(网络工程师培训)主题03：网络体系结构(2006-03-10)

网络体系结构主题三1.1主要知识点1.2网络概念1.3网络分类1.4网络软件1.5OSI参考模型1.6TCP/IP参考模型1.7OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较1.8协议栈1.9典型试题分析1.2网络的概念计算机网络(Network)是将处在不同地理位置且相互独立的计算机或设备，通过传输介质和网络设备按照特定的结构和协议相互连接起来，利用网络操作系统进行管理和控制，从而实现信息传输和资源共享的一种信息系统。简单网络示意图1.3网络的分类1.3.1网络拓扑结构1.3.2按照地理范围分类1.3.3按传输媒体分类1.3.4按电信网分类1.3.1网络拓扑结构1.3.1.1总线拓扑1.3.1.2星形拓扑1.3.1.3环形拓扑1.3.1.4网状拓扑1.3.1.5混合拓扑1.3.1.6蜂窝拓扑1.3.1.1总线拓扑1.3.1.2星形拓扑1.3.1.3环形拓扑1.3.1.4网状拓扑1.3.1.5混合拓扑1.3.1.6蜂窝拓扑1.3.2按照地理范围分类LANMANWANPAN无线网IntranetExtranet互联网1.3.3按传输媒体分类电话数据视像1.3.4按电信网分类驻地接入骨干1.4网络软件1.4.1协议分层1.4.2接口与服务1.4.3服务与协议的关系1.4.1协议分层1.4.1.1协议1.4.1.2分层结构的优点1.4.1.3分层结构的工作原理1.4.1.1协议什么是协议协议是网络中计算机或设备之间进行通信的一系列规则的集合。协议示例以发送消息“HELLOSTUDENTS”为例。常用协议IP、TCP、HTTP、POP3、SMTPSTXHELLOSTUDENTSETX1.4.1.2分层结构的优点各层间相互独立，某一层的变化不会影响其他层促进标准化工作使网络易于实现和维护1.4.1.3分层结构的工作原理纵向通信在分层结构中，低层服务为高层服务提供服务，高层服务使用低层服务提供的服务。横向通信分层结构中，对应的分层协同工作，以保证能够成功的完成通信。一台机器上的第N层与另一台机器上的第N层进行对话的规则就第N层协议。1.4.2接口与服务对等实体每一层中的活动元素通常被称为实体（entity）。实体可以是软件实体也可以是硬件实体。不同机器上的同一层实体叫做对等实体。服务提供者和服务用户N层实体实现的服务为N+1层所利用。N层被称为服务提供者（serviceprovider），N+1层被称为服务用户（serviceuser）。服务是在服务接入点SAP（serviceaccesspoint）提供给上层使用的。1.4.2接口与服务SAP——服务接入点IDU——接口数据单元SDU——服务数据单元PDU——协议数据单元ICI——接口控制信息ICISDUICISDUSDU报头SAPIDUn-PDU第n＋1层接口第n层1.4.2.1服务类型连接类型服务类型应用例子面向连接的服务可靠的报文流文件传输可靠的字节流远程登录不可靠连接数字化语音无连接的服务不可靠的数据报电子邮件有确认的数据报挂号邮件请求-应答数据查询1.4.2.2服务原语服务在形式上是由一组原语（primitive）（或操作）在描述的。这些原语供用户和其他实体访问该服务。这些原语通知服务提供者采取某些行动或报告某个对等实体的活动。原语含义请求一个实体希望得到完成某些操作的服务指示通知一个实体有某个事件发生响应一个实体希望响应一个事件证实返回对先前请求的响应1.4.3服务与协议的关系服务是各层向它上层提供的一组原语（操作）。服务定义了该层能够代表它的上层完成的操作，但没有涉及这些操作是如何完成的。协议是定义同层对等实体之间交换的帧、分组和报文的格式及意义的一组规则。实体利用协议来实现它们的服务定义。1.5OSI参考模型1.5.1OSI参考模型概述和各层1.5.2数据传输的封装和解封装1.5.1OSI参考模型概述与各层物理层数据链路层网络层传输层5~7层OSI/RM模型层次结构物理层Physical数据链路层DataLink网络层Network传输层Transport会话层Session表示层Presentation应用层Application由低层到高层电气接口匹配传输比特流帧同步、差错控制和流量控制数据传输的基本单位是帧路由选择、拥塞控制数据包的分片与重组数据传输的基本单位是分组端到端连接、流量控制差错检测和重传基本单位是报文提供应用进程的独立性提供访问和分布式信息服务建立、管理、终止连接任务物理层通过物理传输比特（bit）流中继器和集线器建立、维护和取消物理连接数据链路层将比特信息加以组织封装成数据帧（Frame）通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻址硬件地址或物理地址（即MAC地址）帧同步、流量控制、差错检验两个子层媒体访问控制（MAC）逻辑链路控制（LLC）网卡、网桥和交换机网络层基于网络层地址进行不同网络系统间的路径选择网络层地址（IP地址）分割和重新组合数据包（Packet）包头差错检验和可能的修复可能的数据传输拥塞控制路由器传输层在不同物理节点上的应用程序间建立连接以传输数据将数据组织成数据段（Segment）提供不同类型的连接服务面向连接(Connection-oriented)无连接(Connectionless)提供流量控制、差错检测、超时重传等服务用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序传输层地址（即端口号）5~7层会话层建立、管理和终止会话表示层系统的应用层送出的信息可被另一个系统的应用层所读取利用一种公用的信息表示格式翻译多种信息数据表示、数据安全、数据压缩应用层网络服务与使用者应用程序间的一个接口1.5.2数据传输的封装和解封装1.6TCP/IP参考模型1.6TCP/IP参考模型各层第1层：网络接口层(NetworkInterface)网络接口层对应OSI物理层和数据链路层并实现与它们相同的功能，其中包括LAN和WAN的技术细节。这一层也称为主机到网络层(Host-to-Network)。1.6TCP/IP参考模型各层第2层：互联网络层(internet)互联网络层的目的是运送数据包，将数据从任何在相连的网络上送到目的地，而不在乎走的是哪个路径或网络。管理这层的特定协议称为互联网络协议(IP)。最佳的路径选定和数据包交换都发生在这层。1.6TCP/IP参考模型各层第3层：传输层(Transport)传输层负责处理有关服务质量等事项，如可靠度、流量控制和错误检测。该层可以提供不同服务质量、不同可靠性保证的传输服务，并且协议发送端和目标端的传输速度差异。这一层也称为主机到主机层(Host-to-Host)。1.6TCP/IP参考模型各层第4层：应用层(Application)应用层包括会话层和表示层的功能，用来建立应用层来处理高层协议、有关表达、编码和会话控制。TCP/IP将所有应用程序相关的内容都归为一层，并保证为下层适当的将数据封装成数据包。1.7OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较1.7OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较参考模型OSI参考模型TCP/IP参考模型概念明确区分服务、接口、协议没有明确区分服务、接口、协议层的数量7层4层通信模式网络层支持无连接和面向连接的通信网络层只支持无连接通信传输层仅支持面向连接的通信传输层支持无连接和面向连接的通信1.8协议栈1.8.1协议栈概述1.8.2TCP/IP协议栈1.8.1协议栈概述什么是协议栈在网络中，为了完成通信，必须使用多层上的多种协议。这些协议按照层次顺序组合在一起，构成了协议栈(ProtocolStack)，也称为协议族(ProtocolSuite)。常用的协议栈TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk1.8.2TCP/IP协议栈TCP/IP1.9典型试题分析●若采用后退N帧ARQ协议进行流量控制，帧编号为7位，则发送窗口的最大长度为__(17)__。（17）A.7B.8C.127D.128【参考答案】17.C2005年下半年1.9典型试题分析在ISOOSI/RM中，__(18)__实现数据压缩功能。A.应用层B.表示层C.会话层D.网络层【参考答案】18.B2005年下半年1.9典型试题分析以太网中的帧属于__(19)__协议数据单元。A.物理层B.数据链路层C.网络层D.应用层【参考答案】19.B2005年下半年1.9典型试题分析在OSI参考模型中，数据链路层处理的数据单位是___(64)___。A.比特B.帧C.分组D.报文【参考答案】64.B2005年下半年1.9典型试题分析在OSI参考模型中，上层协议实体与下层协议实体之回的逻辑接口叫做服务访问点(SAP)。在Intenet中，网络层的服务访问点是（21）。A．MAC地址B．LLC地址C.IP地址D．端口号【参考答案】21.C2005年上半年1.9典型试题分析在OSI参考模型中，实现端到端的应答、分组排序和流量控制功能的协议层是（22）。A．数据链路层B．网络层C．传输层D．会话层【参考答案】22.C2005年上半年1.9典型试题分析SNMPPOP3UDPTCPIP在Intemet上有许多协议，下面的选项中能正确表示协议层次关系的是（22）.ABCDSNMPPOP3TCPARPIPTCPSSLIPUDPARPSMTPTelnet【参考答案】22.ATCPUDPIPLLCMACSMTPTelnet2005年上半年1.9典型试题分析●用户A与用户B通过卫星链路通信时，传播延迟为270ms，假设数据速率是64Kb/s，帧长4000bit，若采用停等流控协议通信，则最大链路利用率为__(30)__；若采用后退N帧ARQ协议通信，发送窗口为8，则最大链路利用率可以达到__(31)__。（30）A、0.104B、0.116C、0.188D、0.231（31）A、0.416B、0.464C、0.752D、0.832【参考答案】30.A31.D2004年下半年1.9典型试题分析●以太网交换机根据__(56)__转发数据包。（56）A.IP地址B.MAC地址C.LLC地址D.PORT地址【参考答案】56.B2004年下半年1.9典型试题分析2004年下半年●Networkscanbeinterconnectedbydifferentdevices.Inthephysicallayer,networkscanbeconnectedby__(66)__orhubs,whichjustmovethebitsfromonenetworktoanidenticalnetwork.Onelayerupwefindbridgesandswitches,whichoperateatdatalinklayer.Theycanaccept__(67)__,examinetheMACaddress,andforwardtheframestoadifferentnetworkwhiledoingminorprotocoltranslationintheprocess.Inthenetworklayer,wehaveroutersthatcanconnecttwonetworks,Iftwonetworkshave__(68)__networklayer,theroutermaybeabletotranslatebetweenthepackerformats.Inthetransportlayerwefindtransportgateway,whichcaninterfacebetweentwotransportconnections.Finally,intheapplicationlayer,applicationgatewaystranslatemessage__(69)__.Asanexample,gatewaysbetweenInternete-mailandX.400e-mailmust__(70)__thee-mailmessageandchangevariousheaderfields.（66）A.repeatersB.relay