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计算机网络的协议分层计算机网络的协议分层是指将网络通信的各个功能模块划分为多个层次，每个层次负责特定的功能，通过各层之间的协议来实现数据传输和通信。
这种分层的设计使得网络通信更加灵活、可靠，并且易于扩展和维护。
本文将从网络协议分层的基本原理、各个层次的功能以及分层设计的优点等方面进行讨论。
一、网络协议分层的基本原理网络协议分层的基本原理是将整个通信过程分解为多个层次，每个层次负责不同的功能。
这种分层设计的好处在于，每个层次可以独立设计、实现和测试，提高了系统的可靠性和可维护性。
同时，不同层次之间通过协议进行通信和交互，层与层之间的接口规定了数据的传输格式和处理规则，从而实现了不同系统和设备之间的互操作性。
二、各个层次的功能计算机网络的协议分层通常采用OSI（Open System Interconnection）参考模型或者TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）参考模型，下面将介绍这两种模型中各个层次的功能。
1. OSI参考模型- 物理层：负责传输比特流，主要涉及物理接口、传输介质、电子信号等；- 数据链路层：负责传输数据帧，主要涉及帧的封装、解封装、物理寻址、差错检测等；- 网络层：负责网络互联和路由选择，主要涉及网络寻址、路由选择、分组传送等；- 传输层：负责端到端的通信，主要涉及分段传输、流量控制、差错恢复等；- 会话层：负责建立和管理进程间的会话，主要涉及会话的建立、维护、终止等；- 表示层：负责数据的格式化和表示，主要涉及数据的编码、压缩、加密等；- 应用层：为用户提供各种网络服务，主要涉及电子邮件、文件传输、远程登录等。
2. TCP/IP参考模型- 网络接口层：对应于OSI模型的物理层和数据链路层，负责物理信号传输和帧的封装；- 网际层：对应于OSI模型的网络层，负责IP寻址和路由选择；- 传输层：对应于OSI模型的传输层，负责端到端的可靠数据传输，主要有TCP和UDP两种协议；- 应用层：对应于OSI模型的会话层、表示层和应用层，负责提供各种网络服务。
计算机网络的工作原理计算机网络是现代信息技术的基础，它使得人与人之间、人与计算机之间能够进行迅速、准确的信息交流。
计算机网络的工作原理是基于一系列协议和技术实现的，接下来将详细介绍计算机网络的工作原理。
一、物理层物理层是计算机网络的最基本的层次，它负责将数据从一个地方传输到另一个地方。
物理层使用不同的电子、光学和无线传输介质来传输数据。
其中，最常见的物理层设备是网线、光纤和无线网卡。
二、数据链路层数据链路层负责管理和组织物理层传输的数据，将其划分为适当的数据帧，并通过物理层进行传输。
数据链路层还处理数据的错误检测和纠正，以确保数据的可靠性。
常见的数据链路层设备有交换机和网桥。
三、网络层网络层负责在计算机网络中进行数据的路由和转发，以确保数据从源地址传输到目标地址。
网络层使用IP地址来标识网络上的设备，并使用路由算法来选择最佳的路径将数据发送到目标地址。
常见的网络层设备包括路由器和三层交换机。
四、传输层传输层提供端到端的可靠数据传输服务。
它通过使用传输协议（如TCP或UDP）来确保数据的可靠传输和完整性。
传输层还负责对数据进行分段和重组，以适应下层网络的传输能力和接收方的接收能力。
五、应用层应用层是计算机网络中最高层，它提供了各种应用程序的接口。
应用层协议定义了数据的格式和交换规则，常见的应用层协议包括HTTP、FTP、SMTP等。
应用层协议与传输层协议进行交互，以实现数据的可靠传输和应用程序的正常运行。
总结：计算机网络的工作原理是由不同层次的协议和设备相互配合实现的。
物理层负责传输数据，数据链路层管理和组织数据，网络层进行数据的路由和转发，传输层提供可靠的数据传输服务，应用层提供各种应用程序的接口。
这些层次之间相互依赖，共同构建起了一个稳定、高效的计算机网络系统。
通过学习计算机网络的工作原理，我们能够更好地理解计算机网络的运作过程，为我们日常的网络使用和网络应用的开发提供有力的支持。
计算机网络的不断发展和创新将为我们的生活和工作带来更多便利和可能性。
计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
1. 基本功能将若干台计算机组成一个现代计算机网络，可以实现以下3个基本功能。
资源共享，其中包括数据与信息资源和软、硬件资源的共享。
计算机之间和计算机用户之间的通信与交往。
计算机之间或计算机用户之间的协同工作（分布式处理）。
，分类，1）按网络的交换功能分类：电路交换、报文交换、分组交换、混合交换；（2）按网络的拓扑结构分类：总线型结构、星型结构、环形结构、蜂窝结构（是随着无线通信技术的产生而产生的）；（3）按作用范围的大小分类：局域网（LAN）、广域网（WAN）、城域网。
―带宽‖(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
现在―带宽‖是数字信道所能传送的―最高数据率‖的同义语，单位是―比特每秒‖，或b/s (bit/s)。
发送时延（传输时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。
信道带宽数据在信道上的发送速率。
常称为数据在信道上的传输速率传播时延电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念处理时延交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。
结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部分。
处理时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。
有时可用排队时延作为处理时延数据经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之和；或者说，一个报文或分组从一个网络（或一条链路）的一端传送到另一端所需的时间。
计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。
体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。
实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。
计算机网络原理复习习题第三章物理层一、选择题1．以下哪个是物理层的协议？( )A．EIA RS-232C B．HDLC C．BSC D．TCP2 ．以下哪个不是物理层的协议A ． EIA RS-232CB ．． X. 213 ．采用RS-232C 接口标准连接PC 机和RTS ）的连接方向为（）。
A ．DCE→DTEB ．DCE→DCEC ．DTE→DTE4．在RS-232C RIA．DTE→．DCE→DCE D．DTE→DTE(DTR)信号的连接方向为( )． DCE→DTE． DTE→DTE6．RS—232CA． DB—15连接器C． DB—20连接器( )． -5V至-15V． 0V至-5V8．EIA RS-232C）。
A．+12伏B．-12伏C．+15伏9．X.21）。
A．DB-25连接器 B．DB-9连接器C．DB-15连接器D．RJ11连接器。
．过滤与转发帧 C．路由选择D．协议转换( )。
．数字信号的编码D．数字信号的放大( )B．将模拟信号转换成数字信号．使用不同频率的载波将信号变换到不同频率范围,实现模拟信号与数字信号间转换功能的是( )。
A．D/A B．A/D D．MODEM14为数字信号的设施为（）．编码解码器（CODEC）中的解码器．调制解调器（MODEM）中的解调器15( )。
A．编码．解码D．解调16( )。
A．解调 B．解码 C．调制17A．调频 B．调幅 C．正交相移18．）B．调频C．相位调制D．幅度相位调制方式进行。
A．单工．半双工D．全双工20种通信方式为( )A．并行．单工D．全双工( )．只能在一个方向上传输D．以上均不对22( )A．单工方式 B．半双工方式．多路复用方式B．报文交换D．分组交换与电路交换结合( )B．信道所能提供的同时通话的路数．信道所允许的最大误码率( )C．计算机与外设之间的通信都采用并行方式D．与并行方式相比，串行方式的传输速率更大27．在下面的说法中，( )是正确的。
Chap 1 引论计算机网络发展的3个阶段以单计算机为中心的联机网络系统以通信子网为中心的主机互联体系结构标准化网络OSIRM 开放系统互联参考模型（OSI参考模型）OSI7个层次物理层：在物理媒体（介质）上正确地，透明地传送比特流数据链路层：在两个相邻节点间可靠地传输数据，使之对网络层呈现为一条无措的链路网络层：寻址并选择合适的路由，把数据报从源端传送到目的端，在需要时对上层的数据进行分段和重组传输层：对网络层的连接进行管理，在源端与目的端之间提供可靠的、透明的数据传输，使上层服务用户不必关心通信子网的实现细节会话层：在传输层服务的基础上增加控制会话（session）的机制，建立、组织和协调应用进程之间的交互过程表示层：定义用户或应用程序之间格式，提供数据表示之间的转换服务，保证传输的信息到达目的端后的意义不变应用层：为end-user的应用进程提供标准的网络服务和应用接口“三网融合”独立设计和运营的传统的电信网，计算机互联网，有线电视网计算机网络：相互连接的自治的计算机的集合6种拓扑结构：星形，树形，环形，总线型，不规则（网状），全连接局域网LAN 小于25KM 基带传输总线型、环形城域网MAN 小于100KM 基带和宽带总线广域网W AN 大于100KM 宽带延迟大，出错率高不规则点到点计算机网络按传播方式分类：1、点对点（由一对对机器间的多条传输链路构成）---广域网2、广播方式网络（一台计算机发送的信息可被网络上所有的计算机接受）---局域网计算机网络按通信介质分：有线网，无线网Chap 2 数据通信的基础知识通信3要素：信源，信宿，信道信息编码：将信息用二进制数表示的方法（如ASCII编码BCD编码）数据编码：将数据用物理量表示的方法信息通过数据通信系统进行传输的过程：编码---便于同步识别，纠错调制---按频率，幅度，相位解调解码通信方式：单工，半双工，全双工传输方式：基带传输（无需调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送：以太网（局域网））频带传输（数字信号调制成音频模拟信号后再传送，接收方要解调）宽带传输（模拟信号频分复用方式传送）数据通信中3个通信上实现同步：位---位同步，帧---帧同步，字符---字符同步**双绞线：（螺旋绞合的双导线每根4对，25对，1800对典型连接距离100米（LAN）RJ45插座、插头）分类：屏蔽双绞线STP 非屏蔽双绞线UTP应用领域：电话网络，计算机局域网连接标准：标准端口用交叉线，级连端口用直通线光纤：单模光纤SMF 多模光纤MMF光纤特点：单向传输，双向需要两根常用的调制技术：幅移键控ASK，频移键控FSK，相移键控PSK采样定理：如果模拟信号最高频率F，≥2F采样频率采样，则从采样得到的离散信号序列就能完整恢复原始信号PCM编码：采样，量化，编码复用方法：频分复用EDM，时分复用TDM，波分复用WDM，码分复用CDM（划分信道）交换：按某种方式动态地分配传输线路资源实现交换的方法：电路交换（面向连接的），报文交换，分组交换（无连接的）电路交换：建立连接时间长，一旦连接独占线路，利用率低，无纠错机制，建立连接与传输延迟小报文交换：延迟长，存储管理复杂，对容量储存要求高，出错整个电路重发建立连接没有等待时间，利用率和可靠性高分组交换：利用率高，容错率高分割重组报文，增加站点负担对存储要求低，缓冲存储速度快。
计算机网络原理简答题汇总一、分组交换的优点：(1)交换设备存储容量要求低(2)交换速度快(3)可靠传输效率高(4)更加公平二、OSI七层参考模型以及每层的主要功能：物理层：主要功能是在传输介质上实现无结构比特流传输。
数据链路层：主要功能是实现相邻结点之间数据可靠而有效的传输。
网络层：主要功能是数据转发与路由。
传输层：（第一个端到端）：传输层的功能主要包括复用/分解、端到端的可靠数据传输等。
会话层：会话层是指用户与用户的连接。
表示层：表示层主要用于处理应用实体间交换数据的语法。
应用层：应用层与提供给用户的网络服务相关。
三、TCP/IP参考模型以及每层的主要功能应用层：在Internet上常见的一些网络应用大多在这一层。
传输层：面向连接、提供可靠数据流传输的传输控制协议：TCP。
无连接、不提供可靠数据传输的用户数据协议：UDP网络互联层：整个TCP/IP参考模型的核心。
网络接口层：提供给网络互联层一个访问接口。
四、网络应用体系结构分类及其特点：1、客户/服务器（C/S）结构网络应用：最典型、最基本的网络应用。
特点：客户与客户之间不进行直接通信；客户主动发起，服务器被动接受；服务器为了能被动接受通信，必须先运行，做好通信准备。
2、纯P2P结构网络应用特点：没有一直在运行的传统服务器，所有通信都是在对等的通信方之间直接进行。
通信双方没有传统意义上的客户与服务器之分，“地位”对等。
每个对等端是一个服务器与客户的结合体。
3、混合结构网络应用存在：客户和服务器之间传统的C/S结构通信；存在：客户和客户之间直接通信；五、网络应用通信的基本原理以传输报文M为例：实质通信中，按照应用层协议组织好应用层报文后，通过层间接口（如应用编程接口 API）将报文传递给相邻的传输层。
六、DNS递归解析过程：提供递归查询服务的域名服务器，可以代替查询主机或其他域名服务器，进行进一步的域名查询，并将最终解析结果发送给查询主机或服务器；七、DNS迭代解析过程提供迭代查询的服务器，不会代替查询主机或其他域名服务器，进行进一步的查询，只是将下一步要查询的服务器告知查询主机或服务器。
一．简述TCP/IP网络模型从下至上由哪五层组成，分别说明各层的主要功能是什么。
（1）物理层。
物理层的任务就是透明地传送比特流。
透明地传送比特流表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化。
物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”，以及当发送端发出比特“1”时，在接收端如何识别出这是比特“1”而不是比特“0”。
物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根腿以及各个腿应如何连接。
（2）数据链路层。
在发送数据时，数据链路层的任务是将在网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送以帧为单位的数据。
（3）网络层。
网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。
在发送数据时，网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。
网络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。
（4）运输层。
运输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信。
（5）应用层。
应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。
应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理，来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。
二．试阐述服务和协议的概念，及其相互之间的关系。
协议时控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。
协议的实现保证了能够向上一层提供服务。
本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。
下面的协议对上面的服务用户是透明的。
协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
但服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
另外，并非在一个层内完成的全部功能都称为服务，只有那些能够被高一层看得见的功能才能称之为“服务”。
三．什么是地址转换协议ARP。
由于IP地址有32bit，而局域网的硬件地址是48bit，它们之间不存在简单的映射关系。
计算机协议是什么计算机协议是在计算机网络中用于标准化数据传输和通信的规则和约定。
它们定义了网络中不同设备之间如何建立连接、通信和终止连接的方式，以及如何处理错误和其他异常情况。
计算机协议可以分为多个层级，每个层级负责处理特定的任务。
最常见的计算机协议体系结构是TCP/IP协议栈，它包含了多个层级，如物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
物理层物理层是计算机网络中最底层的协议层，它负责将比特流转化为物理信号，并在网络中传输。
物理层协议定义了电气、机械和功能接口的特性，如电压、频率和传输介质（如电缆、光纤等）。
常见的物理层协议包括以太网、Wi-Fi和蓝牙等。
数据链路层数据链路层负责在直连的节点之间传输数据包。
它将物理层提供的比特流划分为数据帧，并添加了标识和错误校验等控制信息。
数据链路层还负责在网络中管理节点之间的访问和流量控制。
常见的数据链路层协议包括以太网协议、PPP（点对点协议）和HDLC（高级数据链路控制）等。
网络层网络层是计算机网络中负责将数据包从源节点传输到目标节点的层级。
它使用逻辑地址（如IP地址）来标识节点，并处理节点之间的路由选择和跳转。
常见的网络层协议包括IP（网络互联协议）和ICMP（Internet控制报文协议）等。
传输层传输层负责在网络中为数据传输提供端到端的可靠传输。
它将数据划分为数据段，并负责数据的分组和重组。
传输层协议还提供了错误检测、流量控制和拥塞控制等功能。
常见的传输层协议包括TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）等。
应用层应用层是计算机网络中最高层的协议层，它负责处理特定应用程序的数据传输和通信。
应用层协议定义了应用程序之间的通信规则，使得不同的应用能够相互交流和协同工作。
常见的应用层协议包括HTTP（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）和SMTP（简单邮件传输协议）等。
总结计算机协议是在计算机网络中用于标准化数据传输和通信的规则和约定。
它们定义了网络中不同设备之间如何建立连接、通信和终止连接的方式，以及如何处理错误和其他异常情况。
计算机网络原理网络体系结构的基本概念网络体系结构是指通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。
OSI参考模型用物理层、数据链路层、网络层、传送层、对话层、表示层和应用层七个层次描述网络的结构，它的规范对所有的厂商是开放的，具有知道国际网络结构和开放系统走向的作用。
它直接影响总线、接口和网络的性能。
目前常见的网络体系结构有FDDI、以太网、令牌环网和快速以太网等。
从网络互连的角度看，网络体系结构的关键要素是协议和拓扑。
下面我们首先来学习网络体系结构的一些基本概念，其中包含了实体、协议、网络体系结构等等1．实体在计算机网络中，其主要功能是网络资源共享，因此，在网络中不同系统通过实体间来进行通信的。
在计算机网络中，实体是指系统中能够收发信息和处理信息的任何东西。
实体可以包括应用程序、电子邮件设备、数据库管理程序和终端等。
系统可以包含一个或者多个实体，指各种终端设备等。
2．协议计算机网络中，两个实体间要进行通信时，双方之间必须所采用的一种通信语言，遵守相同的通信规则。
这些规则的集合称为协议。
协议通常被认为两实体之间控制数据交换的规则的集合。
简单的说，协议就是通信双方的约定。
网络协议含有三个要素即语义、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。
在通信过程中，我们通常所说的规则和约定，一般包含有通信内容、通信形式和通信时间。
3．网络体系结构网络体系结构是从体系结构的角度来设计网络体系，其核心是网络系统的逻辑结构和功能分配定义，即描述实现不同终端设备之间互连和通信的方法和结构，是层和协议的集合。
通常采用结构化设计方法，将计算机网络系统划分成若干个模块，形成层次分明的网络体系结构。
在分层过程中，通常采用自顶向下逐步求精的方法采用分层式网络结构，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。
计算机网络原理2018版李全龙第一章课后习题====第一章计算机网络归纳1.什么是计算机网络？答：计算机网络是计算机技术与通信技术相互交融的产物。
计算机网络是互连的、自治的计算机的会集。
2.网络协议的三要素是什么？每个要素的含义是什么？答：（ 1）语法：定义实体之间交换信息的格式与结构，也许定义实体之间的传输信号的电同样。
（ 2）语义：语义就是定义实体之间交换的信息中需要发送（或包括）哪些控制信息，这些信息的详尽含义，以及针对不同样样含义的控制信息，接收信息端应如何响应。
（ 3）时序：时序也称为同步，定义实体之间交换信息的序次以及如何般配或适应相互的速度。
3.计算机网络的功能是什么？答：（ 1）硬件资源共享。
（2）软件资源共享。
（3）信息资源共享。
4.按网络覆盖范围划分，主要有哪几类计算机网络？各有什么特点？答：按网络覆盖范围划分，可分为以下 4 各种类：（ 1）个域网（ PAN ）：平时是个人设备经过无线通信技术构成小范围的网络，实现个人设备间的数据传输，个域网平时覆盖范围在1~10m 。
（2）局域网（ LAN ）：采用高速优先或无线链路链接主机，实现局部范围内高速数据传输。
局域网平时覆盖范围在 10m~1km 。
（ 3）城域网（ MAN ）：城域网是指覆盖一个城市范围的网络，覆盖范围平时在5~50km 。
（ 4）广域网（ WAN ）：广域网覆盖范围在几十到几千千米，平时超越更大的地理空间，可以实现异地城域网或局域网的互连。
5.按网络拓扑划分，主要有哪几类计算机网络？各有什么特点？答：（ 1）星形拓扑结构：易于监控与管理，故障诊断与间隔简单；中央节点是网络的瓶颈，一旦故障，全网瘫痪，网络规模受限于中央结点的端口数量。
（2）总线型拓扑结构：结构简单，所需电缆数量少，易于扩展；通信范围受限，故障诊断与间隔比较困难，简单产生矛盾。
（3）环形拓扑结构：所需电缆长度短，可以使用光纤，易于防备矛盾；某结点的故障简单引起全网瘫痪，新结点的加入或撤出过程比较麻烦，存在等待时间问题。
计算机网络原理知识点网络发展阶段：面向终端的计算机网络；计算机－计算机网络；开放式标准化网络；因特网广泛应用和高速网络技术发展。
三大网络：电信网络；广播电视网络；计算机网络。
网络发展趋势：宽带网络；全光网络；多媒体网络；移动网络；下一代网络。
电话系统组成：本地网络；干线；交换局。
ChinaNET：CHINAPAC；CHINADDN；PSTN。
文件共享、信息浏览、电子邮件、网络电话、视频点播、FTP、网上会议。
三网合一：把现在的传统电信网、广播电视网和计算机网互相融合，逐渐形成一个统一的网络系统，由一个全数字化的网络设施来支持包括数据、语音和图像在内的所有业务的通信。
高速网络技术表现：B-ISDN、ATM、高速局域网、交换局域网、虚拟网络。
宽带网络分为：宽带骨干网、宽带接入网。
骨干网：核心交换网，基于光纤通信系统的，能实现大范围的数据流传送。
接入类型：光纤、铜线、光纤同轴电缆混合接入、无线接入。
全光网络：以光节点取代现有网络的电节点，并用光纤将光节点互连成网，采用光波完成信号的传输、交换等功能，克服了现有网络在传输和交换时的瓶颈，减少信息传输的拥塞、延迟、提高网络呑吐量。
移动网络主要技术：蜂窝式数字分组数据通信平台；无线局域网；Ad hoc网络；无线应用协议WAP。
计算机网络：利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。
通信子网组成：网络节点、通信链路。
网络节点：也称转换节点、中间节点，作用是控制信息的传输和在端节点之间转发信息。
可以是：分组交换设备PSE、分组装配/拆卸设备PAD、集中器C、网络控制中心NCC、网间连接器G。
统称为接口信息处理机IMP。
存储－转发：信息在两端节点之间传输时，可能要经过多个中间节点的转发，这种方式称为存储转发。
计算机网络功能：硬件资源共享；软件资源共享；用户间信息交换。
计算机网络应用：办公自动化OA；远程教育；电子银行；证券及期货交易；校园网；企业网络；智能大厦和结构化综合布线系统。
计算机网络体系结构与协议计算机网络体系结构是指计算机网络中各个层次之间的关系和功能划分，它是计算机网络的基础框架。
而协议则是计算机网络中用于实现通信的规则和约定。
本文将探讨计算机网络体系结构与协议的基本概念、分类以及重要协议的作用。
一、计算机网络体系结构的概念计算机网络体系结构是指计算机网络中各个层次之间的关系和功能划分。
通常情况下，计算机网络体系结构可以分为两大类：OSI参考模型和TCP/IP参考模型。
1. OSI参考模型OSI参考模型是国际标准化组织（ISO）为了统一计算机网络的设计而提出的一种体系结构方法。
它将计算机网络通信划分为七个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
每个层次都有自己的功能和任务。
- 物理层：负责传输比特流，以传输数字信号。
- 数据链路层：负责进行节点之间的可靠数据传输。
- 网络层：负责数据在整个网络中的路由和转发。
- 传输层：负责提供端到端的可靠数据传输服务。
- 会话层：负责建立、维护和终止会话连接。
- 表示层：负责数据的格式化、加密和压缩等。
- 应用层：负责为用户提供特定的网络应用服务。
2. TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型是互联网所采用的一种网络体系结构，它是由传输控制协议（TCP）和网络互联协议（IP）构成的。
TCP/IP参考模型将计算机网络划分为四个层次：网络接口层、网络层、传输层和应用层。
- 网络接口层：负责将数据帧按照特定的协议传输到物理网络上。
- 网络层：负责数据在网络中的路由和转发。
- 传输层：负责提供端到端的可靠数据传输服务。
- 应用层：负责为用户提供特定的网络应用服务。
二、协议的分类协议是计算机网络中用于实现通信的规则和约定。
根据网络体系结构的不同，协议可以分为两种类型：传输层协议和应用层协议。
1. 传输层协议传输层协议位于网络体系结构的传输层，负责提供端到端的可靠数据传输服务。
常见的传输层协议有TCP和UDP。
第二章物理层2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？答：物理层要解决的主要问题：（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。
（2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。
（3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
物理层的主要特点：①由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和过程特性。
②由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。
2-02 归层与协议有什么区别？答：规程专指物理层协议。
2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。
答：源点：源点设备产生要传输的数据。
源点又称为源站。
发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。
终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。
终点又称为目的站。
传输系统：信号物理通道。
2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。
答：数据：是运送信息的实体。
信号：则是数据的电气的或电磁的表现。
模拟数据：运送信息的模拟信号。
模拟信号：连续变化的信号。
基带信号（即基本频带信号）：来自信源的信号。
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。
带通信号：把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。
1．物理层协议包括哪些内容？包括：EIA RS232C 接口标准、EIA RS 449 及RS -422 与RS -423 接口标准、100 系列和200 系列接口标准、X.21 和X.21bis 建议四种。
RS232C 标准接口只控制DTE 与DCE 之间的通信。
RS-449 有二个标准的电子标准：RS -422(采用差动接收器的平衡方式)与RS -423(非平衡方式)这些标准重新定义了信号电平，并改进了电路方式，以达到较高的传输速率和较大的传输距离。
100 系列接口标准的机械特性采用两种规定，当传输速率为：200bps~9600bps 时，采有V.28 建议；当传输速率为48Kbps 时，采用34 芯标准连接器。
200 系列接口标准则采用25 芯标准连接器。
X.21 是一个用户计算机的DTE 如何与数字化的DCE 交换信号的数字接口标准，以相对来说比较简单的形式提供了点-点的信息传输，通过它能够实现完全自动的过程操作，并有助于消除传输差错。
2．比较RS-232 与RS-449 的电气特性。
RS-232 规定逻辑“1”的电平为：-15 ~ -5 ，逻辑“0”的电平为+5 ~+15。
两设备的最大距离也仅为15 米，而且由于电平较高，通信速率反而影响。
接口通信速率小于等于20Kbps。
RS-422 由于采用完全独立的双线平衡传输，抗串扰能力大大增强。
又由于信号电平定义为正负6伏，当传输距离为10m 时，速率可达10Mbps；当传输距离为1000m 时，速率可达100Kbps。
RS-423，电气标准是非平衡标准。
它采用单端发送器和差动接收器。
当传输距离为10m 时，速率可达100Kbps；当传输距离为1000m 时，速率可达10Kbps。
3．请说明和比较双绞线、同轴电缆与光纤3 种常用传输价质的特点。
双绞线是最常用的传输介质。
双绞线芯一般是铜质的，能提供良好的传导率。
既可以用于传输模拟信号也可以用于传输数字信号。
计算机网络原理物理层接口与协议
物理层位于OSI参与模型的最低层，它直接面向实际承担数据传输的物理媒体(即信道)。
物理层的传输单位为比特。
物理层是指在物理媒体之上为数据链路层提供一个原始比特流的物理连接。
物理层协议规定了与建立、连接和释放物理信道所需的机械的、电气的、功能性的和规和程性的特性。
其作用是确保比特流能在物理信道上传输。
图3-1 DTC-DCE接口
ISO对OSI模型的物理层所做的定义为：在物理信道实体之间合理地通过中间系统，为比特传输所需的物理连接的激活、保持和去除提供机械的、电气的、功能性和规程性的手段。
比特流传输可以采用异步传输，也可以采用同步传输完成。
另外，CCITT在X.25建议书第一级（物理级）中也做了类似的定义：利用物理的、电气的、功能的和规程的特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保持和拆除功能。
这里的DTE(Date Terminal Equipment)指的是数据终端设备，是对属于用户所有的连网设备或工作站的统称，它们是通信的信源或信宿，如计算机、终端等；DCE(Date Circuit Terminating Equipment 或Date Communications Equipment)，指的是数据电路终接设备或数据通信设备，是对为用户提供入接点的网络设备的统称，如自动呼叫应答设备、调制解调器等。
DTE-DCE的接口框如图3-1所示，物理层接口协议实际上是DTE和DCE或其它通信设备之间的一组约定，主要解决网络节点与物理信道如何连接的问题。
物理层协议规定了标准接口的机械连接特性、电气信号特性、信号功能特性以及交换电路的规程特性，这样做的主要目的，是为了便于不同的制造厂家能够根据公认的标准各自独立地制造设备。
使各个厂家的产品都能够相互兼容。
1．机械特性
规定了物理连接时对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等。
图3-2 常见连接机械特征
图形3-2列出了各类已被ISO标准化了的DCE连接器的几何尺寸及插孔芯数和排列方式。
一般来说，DTE的连接器常用插针形式，其几何尺寸与DCE连接器相配合，插针芯数和排列方式与DCE连接器成镜像对称。
2．电气特性
规定了在物理连接上导线的电气连接及有关的电咱路的特性，一般包括：接收器和发送器电路特性的说明、表示信号状态的电压/电流电平的识别、最大传输速率的说明、以及与互连电缆相关的规则等。
物理层的电气特性还规定了DTE-DCE接口线的信号电平、发送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗等电器参数。
(a)非平衡发送器和接收器(b)非平衡发送器和差动接收器(b)平衡发送器和差动接收器
图3-3 电气连接方式
DTE与DCE接口的各根导线（也称电路）的电气连接方式有非平衡方式、采用差动接收器的非平衡方式和平衡方式三种，如图3-3所示。
●非平衡方式采用分立元件技术设计的非平衡接口，每个电路使用一根导线，收发
两个方向共用一根信号地线，信号速率≤20kbps，传输距离≤15m。
由于使用共用
信号地线，所以会产生比较大的串扰。
CCITTV.28建议采用这种电气连接方式，EIA
RS-232C标准基本与之兼容。
●采用差动接收器的非平衡方式这类采用集成电路技术的非平衡接口，与前一种方
式相比，发送器仍使用非平衡式，但接收器使用差动接收器。
每个电路使用一根导
线，但每个方向都使用独立的信号地线，使串扰信号较小。
这种方式的信号速率可
达300kbps，传输距离为10m（300kbps时）-1000m(<=3kbps时）。
CCITT V.10/X.26
建议采用这种电气连接方式，EAI RS-423标准与之兼容。
●平衡方式采用集成集成电路技术设计的平衡接口，使用平衡式发送器和差动式接
收器，每个电路采用两根导线，构成各自完全独立的信号回路，使得串扰信号减至
最小。
这种方式的信号速率≤10Mbps，传输距离为10m（10Mbps时）-1000m(≤
100kbps时）。
CCITT V.11/X.27建议采用这种电气连接方式，EAI RS-423标准与之兼
容。
3．功能特性
规定了接口信号的来源、作用以及其它信号之间的关系。
4．规程特性
规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。
物理层中较重要的新规程是EIA RS-449及X.21，然而经典的EIA RS-232C仍是目前最常用的计算机异步通信接口。
5．物理层协议举例（EIA RS-232C接口标准）
EIA RS-232C是由美国电子工业协会EIA(Electronic Industry Association)在1969年颁布的一种目前使用最广泛的串行物理接口Recommended Standard)的意思是“推荐标准”，232是标识号码，而后缀“C”则表示该推荐标准已被修改过的次数。
RS-232标准提供了一个利用公用电话网络作为传输媒体，并通过调制解调器将远程设备连接起来的技术规定。
远程电话网相连接时，通过调制解调器将数字转换成相应的模拟信号，以使其能与电话网相容；在通信线路的另一端，另一个调制解调器将模拟信号逆转换成相应的数字数据，从而实现比特流的传输。
图3-4(a)给出了两台远程计算机通过电话网相连的结构图。
从图中可看出，DTE实际上是数据的信源或信宿，而DCE则完成数据由信源到信宿的传输任务。
RS-232C标准接口只控制DTE与DCE之间的通信，与连接在两个DCE之间的电话网没有直接的关系。
(a)远程连接(b)近地连接
图3-4 RS-232C 的远程连接和近地连接
RS-232C 标准接口也可以如图3-4(b)所示用于直接连接两台近地设备，此时既不使用电话网也不使用调制解调器。
由于这两种设备必须分别以DTE 和DCE 方式成对出现才符合RS-232C 标准接口的要求，所以在这种情况下要借助于一种采用交叉跳接信号线方法的连接电缆，使得连接在电缆两端的DTE 通过电缆看对方都好象是DCE 一样，从而满足RS-232C 接口需要DTE-DCE 成对使用的要求。
这根连接电缆也称作零调制解调器(Null Modem)。
RS-232C 的机械特性规定使用一个25芯的标准连接器，并对该连接器的尺寸及针或孔芯的排列位置等都做了详细说明。
顺便提一下，实际的用户并不一定需要用到RS-232C 标准的全集，这在个人计算机(PC)高速普及的今天尤为突出，所以一些生产厂家为RS-232C 标准的机械特性做了变通的简化，使用了一个9芯标准连接器将不常用的信号线舍弃。
RS-232C 的电气特性规定逻辑“1”的电平为-15至-5伏，逻辑“0”的电平为+5至+15伏，也即RS-232C 采用±15伏的负逻辑电平，±5伏之间为过渡区域不做定义。
RS-232C 接口的电气特性见图3-5，其电气表示见表3-1所示。
+15-15
+5-50
图3-5 RS-232C 接口的电气特性
表 3-1 RS-232C 电器信号表示
RS-232C 电平高达±15伏，较之0～5伏的电平来说具有更强的抗干扰能力。
但是，即使用这样的电平，若两设备利用RS-232C 接口直接相连(即不使用调制解调器)，它们的最大距离也仅约15m ，而且由于电平较高、通信速率反而能受影响，如图3-6所示。
RS-232C 接口的通信速率≤20Kbps(标准速率有150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200bps 等几档)。
RS-232C 的功能特性定义了25芯标准连接器中的20根信号线，其中2根地线、4根数据线、11根控制线、3根定时信号线、剩下的5根线做备用或末定义。
表3-2给出了其中最常用的10根信号的功能特性。
图3-6 RS-232C 的DTE-DCE 连接
若两台DTE 设备，如两台计算机在近距离直接连接，则可采用图3-7的方法，图中(a)为完整型连接，
(b)为简单型连接。
图3-7 RS-232C 的DTE-DTE 连接
RS-232C 的工作过程是在各根控制信号线有序的“ON ”(逻辑“0”)和“OFF ”(逻辑“1”)状态的配合下进行的。
在DTE —DCE 连接的情况下，只有CD(数据终端就绪)和CC(数据设备就绪)均为“ON ”状态时，才具备操作的基本条件：此后，若DTE 要发送数据，则须先将CA(请求发送)置为“ON ”状态，等待CB(清除发送)应答信号为“ON ”状态后，才能在BA(发送数据)上发送数据。
