计算机网络体系结构

  1. 计算机网络的功能包括哪些?最基本的功能是什么?
 计算机网络的功能包括:数据通信,资源共享,分布式处理,信息综合处理,负载均衡,
 提高可靠性等;但其中最基本的功能是数据通信功能,数据通信功能也是实现其他功能的基础
  1. 计算机网络的组成?
从组成方式来看,一个完整的计算机网络主要由硬件,软件,协议三大部分组成,
缺一不可,硬件主要由主机,通信链路,交换设备和通信处理机等组成;软件主要包括
各种实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件。协议是计算机网络的核心;
从功能组成来看:计算机由通信子网和资源子网组成
  1. 资源子网和通信子网组成?
资源子网:主要由计算机系统,终端,联网外部设备,各种软件资源和信息资源组成,
资源子网负责全网数据处理业务,负责向网络用户提供各种网络资源与网络服务。

通信子网:由通信控制处理机,通信线路和其他通信设备组成,
其任务是完成网络数据传输,转发等;通信子网包括包括:物理层,数据链路层,网络层

通信子网:OSI/RM 模型中低三层统称为通信子网(物理层,数据链路层,网络层)
资源子网:OSI/RM 模型中高三层统称为资源子网(应用层,表示层,会话层)
中间层传输层承上启下(传输层)
  1. 中继器,桥接器,集线器,调制解调器,网络地址转化(Nat)
   中继器:
  -  一个将输入信号增强放大的模拟设备,而不考虑输入信号的种类;
   当电子信号在电缆上传送时,信号强度会随着传递长度的增加而递减,
   因此需要中继器将信号重新加强以增加数据的发送距离
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
   桥接器:

   -  又称网桥,桥接器将网络的多个网段在数据链路层连接起来;桥接器将两个独立的网络连接起来,如同单一网络;
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
   集线器:

   - 英文Hub,主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大,以扩大网络的传输距离,同时把所有节点集中在以它为中心的节点上;
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
   调制解调器:

   - 是一个将数字信号调变到模拟信号上进行传输,并解调收到的模拟信号以得到数字信号的电子设备;
它的目标是产生能够方便传输的模拟信号并且能够通过解码还原原来的数字信号。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
   Nat:

   - Nat 在计算机网络中是一种在IP 数据包通过路由器或防火墙时重写来源IP地址,或者目的IP地址的技术;

  1. ISP 是什么,IXP是什么?
   Internet Service Provider  因特网服务提供商

   Internet exchange point    因特网交换点

一般连接方式为:第一层ISP<------>IXP<----------------------->区域ISP<----------------->接入ISP

​ 6. FDM 和 TDM?

​           链路中的电路是通过频分复用(Frequency-Division Multiplexing,FDM)或 
           时分复用(Time-Division Multiplexing,TDM)来实现的;

​         电路交换中的: 
​       - 时分复用:按时间划分成不同的信道,每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中
         占用固定序列号的间隙,可见时分复用的所有用户是在不同时间占用同样的频带宽度。
​        - 频分复用:按频率划分的不同信道,用户分到一定的频带后,在通信过程中自始至
          终都占用**这个频带**,可见频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源
  1. 分组交换,报文交换和电路交换

  电路交换:在源结点和目的结点之间建立一条专用的通路用于传送数据,
  包括建立连接,传输数据,断开连接三个阶段,最典型的电路交换网络是传统电话网络;
  优点:数据直接传送,时延小。
  缺点:线路利用率低,不能充分利用线路容量,不便于进行差错控制

报文交换:用户数据+源地址+目的地址,校验码等辅助信息,然后封装成报文;
整个报文传送到相邻结点,全部存储后,再转发给下一个结点,重复这一过程直到到达目的结点;
  优点:可以较为充分地利用线路容量,可以实现不同链路之间不同数据率的转换,
  可以实现格式转换,可以实现一对多,多对一的访问,可以实现差错控制

  缺点:增大了资源开销;增加了缓冲时延,需要额外的控制机来保证多个报文的顺序不乱序,
  缓冲区难以管理;

  分组交换:将数据分成较短的固定长度的数据块,在每个数据块中加上目的地址,
  源地址等辅助信息组成分组,以存储-转发方式传输;其主要特点是单个分组传送到相邻结点,存储后
  查找转发表,转发到下一个结点;

  优点:报文交换的优点,缓冲易于管理,包的平均时延更小,网络占用的平均缓冲区更少,
  更易于标准化;更适合应用;

  缺点:网络通信量越大,时延也越大;实时性较差;只适用于数字信号;
  1. 时延类型
       时延:数据从网络的一端传送到另一端所需要的总时间;分为以下4部分:

       处理时延:数据在交换结点为存储转发而进行的一些必要处理所花费的时间。(分析分组的首部,从分组中提取数据部分,进行差错检验,查找适当的路由)

       排队时延:分组在进入路由器后,要先在输入队列中排队等待处理,路由器确定转发端口后,还要在输出队列中排队等待转发;

       传输时延:假设分组以先到先服务方式传输,仅当所有已经到达的分组被传输后,才能传输刚到达的分组。

       传播时延:一个比特从链路的一端传播到另一端所需要的时间;

  1. 传输时延和传播时延:
      传输时延:路由器将分组推出所需要的时间;它是分组长度和链路传输速率的函数,而与两台路由器之间的距离无关

      传播时延:是一个比特从一台路由器到另外一台路由器传播所需要的时间,它是两台路由器之间距离的函数,而与分组长度或链路传输速率无关;
  1. 协议
       协议由语法,语义,同步三部分组成。语法规定了传输数据的格式;语义规定了所要完成的功能,
       即需要发送何种控制信息,完成何种动作,以及做出何种应答;

       同步规定了执行各种操作的条件,时序关系等
  1. 分层结构及每层使用的协议,每层的功能:
​     OSI/RM 模型:自下而上分别是:物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层

​     TCP/IP  层次结构:自上而下分别是:应用层(+表示层+会话层),传输层,网际层,网络接口层(==物理层+数据链路层);

​     五层体系结构:自上而下分别是:物理层,数据链路层,网络层,传输层,应用层
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
​     物理层:传输单位是比特,任务是透明的传输比特流,功能是在物理媒体上为数据端设备透明的传输原始比特流;

​     注意:传输信息所利用的一些物理媒体,如双绞线,光缆,无线信道等,并不在物理层协议之内,而是在物理层协议下面

​     数据链路层:数据链路层的传输单位是帧,任务是将网络层传来的IP数据报组装成帧。数据链路层的功能可以概括为成帧,差错控制,流量控制和传输管理等;

​     典型的数据链路层协议:SDLC,HDLC,PPP,STP和帧中继等;

​     网络层:传输单位是数据报,它关心的是通信子网的运行控制,主要任务是把网络层的协议数单元(分组)从源端传到目的端,为分组交换网上的不同主机

​     提供通信服务。关键问题是对分组进行路由选择,并实现流量控制,拥塞控制,差错控制和网际互联的功能;

​     网络层的协议:IP,IPX,ICMP,IGMP,ARP,RARP,OSPF等

​     传输层:传输单位是报文段(TCP)或用户数据报(UDP)传输层负责主机中两个进程之间的通信,功能是为端到端连接提供可靠的传输服务,为端到端连接提供

​     流量控制,差错控制,服务质量,数据传输管理等服务;

​     会话层:允许不同主机上的各个进程之间进行通话。会话层利用传输层提供的端到端的服务,向表示层提供它的增值服务。会话层负责管理主机间的会话进程,包括建立,管理及终止进程间的会话。会话层可以使用校验点使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信,实现数据同步。

​     表示层:主要处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。不同机器采用的编码和表示方法不同,使用的数据结构也不同,为了使不同表示方法的数据和信息之间能够互换,表示层采用抽象的标准方法定义数据结构,并采用标准的编码形式。数据压缩,加密和解密也是表示层可提供的数据表示变换功能;

​     应用层:是用户与网络的界面。应用层为特定的网络应用提供访问OSI环境的手段。因为用户的实际应用
多种多样,这就要求应用层采用不同的应用协议来解决不同类型的应用要求,因此应用层是最复杂的一层,
使用的协议也最多;

    应用层协议:FTP,HTTP,SMTP等
  1. 集线器,路由器,交换机工作在OSI参考模型的哪一层或哪几层?
集线器是一个多端口的中继器,它工作在物理层。
以太网交换机是一个多端口的网桥,它工作在数据链路层;
路由器是网络层设备,它实现了网络模型的下三层(物理层,数据链路层,网络层)
  1. 端到端通信和点到点通信?
从本质上来说,由物理层,数据链路层和网络层组成的通信子网为网络环境中的主机提供点到点的服务,
而传输层为网络主机提供端到端的通信;
直接相连的节点之间的通信称为点到点通信,它只提供一台机器到另一台机器之间的通信,
不涉及程序或进程的概念。同时,点到点通信并不能保证数据传输的可靠性,也不能说明源主机
与目的主机之间是哪两个进程在通信,这些工作都是由传输层完成的;
端到端通信建立再点到点通信的基础上,它是由一段段的点到点通信信道构成的,是比点到点通信
更高一级的通信方式,以完成应用程序(进程)之间的通信。“端”是指用户程序的端口,端口号
标识了应用层不同的进程;
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