1、全国通信专业技术人员职业水平考试用书i置信专业要努E联网技术。工业相信息化部教育与考试中心组编。王晓军主编。范春梅副主编田中国工信出版集团多人民邮电出版社军i黑INTERNET EDUCATlON 4 目第1章计算机网络与协议.1 1.1 计算机网络的功能.11.1.1 计算机网络的定义.1 1.1.2 计算机网络的基本功能.1 1.2 计算机网络的组成和分类.21.2.1 计算机网络的组成.21.2.2 计算机网络的分类.21.3 计算机网络的体系结构.41.3.1 计算机网络体系结构的分层原理.41.3.2 计算机网络协议的概念.51.4 计算机网络分层模型.51.4.1 0白皮M1.4.
2、2 TCPIIP参考模型.91.4.3 各层常用协议简介.10第2章局域网.132.1 局域网基本原理.13 2.1.1 局域网的标准.13 2.1.2 局域网的基本组成及特点142.1.3 拓扑结构.152.2 局域网协议.172.2.1 LLC子层.172.2.2 MAC子层.202.2.3 物理层.212.3 以太网.212.3.1 MAC子层协议.212.3.2 CS孔1A/CD.232.3.3 物理层.252.4 高速以太网.272.4.1 快速以太网.272.4.2 吉比特以太网.282.4.3 10Gbitls以太网.292.4.4 交换式以太网.292.5 无线局域网.30录2
3、.5.1 使用无线局域网络的场合.302.5.2 无线局域网的构成方式.302.5.3 元钱局域网的协议标准IEEE 802.1130 2.5.4 无线局域网的安全.322.5.5 元钱局域网的特点与发展前景.332.6 局域网的规划设计.342.6.1 局域网的需求分析.342.6.2 网络设计目标和原则.342.6.3 网络总体设计.352.6.4 设备选型与配直，.39第3章互联网.403.1 网络互连设备.403.1.1 珞由器.，.403.1.2 网关.413.2 Internet协议.423.2.1 IP t办1-:1.42 3.2.2 ICMP协、ix.453.2.3 ARP和R
4、ARP协议.453.3 IPv6.47 3.3.1 IPv6协议.473.3.2 IPv6地址.483.3.3 IPv4向IPv6过渡.503.4 Internet路由协议.513.4.1 RIP 协斗义.513.4.2 OSPF协、4义.533.4.3 BGP协、4义.573.5 城域网.593.5.1 城域网的含义和结构.593.5.2 宽带IP城域网的路由及传输技术.603.5.3 宽带IP城域网的认证技术.613.5.4 宽带IP城域网的管理.62通信工程师备考群：72 92 90 2 78学习网址：w w w . p a s s t x . c o m21通信专业实务-互联网技术第4
5、章网络操作系统.63 4.1 网络操作系统的功能.634.1.1 网络操作系统功能和特性.634.1.2 网络操作系统的功能结构.654.1.3 网络操作系统的逻辑构成664.1.4 网络操作系统与OSI/灿1.674.2 Windows系列操作系统.684.2.1 Windows NTI飞in10 ( Windows 10 )简介.684.2.2 Windows网络基本概念.724.2.3 Windows网络基本操作.744.3 山IX操作系统.764.3.1 UNIX简介.，.764.3.2 UNIX的功能.76 4.3.3 UNIX的结构.774.3.4 UNIX Shel1语言常用命令
6、.78 4.3.5 网络文件系统.，.81 4.4 Linux操作系统.824.4.1 Linux多道处理.834.4.2 Linux存储器模型.834.4.3 Linux内4亥.834.4.4 Linux文件和目录结构.834.4.5 Linux文件服务.，.844.4.6 Linux命令实例.84第5章交换技术.865.1 交换机的数据转发.86 5.1.1 交换机的数据特友的功能.86 5.1.2 生成树协议.875.2 VLAN技术.88 5.2.1 VLAN的基本原理.88 5.2.2 VLAN的实现过程.89 5.2.3 VLAN划分的标准.89 5.2.4 VLAN之间通信主要采
7、取的方式.905.2.5 VLAN交换机王连的方式915.2.6 VLAN可靠性和可扩展性的获得方式.915.2.7 VLAN的配直.92 5.3 多层交换技术.925.3.1 3层交换技术.，.925.3.2 4层交换技术.925.3.3 7层交换技术.935.4 CDN技术.945.4.1 CDN体系架构.955.4.2 CDN网络架构.985.4.3 CDN工作机制.1005.5 SDN技术.1045.5.1 SDN的基本原理.1055.5.2 SDN控制器.1065.5.3 SDN应用.1095.5.4 SDN产业生态.111 第6章网络安全.113 6.1 网络安全原理.1136.1
8、.1 网络安全体系结构.113 6.1.2 网络安全模型.1176.1.3 标准.1186.2 密码学61186.2.1 对称加密和消息机密性.1196.2.2 公钥密码和消息认证.1216.2.3 数据加密技术.1256.3 网络安全应用.，.，.1266.3.1 密钥分配和用户认证.1266.3.2 网络访问控制和云安全.1296.3.3 Web安全.1336.3.4 无线网络安全.1356.4 系统安全.1386.4.1 恶意软件.1386.4 .2入侵检测.1406.4.3 防火墙.142第7章数据库基础.1447.1 数据库系统.0-.1447.1.1 数据库技术的产生和发展.144
9、7.1.2 数据模型.1477.1.3 数据库系统结构.1507.2 关系型数据库.，.1557.2.1 关系模型.1557.2.2 关系的完整性.1577.2.3 关系运算.159通信工程师备考群：72 92 90 2 78学习网址：w w w . p a s s t x . c o m7.3 关系型数据库标准语言SQL.159 7.3.1 数据定义.161 7.3.2 查询.162 7.3.3 数据是新.1667.3.4 手见图.1667.3.5 数据拉制.167 7.4 其他数据库应用技术.169 7.4.1 分布式数据库.1697.4.2 MPP数据库.1707.4.3 非关系型数据库
10、.171第8章数据存储基础.173 8.1 数据存储概念.1738.1.1 数据与数据存储.1738.1.2 数据表示与存储器.1738.1.3 存储器的分类.174 8.1.4 存储系统层次结构.174 8.1.5 企业数据存储.1758.1.6 存储系统的性能评价指标与其他非功能性需求.1768.2 数据存储设备.1788.2.1 磁盘.1788.2.2 固态盘.1828.2.3 磁带.1848.2.4 光盘.185 8.3 磁盘阵列.186 8.3.1 磁盘阵列的组成和实现方式.186 8.3.2磁盘阵列分级.189 8.4 文件系统.190 8.4.1 文件系统.190 8.4.2 分
11、布式文件系统.191 8.5 网络存储技术.191 8.5.1 网络存储体系结构.192 8.5.2 直接直追存储.193 8.5.3 网络连接存储.194 8.5.4 存储区域网络.1958.6 数据保护.196 8.6.1 数据备份与恢复.196 8.6.2 容灾与灾难恢复.197 目录13第9章软件开发基础.1999.1 程序设计基础.1999.1.1 程序与程序设计语言.1999.1.2 程序设计语言中的基本概念.2049.1.3 面向对象程序设计中的基本概念.2079.2 数据结构与算法.2099.2.1 要材居结构.2099.2.2 算法.2119.3 软件工程.2129.3.1
12、软件工程基础.2129.3.2 面向过程分析、设计与实现.2179.3.3 面向对象分析、设计与实现.218 9.3.4 软件测试.2199.3.5 软件文档.2209.3.6 软件质量保证.221第10章云计算架构与应用，.22310.1 云计算的架构与关键技术.22310.1.1 云计算起源与发展.22310.1.2 云计算主要服务模式.22410.1.3 云计算主要部署模式.22510.1.4 云计算关键技术.22510.1.5 云计算系统典型架构.23210.1.6 云计算系统评价维度.23310.2 云计算常见软件工具.23410.2.1 系统架构Openstack.23410.2.
13、2 虚拟化引擎VMware/KVM23810.2.3 分布式存储Ceph.24110.2.4 容器开源软件Docker/Kubemetes/Mesos . 244 10.3 云数据中心网络.25010.3.1 云数据中心组网架构.25010.3.2 云数据中心组网面临的问题.25110.3.3 基于SDN的云数据中心网络-.-.252 通信工程师备考群：72 92 90 2 78学习网址：w w w . p a s s t x . c o m41通信专业实务一互联网技术10.3.4 云数据中心之间的组网25410.4 云安全架构与应用.25510.4.1 端到端云安全架构.25610.4.2
14、云数据安全.25710.4.3 云安全管理. .25910.4.4 云计算服务法律风险及应对措施.260第11章大数据技术及应用.26211.1 大数据基本概念.，.，.26211.1.1 大数据定义.26211.1.2 大数据特征.26211.2 大数据技术.26411.2.1 技术体系.26411.2.2 文件系统.26511.2.3 数据存储.26611.2.4 数据分析.26811.2.5 数据可视化.26911.3 Hadoop技术架构.27111.3.1 Hadoop生态系统.27111.3.2 HDFS. 272 11.3.3 MapReduce.274 11.3.4 YARN
15、.276 11.4 大数据应用发展.27911.4.1 大数据应用发展现状.27911.4.2 大数据应用存在问题.28011.4.3 大数据应用发展趋势.28011.5 大数据产业生态.28111.5.1 大数据产业链构成.28111.5.2 大数据商业模式.28211.6 大数据标准化体系.28411.7 大数据发展面临的挑战和应对措施.285 11.7.1 大数据发展面临的问题28511.7.2 大数据发展的应对措施.285 第12章物联网.287 12.1 物联网的定义和特征.287 12.1.1 物联网的定义.28712.1.2 物联网的特征.28712.2 物联网技术架构.2881
16、2.2.1 物联网层次结构.28812.2.2 感知层.28912.2.3 传输层.28912.2.4 应用层.28912.3 自动识别技术.29012.3.1 条形码技术.29012.3.2 RFID技术.292L2.3.3 NFC技术.29412.3.4 IC卡技术.29512.3.5 生物计量识别技术.29612.4 传感器技术.29612.4.1 传感器的组成和工作原理.29612.4.2 传感器的分类.29712.4.3 传感器技术发展趋势.29812.4.4 无线传感网络.29812.5 定位系统.，.30012.5.1 卫星定位.30012.5.2 蜂窝基站定位.30112.5.
17、3 无线室内环境定位.30212.6 物联网接入技术.30312.6.1 M2M接入技术.30312.6.2 6Lo月PAN技术.30612.6.3 NB-IoT技术.30712.6.4 LoRa技术.30912丘5eMTC技术.31012.7 物联网应用.31112.7.1 智能交通.31112.7.2 智能物流.312 12.7.3 环境监测.31412.8 物联网中的信息安全与隐私保护.315 12.8.1 RFID安全与隐私保护丰儿制.31512.8.2 1.立直信息与隐私保护机制.317参考文献.319通信工程师备考群：72 92 90 2 78学习网址：w w w . p a s
18、s t x . c o m咨询制言ID:ComExam 且旱第计算机网络是现代计算机技术与通信技术密切结合的产物。计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。1.1 计算机网络的功能1.才1计算机网络的定义计算机网络是将若干台具有独立功能的计算机，通过通信设备及传输介质互连起来，在操作系统和网络协议等软件的支持下，实现计算机之间信息传输与交换的系统。计算机网络的发展与现代计算机技术和通信技术的发展密不可分，通信网络为计算机之间的信息传送与交换提供了必要手段，同时由于计算机技术的渗透，通信网络的诸多性能得
19、到了不断提高。才.1.2计算机网络的基本功能计算机网络向用户提供的最主要的功能是:资源共享和数据传输。资源共享包括硬件共享、软件和信息共享。(1)硬件共享。计算机网络可以在全网范围内为用户提供对处理设各、存储设备和输入输出设备等的共享，既为用户降低投资，又便于硬件资源的集中管理和负载均衡。例如，同一网络中的用户共享打印机、共享硬盘空间等。(2)软件和信息共享。用户使用远程主机的软件(系统软件和用户软件)，既可以将相应软件调入本地计算机执行，也可以将数据送至对方主机，运行软件，并返回结果，从而避免软件研制上的重复劳动及数据资源的重复存储，也便于集中管理。(3)数据传输。计算机网络提供网络用户之间
20、、各个处理器之间，以及用户与处理器之间的数据传输，这是资源共享的基础。用户可以通过网络传送电子邮件，发布新闻消息，进行文件传输、语音通信、视频会议等，极大地方便了用户，提高了工作效率。除了上述主要功能之外，计算机网络还可以实现集中管理、分布式处理和负载均衡等其他功能。(1)集中管理。计算机网络具有对分散对象提供实时集中控制与管理的功能。例如，现通信工程师备考群：72 92 90 2 78学习网址：w w w . p a s s t x . c o m21通信专业实务一互联网技术在普遍使用的管理信息系统(ManagementInfonnation System, MIS)和办公自动化(Offic
21、e Automation, OA)系统，通过这些系统可以实现日常工作的集中管理，提高工作效率，增加经济效益。(2 )实现分布式处理。网络技术的发展，使得分布式计算成为可能。可以将大型课题分为许许多多的小题目，由不同的计算机分别完成，然后集中起来解决问题。(3)负载均衡。负载均衡是指工作被均匀地分配给网络上的各台计算机。网络控制中心负责分配和检测，当某台计算机负载过重时，系统会自动将部分工作转移到负载较轻的计算机中去处理。1.2 计算机网络的组成本0分类1.2.1 计算机网络的组成计算机网络通常由3部分组成:资源子网、通信子网和网络协议。(1)资源子网:负责全网的数据处理，向网络用户提供各种网络
22、资源与网络服务。资源子网由用户的主机和终端组成，主机通过高速通信线路与通信子网的路由器相连接。(2)通信子网:完成网络数据传输、转发等通信处理任务。通信子网包含传输线路、网络设备和网络控制中心等硬软件设施，通信部门提供的网络一般都属于通信子网，通信子网与具体的网络应用无关。(3)网络协议:网络协议是为了在网络中不同设备之间进行数据传输而预先制定的一整套通信双方需共同遵守的格式和约定。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。1.2.2 计算机网络的分类计算机网络的划分方法有很多种o按照网络的覆盖范围可以分为广域网(WideArea Network, WAN)、局域网(LocalA
23、reaNetwork, LAN)、城域网(MetropolitanArea N etwork, MAN)和个人区域网(PersonalArea N etwork, P AN) ;按照网络的交换方式主要可以分为电路交换网络和分组交换网络:按照网络的拓扑结构可以分为星形网、总线型网、环形网、树形网和网状网:按照网络的传输介质可以分为双绞线、同轴电缆、光纤和无线网络;按照网络的信道带宽可以分为窄带和宽带网络:按照网络传输技术可以分为点对点式网络和广播式网络:按照网络的用途可以分为教育网络、科研网络、商业网络及企业网络等。本节简要介绍按照网络覆盖范围和交换方式对网络进行划分的方式。1.按照网络覆盖范围
24、划分根据网络覆盖的范围，网络可以分为广域网、局域网、城域网、个人区域网等。(1)广域网:也称为远程网，它的覆盖范围可从几百千米到几千千米，可以覆盖一个地区或一个国家，甚至整个世界。因为距离较远，信息衰减比较严重，所以这种网络一般需要租用专线:由于其规模较大，传输延迟也较大。(2)局域网:是最常见、应用最广的一种网络。它的覆盖范围在几十米或数干米，限定在较小的区域内。通常安装在一个建筑物或校园(园区)中，常由一个单位投资组建。一个家庭中也可以有自己的小型局域网。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制，少则两台，通信工程师备考群：72 92 90 2 78学习网址：w w w . p a s s
25、t x . c o m第1章计算机网络与协议13多则可达几百台。局域网的特点是连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。电气和电子工程师协会(Instituteof Electrial and Electronics Engineers, IEEE)的802标准委员会定义了多种形式的局域网，包括以太网、令牌环网、光纤分布式数据接口网络，以及无线局域网等。(3)城域网:其覆盖范围介于局域网和广域网之间，能覆盖几十千米至数百千米，一般能覆盖一个城市。将城域网进行单独划分参考的标准是IEEE802.6标准。与局域网相比，城域网的扩展距离更长，连接的计算机数量更多，在地理范围上可以说是局域网的延伸。
26、在一个大型城市或都市地区，一个城域网通常连接着多个局域网。(4)个人区域网:在一定范围内，把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络称为个人区域网，也称为无线个人区域网，其范围在10m左右。随着网络技术的发展以及新型的网络设备和传输介质的广泛应用，局域网和城域网之间的区别逐渐模糊。有些从局域网中发展起来的技术也可以用于城域网，甚至广域网中。2.按照网络交换方式划分按照网络的交换方式主要可以分为电路交换网络和分组交换网络。(1)电路交换。采用电路交换方式时，在通信开始之前要先建立链路，在通信结束之后还要释放链路。在整个通信进行的过程中，通信信道由参与通信的用户独享，即使某个时刻没有信息在信
27、道上传递，其他用户也不能使用此信道。采用这种交换方式，可以保证用户的通信带宽，时延较短;但线路的利用率不高。现在广泛使用的电话通信网络中使用的就是电路交换技术。(2)分组交换。分组是指包含用户数据和协议头的块，每个分组通过网络交换机或路由器被传送到正确目的地。一条信息可能被划分为多个分组，每个分组在网络中独立传输，并且可能沿不同路由到达目的地。一旦属于同一条信息的所有分组都到达了目的地，就可以将它们重装，形成原始信息，传递给上层用户o这个过程称为分组交换。分组交换有虚电路交换和数据报交换两种方式。虚电路交换:虚电路分组交换技术是一种面向连接的交换技术，在数据传输之前，通信双方必须通过中间交换节
28、点建立一条专用的类似于电路交换技术所用的物理电路连接的逻辑电路连接，由于其在物理上是不存在的，故被称为虚电路。虚电路完全不同于物理电路的连接，虽然它也是独占使用，但它却采用了一种类似信道复用的技术，通过分组存储与转发的原理，使得一个节点可以同时建立多条虚电路，同时为多个通信过程服务。数据报交换:采用数据报方式时，每个分组头部都包含了分组目的地信息。中间节点通过检查分组头部，为分组确定路由。每个分组通过网络时的路由可能是不同的。因此，分组抵达目的节点时的顺序与其发送顺序可能不同。如上所述，与电路交换相比，分组交换的主要优势在于，通信线路不是独占的。电路交换的优点是数据传输快速、按序到达目的地且到
29、达速率恒定，因此电路交换适用于实时数据传输过程，如对服务质量有较高要求的音频和视频信息。目前得到广泛应用的电话交换系统就是电路交换网络。而分组交换更适用于突发数据的传输，且能抵御传输中的时延和抖动。大多数网络协议，如TCP/IP、X.25及帧中继等，都是基于分组交换技术的。互联网就是一种分组交换网络。通信工程师备考群：72 92 90 2 78学习网址：w w w . p a s s t x . c o m41通信专业实务互联网技术1.3 计算机网络的体系结构计算机网络协议体系结构的基本思想是:在计算机网络的设计中，采用分层次的设计方法，使相互通信的两个计算机之间达到高度协调。网络体系结构规定
30、了同层进程通信的协议，以及相邻层之间的接口及服务。这些层次结构、同层进程间通信的协议，以及相邻层之间的接口统称为网络体系结构。网络体系结构仅仅是人们对于网络功能的描述，这些功能的实现要通过具体的硬件和软件来完成，因此，也可以认为网络体系结构是网络层次结构模型和各层次协议的集合。1.3.1 计算机网络体系结构的分层原理一个功能完备的计算机网络需要制定一套复杂的协议集，采用分层次结构是最为有效的组织方法，这样可以将复杂的问题分解为若干较为简明且有利于处理的问题。1.分层原理在分层结构中，一个层次完成一项相对独立的功能，在层次之间设置通信接口。在一个N层结构中，第N层是第N-l层的用户，又是第N+l
31、层的服务提供者。第N+1层直接使用了第N层提供的服务，但实际上它通过第N层还间接地使用了第N一l层以及以下所有各层提供的服务。采用层次结构的优点在于每层实现的功能是相对独立的。实现每层功能的软件在保证实现层间接口功能的基础上，可以独立设计、调试，这样各层的软件开发可以并行进行，也进一步保证了软件设计的质量。某一层的功能发生变化或需要更新时，只要接口功能不变，都不会对其他各层产生影响，软件维护也比较方便。计算机网络中的层次结构一般都是以垂直分层模型来表示的，如图1-1所示。系瑞八翩啊-副第N+I层协议服务访问点之二第N层k 第N层丁工服务访问点-.1第N一l层1 . -.1 物理通路图才-1计算
32、机网络的分层结构(1)服务访问点(ServiceAccess Point, SAP):两个层次之间通过SAP进行通信。第N层通过凡SAP向第N+1层实体提供服务，第N+1层实体通过N二SAP向第N层实体请求服务。每层向其上层提供的服务都是由本层及以下各层共同实现的。但高层在使用低层提供的功能和服务时，并不需要了解低层是如何实现此功能的，即低层功能的实现对高层来说是透明的。通信工程师备考群：72 92 90 2 78学习网址：w w w . p a s s t x . c o m第1章计算机网络与协议15(2)服务原语(Primitive):服务的请求与提供是通过在SAP上发送或接收服务原语来实
33、现的。这是N层服务的用户与N+1层服务的提供者通过N-SAP进行的交互，指出了相应的服务和必须执行的抽象操作。服务原语可以由服务用户发出，也可由服务提供者发出。(3)协议(Protocol):不同系统的对等层之间为了完成本层的功能而必须遵循的通信规则和约定。2.层次划分原则由于计算机网络结构复杂，不可能用一个程序完成所有的功能，需要对网络进行层次划分。那么，应该将整个系统划分成几层，每层应该完成什么功能呢?下面首先了解一下在进行系统划分时应该遵循的几条原则。系统划分应遵循如下原则。(1)各层功能明确。即每一层的划分都应有明确的、与其他层不同的基本功能。这样在某层的具体实现方法或功能发生变化时，
34、只要保持与上层、下层的接口不变，就不会对其他各层产生影响。(2)层间界面接口清晰。建立分层边界时，尽量减少跨过接口的通信量。(3)层数适中。层数如果足够多，可以避免不同的功能混杂在同一层中:但也不能太多，否则体系结构会过于庞大，增加各层服务的开销。网络中各节点都具有相同的层次，不同节点的同等层具有相同的功能。1.3.2 计算机网络协议的概念网络协议是为同等层实体之间的通信制定的有关通信规则的集合。网络协议包括以下3个要素。(1)语义(Semantics) ，涉及用于协调和差错处理等功能的控制信息，即需要发出何种控制信息，以及完成的动作和做出的响应。(2)语法(Syntax)，涉及数据及控制信息
35、的格式、编码及信号电平等，即用户数据的控制信息结构及格式。(3)同步(Synchronization)，涉及速度匹配和排序等，即对事件实现顺序的详细说明。1.4 计算机网络分层模型本节将介绍两种具体的网络分层参考模型:国际标准化组织(InternationalStandardization Organization, ISO)制定的开放系统互连参考模型(OpenSystem Interconnection Reference Model, OSIIRM)和传输控制协议/网际协议(TransferContro 1 Protocol/Internet Protocol, TCP/IP)参考模型。1
36、.4.1 OSI/RM 1. OSI/RM概述OSI/RM是一个开放式计算机网络的层次结构模型。开放表示任何两个遵守了参考模型及相关标准的系统都可以进行互连。这个模型定义了异种计算机标准间的互连。之所以提出这样一个参考模型，是由于在1974年IBM公司提出了世界上第一个系统网络体系结构CSystem NetworkArchitecture, SNA)之后，各厂商纷纷提出自己的网络体系结构。为了避免通信工程师备考群：72 92 90 2 78学习网址：w w w . p a s s t x . c o m61通信专业实务一互联网技术各种网络体系结构之间在互连、互操作和可移植性方面可能出现的问题，
37、ISO在1978年提出了OSIIRM。此标准在1983年成为正式的国际标准。遵循这个标准的系统可以和其他任何遵守该标准的系统进行通信。因此称其为开放系统互连参考模型。OSI!RM仅仅提出了对于系统的体系结构CArchitecture)、服务定义CService Definton) 和协议规格说明CProtocol Specification)的描述，并没有提出任何具体协议，也没有给出任何具体的实现方法。因此实现这样一个参考模型时，还需要对具体的协议和实现协议的具体办法进行研究。这是一个非常庞杂的任务，到目前为止，世界上还没有任何一个厂商或者组织真正实现了这个参考模型。实际上这个参考模型具有双重
38、意义，它为人们研究相关的协议提供了一个很好的参考:但是从另外一个意义上讲，过分关注这个模型可能会使人们的研究走入困境。也正因为如此，人们提到网络体系结构时都要说到7层模型，但实际中使用的标准却不是这个7层模型，而是TCP!IP参考模型。OSIIRM对系统体系结构、服务定义和协议规范3个方面进行了定义。它定义了一个7层模型，用以进行进程间的通信，并作为一个框架协调各层标准的制定OSI的服务定义描述了各层所提供的服务，以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语OSI各层的协议规范精确地定义了应当发送何种控制信息，以及应该通过何种过程对此控制信息进行解释。(1) 7层结构。OSIIRM将系统分成7层
39、，从下到上分别为物理层CPhysicalLayer, PHL)、数据链路层CDataLink Layer, DLL)、网络层CNetworkLayer, NL)、传输层CTransport Layer, TL)、会话层CSession Layer, SL)、表示层CPresentation Layer, PL)和应用层(Application Layer, AL)，如图1-2所示。旦旦旦旦旦油I自1锦J!;.叶自tI业如图1-2OSI/RM (2)数据传输过程。分层模型是对系统功能进行的抽象划分。那么，系统中两台主机之间的信息又是如何通过这些分层结构进行流通的呢?在介绍每层的具体功能之前，先介
40、绍一下分层模型中数据的传输过程。在OSIIRM中用到的数据单元有如下几种。 服务数据单元(Service Data Unit, SDU):指第N层中等待传送和处理的数据单元。 协议数据单元(ProtocolData Unit, PDU):指同等层水平方向上传送的数据单元。通信工程师备考群：72 92 90 2 78学习网址：w w w . p a s s t x . c o m第1章计算机网络与协议17 接口数据单元CInterfaceData Unit, IDU):指在相邻层接口之间传送的数据单元，它是由SDU和一些控制信息组成的。数据传输过程如图1-3所示，数据在发送端从上到下逐层传输。在
41、传输过程中，每层都要加上适当的控制信息(头部)，即图中的AH、PH、SH、TH、NH、DH及DT。到物理层转换成为由01组成的比特流，然后转换为电信号在物理介质上传输至接收端。在接收端逐层向上传输时，过程正好相反，要逐层剥去发送端相应层加上的头部控制信息。对任意一层来说，都不会收到其下各层的控制信息，而其上各层的控制信息对它来说只是透明的数据，所以它只需将本层的控制信息剥离出来，并按照信息指示进行相应的协议操作即可。个)EI DATA I AH DATA I PH AH DATA I SH PH 川|TH I SH PH 川|NH I TH I SH PH 川|DH I NH I TH I S
42、H PH 川r-T-T-T-y-咱DH NH TH SH PH AH I DATA DT i._._占-. -品-_.-帽._.晶咽_._4也- 图1-3OSI/RM中的数据传输过程示意图2.各层功能概过(1)物理层。在物理层上所传数据的单位是比特。物理层的任务就是透明地传送比特流。物理层定义了建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程特性。其目的是在物理介质上传输原始的数据比特流。机械特性:接口部件的尺寸、规格、插脚数和分布等。电气特性:接口部件的信号电平、阻抗、传输速率等。功能特性:接口部件信号线(数据线、控制线、定时线等)的用途。规程特t生:接口部件的信号线建立、维持、释放物理
43、连接和传输比特流的时序。物理层要实现实体之间的按位传输，保证按位传输的正确性，并向数据链路层提供透明的比特流传输。但物理层仅仅负责将比特流从一台计算机传输到另一台计算机，并不关心它们的含义。物理介质可以选择光纤、同轴电缆、双绞线、红外线等。介质的选择主要取决于用户需要以多快的速率将数据传输多远。(2)数据链路层。物理层的目的是提供可靠的比特流传输，而不考虑这些比特之间的联系以及所传输数据的结构，因此，在物理层中无法解决数据传输过程中发生的异常情况、差通信工程师备考群：72 92 90 2 78学习网址：w w w . p a s s t x . c o m81通信专业实务-互联网技术错控制和恢
44、复，以及信息格式等问题。数据链路层是建立在物理层基础上的，通过使用物理层提供的服务，建立通信联系，将比特流组织成名为帧的协议数据单元进行传输。帧中除了包含上层传输来的数据之外，还包括一些地址、控制，以及校验码信息。两个系统中的数据链路层通过这些控制信息，实现流量控制机制和差错处理机制，对物理设备的传输速率进行匹配(解决收发双方速度不一样的问题)，在比特流传输的基础上实现相邻节点间的可靠数据传输。IEEE将数据链路层进一步划分成了两个子层(参见局域网内容):介质访问控制(MediaAccess Control, MAC)子层和逻辑链路控制(LogicalLink Control, LLC)子层。
45、这两个子层分担了数据链路层的功能。其中，LLC子层与网络层相邻，是MAC子层的上一层。LLC子层具有差错控制、流量控制等功能，负责实现数据帧的可靠传输。MAC子层主要负责实现共享信道的动态分配(针对广播式网络)，控制和管理信道的使用，保证多个用户能向共享信道发送数据，并能从共享信道中识别并正确接收到发送给自己的数据。(3)网络层。数据链路层只实现了相邻节点间的可靠通信，而源节点和目的节点之间的信息通道往往是由很多中间节点构成的网络，在这种复杂网络中使用适当的路由选择算法为数据选路，建立逻辑链路进行分组传输，以实现网络互连则是网络层的功能。另外，为了避免通信子网中出现过多的分组而造成网络阻塞，还
46、要对流入的分组数量进行控制。当分组要跨越多个通信子网才能到达目的地时，还要解决网际互连的问题。对路由选择算法的基本要求是正确、简单、健壮、稳定和公平。拥塞控制首先是要通过选择适当的路由算法，防止大量信息堆积在一条链路上，延误信息的传输:同时如果信息堆积过多，还要考虑通过丢弃部分分组等方式减少信息的拥塞量。物理层、数据链路层和网络层是7层协议的基础层次，也是目前最为成熟的3个层次。无论是在广域网还是局域网上，都是以这几个层次为基础的。它们主要是面向数据通信的，因此基于这3层通信协议构成的网络通常被称为通信网络或通信子网。(4)传输层。在网络层可能产生整包的数据差错，无法保证端到端传输的可靠性。因
47、此，传输层通过对数据单元错误、数据单元次序，以及流量控制等问题的处理为用户提供可靠的端到端服务。传输层处于分层结构体系高低层之间，是高低层之间的接口，是非常关键的一层。为了实现可靠的端到端数据传输，传输层主要采用了以下技术手段。分流技术:利用多条网络连接来支持一条信道的数据传输，提高数据传输速率，使得具有低吞吐量、低速率和高传输延迟的网络能够满足高速数据的传输要求。复用技术:将多条信道上的数据汇集到一条网络连接上传输，使得具有高吞吐量、高速率和低传输延迟、高费用的网络能够支持用户的低传输成本要求。差错检测与恢复:使差错率较高的网络能够满足用户对高可靠性数据传输的要求。流量控制:对连续传输的协议
48、数据单元个数进行限制，避免网络拥塞。(5)会话层。会话层是进程与进程间的通信协议，主要功能是组织和同步不同主机上各种进程间的通信。会话层负责在两个会话层实体之间进行对话连接的建立和拆除。为了建立会话，该层执行了名称及用户权限识别功能。(6)表示层。表示层在网络需要的格式和计算机可处理的格式之间进行数据翻译。表示层执行协议转换、数据翻译、压缩与加密、字符转换，以及图形命令的解释功能。(7)应用层。应用层包含利用网络服务的应用程序进程及应用程序接口。应用层提供的服务包括文件服务、数据库服务、电子邮件及其他网络软件服务。通信工程师备考群：72 92 90 2 78学习网址：w w w . p a s
49、 s t x . c o m第1章计算机网络与协议191.4.2 TCP/IP参考模型1. TCP/IP参考模型的基本概念TCP/IP又称为网络通信协议，这个协议是国际互联网的基础。TCP/IP是网络中使用的基本协议。虽然从名称上看TCP/IP似乎只包括两个协议，即TCP和IP，但实际上TCP/IP是一组协议的集合，它包括上百个各种功能的协议，如TCP、IP、UDP、ICMP，RIP、Telnet、FTP，SMTP, ARP及TFTP等。而TCP和IP是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常所说的TCP/IP是指Intemet协议簇，而不仅是TCP和IP。以此为基础组建的Intemet是目
50、前国际上规模最大的计算机网络。11由met的广泛使用，使得TCP/IP成为事实上的标准。TCP/IP并不完全符合OSI的7层参考模型。传统的开放系统互连参考模型采用了7层结构，而TCP/IP协议采用了4层结构，每一层都使用它的下一层所提供的服务来完成本层的功能。这4层从下往上依次是网络接口层、网络层、传输层和应用层。(1)网络接口层:这是TCP/IP参考模型的最低层，负责对实际的网络媒体进行管理，接收IP数据报并通过网络将其发送出去，或者从网络上接收数据帧，剥离出IP数据报，交给网络层。(2)网络层(因特网层):负责数据的转发和路由选择，保证数据报到达目的主机。(3)传输层:负责传送数据，并且
