第3章 计算机网络体系结构-基本概念

第一章引论1. 计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？答：计算机网络的发展主要分为一下四个阶段：1)以单计算机为中心的联机系统-缺点，主机负荷重，通信线路利用率低，结构属集中控制方式，可靠性低2)计算机－计算机网络-是网络概念最全，设备最多的一种形式3)体系结构标准化网络4)Internet时代-是人类有工业社会向信息社会发展的重要标志，简单实用，高效传输，有满足不同服务的网络传输要求3. 计算机网络由哪些部分组成，什么是通信子网和资源子网？试述这种层次结构观的特点以及各层的作用是什么？答：通信控制处理机构成的通信子网是网络的内层，或骨架层，是网络的重要组成部分。

网上主机负责数据处理，是计算机网络资源的拥有者，它们组成了网络的资源子网，是网络的外层，通信子网为资源子网提供信息传输服务，资源子网上用户间的通信是建立在通信子网的基础上。

没有通信子网，网络不能工作，而没有资源子网，通信子网的传输也失去了意义，两者合起来组成了统一的资源共享的两层网络。

将通信子络的规模进一步扩大，使之变成社会公有的数据通信网，5. 一个完整的计算机网络的定义应包含哪些内容？答：1.物理结构：通过通信线路、通信设备将地理上分散的计算机连成一个整体2.逻辑结构：在网络协议控制下进行信息传输3.主要目的：资源共享9. 局域网、城域网与广域网的主要特征是什么?答：这三种网络主要是按照网络覆盖的地理范围来划分的：1)广域网（远程网）WAN （Wide Area Network）：广域网的作用范围一般为几十到几千公里。

2)局域网LAN（Local Area Network）:局域网的作用范围通常为几米到几十公里。

3)城域网MAN（Metropolitan Area Network）：城域网的作用范围在WAN与LAN之间，其运行方式为LAN相似。

13. 计算机网络与分布式计算机系统之间的区别与联系是什么?答：两者在物理结构上是非常类似的，但是软件上有很大的差异。

第3章 计算机网络技术基础计算机网络是由各种类型的计算机系统和各类终端通过通信线路连接起来的复合系统，它们具有不同的功能而又相互作用。

对网络的设计者与建设者来说，了解它的逻辑功能和层次结构，对各种网络的设计、建设与应用是必要的。

只有使被研究的系统抽象化和模型化，才能详细了解和彻底掌握计算机网络体系，才能使计算机网络得到广泛的应用。

本章主要介绍网络结构的基本知识，ISO/OSI参考模型及各层的主要功能和协议、TCP/IP网络模型和协议简介以及常见的一些网络类型等。

3.1 计算机网络的拓扑结构掌握网络拓扑结构的基本原理，就可以设计出一个布局良好、性能优越的网络。

本节在描述一般网络拓扑结构的基础上，介绍几种常见的网络拓扑结构类型，以及拓扑结构的选择原则。

3.1.1 计算机网络的拓扑结构拓扑学（Topology）是一个数学概念，它是几何学的一个分支，是从图论演变而来的。

拓扑学把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究点、线、面之间的关系。

为进一步分析网络单元彼此互联的形状与其性能的关系，采用拓扑学的方法，把网络单元定义为节点，两节点间的连线称为链路。

这样，从拓扑学观点看，计算机网络则是由一组节点和链路组成。

网络中共有两类节点：转换节点和访问节点。

节点计算机、集中器和终端控制器等属于转换节点，它们在网络中只是转换和交换所传送的信息；主机和终端等是访问节点，它们是信息交换的源节点和目标节点。

网络节点和链路的几何位置就是网络的拓扑结构，是指网络中网络单元的地理分布和互联关系的几何构形。

不同的拓扑结构其信道访问技术、网络性能、设备开销等各不相同，分别适合用于不同场合。

它影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用等方面，是研究计算机网络的主要环节之一。

网络拓扑结构能够反映各类结构的基本特征，即不考虑网络节点的具体组成，也不管它们之间通信线路的具体类型，把网络节点画作“点”，把它们之间的通信线路画作“线”，这样画出的图形就是网络的拓扑结构图。

第三章网络基本概念3.1 计算机网络的形成与发展一、计算机网络发展的四个阶段（1）20世纪50年代（计算机技术与通信技术相结合）（2）20世纪60年代（ARPANET和分组技术）（3）20世纪70年代中期ISO（4）20世纪90年代（internet与异步传输技术ATM技术）Internet是一个用路由器实现多个广域网和局域网互联的大型国际网NII国家信息基础设施被形象的称为信息高速公路GIIC全球信息基础结构委员会3.2计算机网络定义1、计算机网络定义分三类：广义的观点，资源共享的观点与用户透明性观点资源共享观点能比较准确的描述计算机网络的基本特征广义观点定义了计算机通信网络，用户透明观点定义了分布式计算机系统2、资源共享观点将计算机网络定义为“以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”判断计算机是否互联成计算机网络，主要看他们是不是独立的计算机若两台有主从关系，则其中一台不是“自治”的计算机二、计算机网络与分布式系统的区别1、他们的物理结构相同，分布式系统是一个建立在网络之上的软件系统，这种软件保证了系统高度的一致性与透明性2、计算机网络为分布式系统提供了技术基础，而分布式系统是计算机网络技术发展的高级阶段3.3 计算机网络分类一、网络分类1、根据网络所用传输技术分类：广播式网络，点—点式网络采用分组存储转发与路由选择是点-点式网络与广播式网络的重要区别2、根据网络网络覆盖的地理范围分类：局域网、城域网、广域网二、广域网（远程网）：主要用分组交换技术帧中继（FR）:数据出错率高，误码率低的光纤上使用简单协议宽带综合业务数据网B-ISDN用ATM作为他的数据传输技术三、局域网（LAN）：增强了资源共享深度，WAN扩大了资源共享范围四、城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络，他是多个局域网互连。

光纤分布数据接口（FDDI）:它是一种以光纤为传输介质的高速主干城域网设计方案：传输介质用光纤交换节点用基于IP交换的高速路由交换机或ATM交换机，在体系结构上用核心交换层、业务汇聚层和接入层三层模式3.4 计算机网络拓扑结构一、计算机网络拓扑的定义计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑结构。

计算机网络第一章：概述基本概念1.网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。

2.互联网是“网络的网络”(network of networks)。

3.因特网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。

4.网络把许多计算机连接在一起。

5.因特网则把许多网络连接在一起。

6.计算机网络的定义:计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。

因特网的工作方式分为两大块：（老师提到）(1)边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。

这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。

(2)核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。

这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

概念：处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。

这些主机又称为端系统(end system)。

网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：客户-服务器方式（C/S 方式）即Client/Server方式对等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式概念：客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。

客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

服务器软件的特点：系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。

因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。

对等连接(peer-to-peer，简写为 P2P)两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。

运行了对等连接软件，就可以进行平等的、对等连接通信。

在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。

路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

路由器处理分组的过程是：1.把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；2.查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；3.把分组送到适当的端口转发出去。

计算机网络的基本概念 （一）定义与分类 1．网络定义的基本内容 （1）计算机网络是用通信线路把分散布置的多台独立计算机及专用外部设备互连，并配以相应的网络软件所构成的系统。 （2）建立计算机网络的主要目的是实现计算机资源的共享，使广大用户能够共享网络中的所有硬件、软件和数据等资源。 （3）联网的计算机必须遵循全网统一的协议，可以为本地用户或远程用户提供服务。 2．网络的分类 从不同角度出发，计算机网络有多种分类方法，常见的分类有： （1）计算机网络按照地理范围划分，有局域网和广域网。 （2）按拓扑结构划分，通常分为总线型、星型、环型、树型和网状网。 （3）按交换方式划分为线路交换网、存储转发交换网和混合交换网。 （4）按传输带宽方式进行划分，可分为基带网和宽带网。 （5）按网络中使用的操作系统分类，可分为NetWare网、Windows NT网和Unix网等。 （二）计算机网络的组成 从逻辑功能上看，计算机网络由资源子网和通信子网两部分组成。 1．资源子网:资源子网代表着网络的数据处理资源和数据存储资源，由主计算机、智能终端、磁盘存储器、工业控制监控设备、I/O设备、各种软件资源和信息资源等组成。负责全网数据处理和向网络用户提供资源及网 络服务。 2．通信子网:通信子网是由负责数据通信处理的通信控制处理机(Communication Control Processor，CCP)和传输链路组成的独立的数据通信系统。它承担着全网的数据传输、加工和变换等通信处理工作。 （三） 计算机网络的主要功能 1．数据通信 该功能用于实现计算机与终端、计算机与计算机之间的数据传输，这是计算机网络的最基本的功能，也是实现其它功能的基础。 2．资源共享 （1）数据共享，可供共享的数据主要是网络中设置的各种专门数据库。 （2）软件共享，可供共享的软件包括各种语言处理程序和各类应用程序。 （3）硬件共享，可供共享的硬件可以是网络中某一台高性能的计算机，也可以是网络中的一台高速打印机。 3．负荷均衡和分布处理 （1）负荷均衡是指网络中的负荷被均匀地分配给网络中的各计算机系统。 （2）在具有分布处理能力的计算机网络中，可以将任务分散到多台计算机上进行处理，由网络来完成对多台计算机的协调工作。 4．提高系统的可靠性和可用性 二、网络通信协议概念 （一） 计算机网络协议 1．基本概念:为了确保网络中数据有序通信而建立的一组规则、标准或约定就称为网络通信协议(Protocol)。 2．通信接口：为了使网络中两个节点之间进行对话，必须在它们之间建立通信工具(即接口)，使彼此之间能进行信息交换。 （1）硬件装置的功能是实现节点之间的信息传送。 （2）软件装置的功能是规定与实现双方进行通信的约定协议。协议通常由三部分组成：语义部分、语法部分、变换规则。 3. 协议的层次结构及其分层原则 （1）层次方式是指在制定协议时，把复杂成份分解成一些简单成份，然后再将它们复合起来的复合技术。 （2）分层原则：信宿机第n层接收到的对象应当与信源机第n层发出的对象完全一致。 （3）层次结构有如下特征： ①结构中的每一层都规定有明确的任务及接口标准。 ②把用户的应用程序作为最高层。 ③除了最高层外，中间的每一层都向上一层提供服务，又是下一层的用户。 ④把物理通信线路作为最低层。它使用从高层传送来的参数，是提供服务的基础。 4．协议层次的划分 （二） OSI/RM模型简介 OSI/RM网络结构模型将计算机网络体系结构的通信协议规定为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层，共七层。对于每一层，OSI 至少制定两个标准：服务定义和协议规范。 开放系统互连模型: （1）为使不同计算机厂家生产的计算机能相互通信，以便在更大范围内建立计算机网络，国际标准化组织(ISO) 在1978 年提出“开放系统互连参考模型”，即著名的OSI/RM(Open System Interconnection/Reference Model)。 （2）所谓“开放”，是强调对OSI标准的遵从，一个系统是开放的，是指它可与世界上任何地方的遵守相同标准的其它任何系统进行通信。 三、 局域网基本技术 （一） 局域网的特点 1．局域网的定义 （1）从硬件角度看，LAN是电缆、网卡、工作站、服务器和其它连接设备的集合体。 （2）软件角度看，LAN在网络操作系统(NOS)的统一指挥，提供文件、打印、通信和数据库等服务功能。 （3）从体系结构来考察，LAN由一系列层和协议标准所定义。 （4）局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。 2．从上面的定义可以看出局域网具有四个特点： （1）这里指的小区域可以是一建筑物内，一个校园或者大至数千米直径的一个区域。 （2）这里指的数据通信设备是广义的，包括计算机、终端和各种外围设备。 （3）传输的误码率低，可达 。 （4）整个网络为某个单位或部门所有，仅供该单位内部使用。 （二）局域网的组成 计算机网络由硬件系统、网络软件系统和数据通信系统组成。 1. 主机(Host) （1）服务器(Server) 服务器是向所有客户机提供服务的机器，装备有网络的共享资源。对网络服务器的基本要求：高速度、大容量、安全性。 （2）客户机(Client) 客户机也称为工作站(Working Station)，是网络用户直接处理信息和事务的计算机。 2. 网络适配器 （1）网络适配器也叫做网络接口卡NIC(Network Interface Card)，通常被做成插件的形式插入到计算机的一个扩展槽中，故也被称作网卡。 （2）计算机通过网络适配器与网络相连。 3．传输介质 传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。 （1）双绞线 双绞线是由按规则螺旋结构排列的两根绝缘线组成。双绞线分为屏蔽双绞线STP和无屏蔽双绞线UTP两种。 双绞线成本低，易于铺设，既可以传输模拟数据也可以传输数字数据，但是抗干扰能力较差。 （2）同轴电缆 同轴电缆由外层圆柱导体、绝缘层、中心导线组成。同轴电缆可分成基带 同轴电缆和宽带同轴电缆两种。 基带同轴电缆的特征阻抗为50Ω，只用于传输数字信号。宽带同轴电缆，常见的是75Ω电缆用于不使用频分复用FDM的高速数字信号发送和模拟信号发送，此时称为单通道宽带。由于宽带网有多个信道，可支持数据、语音、图形和图像等信号同时在网上传输。 （3）光缆 用光纤做成的光缆，是由缆芯、包层、吸收外壳和保护层四部分组成。光纤可分为单模光纤(Single Mode Fiber)和多模光纤(Multiple Mode Fiber)两类。 光纤的直径小(10～100μm，)，重量轻，频带宽，误码率很低，此外，还有不受电磁干扰、保密性好等一系列优点。在要求输出速率很高(如超过100Mbps)、抗干扰性极好的局域网的主干网络中，越来越多地采用光缆。 （4）无线信道 目前常用的无线信道有微波、卫星信道、红外线和激光信道等。 4．网络互连设备 （1）中继器(Repeater) 中继器工作在物理层。 中继器的主要作用是：避免干线上传输信号衰减而失真，对传输信号实现整形和放大，并按原来的传输方向重新发送数据，可以延长干线距离，扩展局域网覆盖范围。 （2）集线器(Hub) 集线器又称集中器，是多口中继器。把它作为一个中心节点，可用它连接 多条传输媒体。其优点是当某条传输媒体发生故障时，不会影响到其它的节点。 集线器分为无源集线器(Passive Hub) 、有源集线器(Active Hub)和智能集线器。 （3）网桥 网桥工作于数据链路层。它要求两个互连网络在数据链路层以上采用相同或兼容的网络协议。网桥可分为本地网桥和远程网桥，本地网桥又分为内部网桥和外部网桥。 网桥的功能：隔离网络、过滤和转发。 （4）路由器 路由器工作在网络层。它要求网络层以上的高层协议相同或兼容，用来实现不同类型的局域网互连，或者用它来实现局域网域与广域网互连。路由器分类如下： ①按路由器安装的位置划分，可分为内部路由器和外部路由器。 ②按路由器支持的协议划分，可分为单协议路由器和多协议路由器。 ③按路由表的状况划分，可分为静态路由器和动态路由器。 路由器的功能：路由器可以实现网络层以下各层协议的转换。它除了具备网桥的全部功能外，还有路由选择功能。 （5）网关 网关亦称网间协议转换器，工作于OSI/RM的传输层、会话层、表示层和应用层。 网关不仅具有路由器的全部功能，同时还可以完成因操作系统差异引起的 通信协议之间的转换。网关可用于LAN-LAN、LAN与大型机以及LAN与WAN的互连。 （6）交换机 交换机是一种新型的网络互连设备，它将传统的网络“共享”传输介质技术改变为交换式的“独占”传输介质技术，提高了网络的带宽。 交换机与交换式集线器Hub有很大的区别，前者可工作在数据链路层，也有的高档交换机工作于网络层，后者工作于物理层。交换机端口的工作速度高于Hub端口工作的速度。 （7）调制解调器 调制解调器Modem，将待发送的数字信号转换成代表数据的一系列模拟信号，并利用模拟信道对信号进行载波传输，这个过程通常称为调制。在数据接收方，调制解调器将接收到的模拟信号，还原成数字信号，供计算机处理，这个过程被称作解调。 按工作方式划分有异步modem和同步modem两类。 按使用场合划分有卫星modem，微波modem，光纤modem以及音频modem等。音频modem是大多数用户利用公用电话网驳接Internet的常用接入设备。 5. 软件系统 （1）通信协议 局域网通信协议用以支持计算机与相应的局域网相连，支持网络节点间正确有序地进行通信。 （2）网络操作系统

计算机技术职业技能训练系列《计算机网络基础》题库张明辉李康乐任立权于洪鹏计算机网络基础习题目录第1章计算机网络的基本概念.................................. 第2章数据通信的基础知识.................................... 第3章计算机网络体系结构.................................... 第4章计算机局域网络........................................ 第7章网络互联技术.......................................... 第10章 Internet与应用 ...................................... 结构化布线系统................................................ 参考答案......................................................《计算机网络基础》习题第1章计算机网络的基本概念一、选择题：1、计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物，这种结合开始于( A )。

A.20世纪50年代B.20世纪60年代初期C.20世纪60年代中期D.20世纪70年代2、第二代计算机网络的主要特点是( A )。

A.计算机-计算机网络B.以单机为中心的联机系统C.国际网络体系结构标准化D.各计算机制造厂商网络结构标准化3、计算机网络中可以共享的资源包括( A )。

A.硬件、软件、数据B.主机、外设、软件C.硬件、程序、数据D.主机、程序、数据4、计算机网络在逻辑上可以分为( B )。

A.通信子网与共享子网B.通信子网与资源子网C.主从网络与对等网络D.数据网络与多媒体网络5、下列设备中不属于通信子网的是( C )。

A.通信控制处理机B.通信线路C.终端控制器D.信号变换设备6、一座大楼内的一个计算机网络系统，属于( B )。