第二章 计算机网络的层次化结构要点
计算机网络体系结构
数据传递过程
计算机网络的各个层次以及每个层次协议的集合称为计算机网络体系结构。
各个层次的所有协议也被称为协议栈。
世界上第一个计算机网络体系结构是美国IBM公司于1974年提出的SNA（系统网络体系结构）
其他的网络体系结构：Digital公司的网络体系结构DNA、Honeywell公司的分布式体系结构DSA等
03
04
本章知识点
信息交换过程
信息
数据
信号
通信网络
信息
数据
信号
物理链路是网络通信必备要素，它是信号传播的载体。
3
2
4
1
发送方如何确定接收方愿意接收数据或已经准备好了接收数据？
数据在传输过程中可能会丢失，如何检测丢失，丢失以后如何处理？
发送方和接收方之间可能间隔了多个网络，如何在网络之间找到一条正确的路，使得数据能够到达接收方？
各种 应用服务
TCP/IP 的三个服务层次
F T P
S M T P
T F T P
D N S
T e l n e t
S N M P
TCP UDP
应用层
运输层
TCP和UDP都根据端口(port)号把信息提交给上层对应的协议（进程）。
port
互联网层的四个主要协议
应用层
运输层
计算机网络体系结构
采用不同体系结构的两个网络之间很难通信 。
为使所有的网络都能互连互通，国际标准化组织ISO于1983年提出了开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model，OSI/RM），简称OSI参考模型
《计算机网络（第7版）谢希仁著》第二章物理层要点及习题总结
《计算机⽹络（第7版）谢希仁著》第⼆章物理层要点及习题总结1.物理层基本概念：物理层考虑的是怎样才能再连接各种计算机的传输媒体上传输数据⽐特流，⽽不是指具体的传输媒体2.物理层特性：机械特性，电⽓特性，功能特性，过程特性3.数据通信系统：分为源系统（发送端）、传输系统（传输⽹络）、⽬的系统（接收端）三⼤部分，通信的⽬的是传送消息，数据是运送消息的实体，信号则是数据的电⽓或电磁的表现，通信系统必备的三⼤要素：信源，信道，信宿4.信号： （1）模拟信号（连续信号） 代表消息的参数的取值是连续的，连续变化的信号，⽤户家中的调制解调器到电话端局之间的⽤户线上传送的就是模拟信号。
（2）数字信号（离散信号），代表消息的参数的取值是离散的。
⽤户家中的计算机到调制解调器之间，或在电话⽹中继线上传送的就是数字信号。
在使⽤时间域（或简称为时域）的波形表⽰数字信号时，代表不同离散数值的基本波形就称为码元。
在使⽤⼆进制编码时，只有两种不同的码元，⼀种代表0状态⽽另⼀种代表1状态。
（1码元可以携带的信息量不是固定的，⽽是由调制⽅式和编码⽅式决定的，1码元可以携带n bit的信息量，可以通过进制转换和多级电平）5.信道 （1）基本概念：信道⼀般⽤来表⽰向某⼀个⽅向传送信息的媒体，⼀条通信电路往往包含⼀条发送信道和⼀条接收信道。
（2）通信双⽅的交互⽅式： ①单⼯通信（单向通信）：即只能有⼀个⽅向的通信⽽没有反⽅向的交互，例如：⽆线电⼴播，有线电⼴播 ②半双⼯通信（双向交替通信）：即通信的双⽅都可以发送信息，但不能双⽅同时发送（当然也就不能同时接收）。
这种通信⽅式是⼀⽅发送另⼀⽅接收，过⼀段时间后可以再反过来。
例如：对讲机 ③全双⼯通信（双向同时通信）：即通信的双⽅可以同时发送和接收信息。
例如：打电话 （3）调制和解调 原因：信源的信号常称为基带信号（即基本频带信号）。
像计算机输出的代表各种⽂字或图像⽂件的数据信号都属于基带信号。
计算机网络的基本原理和架构
计算机网络的基本原理和架构引言：计算机网络是现代社会不可或缺的基础设施，它连接了全球各个角落的计算设备，并使得信息的传递和共享变得更加方便和高效。
本文将阐述计算机网络的基本原理和架构，涵盖网络的工作原理、组成部分以及网络层次结构。
一、网络的工作原理计算机网络是由一系列相互连接的设备和通信手段组成的，设备包括计算机、路由器、交换机等。
网络的工作原理可以简单概括为“传输-接收”过程。
1. 传输：计算机网络中的传输指的是将数据通过物理媒介（如光纤、电缆等）从一个设备传输到另一个设备。
传输过程中，数据被转化为数字信号，并且经过编码和调制等处理，以确保数据的准确传递。
2. 接收：接收指的是接收设备对传输过来的数据进行解码和还原的过程。
接收设备需要将数字信号转化为可读的数据，这通常需要经过解码和去调制等处理。
二、网络的组成部分计算机网络由多个组成部分构成，包括网络接口、传输介质、协议和网络设备等。
1. 网络接口：网络接口是计算机与网络之间的链接点，它负责将计算机中的数据进行编码和处理，并将其发送到网络中。
2. 传输介质：传输介质是指数据在网络中传输的物理媒介，它可以是光纤、电缆、无线信号等。
不同的传输介质具有不同的传输速率和传输距离。
3. 协议：协议是计算机网络中的通信规则，它定义了数据的格式、传输方式以及设备之间的交互方式。
常见的网络协议包括TCP/IP、HTTP、FTP等。
4. 网络设备：网络设备是计算机网络的关键组成部分，它包括路由器、交换机、集线器等。
这些设备负责将数据从源设备传输到目标设备，并确保数据能够正确地到达目标设备。
三、网络的层次结构计算机网络通常采用层次化的结构，以便于管理和扩展。
经典的网络层次结构分为五层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
1. 物理层：物理层是网络中最底层的层次，它负责将数字信号转化为物理信号，并通过传输介质进行数据传输。
2. 数据链路层：数据链路层负责将物理层传输的比特流转化为帧，以提供传输的可靠性和错误检测。
计算机网络的分层结构
计算机网络的分层结构计算机网络是现代社会不可或缺的基础设施，它连接了世界各地的用户，实现了数据的传输和共享。
而计算机网络的分层结构则是这个巨大网络系统中的一大特点。
计算机网络的分层结构是什么？计算机网络采用的分层结构是指将网络协议分为多个层次，每个层次都有其独立性，且按一定规则发生交互。
具体来说，从物理层开始，网络分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层七个层次。
每个层次各有不同的功能和任务，同时也能够独立升级和扩充，从而便于网络的管理和维护。
网络分层结构有什么好处？网络分层结构之所以被广泛采用，主要是它具有如下的优点：1. 简化网络协议的设计由于网络协议都按照分层结构进行设计，因此每个协议仅需要完成相应的任务，不必关心其他层次的问题。
这样，协议的设计变得更加简单明了，容易实现和维护。
2. 便于协议的升级和扩展网络分层结构也使协议的升级和扩展变得非常容易。
当某个层次的协议需要改进时，只需对该层次进行修改，而不影响其他层次的正常运行。
3. 精简网络的管理和维护在网络分层结构中，每个层次都有其独立性，因此可以将网络的管理和维护任务分配到不同的层次中，从而精简了网络管理人员的任务量。
7层网络分层结构的具体内容是什么？在计算机网络中，采用的是OSI（开放系统互连参考模型）的7层网络分层结构。
下面对这7个层次进行简单介绍：1. 物理层物理层是计算机网络的最底层，也被称为传输介质层。
它制定了计算机与传输媒介之间的接口标准，主要负责数据的传输和传输媒介的管理。
2. 数据链路层数据链路层是位于物理层之上的一层，其主要任务是在物理层之上建立数据链路，实现数据的可靠传输。
数据链路层还可以矫正与检测错误，以及进行流量控制等。
3. 网络层网络层主要负责数据的路由与寻址，将数据包从源主机发送到目的主机。
此外，网络层还可以进行路由选择和流量控制等。
4. 传输层传输层是网络中最为重要的层次之一，主要负责数据传输的可靠性和顺序等问题。
计算机网络的网络层次结构
计算机网络的网络层次结构
计算机网络的网络层次结构是指将计算机网络中的各种设备和
协议划分为不同的层次，以实现数据传输和通信的有效性和可靠性。
1. 物理层
物理层是网络层次结构的最底层，主要负责传输原始比特流。
它涉及硬件设备，例如网线、光纤和网络接口卡。
物理层的功能包
括数据传输的编码和解码，数据的传输速率控制，以及物理连接的
建立和维护。
2. 数据链路层
数据链路层位于物理层之上，负责将原始比特流划分为帧，并
提供基本的错误检测和纠正功能。
数据链路层主要解决点对点直连
的通信问题，确保数据在物理链路上的可靠传输。
3. 网络层
网络层是计算机网络中最重要的层次之一。
它负责为数据包选
择和设置最合适的路径以进行跨网络的传输。
网络层协议有IP
（Internet Protocol），它通过将数据包封装在各自的数据报中，使
得数据能够在不同网络之间传输。
4. 传输层
传输层负责在源主机和目标主机之间提供可靠的数据传输。
传
输层的主要协议是传输控制协议（TCP），它使用错误检测和重新
发送机制确保数据的完整性和可靠性。
5. 应用层
网络层次结构的设计和实现可以简化网络的管理和维护，提高
网络的可靠性和性能。
通过将不同的功能划分到不同的层次，网络
设备和协议可以更加独立地进行开发和升级。
总结：
计算机网络的网络层次结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
每个层次都有各自的功能和协议，以实现数据传
输和通信的可靠性和效率。
第2章 计算机网络体系结构
2．1．1．研究制定计算机网络体系结构的科学方法 在初期的自由竞争中，计算机网络体系结构在短时间内得 到了迅速发展，但是伴随着计算机网络形式的多样化、复杂 性，也出现了许多问题。 例如，用户的资源和数据存储在采用不同操作系统的主 机中，这些主机分布在网络的不同地方，需要在不同的传输 媒体上实现采用不同操作系统的主机之间的通信；如何解决 异种机和异种网络互连问题；特别是系统的互连成为一个大 问题。
4．美国电气电子工程师学会 美国电气电子工程师学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)于1963年由美国电气工程师 学会(AIEE)和美国无线电工程师学会(IRE)合并而成，是美 国规模最大的制定标准的专业学会。 IEEE由大约17万名从事电气工程、电子和有关领域的专 业人员组成，分设1O个地区和206个地方分会，设有31个技 术委员会。 IEEE制定的标准内容有：电气与电子设备、试验方法、元 器件、符号、定义以及测试方法等。 IEEE最引人注目的成就之一是通过802方案对LAN和城域网 MAN进行的标准化。802方案含局域网和城域网各方面上百个 单独的规范，符合IEEE的LAN包括以太网(IEEE 802．3)和令 牌环网(802，5)，802系列标准和所有规范限于物理层和／ 或数据链路层。
5．美国电子工业协会 美国电子工业协会(Electronic Industries Association， EIA)创建于1924年，当时名为无线电制造商协会(Radio Manufacturers Association，RMA)，总部设在弗吉尼亚的 阿灵顿。
计算机网络基础第三版习题答案
计算机网络基础第三版习题答案计算机网络基础是现代计算机科学和信息技术中的重要课程之一。
它涵盖了计算机网络的概念、原理、协议等方面的知识。
本文将针对计算机网络基础第三版的习题进行解答，旨在帮助读者更好地理解和掌握计算机网络基础知识。
第一章：计算机网络和因特网1. 什么是计算机网络？计算机网络的主要功能有哪些？计算机网络是指利用通信链路将多台计算机互连在一起，实现信息交换和资源共享的系统。
它的主要功能包括数据通信、资源共享、信息传播和分布式处理等。
2. 请解释什么是因特网？因特网是指全球范围内互联的计算机网络系统，它连接了世界各地的计算机和通信设备，实现了全球范围内的信息传递和资源共享。
它是由许多互联的网络组成，通过一系列的协议和技术实现互连。
3. 描述计算机网络的层次化结构。
计算机网络通常采用层次化结构，将网络功能划分为不同的层次，每个层次负责特定的功能。
常用的网络层次模型是OSI（开放系统互联）参考模型，它包含了七个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
第二章：物理层1. 描述计算机网络中的数据传输方式。
计算机网络中的数据传输可以分为两种方式：串行传输和并行传输。
串行传输是逐位地传输数据，适用于远距离传输和传输速度较低的场景；并行传输是同时传输多个位，适用于短距离传输和传输速度较高的场景。
2. 什么是奈氏定理？为什么要使用奈氏定理？奈氏定理是指在理想条件下，计算机信道的数据传输速率受到信道带宽和信噪比的限制。
要最大化数据传输速率，就需要通过提高信道带宽和减小信噪比来改善传输性能。
3. 什么是调制和解调？描述调制和解调的过程。
调制和解调是指在信道中将数字信号转换为模拟信号（调制）或将模拟信号转换为数字信号（解调）的过程。
调制是将数字信号转换为模拟信号，解调是将模拟信号转换为数字信号。
调制和解调的过程包括信号采样、量化、编码和调制（或解调）等步骤。
第三章：数据链路层1. 描述数据链路层的功能和特点。
网络原理试题与答案11
第一章计算机网络概述一、选择题。
1.下列接入方式不属于宽带网络接入方式的是（A）A.双绞线接入B.钢线接入C.光纤接入D.无线接入2.下列有关多媒体网络中不同类型的数据对传输要求的叙述中不正确的是（B）A.语音数据的传输对实时性要求较强，而对通信宽带要求不高B.视频通信对实时性要求不高，而对通信宽带要求高C.视频压缩后的关键帧出错将导致一段数据流无法恢复、解压、回放D. 视频压缩后的非关键帧出错，在一定程度是可以容忍的3.目前电话双绞线上网的主流速率为56Kbps，其物理极限是（D）A.58KbpsB.60KbpsC.62KbpsD.64Kbps4.下列不是广域网的通信子网的是（D）A.公用分组交换网B.卫星通信网C.无线分组交换网D.数字数据网5.在计算机网络中，负责信息处理的是（C）A.网络软件B.网络操作系统C.资源子网D.通信子网6.不采用广播信道通信子网的基本拓扑结构的是（D）A.总线形B.树形C.环形D.星形7.以下哪个选项不属于IETF的工作领域（D）A. Internet服务管理B.运行要求C.安全性D.制定通信标准8.一次只能由一个设备传输信号，通常采用分布式控制策略来确定那个站定可以发送的拓扑结构是（B）A. 星形B. 总线形树形C.环形D. 树形9.在广播式网络中，哪类地址不属于发送的报文分组的目的地址（B）A. 单播地址B. 双播地址C.多播地址D. 广播地址二、填空题。
1.下一代网络NGN是基于_________的核心网络。
2.__________网标志着目前所称的计算机网络的兴起。
3.__________的提出，开创了一个具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化的计算机网络新时代。
4.___________技术的发展为全球信息高速公路的建设提供了技术支持。
5.高速网络技术的发展表现在_________、异步传输模式ATM、高速局域网、交换局域网与虚拟网。
6.当前我国实际运行并具有影响的三大网络是：__________、广播电视网络和计算机网络。
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2.1.2 计算机网络的模型
目前，国际上并列存在着许多个计算机网络的标准．其中最有影 响的是国际标准化组织的ＩＳＯ／ＯＳＩ（国际标准化组织／开放式系统 互连）标准和因特网的ＴＣＰ／ＩＰ（传输控制协议／互联网络协议）标 准。
第四层
服务
对 象
第四层
服务
第三层
服务
消
息
第三层
服务
第二层
服务
字符集合
第二层
服务
３.层间服务的模型
2.1 物理层
２.２.１计算机网络中物理层的任务
物理层的任务就是在传送信息时，要解决怎样把从相邻较高一层交 下来要向外发送的的信息用适合所选用传输媒体的物理特性的方式传递 到媒体上去进行传输，或者反过来，实现从物理传输媒体上把信号取下 来转变为适合计算机内部运用的代码。
２.２.２物理传输媒体
2.1 引言
2.1.1 网络基本概念简介
一、数字信道中速率的概念
数字通信的内容是以二进制数的方式发送的。表征发送信息快慢的单位 是每秒比特数。每位二进制数所含的信息量是１比特。所以每秒可以传输多 少比特数就是信道传输的比特率。
二、网络协议的概念
计算机网络里的各种应用都是要借助通信信道来传输信息的，但现代使用 网络服务的高层应用程序从来不直接和硬件打交道，而是借助通信管理软件 来有效地使用通信信道的硬件资源。这种软件就是按照上面所讲的控制规则 来写的。这些规则我们称之为协议(Protocol)。
• 时 延：时延的概念很好理解。信号不论是在何种传输媒体中传输，总要经过一定的 时间。就拿太阳光来说，从太阳传到地球也要6分多钟。所以就有所谓的时间的延迟 的概念。同一种媒体内传输信号的时延值在信道长度固定了以后是不可变的，不可能 通过减低时延来增加容量。而惟一可行的方法只能是增加信道的带宽.
１.光 纤
图２－４
光纤实物模型
２.双绞线
屏蔽双绞线 (STP)
非屏蔽双绞线(UTP) 3类、5类 双绞线外没有任何附加屏蔽
以箔屏蔽以减少 干扰和串音
３.同轴电缆
４.无线方式
距离d 距离d
计算机１
计算机２
计算机２
５.通信卫星
各种传输介质频带范围比较
传输介质 双绞线 同轴电缆 频带范围 ~ 100MHz 100KHz~500MHz 带宽 100MHz 400MHz 传输距离 15公里或更大。 局域网10/100Mbps100米。 几~几十公里
服务
第二层
服务
第一层
图２－１
第一层
层次和服务的概念
４、单工通信和双工通信的概念
单工通信：就是通信只在一个方向上发生。例广播电台、ＢＰ机、电视 转播等。 双工通信：就是在相对的方向上可以同时传输信息。例如电话、会议电 视等。 半双工通信：这种通信方式可以实现双向通信，但不能在两个方向上同 时进行，必须轮流交替的进行。例如步话机通信等。
无线
微波 卫星
10KHz~900MHz
300MHz ~300GHz 2G~40GHz 300 MHz～30GHz KU :12GHz～18GHz KA: 20GHz~30GHz 1014~1015Hz
900MHz
几十公里
视距范围 一个同步卫星可以覆盖地 球的1/3以上表面
光波
30亿MHz
不加中继器6~8公里
教育部人才培养模式改革和开放教育试点教材《计算机网络》教学课件
第二章 计算机网络的 层次化结构
临 夏 电 大 教师：马 俊 清
中央广播电视大学出版社
内容简介
本章以计算机网络的层次化结构的概念为牵线，引导出一个体系结构， 通过它可以将繁杂的计算机网络的知识穿在一起，使读者可以从中得到一 个较为清晰的计算机网络的整体概念。学习本章的内容，请大家尽量自觉 的遵循层次化的思想，将大量繁杂的有关计算机网络的知识进行分解，按 照在各个层次中的位置及其应有的功能各个“击破”。能想象出计算机网 络的整体架构来，从而达到能够在自己的头脑中“抽象”出计算机网络的 每一层的功能以及层与层之间的关系。还要指出的是，在学习过程中应非 常重视结合实验指导书的学习，比较判断实际上的设备和操作与所学知识 的直接联系，达到遇到某个软硬件产品，就能够判断出它在计算机网络体 系结构中的位置，并根据该设备的结构来判断怎样正确地应用。 本章的内容将沿着下列思路来讲述： １．计算机网络为什么要分层次。 ２．网络分层次的原则。 ３．网络层次模型的构成。 ４．每一层的功能和相关标准。
局域网用传输介质性能比较
２.２.３带宽和时延的概念
• 带 宽：是指在一个物理信道内可以传输频率的范围。个信道的带宽越宽，则在单位 时间内能够传输的信息量就越大。在各种传输媒体中，光纤的带宽就很宽，所以光纤 的数据传输容量就很大。注意带宽和数据传输速率的概念是不同的，不要理解为一码 事。数传率的单位是每秒传输的比特数（bps）。它只是与带宽有密切关系。
学习目标
通过本章的学习，应该做到： １．熟练掌握开放式系统的概念，网络互连模型的两种 主要划分方式。 ２．掌握协议概念及一些重要的计算机网络通信协议。 ３．熟练掌握协议实体、服务和接口的概念。 ４．熟练掌握横向控制流和纵向信息流的概念。 ５．掌握面向连接和无连接的概念。 ６．掌握网络地址的概念。 ７．掌握路由选择、流控制，差错检测和纠正等内容。
１、同等层协议(Peer protocol)
计算机网络的各项功能分成层次化结构后，每一层的功能都有明确的定 义。在网络上的任意两台计算机之间要进行通信，都是在着两个点的计算机 之间按照规定的协议来进行“对话”。在“对话”时，只能在同等层的两个 协议“实体”之间进行，控制通信的实体模块之间不能跨层交换信息。即， 只有在同等层上的协议实体之间才可以相互联络。这就是同等层协议的概念。
第一层
原始比特流
００１０１１０１０
第一层
图２－２
层次化模型图
１.ＴＣＰ／ＩＰ网络模型
四层结构，依次从低到上是链路层、网络层、运输层和应用层。
２.信息在多层模型中的递交过程
信息流
应用层
对
象Leabharlann 应用层信息流运输层
消
息
运输层
网络层
字符集合
网络层
链路层
图２－３
原始比特流
００１０１１０１０
链路层
多层模型中信息的递交过程
２、主／从的概念
在网络上的计算机中，凡是可以主动发出通信请求的一方，就称之为主 机，而在通信中从来就不能主动发出请求信息，只能被动“聆听”并执行主 机发来指令的计算机称之为从机。还有主／主概念。
３、（网络层间）服务的概念
指网络的低层模块向高层模块提供功能性的支持，高层利用低层的服务来 开展工作。 第二层