第二章计算机网络技术基础第一节网络体系结构与网络拓扑复习要求●了解网络体系结构的基本概念●掌握计算机网络拓扑结构的类型●了解各种网络拓扑结构的特点知识精讲一、网络体系结构的基本概念1．网络协议计算机网络实体之间进行通信时所采用的一种通信语言，它是一组有关信息传输顺序、信息格式和信息内容等的约定或规则。
网络协议含有三个要素即语议、语法和时序。
语义：指构成协议的协议元素的含义，不同类型的协议元素规定了通信双方所要表达的不同内容，而协议元素是指控制信息或命令及应答。
语法：指数据或控制信息的数据结构形式或格式。
时序：也称规则，即事件的执行顺序。
2．网络层次式结构对于复杂的计算机网络协议，通常采用自顶向下逐步求精的方法采用分层式网络结构，有采用分层方式的做法，可以使每一层实现一种相对独立的功能，从而将一个难以处理的复杂问题分解为若干较容易处理的小问题，而且每一层都是向它的上一层提供服务。
采用分层结构的好处主要有：➢各层之间相互独立➢灵活性好➢容易标准化➢各层可以选择最合适的实现技术3．网络体系结构：计算机网络的层次及其协议的集合。
4．网络拓扑结构：也称网络结构，是指网络结点和链路的几何位置。
结点是指组成网络的网络单元，如：主机、集线器、路由器等，根据功能不同可分为端结点和转接结点，端结点指通信的源或宿结点，又称访问接点，如主机或终端；转接结点指网络通信过程中起控制和转发信息作用的结点，如集线器、交换机等。
5．链路：两个节点之间的线路。
二、常见的网络拓扑结构网络拓扑结构的选择与传输出介质的选择和介质访问控制方法紧密相关。
常见的拓扑结构有：1.星型所有的计算机都连接到一个中心节点上,该中心节点一般为主机或集线器。
中心接点负责接收工作站的信息，再转发给相应的工作站，它具有中继和数据处理功能。
2．环型由连接成封闭回路的网络节点组成，每一节点与它左右相邻的节点连接并最终形成一个“环状”，信息单向逐点进行传输，各节点入网的计算机通过中继器连接到这个环型线路上，中继器一方面负责与自己所连的工作站交换数据，另一方面将接收到的信号以同样的速度、同样的方向传向一下节点。
在该类型的网络中，用令牌传递方式解决对环路的访问控制，令牌是一种通行证，它可以是一位或多位二进制数组成的编码，只有获得令牌的站点才能发送数据，因令牌只有一个所以不会发生碰撞。
较典型的是IBM的令牌环网。
3．总线型使用同一媒体或电缆连接所有用户节点的一种方式。
总线型拓扑用一条无源通信线路作主干，入网计算机通过相应接口（如T型头）连接到线路上，该主干电缆即被称为总线。
因为所有站点共用一条电缆，所以一次只能有一个设备传输信息，易发生碰撞，为防止信号反射，所有连接到一条通信传输线路上的计算机在线路两端必须加装防止信号反射的装置即端接器。
常用的如以太网即是采用总线型的网络拓扑结构，为防止发生碰撞，采用IEEE802.3的CSMA/CD进行介质访问控制方法。
以上三种是最基本的网络拓扑结构类型，也是局域网中常用的三种网络拓扑结构，除此之外还有树型、网状型。
在实际应用中往往采用它们的某种组合。
网络的性能好坏很大一部分因素是由网络的拓扑结构所决定的，选择网络拓扑结构时一般应考虑可靠性、扩充性及费用高低三个主要因素。
典型例题一、选择题：1．具有结构简单灵活、成本低、扩充性强、性能好以及可靠性高等特点的网络拓扑结构是。
A）星型B）总线型C）环型D）以上都不是答案：B【解题指导】星型网因所有入网计算机不管其地理位置如何均应与中心节点相连，故成本高；环型网则因所有入网计算机形成了一条闭合的环路，虽然结构简单但不易扩充；总线型所需的电缆长度短，故费用低，因为采用一条主干线作总线，所有连网的计算机仅通过接口就可连入网络而容易扩充。
2．在令牌环网中令牌的作用是。
A）向网络的其余部分指示一个节点有发送的数据B）向网络的其余部分指示一个节点忙碌以至不能发送数据C）向网络的其余部分指示一个广播消息将被发送D）以上都不是答案：B【解题指导】在令牌环网中，令牌是一个通行证或许可证，它仅有忙与空两种状态，当工作站准备发送数据时，先要等待令牌的到来，当检测到一个经过该节点的令牌为“空”时，才可发送信息，同时将令牌的状态置为“忙”。
3．在网络的分类中，不是按网络介质访问方式划分的是。
A）令牌环网B）基带网C）带冲突检测的载波侦听多路访问网D）以上都不是答案：B【解题指导】带冲突检测的载波侦听多路访问网是采用CSMA/CD介质访问方式的总线网，而令牌环网采用的是令牌传递控制法进行介质访问，但基带网是因其数据传输时采用数字信号进行，而不是从对介质的访问控制方法角度来划分的。
4．在局域网中不常用的网络拓扑结构是。
A）总线型B）环型C）星型D）网状型答案： D【解题指导】局域网中最常用的三种基本结构是总线型、环型和星型，而网状型由于其结构及控制都比较复杂，所以一般用在大型的广域网中。
5．拓扑结构比较适合对数据或用户进行分层管理的网络。
A)环型B)树型C)总线型D)网状型答案：B【解题指导】树型结构是星型的扩展，在此结构中根结点和子树的根结点均可作为转发节点对各叶节点进行通信控制，较适合分层管理的网络。
判断题1．总线型网的一个突出优点是数据端用户入网方便。
答案：对【解题指导】总线型网络用一条无源通信线路作主干即总线，所有要入网的计算机通过相应接口（如T型头）连接到总线上即可实现与网络的连接，易扩充是总线型网络的一大优点。
2．令牌环网和以太网都会发生争用信道及发生碰撞的问题。
答案：错【解题指导】以太网为总线型网络，由于采用一条通信线路因此一个时刻只能有一个设备发送信息，因此会发生争用总线问题，而且总线型网采用广播式发送，故会发生碰撞，而环型网所有节点连成闭合的环路，虽然会出现争用信道但由于使用令牌而不会发生碰撞。
第二节 OSI/ISO与TCP/IP复习要求●了解ISO/OSI网络参考模型●了解TCP/IP协议及网络参考模型知识精讲一、OSI/ISO网络参考模型为了实现计算机系统的互连，OSI参考模型把整个网络的通信功能划分为7个层次，同时也定义了层次之间的相互关系以及各层所包括的服务及每层的功能。
OSI的七层由低到高依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层，下三层（物理层、数据链路层、网络层）面向数据通信，而上三层（会话层、表示层、应用层）则面向资源子网，而传输层则是七层中最为重要一层。
1．物理层为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输，所传输数据的单位是比特，该层定义了通信设备与传输线接口硬件的电气、机械以及功能和过程的特性。
2．数据链路层通过检查发生在邻接通信系统间传送路上的比特错误并进行恢复，确保比特序列组成为数据流准确无误地传送给对方的系统。
3．网络层解决多节点传送时的路由选择、拥挤控制及网络互连等，控制分组传送系统的操作，它的特性对高层是透明的。
同时，根据传输层的要求选择服务质量，并向传输层报告未恢复的差错。
4．传输层为两个端系统（源站和目标站）的会话层之间建立一条传输连接，可靠、透明地传送报文，执行端－端差错控制、顺序和流量控制、管理多路复用等。
本层提供建立、维护和拆除传送连接的功能，并保证网络连接的质量。
5．会话层不参与具体的数据传输，但对数据传输的同步进行管理。
它主要负责提供两个进程之间建立、维护和结束会话连接功能，同时要对进程中必要的信息传送方式、进程间的同步以及重新同步进行管理。
6．表示层解决在两个通信系统中交换信息时不同数据格式的编码之间的转换。
7．应用层负责向用户提供各种网络应用服务，如文件传输、电子邮件、远程访问等。
把进程中于对方进程通信的部分放入应用实体中，同时，对各种业务内容的通信功能进行管理。
二、TCP/IPTCP/IP是运行在ARPANet（ARPA美国国防部高级研究计划局）上的一个网络通信协议，实际上TCP/IP是一个协议集，目前已包含了100多个协议，TCP和IP是其中的两个协议，也是最基本、最重要的两个协议，因此通常用TCP/IP来代表整个Internet协议集。
三、TCP/IP的分层模式TCP/IP也采用分层体系结构，TCP/IP与开放系统互连OSI模型的层次结构相似，它可分为四层，由低到高依次为：网络接口层、网间网层（即IP层）、传输层（即TCP层）、应用层。
TCP/IP与OSI共同之处是都采用了层次结构的概念，在传输层定义了相似的功能，但是两者在层次划分与使用上有很大的区别，表2.1显示了二者之间的层次对应关系、层次传递的对象及TCP/IP的主要协议。
1．网络接口层（又称网络访问层）接收上一层的IP 数据报，通过网络向外发送，或者接收和处理来自网络上的物理帧，并抽取IP 数据报向IP 层传送。
2．网络层主要解决计算机之间的通信问题，它负责管理不同设备之间的数据交换，它是Internet 通信子网的最高层，它所提供的是不可靠的无连接数据报机制，无论传输是否正确，不做验证，不发确认，也不保证分组的正确顺序。
IP 层主要有以下协议：➢ IP 协议（Internet Protocol ，网际协议）：使用IP 地址确定收发端，提供端到端的“数据报”传递，也是TCP/IP 协议簇中处于核心地位的一个协议。
➢ ICMP 协议（Internet Control Message Protocol 网际控制报文协议）：处理路由，协助IP 层实现报文传送的控制机制，提供错误和信息报告。
➢ ARP 协议（Address Resolution Protocol,正向地址解析协议）：将网络层地址转换为链路层地址。
➢RARP协议（Reverse Address Resolution Protocol,逆向地址解析协议）：将链路层地址转换为网络层地址。
将网络层地址（即IP地址）与数据链路层地址（即物理地址）进行相互转换的功能称为地址解析，称为正向地址解析，由链路层地址转换为网络层地址则称为逆向地址解析。
3．传输层确保所有传送到某个系统的数据正确无误地到达该系统，即提供端到端的可靠性传输，该层主要协议有：➢TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议：提供可靠的面向连接的数据传输服务。
➢UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议：采用无连接的数据报传送方式，提供不可靠的数据传输服务。
UDP比TCP更加简单，数据传输率也较高，UDP一般用于一次传输少量信息的情况，如数据查询等，当通信子网相当可靠时，UDP的优越性尤为可靠。
4．应用层将应用程序的数据传送给传输层，以便进行信息交换。
它主要为各种应用程序提供了使用的协议，标准的应用层协议主要有：➢FTP（File Transfer Protocol）文件传输协议，为文件的传输提供了途径，它允许数据从一台主机传输到另一台主机上，也可以从FTP服务器上下载文件，或者向FTP服务器上传文件。
