大纲要求

（一）

1. 计算机网络的概念、组成与功能
2. 计算机网络的分类
3. 计算机网络的标准化工作及相关组织

（二）

1. 计算机网络分层结构
2. 计算机网络协议、接口、服务等概念
3. ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型

核心考点

1. OSI参考模型与TCP/IP模型
2. 掌握计算机网络协议、接口、服务等概念
3. 掌握网络体系结构的概念，分层的必要性（包括5层和7层结构）
4. 无连接服务和面向连接服务的练习与区别 

知识点讲解

1.1 计算机网络概述

1.1.1 计算机网络的概念

最简洁的定义：计算机网络就是一些互联的、自治的计算机系统的集合 。

注意：在计算机网络发展的不同阶段，对计算机网络的定义是不一样的，但这个不是考试重点。

广义观点的定义：计算机网路是能实现远程信息处理的系统或能进一步达到资源共享的系统。

资源共享观点的定义：计算机网络是以能够相互共享资源的方式互连起来的、自治的计算机系统的集合。

用户透明性观点的定义：计算机网络是一个能为用户自动管理资源的网络操作系统，它能够调用用户所需要的资源，整个网络像一个大的计算机系统一样对用户透明

自治计算机就是能够进行自我管理、配置和维护的计算机，也就是现在的计算机；而像以前的终端（只有显示器，仅仅显示数据），则不能成为自治计算机。 

1.1.2 计算机网络的组成

 1.物理组成

从物理组成上看，计算机网络包括硬件、软件、协议三大部分。

1）硬件：由主机、通信处理机（或称为前端处理器）、通信线路（包括有线线路和无线线路等）和交换设备（交换机等连接设备）组成。

2）软件：主要包括实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件（如QQ）。

3）协议：就是一种规则，如汽车在道路上行驶必须遵循交通规则一样，数据在线路上传输也必须遵循一定的规则。

2.工作方式组成

从工作方式上看，计算机网络可分为边缘部分和核心部分。 

1）边缘部分：由所有连接在互联网上、供用户直接使用的主机组成，用来进行通信和资源共享

2）核心部分：由大量的网络和连接这些网络的路由器组成，它为边缘部分提供连通性和交换服务。

3.功能组成

从功能组成上看，计算机网络由通信子网和资源子网两部分构成。

1）通信子网：由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成，为网络提供数据传输、交换和控制能力，实现联网计算机之间的数据通信。

2）资源子网：由主机、终端以及各种软件资源、信息资源组成，负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与服务。

注意：通信子网包括物理层、数据链路层和网络层。

1.1.3  计算机网络的功能 

数据通信：计算机网络最基本和最重要的功能，包括连接控制、传输控制、差错控制、流量控制、路由选择、多路复用等子功能。

资源共享：包括数据资源、软件资源以及硬件资源。

分布式处理：当计算机网络中的某个计算机系统负荷过重时，可以将其处理的任务传送给网络中的其他计算机系统进行处理，利用空闲计算机资源提高整个系统的利用率。

信息综合处理：将分散在各地计算机中的数据资料进行集中处理或分级处理，如自动订票系统、银行金融系统、数据采集与处理系统等。

提高可靠性：计算机网络中的各台计算机可以通过网络互为替代机。

当然，为了满足人们的学习、工作和生活需要，计算机网络还有其他一些功能，如远程教育、电子化办公与服务、娱乐等。

1.1.4  计算机网络的分类

1. 按分布范围分类：广域网、城域网、局域网、个人区域网
2. 按拓扑结构分类：星形网络、总线型网络、环形网络、网状形网络
3. 按传输技术分类：广播式网络、点对点网络
4. 按使用者分类：公用网、专用网
5. 按数据交换技术分类：电路交换网络、报文交换网络、分组交换网络 

 1.1.5  计算机网络的标准化工作及相关组织

1.计算机网络的标准化工作

计算机网络的标准化需要经历以下 4 个步骤：

1. 互联网草案
2. 建议标准
3. 草案标准
4. 互联网标准 

2.相关组织 

相关组织有国际标准化组织（ISO）、国际电信联盟（ITU）、美国电气和电子工程师协会（IEEE）等 。

1.2  计算机网络体系结构与参考模型 

1.2.1  计算机网络分层结构 

1）实体：任何可发送或接受信息的硬件或软件进程，通常是一个特定的软件模块。

2）对等层：不同机器上的同一层。

3）对等实体：同一层上的实体。

1.2.2  协议 

协议是一种规则，并且是控制两个对等实体机型通信的规则，也就是水平。

协议由以下三个部分组成：

• 语义：对构成协议元素的含义的解释，即“讲什么”
• 语法：数据与控制信息的结构或格式，即“怎么讲”
• 同步：规定了事件的执行顺序

 1.2.3  接口 

1）服务数据单元（SDU）。第n层的服务数据单元，记作n-SDU

2）协议控制信息（PCI）。第n层的协议控制信息，记作n-PCI

3）接口控制信息（ICI）。第n层的接口控制信息，记作n-ICI

4）协议数据单元（PDU）。第n层的服务数据单元（SDU）+第n层的协议控制信息（PCI）=第n层的协议数据单元，即n-SDU+n-PCI=n-PDU。

5）接口数据单元(IDU)。 第n层的服务数据单元(SDU) +第n层的接口控制信息(ICI)= 第n层的接口数据单元，即n-SDU+n-ICI=n-IDU,表示的是在相邻层接口间传送的数据单元。

 1.2.4  服务

服务指下层为相邻上层提供的功能调用。协议是水平的，而服务则是垂直的，即下层通过接口向上层提供服务。服务分为以下3类。

1.面向连接的服务和面向无连接的服务

 1)面向连接的服务:当通信双方通信时，要事先建立条通信线路，该线路包括建立连接、使用连接和释放连接3个过程。TCP (后面介绍)就是一种面向连接服务的协议，电话系统是一个面向连接的模式。

2)面向无连接的服务：通信双方不需要事先建立一条通信线路，而是把每个带有目的地址的包(报文分组)传送到线路上，由系统选定路线进行传输。IP和UDP (后面介绍)就是 两种无连接服务的协议，邮政系统是个无连 接的模式。

 面向连接与面向无连接的对比见表1-1。

2.有应答服务与无应答服务(了解)

1)有应答服务:接收方在收到数据后向发送方给出相应的应答。

 2)无应答服务:接收方收到数据后不自动给出应答。

3.可靠服务与不可靠服务

1）可靠服务：网络具有检错、纠错、应答机制，能保证数据正确、可靠地传送到目的地。

2）不可靠服务：网络不能保证数据正确、可靠地传送到目的地，网络只能是尽量正确、可靠，是
一种“尽力而为"的服务。

 注意: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实体“看得见”的功能才称为服务。

 关于服务不得不知的“内幕”：
1）第n层的实体不仅要使用第n-1层的服务，还要向第n+1层提供本层的服务，该服务是第n层及其以下各层所提供服务的总和。最高层向用户提供服务。

 2）上一层只能通过相邻层的接口使用下一层的服务，而不能调用其他层的服务，即下一层提供服务的实现细节对上一层透明。

 G可能疑问点:怎样理解透明?
解析:用户只需要清楚手机上的每个按钮具有什么样的功能，使用其功能即可，至于这个功能内部是怎么实现的，用户并不需要知道，这就是透明。

 1.2.5  ISO/OSI参考模型和TCP/IP参考模型

1.5层结构的总结

OSI参考模型具有7层结构，而TCP/IP模型仅有4层结构(一般看作5层)。在OSI参考模型中，表示层和会话层不是重点，大致浏览一遍即可，无须深究，所以只需掌握5层结构即可。

1.2.6  计算机网络性能指标

 1）时延：数据从网络或链路的一端传送到另一端所需要的时间，有时也称为延迟或迟延。网络时延由以下几部分组成。

1.发送时延(或者称为传输时延)：主机或路由器发送数据帧所需要的时间，即从发送数据帧的第一位算起到该帧的最后一位发送完毕所需要的时间。因此，发送时延也称为传输时延。发送时延的计算公式为

发送时延=数据帧长度(bit) /发送速率(bits)

 由以上公式可以得出:对于某网络，发送时延并非固定不变，而是与发送的帧长成正比。

 2.传播时延：电磁波在信道中传播-一定的距离所需要的时间。传播时延的计算公式为

 传播时延=信道长度(m) /电磁波在信道上的传播速度(m/s)

 3.处理时延：主机或路由器在接收到分组时进行处理所需要的时间。

 4.排队时延：分组在进入网络传输时，要经过许多路由器，但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理，在路由器确定了转发接口后，还需要在输出队列中排队等待转发，这就产生了排队时延。

 总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

 2）时延带宽积：时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

时延带宽积=传播时延×带宽 

 3）往返时间：从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认消息(接收方收到数据后便立即发送确认)，总共经历的时间。

 4）利用率：包括信道利用率和网络利用率两种。

信道利用率是指某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。完全空闲的信道的利用率为零。 

网络利用率是全网络的信道利用率的加权平均值。但是需要注意一点， 不是信道利用率与网络利用率越高越好，因为利用率越高，会导致数据在路由器中的转发时延过长。

统一声明：关于原创博客内容，可能会有部分内容参考自互联网，如有原创链接会声明引用；如找不到原创链接，在此声明如有侵权请联系删除。关于转载博客，如有原创链接会声明；如找不到原创链接，在此声明如有侵权请联系删除。