软考中级网络工程师-第一章计算机网络概论（自我学习）

1.1 计算机网络的形成和发展

1. 早期的计算机网路
   早期的计算机通讯网络中，为了提高通讯线路的利用率并减轻主机的负担，已经使用了多点通讯线路、终端集中器以及前端处理机等现代通讯技术。
2. 现代计算机网路的发展
   现代意义上的计算机网络是从1969年美国国防部高级研究计划局（DARPA）建成的ARPAnet实验网开始的。
   ARPAnet的主要特点如下：
   （1）资源共享；
   （2）分散控制；
   （3）分组交换；
   （4）采用专门的通讯控制处理机；
   （5）分层的网络协议。
3. 计算机网络标标准化阶段
   作为国际标准，OSI规定了可以互联的计算机系统之间的通讯协议，遵从OSI协议的网络通讯产品都是所谓的“开放系统”。今天，几乎所有的网络产品厂商都声称自己的产品是开放系统，不遵从国际标准的产品逐渐失去的市场。
4. 微型机局域网发展时期
   局域网的发展道路不同于广域网，局域网厂商从一开始就按照标准化、互相兼容的方式展开竞争。用户在建设自己的局域网时选择面更宽，设备更新更快。
5. 国际因特网的发展时期
   浏览工具的实现引发了internet发展和普及的高潮。

1.2 计算机网络的分类和应用

1.2.1 计算机网络的分类

• “计算机网络”这一术语是指由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。
• 比计算机网络更高级的系统是分布式系统。分布式系统在计算机网络基础上为用户提供了透明的集成应用环境。
• 与计算机网络类似的另一种系统是多机系统。多机系统专指同一机房中的许多大型主机互连组成的功能强大、能高速并行处理的计算机系统。
• 计算机网络的组成元素可以分为两大类，即网络节点和通信链路。网络节点又分为端节点和转发节点。端节点指信源和信宿节点。转发节点指网络通信过程中控制和转发信息的节点。

LAN、MAN和WAN的比较

	局域网	城域网	广域网
地理范围	室内，校园内部	建筑物之间，城区内	国内，国际
所有者和运营者	单位所有和运营	几个单位共有或公用	通信运营公司所有
互联和通信方式	共享介质，分组广播	共享介质，分组广播	共享介质，分组交换
数据速率	每秒几十兆位至每秒几百兆位	每秒几兆位至每秒几十兆位	每秒几十千位
错误率	最小	中	较大
拓扑结构	规则结构：总线型、星型和环型	规则结构：总线型、星型和环型	不规则的网络结构
主要应用	分布数据处理办公自动化	LAN互联，综合声音、视频和数据业务	远程数据传输

1.2.2 计算机网络应用

1. 办公自动化
2. 电子数据交换
3. 远程教育
4. 电子银行
5. 证券和期货交易
6. 娱乐和在线游戏

1.3 我国互联网的发展

我国互联网的发展始于20世纪80年代末。

1.4 计算机网络体系结构

• 计算机网络发展到今天，已经演变成一种复杂而庞大的系统。在计算机专业人员中，对付这种复杂系统的常规方法就是把系统组织成分层的体系结构，即把很多相关的功能分解开来，逐个予以解释和实现。在分层的体系结构汇总，每一层都是一些明确定义的相互作用的集合，即对等协议；层之间的界限是另外一些相互作用的集合，称为接口协议。

1.4.1计算机网络的功能特性

• 研究计算机网络的基本方法是全面深入地了解计算机网络的功能特性，即计算机网络是怎样在两个端用户之间提供访问通路的。
• 首先，计算机网络应该在源节点和目标节点之间提供传输线路，这种传输线路可能要经过一些中间节点。
• 计算机通信有一个特点，即间歇性或突发性。人民打电话是信息流是平稳而连续的，速率也不太高。然而计算机之间的通讯不是这样的。当用户坐在终端前思考时，线路中没有信息流过。当用户发出文件传输命令时，突然来到的数据需要迅速地发送，然后又沉默一段时间。因而计算机之间的通讯链路要有较高的带宽，同时由许多节点共享高速线路，以获得合理经济的使用效率。计算机网络的设计者发明了一些新的交换技术来满足这种特殊的通信要求，例如报文交换和分组交换技术。计算机网络的功能之一是对传输的信息流进行分组正确地传送到目的地。
• 加入分组的控制信息有两种：一种是接受端用于验证是否正确接受的差错控制信息；另一种是指明数据包的发送端和接受端端地址信息。因而网络必须具有差错控制功能和寻址功能。另外，当多个节点同时要求发送分组是，网络还必须通过某种冲突仲裁过程决定谁先发送，谁后发送。所有这些带有控制信息的数据包在网络中通过一个个节点正确地向前传送的功能叫做数据链路控制（Data Link Control,DLC）功能。
• 对等层之间安规定的协议通信，相邻之间按接口关系提供服务和接受服务。把实现复杂的网络通信过程的各种功能划分成这样的层次结构，就是网络的分层体系结构。

1.4.2 开放系统互连才考模型的概念

• 所谓开放系统。是指遵从国际标准的、能够通过互连而相互作用的系统。显然，系统之间的的相互作用只涉及系统的外部行为，与系统内部的结构和功能无关。因而，关于互连系统的任何标准都只是关于系统外部特性的规定。
• OSI/RM是一种分层的体系结构。从逻辑功能看，每一个开放系统都是由一些连续的子系统组成，这些子系统处于各个开放系统和分层的交叉点上，一个层次有所有互连系统的同一行上的子系统组成。
• 开放系统的每一个层次由一些实体组成。实体是软件元素（如进程等）或硬件元素（如智能I/O芯片等）等抽象。处于同一层的实体叫对等实体，一个层次由多个实体组成，这一点正说明了层次的分布处理特征。另一方面，处于同一开放系统中各个层次的实体则代表了系统的协议处理能力，即有其他开放系统所看到的外部功能特性。
• 分层的基本想法是每一层都在它的下层提供的服务基础上提供更高级的增值服务，而最高层提供能运行分布式应用程序的服务。

OSI/RM网络体系结构

1. 应用层
   这是OSI的最高层。这一层的协议直接为端用户服务，提供分布式处理环境。应用层管理开放系统的互连，包括系统的启动、维护和终止，并保持应用进程间建立连接所需的数据记录，其他层都是为支持这一层功能而存在的。
2. 表示层
   表示层的用途是提供一个可供应用层选择的服务集合，使得应用层可以根据这些服务功能结束数据的含义。
3. 会话层
   绘画层支持两个表示层实体之间的交互作用。它提供的会话服务可以分为以下两类。
   （1）把两个表示实体结合在一起，或者把他们分开，这叫会话管理。
   （2）控制两个表示实体间 的数据交换过程，例如分段、同步等，这一类叫会话服务。
4. 传输层
   这一层在低层服务等基础上提供一种通用的传输服务。
5. 网络层
   这一层的功能属于通信子网，他通过网络连接交换传输层实体发出的数据。
6. 数据链层
   这一层的功能书建立、维持和释放网络实体之间的数据链路，这种数据链路对网络层表现为一条无差错的信道。
7. 物理层
   这一层规定通信设备机械的、电气的、功能的和过程的特性，用于建立、维持和释放数据链路实体之间的连接。具体的说，这一层的规定都与电路上传输的原始位有关，它涉及什么信号代表1，什么信号代表0；一位持续多少时间；传输是双向的，还是单向的；一次通信中发送方和接受放如何应答；设备之间连接件的尺寸和接头数；以及每根连线的用途等。