计算机网络读书报告

专业《计算机网络》读书报告学生:学号:专业:成绩:_____________________2008年12月27日【摘要】互联网已经成为人们快速获取、发布和传递信息的重要渠道，它在人们政治、经济、生活等各个方面发挥着重要的作用。通过对《计算机网络》的学习，让我对网络有了更加深刻的理解，并且也有了新的不同的认识，也了解到计算机网络发展的前沿领域，让我们的学习有了一些新的定位。在学习过程中王老师让我们自己上去讲课，我想很多人都是第一次到讲台上去讲课，这样也让我们锻炼了自己，提高了自己。具体地，我这次做的课程题目是‘拥塞控制算法’，我在准备过程中查询了很多资料，了解了其基本原理和一些常见的拥塞算法，所以学习了这门课程后我有了很大的收获。下面是论文的主要内容：1基本内容：计算机网络,链路,通信子网的一些基本概念；数据通信系统的基本模型；OSI参考模型的主要特征；2问题理解：产生拥塞,差错的原因及解决办法，运输层和网络层，详述OSI七层协议；3对计算机网络的一些思考；4课堂内容（拥塞控制算法）介绍：主要是基于TCP的拥塞控制策略及一些研究方向。一、基本内容1、计算机网络,链路,通信子网的基本概念【计算机网络】计算机网络就是把分布在不同地点上的具有独立功能的多个计算机系统通过通信线路和设备互相连接起夹；由功能完善的网络软件，按照网络协议进行信息通信，实现资源共享的系统。其中通信没备是指网络上的任何设备，包括计算讥通信处理机、终端、外围设备传感器等。计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物，也是便件技术和软件技术结合的产物。【链路】链路是一条无源的点到点的物理线路，链路主要是将用二进制表示的信息转变为可在实际线路上传输的物理状态。数据链路可以粗略地理解为数据通道，数据链路主要目的是在二进制的基础上识别报文的机制，它是通过对等的数据链路层间传送报文来完成的。根据不同的应用要求，该层数据报文所传的数据可以是一串字符，也可以是一串二进制。【通信子网】通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，通信子网由传输介质和通信设备软件组成。通信传输介质可以是双绞线，同轴电缆，无线电通信，微波光导纤维等。通信子网的设计一般有两种方式：点到点通道和广播通道。通信子网的任务是在端结点之间传送报文，主要由转结点和通信链路组成。资源子网由主机系统、终端控制器、终端组成，包括各种与计算机和相关的硬件和软件，负责数据处理，为用户提供透明的信息传输。通信双方必须共同遵守的规则和约定就称为通信协议,它的存在与否是计算机网络与一般计算机互连系统的根本区别。2、数据通信系统的基本模型信息的传递是通过通信系统来实现的，通信系统的基本模型共有五个基本组件，即发送设备、接受设备、发送机、信道和接收机。其中，把除去两端设备的部分叫做信息传输系统。信息传输通信系统由三个主要部分组成信源（发送机）、信宿（接收机）和信道。如下图所示：图1数据通信系统的组成1信源和信宿信源就是信息的发送端，是发出待传送信息的人或设备；信宿就是信息的接收端，是接收所传送信息的人或设备。2信道信道本身也可以是模拟的或数字方式的，用以传输模拟信号的信道叫做模拟信道，用以传输数字信号的信道叫做数字信道3信号变换器信号变换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。4噪声源一个通信系统不可避免地存在噪声干扰,为了研究问题方便,把它们等效与一个作用于信道上的噪声源。5数字通信与模拟通信系统根据信号的不同，数据通信系统可以分为数字通信系统和模拟通信系统。利用数字信号传递信息的通信系统叫做数字通信系统，利用模拟信号传递信息的通信系统叫做模拟通信系统。数据传输是数据通信系统的基础图2数据通信系统的基本模型3、OSI参考模型的主要特征1、物理层：这是网络体系结构的最低层，该层规定传输介质和接口硬件的特性和通信机制，为链路层提供一个物理连接，其任务是在物理通信线路上将数字信号位流从发送结点传输到接收结点。2、链路层：该层为网络层提供点到点（相邻的结点）无差错数据帧传输功能，通过流量控制和差错控制保证数据帧经过一条链路正确地传送到相邻结点。3、网络层：该层为传输层提供端到端（源结点到目的结点，不一定是相邻结点）的数据传输服务。这种服务能够将源结点的报文分组以透明方式传送到目的结点。透明是指不会出现报文分组丢失，重复或分组次序出错。4、传输层：该层利用网络层提供的服务，为会话层提供主机进程到主机进程的透明的、可靠的报文数据传输服务。5、会话层：会话层在两个主机之间建立通信伙伴关系，包括会话双方的资格审查、付费方法、会话方向控制（单工、半双工或全双工），通信进程的逻辑名与物理名的转换等。6、表示层：该层为应用层提供一种翻译、解释服务，使通信双方能够理解彼此所交换的数据信息的含义。如代码转换、文件格式转换、数据加密和压缩等。7、应用层：该层负责管理和执行网络用户应用程序，为用户提供数据库管理、Web服务文件传送、电子邮件、打印服务和网络管理服务等。二、问题理解1、产生拥塞,差错的原因及解决办法【差错产生原因及解决】原因：差错就是指通过通信信道后接收的数据与发送数据不一致，与原始物理传输线路上传输数据信号有了偏差。差错主要由通信信道的噪声产生：热噪声引起的差错是随机差错；冲击噪声引起的差错是突发差错，引起突发差错的位长称为突发长度。在通信过程中产生的传输差错，是由随机差错与突发差错共同构成的。解决：三种差错控制的基本方式如下1)反馈纠错：这种方式在是发信端采用某种能发现一定程度传输差错的简单编码方法对所传信息进行编码，加入少量监督码元，在接收端则根据编码规则收到的编码信号进行检查，一量检测出有错码时，即向发信端发出询问的信号，要求重发。2)前向纠错：这种方式是发信端采用某种在解码时能纠正一定程度传输差错的较复杂的编码方法，使接收端在收到信码中不仅能发现错码，还能够纠正错码。3)混合纠错方式：这种方式是少量纠错在接收端自动纠正，差错较严重，超出自行纠正能力时，就向发信端发出询问信号，要求重发。因此，“混合纠错”是“前向纠错”及“反馈纠错”两种方式的混合。【拥塞产生原因及解决】原因：拥塞是指到达通信子网中某一部分的分组数量过多，使得该部分网络来不及处理，以致引起这部分乃至整个网络性能下降的现象。严重时甚至会导致网络通信业务陷入停顿，即出现死锁现象。解决：常见拥塞控制方法如下1)缓冲区预分配法2)分组丢弃法3)定额控制法2、运输层和网络层【联系区别】传输层位于网络层的上一级。网络层负责将传输层的数据包装成IP数据报，然后负责路由转发到目的地主机（根据IP地址确定）。传输层则是解决数据报到达后由哪个程序来执行的问题，即它是根据端口号来进行选择的！这就是所谓端到端和点到点的传输。形象地说就是：网络层将货物打包，传输层打开一条路，经过二者的相互配合后，这样数据报就能到达目的地了。运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，但网络层是为主机提供逻辑通信。【运输层地位】OSI的核心：从通信和信息处理的角度看，运输层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层。传输层是完成接收来自会话层的数据。如果需要将这些数据分割成较小的数据单位再传送给网络层。传输层宴确保数据片能够安全而正确地发送到另一端，它是以端到端的方式传输数据的。传输层是计算机网络体系结构中最重要的一层，传输层协议也是最复杂的协议，其复杂程度取决干网络层所提供的服务类型及上层对传输层的要求，运输层还要对收到的报文进行差错检测。运输层的两种不同的运输协议：面向连接的TCP和无连接的UDP。图3运输层与其上下层之间的关系3、详述七层协议说明：下面内容是以收发邮件为例，从程序员的界面,详细说明整个发出邮件到完全无误的收到邮件的过程。下图是一个OSI的形象结构图：图4OSI与邮件收发的对应图（左为传输端，右为接收端）发送进程接受进程从图可看出：（七层协议的基本功能和工作过程）7应用层：应用层能与应用程式接口沟通，以达至展示给用户；与公司经理写信和阅读信件类似。6表示层：表示层能为不同的用户端提供数据和信息的语法转换内码，使系统能解读成正确的数据，同时也能提供压缩解压、加密解密；与公司中助理替老板写信类似。5会话层：会话层用于为通讯双方制定通讯方式，并建立、拆除会话；与公司中收寄信、写信封与拆信封的秘书工作类似4传输层：传输层用于控制资料流量，并且进行侦错及错误处理，以确保通讯顺利，而传送端的传输层会为封包加上序号，方便接收端把封包重组为有用的资料或档案；与公司中跑邮局的送信职员工作类似3网络层：网络层为资料传送的目的地寻址，再选择出传送资料的最佳路线；相当于邮局中的排序工人工作2数据链路层：网络上资料封包如何传送的方式；相当于邮局中的装拆箱工人的工作。1物理层：相当于邮局中的搬运工人工作工作原理：在层次结构模型中数据的实际传送过程:发送进程发送给接收进程的数据实际上是经过发送方各层从上到下传递到物理媒体，传输到接收方。再经从下到上各层传递员后到达目的地点。而且在发送方从上到下逐层传递的过程中每层都要加上适当的控制使息（一般称报头），可以加在数据的前部或层部，对某些层来说也可以是空的。到最下面一层就变成了0和l组成的比特流，然后转换为电信号在物理媒体上，传输至接收方。接收方在向上传递时恰好相反，要逐层剥去在同—层上同样的信息并通过虚通信直接传给对方。这个过程与上图中邮政信件实际传递中要加信封、加邮袋、邮车等层层封装再层层剥去的过程类似。三、对计算机网络的思考当今社会需要比以前更大的网络规模，以丰富我们的网络资源。而且还需要更加地先进的各种终端设备，组成硬件，传输媒体等。学习了本门课程后，我觉得计算机网络的发展需要解决很多问题，硬件设备就不说了，我主要想说的是‘计算机网络’本身这门学科。通过查询了一些资料后发现计算机网络要得到质的发展，就必须1)强化其网络的基本理论，如网络的拓扑结构（星型拓扑网型拓扑环型拓扑树状拓扑总线拓扑混合拓扑）理论，在数学理论层面上还要有更加深入的理论研究，理论指导实践；2)还有就是网络协议，一个好的网络协议可以让网络更加的畅通，用起来也很方便，当今网络上流行的是TCP\IP协议，它是一种网络通信协议，它规范了网络上的所有通信设备，但是它也有一些不足的地方，这就需要我们去做更多的协议方面的研究。（常见协议：IPSEC、FDDI）；3)现阶段一些比较重要的网络算法研究也是很重要的，如一些拥塞算法，差错控制算法，路由算法等，这些都是现阶段已经提出来的算法，并且都得到了很广泛的应用，但随着网络的发展它们已经有些显得落后了，需要对他们做出更好的改进。下面就基于高速网络的拥塞算法做一些介绍。随着计算机网络的迅速发展，特别是光网络的兴起，出现了大量G比特甚至T比特的高性能网络，一些远程控制、实时检测可以利用高速网络传输实时的数据和图像，使得高速网络应用日益广泛，拥塞控制机制的研究也变得越来越重要。传统的TCP拥塞控制机制是目前使用最广泛、占据主导地位的端到端的传输协议，是保证Internet鲁棒性的重要因素。但是传统TCP的AIMD（和式增加积式减少）策略不能适应高带宽时延乘积网络的发展要求，越来越多的科学工作者投入到研究适合高速网络的TCP拥塞控制机制中，使其成为当前一个新的研究热点。目前，国内外对高速网络的研究尚处于初始阶段，出现了一些代表性的算法:HSTCP，STCP，BICTCP，CUBICTCP，H-TCP等。这些新协议通过调整窗口的增加减少机制，大大提高了在高速网络中的性能。其中STCP算法窗口增加和减少参数均为常量，不需要考虑中间节点和接收端协议，在真实网络中较容易实现。现有的研究表明STCP在高速网络中能获取相当高的吞吐量和稳定性，但是仍存在一些严重的性能缺陷。于是就可以从这里找到一项新研究的方向。四、拥塞控制算法【拥塞控制策略】策略一：开环控制方法。重在预防，希望通过完美的设计来避免拥塞的发生需精心设计网络的各个环节，尽可能减少不必要的数据重传和避免数据过分集中在某个局部，同时还要严格控