计网体系结构（一）

title: Ch1.计网体系结构
date: 2022/9/2 22:43:12
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tags: [计算机网络]
categories: 计网

Ch1.计网体系结构

分成结构相当于类
ISO/OSI模型和TCP/IP模型相当于实例

一.概念和功能

1.计算机网络的概念

网络:网状的东西或网状系统

计算机网络:是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统,通过通信设备与线路连接起来,有功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统

计算机网络是 互连 的、自治的计算机集合

互连-通过通信链路互联互通

自治-无主从关系

2.计算机网络的功能

3.计算机网络的发展

第一阶段

第二阶段--三级结构

第三阶段--多层次ISP结构

Summary:

二.组成和分类

1.计算机网络的组成

1.1组成部分:硬件、软件、协议(一系列规则和约定的集合)

协议穿梭在各个硬件之中

1.2工作方式:|

(端系统之间的进程通信) |边缘部分:用户直接使用:C/S方式

                  P2P方式

  |核心部分:为边缘部分服务

1. 3功能组成:|

                         |通信子网  实现数据通信

 |资源子网  实现资源共享 /数据处理

资源子网:（实现资源共享功能的设备 和软件的集合）

通信子网:（各种传输介质、通信设 备、相应的网络协议组成）

2.计算机网络的分类

2.1按分布范围分:

2.2按使用者分:

2.3按交换技术分:电路交换  报文交换  分组交换

2.4按拓扑结构分:

网络异常，图片无法展示

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网络异常，图片无法展示

|

2.5按传输技术分:

 广播式网络:共享公共通信信道

 点对点网络:使用分组存储转发和路由选择机制

Summary:

三.标准化工作及相关组织(了解即可)

标准的分类:

法定标准:由权威机构制定的正式的、合法的标准

事实标准:某些公司的产品在竞争中占据了主流,时间长了,这些产品的协议的技术就成立标准

RFC--因特网标准的形式

RFC上升为因特网正式标准的四个阶段:

1)因特网草案:这个阶段还不是RFC文档

2)建议标准:这个阶段开始成为RFC文档

3)草案标准

4)因特网标准

四.性能指标

4.1速率

1.速率:即数据率或称数据传输率或比特率

比特:1/0位

连接在计算机网络的主机在数字信道上传送数据位数的速率

单位:b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s

4.2带宽

(1)"带宽"原本指某个信号具有的频带宽度,

即最高频率与最低频率之差,单位是赫兹(Hz)

(2)计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力，通常是指单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。单位是“比特每秒”，b/s,kb/s,Mbs,Gbs

4.3吞吐量

吞吐量:表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。单位b/s,kb/s,Mb/s等。
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制

4.4时延

指数据（报文/分组/比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。也叫延迟或迟延.单位是s.

4.5时延带宽积

4.6往返时间效率RTT

4.7利用率

Summary:

习题:

选择

1.计算机网络可被理解为(B).
A.执行计算机数据处理的软件模块
B.由自治的计算机互联起来的集合体
C.多个处理器通过共享内存实现的紧耦合系统
D.用于共同完成一项任务的分布式系统

2.计算机网络最基本的功能是（A)。
A.数据通信
B.资源共享
C.分布式处理
D.信息综合处理

3.下列不属于计算机网络功能的是(D).
A,提高系统可靠性
B.提高工作效率
C.分散数据的综合处理
D.使各计算机相对独立

4.计算机网络系统的基本组成是（C)。
A,局域网和广域网
B.本地计算机网和通信网
C.通信子网和资源子网
D.服务器和工作站

5.在计算机网络中可以没有的是（D).
A.客户机
B.服务器
C.操作系统
D.数据库管理系统

6.计算机网络的资源主要是指(C)。
A.服务器、路由器、通信线路与用户计算机
B.计算机操作系统、数据库与应用软件
C.计算机硬件、软件与数据

D.Web服务器、数据库服务器与文件服务器

7.计算机网络可分为通信子网和资源子网。下列属于通信子网的是（A)。
I.网桥II.交换机III.计算机软件IV.路由器
A.I、II、IV

B.II、III、IV
C.I、III、IV
D.I、II、III

8.下列设备属于资源子网的是(A)。
A.计算机软件

B.网桥
C.交换机
D.路由器

9.计算机网络分为广域网、城域网和局域网，其划分的主要依据是（A)。
A,网络的作用范围

B.网络的拓扑结构
C.网络的通信方式
D.网络的传输介质

10.局域网和广战网的差异不仅在于它们所覆盖的范围不同，还主要在于它们(B)。
A.所使用的介质不同
B.所使用的协议不同

C.所能支持的通信量不同
D.所提供的服务不同

11.下列说法中正确的是（D)。
A.在较小范围内布置的一定是局域网，而在较大范围内布置的一定是广域网
B.城域网是连接广域网而覆盖园区的网络
C.城域网是为淘汰局域网和广域网而提出的一种新技术
D.局域网是基于广播技术发展起来的网络，广域网是基于交换技术发展起来的网络

12.现在大量的计算机是通过诸如以太网这样的局域网连入广域网的，而局域网与广城网的
互联是通过(A)实现的
A.路由器

B.资源子网
C.桥接器
D.中继器

13.计算机网络拓扑结构主要取决于它的（C).
A.资源子网
B.路由器
C.通信子网

D.交换机

14.广域网的拓扑结构通常采用（C).
A.星形
B.总线形
C.网状

D.环形

15.在n个结点的里形拓扑结构中，有(A)条物理链路。
A.n-1

B.n
C.n(n-1)
D.n(n+1)/2

16.下列关于广播式网络的说法中，错误的是（D)。
A.共享广播信道
B.不存在路由选择问题
C.可以不要网络层
D.不需要服务访问点

17.下列（B)是分组交换网络的缺，点。
A.信道利用率低
B.附加信息开销大

C.传播时延大
D.不同规格的终端很难相互通信

18.1968年6月，世界上出现的最早计算机网络是（B)。
A.Internet
B.ARPAnet

C.以太网
D.令牌环网

简答

1.假定有一个通信协议，每个分组都引入100字节的开销用于头和成顿。现在使用这个协议发送10字节的数据，然而在传送的过程中有一个字节被破坏，因而包含该字节的那个分组被丢弃。试对于1000字节和20000字节的分组的有效数据大小分别计算.“开销+丢失”字节
的总数目。分组数据大小的最佳值是多少？

2.考虑一个最大距离为2km的局域网，当带宽等于多大时，传播延时（传播速率为2×10^8m/s)等于100B分组的发送延时？对于512B分组结果又当如何？

3.在两台计算机之间传输一个文件有两种可行的确认策略。第一种策略把文件截成分组，接收方逐个确认分组，但就整体而言，文件没有得到确认。第二种策略不确认单个分组，但当文件全部收到后，对整个文件予以确认。请讨论这两种方式的优缺点。

4.试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x比特。从源点到终点共经过k段链路，每段链路的传播时延为d秒，数据传输速率为b比特/秒。在电路交换时电路的建立时间为。秒。在分组交换时分组长度为？比特，且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的时延要小？（提示：画草图观察k段链路共有几个结点。)

5.在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x和p+h比特，其中p为分组的数据部分的长度，而h为每个分组所带控制信息r固定长度，与p的大小无关。通信的两端共经过k段链路。链路的数据传输速率为b比特/秒，传播时延、结点的排队时延和处理时延均可忽略不计。若欲使总的时延为最小，问分组的数据部分长度p应取多大？

6.在下列情况下，计算传送1000KB文件所需要的总时间，即从开始传送时起直到文件的最后一位到达目的地为止的时间。假定往返时间RTT为100ms,一个分组是1KB（即1024B)的数据，在开始传送整个文件数据之前进行的起始握手过程需要2RTT的时间。
1)带宽是1.5Mb/s,数据分组可连续发送。
2)带宽是1.5M6s,但在发送完每个数据分组后，必须等待一个RTT(等待来自接收方
的确认)才能发送下一个数据分组。
3)假设带宽是无限大的值，即我们取发送时间为0，并在等待每个RTT后可以发送多达20个分组。

7.有两个网络，它们都提供可靠的面向连接的服务，一个提供可靠的字节流，另一个提供可靠的报文流。请问两者是否相同？为什么？

计算机网络是由自治计算机互联起来的集合体，其中包含着三个关键点：自治计算机、互联、集合体。自治计算机由软件和硬件两部分组成，能完整地实现计算机的各种功能：互联是指计算机之间能实现相互通信；集合体是指所有使用通信线路及互联设备连接起来的自治计算机的集合。选项C和D分别指多机系统和分布式系统。

计算机网络的功能包括：数据通信、资源共享、分布式处理、信息综合处理、负载均衡、提高可靠性等，但其中最基本的功能是数据通信功能，数据通信功能也是实现其他功能的基础。

计算机网络的三大主要功能是数据通信、资源共享及分布式处理。计算机网络使各计算机之间的联系更加紧密而非相对独立。

计算机网络从逻辑功能上可分为资源子网和通信子网两部分。

从物理组成上看，计算机网络由硬件、软件和协议组成，客户机是客户访问网络的出入口，服务器是提供服务、存储信息的设备，当然是必不可少的。只是，在P2P模式下，服务器不一定是固定的某台机器，但网络中一定存在充当服务器角色的计算机。操作系统是最基本的软件。数据库管理系统用于管理数据库，由于在一个网络上可以没有数据库系统，所以数据库管理系统可能没有。

选项A和D都属于硬件，选项B都属于软件，只有选项C最全面。网络资源包括硬件资源、软件资源和数据资源。

资源子网主要由计算机系统、终端、联网外部设备、各种软件资源和信息资源等组成。资源子网负责全网的数据处理业务，负责向网络用户提供各种网络资源与网络服务。通信子网由通信控制处理机、通信线路和其他通信设备组成，其任务是完成网络数据传输、转发等。

由此可知，网桥、交换机和路由器都属于通信子网，只有计算机软件属于资源子网。

通信子网对应于OSI参考模型的下三层，包括物理层、数据链路层和网络层。通过通信子网互联在一起的计算机负贵运行对信息进行处理的应用程序，它们是网络中信息流动的源和宿，向网络用户提供可共享的硬件、软件和信息资源，构成资源子网。网桥、交换机、路由器都属于通信子网中的硬件设备。

按分布范围分类：广域网、城域网、局域网、个人区域网。

按拓扑结构分类：星形网络、总线形网络、环形网络、网状网络。

按传输技术分类：广播式网络、点对点网络。

按使用者分类：公用网、专用网。

按数据交换技术分类：电路交换网、报文交换网、分组交换网。

因此，根据网络的覆盖范围可将网络主要分为广域网、城域网和局域网。

广域网和局域网之间的差异不仅在于它们所覆盖范围的不同，还在于它们所采用的协议和网络技术的不同，广域网使用点对点等技术，局域网使用广播技术。

区别局域网与广域网的关键在于所采用的协议，而非覆盖范围，而且局域网技术的进步己使其覆盖的范围越来越大，达到几千米的范围。城域网可视为为了满足一定的区域需求，而将多个局域网互联的局域网，因此它仍属于以太网的范畴。最初的局域网采用广播技术，这种技术一直被沿用，而广域网最初使用的是交换技术，也一直被沿用。

中继器和桥接器通常是指用于局域网的物理层和数据链路层的联网设备。目前局域网接入广

域网主要是通过称为路由器的互联设备来实现的。

拓扑结构主要是指通信子网的拓扑结构。通信子网包括物理层、数据链路层、网络层，而诸如集线器、交换机和路由器分别工作在物理层、数据链路层和网络层。

广域网覆盖范围较广、结点较多，为了保证可靠性和可扩展性，通常需采用网状结构。

星形拓扑结构是用一个结点作为中心结点，其他-1个结点直接与中心结点相连构成的网络。中心结点既可以是文件服务器，也可以是连接设备。常见的中心结点为集线器。

广播式网络共享广播信道（如总线），通常是局域网的一种通信方式（局域网工作在数据链

路层)，因此不需要网络层，因而也不存在路由选择问题。但数据链路层使用物理层的服务必须

通过服务访问点实现。

分组交换要求把数据分成大小相当的小数据片，每片都要加上控制信息（如目的地址），因而传送数据的总开销较多。相比其他交换方式，分组交换信道利用率高。传播时延取决于传播介质及收发双方的距离。对各种交换方式，不同规格的终端都很难相互通信，因此它不是分组交换的缺点。

ARPAnet是最早的计算机网络，它是因特网(Internet)的前身。

如果网络容易丢失分组，那么对每个分组逐一进行确认较好，此时仅重传丢失的分组。另一方面，如果网络高度可靠，那么在不发生差错的情况下，仅在整个文件传送的结尾发送一次确认，从而减少了确认次数，节省了带宽。不过，即使只有单个分组丢失，也要重传整个文件。

网络异常，图片无法展示

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提示：前面提到过，如果题目没有说考虑排队时延，那么处理时延也无须考虑。

不相同。在报文流中，网络保持对报文边界的跟踪：而在字节流中，网络不进行这样的跟踪。例如，一个进程向一条连接写了1024B,稍后又写了1024B,那么接收方共读了2048B。对于报文流，接收方将得到两个报文，每个报文1024B。而对于字节流，报文边界不被识别，接收方将全部2048B作为一个整体，在此已经体现不出原先有两个不同报文的事实。

五.分层结构(协议、接口、服务)