第02章计算机网络概述.doc

第02章 计算机网络概述 一 计算机网络的组成 计算机网络主要由三个主要的组成部分： 若干主机 一个通信子网 一系列协议 1 主机 网络应用程序在主机上运行，它们为用户提供各种服务，如信息查询服务、电子邮件服务、文件传输服务等；网络应用程序通常采用客户机-服务器工作模式，即一个网络应用程序分为两个部分：客户端和服务器端。运行客户端的主机叫做客户机，运行服务器端的主机叫服务器；计算机通信就是指客户端进程和服务器端进程之间的通信，客户端向服务器端发送服务请求报文，服务器端向客户端程序返回服务响应报文 2 通信子网 通信子网由若干结点交换机和连接这些结点的通信链路组成 结点交换机 结点交换机指一种多端口的计算机，可连接多条通信链路，当结点交换机从一个端口收到分组后，就选择一个合适的端口将它转发出去；通信子网中的结点交换机以接力的方式为用户转发分组；现在人们一般称结点交换机为路由器 通信链路 通信链路用于在相邻的机器之间传递数据位 有两种类型的通信链路：广播链路和点对点链路 以太网中的总线就是一条广播链路（如下图），当其中任何一台主机发送一个数据块时，其余的主机都会收到该数据块的一个副本；数据块中有目的主机的地址，当以太网中的主机收到一个数据块时，会查看其中的目的主机地址，如果目的主机地址是自己的地址则加以处理，否则丢弃；由于是多台主机共享同一条物理信道，同一时刻有两台主机发送数据就会产生冲突，因此必须采用某种机制避免冲突；当两个交换结点相距很近时，可以采用广播链路 当两个交换结点相距很远是，在它们之间架设直达的通信线很不现实，现实的做法是使用点对点的广域网链路，交换结点间的广域网链路可能PSTN中的一条拨号线路、PSTN中的一条专线（T1线路或E1线路）、帧中继网络中的一条虚连接、ISDN网络中的一条电路等等。这些广域网链路在逻辑上就相当于一条直达线路。如下图所示 3 协议 协议是彼此通信的双方必须遵循的规则 二 基本概念 为了便于描述有关的概念，先构建一个简单的计算机网络，它由两台网络主机、一个包含两个交换结点的通信子网组成。下图是该计算机网络的概念视图 网络应用进程 APA和APB是两个正在通信的网络应用进程 协议实体 协议实体指计算机系统中（结点交换机也是计算机）能够收发信息的硬件模块或软件进程，它们存在的唯一目的就是使不同计算机系统中的应用进程能方便的交换报文 协议实体分层组织 计算机系统中的所有协议实体是按照一定的层次结构进行组织的，每个协议实体都隶属于某一个层；在每一个系统的内部，所有隶属于第N层的协议实体构成一个子系统，称之为第N层子系统，记为（N）；上图中标有数字的长方形代表第N层子系统；（N）使用（N -1）提供的服务，并向（N + 1）提供增强的服务；每一层相当于一个虚拟机，它向上一层提供某种服务；结点交换机仅包含下三层 报文传递的路径 APA发给的APB报文从第5层逐层下移到第1层，然后通过物理媒体到达第1个交换结点；在第一个交换结点中先从第1层上升到第3层，完成路由选择后，再从第3层下降到第1层，然后通过物理媒体到达第2个交换结点；… ；最后到达目的主机，从第1层上升到第5层，第5层将报文交给APB 封装和解封装 报文在下移的过程中，除第一层外，每经过一层，便会被加上特定于该层的首部，这叫封装；附加了多个首部的报文在上移的过程中，除第一层外，每经过一层，便会被剥去特定于该层的首部，这叫解封装；第1层接到第2层交下来的数据单元后，不会给它再加首部，而是将它视为一个比特流放到物理媒体上传输 协议数据单元PDU 从上面的讨论知道，除第1层外，每层在收到上1层交下来的数据单元后，会在其上加上本层的首部，构成特定于该层的一个数据单元，称之为协议数据单元PDU ；第N层协议数据单元记为（N）PDU 对等层通信 不在同一个计算机系统内、隶属于同一层、 彼此有交互的两个协议实体叫对等实体；我们所说的计算机通信就发生在两个计算机系统上的一对对等实体之间，我们称之为对等层通信；对等层通信发生在所有的层次上，发生在第N层上的对等层通信就是两个（N）实体彼此交换（N）PDU；需要注意的是，源端系统中的第N层不是直接将（N）PDU交给目的端系统中的第N层，而是将它交给第N -1层，第N -1层将它封装成一个（N -1）PDU，然后将它逻辑地传给目的端系统的第N -1层，目的端系统的第N -1层从中剥离出（N -1）PDU，再向上交给第N层；简言之，第N层通信必须借助于第N -1层通信，第N -1层通信必须借助于第N -2层通信，第N -2层通信必须借助于第N -3层通信，… ，直到第一层，第一层的两个对等实体则通过它们间的物理媒体直接通信；除第一层外，其余各层上的对等层通信都是虚拟的、而非物理