㈠ [計算機網路之六] 傳輸層
傳輸層向它上面的應用層提供通信服務，它屬於面向通信部分的最高層，同時也是用戶功能中的最底層。
從傳輸層的角度，通信的真正端點並不是主機而是主機中的進程。
傳輸層有 分用 和 復用 的功能。 「復用」 是指在發送方不同的應用進程都可以使用同一個運輸層協議傳送數據， 「分用」 是指接收方的運輸層在剝去報文的首部後能夠把這些數據正確交付目的應用進程。
網路層和運輸層有明顯的區別，網路層為主機之間提供邏輯通信，而運輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信。
知名埠號 ：0~1023
登記埠號 ：1024~49151
客戶端短暫埠號 ：49152~65535
① 無連接。 發送數據之前不需要建立連接，因此減少了開銷和發送數據之前的時延。
② 盡最大努力交付。 即不保證可靠交付，因此主機不需要維持復雜的連接狀態表。
③ 面向報文的。 對應用層交下來的報文，既不合並，也不拆分，而是保留這些報文的邊界，UDP 一次交付一個完整的報文。
用戶數據報 UDP 有兩個欄位：數據欄位和首部欄位。首部欄位很簡單，只有 8 個位元組，由四個欄位組成，每個欄位的長度都是兩個位元組。各欄位意義如下：
① 源埠 在需要對方回信時選用。不需要時可用全0。
② 目的埠 目的埠號。這在終點交付報文時必須使用。
③ 長度 用戶數據報的長度，最小值為 8 （僅有首部）。
④ 檢驗和 檢測用戶數據報在傳輸中是否有錯。有錯就丟棄。
用戶數據報首部檢驗和的計算和校驗都要計算出一個偽首部。
① 面向連接。
應用程序在使用 TCP 協議之前，必須先建立 TCP 連接；傳送數據完畢後，必須釋放已經建立的 TCP 連接。類似於打電話：通話前要先撥號建立連接，通話結束後要掛機釋放連接。
② 一對一。
TCP 連接只能是點對點的（一對一）。
③ 可靠交付。
通過 TCP 連接傳送的數據，無差錯、不丟失、不重復，並且按序到達。
④ 全雙工通信。
通信雙方的應用進程在任何時候都能發送和接收數據，TCP 連接的兩端都設有發送緩存和接收緩存，用來臨時存放雙向通信的數據。
⑤ 面向位元組流。
TCP 中的 「流」 指的是流入到進程或從進程流出的位元組序列。
「面向位元組流」 的含義：雖然應用程序和 TCP 的互動式一次一個數據塊（大小不等），但 TCP 把應用程序交下來的數據僅僅看成是一連串無結構的位元組流。TCP 並不知道所傳送的位元組流的含義。TCP 不保證接收方應用程序鎖收到的數據塊和發送方應用程序所發出的數據塊具有對應的大小關系。但接收方應用程序收到的位元組流必須和發送方應用程序發出的位元組流完全一樣，當然接收方的應用程序必須有能力識別收到的位元組流，把它還原成有意義的應用層數據。
TCP 連接是協議軟體提供的一種抽象，每一條 TCP 連接唯一地被通信兩端的兩個端點（即兩個套接字）所確定，即：
TCP 連接 ::= {socket1, socket2} = {(IP1: port1), (IP2: port2)}
IP1 和 IP2 分別是兩個端點主機的 IP 地址，port1 和 port2 分別是兩端端點主機中的埠號。
網路只能提供最大努力的服務，是不可靠的，因此 TCP 必須採用適當的措施才能使得兩個運輸層之間的通信變得可靠。當出現差錯時讓發送方重傳出現差錯的數據，同時在接收方來不及處理收到的數據時，及時告知發送方適當降低發送數據的速度，這樣就可以在不可靠的傳輸信道實現可靠傳輸。
ARQ（Auto Repeat-reQuest）：自動重傳請求。
發送方每發送完一個分組就停止發送，等待接收方確認，在收到確認後再發送下一個分組。
A 是發送方，B 是接收方。
A 每發送一個分組後，等待 B 對該分組的確認後，再接著發送下一個分組。
【發送方】A 發送的分組在傳輸過程中出錯，可能是丟失了，也可能是分組受到干擾出錯了
【接收方】這時 B 直接丟棄分組，什麼也不做（也不通知 A 受到的分組有差錯）。
【解決方案】發送方在每發送完一個分組時設置一個 超時計數器 ，只要超過一段時間仍然沒有接收到確認，就認為剛才發送的分組丟失了，因而重傳前面發送過的分組，這叫 超時重傳 。反之在超時計時器到期之前收到了相應的確認，就撤銷該超時計時器。
第一，A 在發送完一個分組後， 必須暫時保留已發送的分組的副本 （在發生超時重傳時使用）。只有在收到相應的確認後才能清楚暫時保留的分組副本。
第二，分組和確認分組都必須進行 編號 。這樣才能明確是哪一個發送出去的分組受到了確認，而哪一個分組還沒有收到確認。
第三，超時計時器設置的 重傳時間應當比數據在分組傳輸的平均往返時間更長一些 。
【發送方】超時重傳時間內沒有收到確認報文，無法確認是發送出錯、丟失，還是接收方的確認丟失，超時計時器到期後就要重傳。
【接收方】丟棄收到的重復分組，不向上層交付；向發送方發送確認。
【發送方】收下遲到的確認，並且丟棄
發送方大部分時間都在等待確認，信道的利用率低
使用流水線的 ARQ 可以提高信道利用率
【發送方】維持一個發送窗口，位於發送窗口內的分組都可連續發送出去，而不需要等待對方的確認。
回退N幀協議 ：如果發送方發送了多個分組，但中間的某個分組丟失了，這時接收方只能對丟失分組之前的分組發出確認，而發送方無法知道丟失分組及後面分組的接收情況，只好把丟失分組及後面的分組重傳一次，這叫 Go-back-N ，表示需要再退回來重傳已發送過的 N 個分組。
前面 20 個位元組固定，因此 TCP 首部最小長度是 20 位元組。
TCP 的滑動窗口以位元組為單位，窗口後沿的部分表示已發送且已收到通知，窗口裡的序號表示允許發送的序號，窗口前沿之前的數據暫時不允許發送，需要等待收到接收方的確認後前沿往前移才可發送。
描述一個發送窗口需要三個指針：P1、P2 和 P3，如圖所示：
小於 P1 的是已發送並已收到確認的部分，而大於 P3 的是不允許發送的部分。
P3 - P1 = A 的發送窗口
P2 - P1 = 已發送但尚未收到確認的位元組數
P3 - P2 = 允許發送但當前尚未發送的位元組數（又稱為 可用窗口 或 有效窗口 ）
接收方 B 接收窗口大小為20，因為未收到 31 的數據，即使已收到後面的序號 32、33 的數據，返回的確認號仍然是 31。
現在接收方收到了 31、32、33，並返回確認號 33，接收窗口往前滑動 3 個序號，發送方接收到確認，發送窗口也向前滑動 3 個序號大小，現在 A 可以發送序號 51~53 的數據了。
當發送方將發送窗口內的數據都發送出去，但是接收方的確認可能由於網路擁塞滯留，這時發送方發送窗口已滿，可用窗口為 0，只能等待接收方的確認報文到達。
TCP 為了保證可靠傳輸，要求必須受到對已發送報文的確認，如果超過一定時間未受到確認報文，則重傳已發送的報文。這個時間就叫 超時重傳時間 ，很明顯超時重傳時間的大小設置應該更貼近網路的實際情況，如果網路狀況好，就設短一點，否則使網路的空閑時間增大，降低了傳輸效率；網路差就設長一點，否則會引起很多不必要的重傳，使網路負荷增大。
TCP 採用了一種自適應的演算法：
RTT（報文段的往返時間）、RTTs（加權平均往返時間），RTTs 的計算公式：
RTTd（RTT 的偏差的加權平均值）、RTO（RetransmissionTime-Out 超時重傳時間）:
【場景】TCP 的接收方在接收對方發送過來的數據位元組流的序號不連續，形成一些不連續的位元組塊，如果簡單按照回退N幀協議處理，意味著要重傳第一個未收到的序號數據塊及之後的數據，如果能通知發送方已收到了哪些數據（選擇確認），就可以讓發送方只發送接收方未收到的數據。
流量控制就是讓發送方的發送速率不要太快，要讓接收方來得及接收。
當發送方收到接收方通知，將窗口縮小為 0 時，發送方將暫時不能發送數據了，必須等接收方通知更新接收窗口大小，但是這個通知又有可能丟失，導致發送方沒收到通知。
為了避免雙方互相等待死鎖，TCP 為每個鏈接設有一個 持續計時器 ，只要 TCP 連接的一方收到對方的零窗口通知，就啟動持續計時器。若持續計時器設置的時間到期，就發送一個零窗口 探測報文段 （僅攜帶 1 位元組的數據），而對方就在確認這個探測報文段時給出了現在的窗口值。如果窗口仍然是零，那麼受到這個報文段的一方就重新設置持續計時器；如果窗口不是零，那麼死鎖的僵局就可以打破了。
【優點】提高網路利用率
【缺點】可能會發生某種程度的延遲
【場景】接收數據的主機如果每次都立刻回復確認應答的話，可能會返回一個較小的窗口，因為接收方剛接收完數，緩沖區已滿。
【糊塗窗口綜合征問題】
TCP 接收方緩存已滿，而互動式的應用進程一次只從接收緩存中讀取 1 個位元組（這樣就使接收緩存空間僅騰出 1 個位元組），然後向發送方發送確認，並把窗口設置為 1 個位元組（但發送的數據報是 40 位元組長，TCP 首部 + IP 數據報首部）。接著，發送方又發來 1 個位元組的數據（注意發送方發送的 IP 數據報是 41 位元組長）。接收方發回確認，仍然將窗口設置為 1 個位元組。這樣進行下去，使網路的效率很低。
TCP 文件傳輸中，就採用了兩個數據段返回一次確認應答，並且等待一定時間後沒有其他數據包到達時也依然發送確認應答。
當對網路中某一資源的需求超過了該資源所能提供的可用部分，網路的性能就要變壞，這種情況就叫做 擁塞 。
慢開始（slow-start）、擁塞避免（congestion avoidance）、快重傳（fast retransmit）和快恢復（fast recovery）。
【演算法思路】
當主機開始發送數據時，由於並不清楚網路的負荷情況，所以如果立即把大量數據位元組注入網路，那麼就有可能引起網路發生擁塞。較好的方法是先探測一下，即 由小到大逐漸增大發送窗口 ，也就是說， 由小到大逐漸增大擁塞窗口數值 。
【處理過程】
慢開始門限值 ssthresh 決定了擁塞窗口達到多大時要執行什麼演算法。
① 當 cwnd < ssthresh 時，使用慢開始演算法；
② 當 cwnd > ssthresh 時，停止使用慢開始演算法而改用擁塞避免演算法；
③ 當 cwnd = ssthresh 時，既可使用慢開始演算法，也可使用擁塞避免演算法。
在擁塞窗口 cwnd 達到門限值之前，發送方每一輪次收到確認應答後，cwnd 就增大為原來的兩倍；達到門限值後，執行擁塞避免演算法。
PS. 慢開始只是表示初始發送數據少，不代表發送速率增長速度慢，實際上是指數級增長非常快。
【演算法思路】
讓擁塞窗口 cwnd 緩慢地增大，即每經過一個往返時間 RTT 就把發送方的擁塞窗口 cwnd 加 1，而不是像慢開始階段那樣加倍增長。擁塞避免階段有 「加法增大」 的特點，按線性規律緩慢增長，使網路比較不容易出現擁塞 。
【處理過程】
在執行擁塞避免演算法階段，當網路出現超時時，發送方判斷為網路擁塞，調整門限值為當前擁塞窗口的一半，即 ssthresh = cwnd / 2，同時擁塞窗口重置為 1，即 cwnd = 1，進入慢開始階段。
【演算法原理】
① 快重傳
【場景】有時，個別報文段會在網路中丟失，但實際上網路並未發生擁塞。如果發送方遲遲收不到確認，就會產生超時，就會誤認為網路發生了擁塞，導致發送方錯誤地啟動慢開始，把擁塞窗口 cwnd 又設置為 1，因而降低了傳輸效率。
【方案】接收方不要等待自己發送數據時才進行捎帶確認，而是要立即發送確認，即使收到了失序的報文段也要立即發出對已收到的報文段的重復確認，當發送方 一連收到 3 個重復確認 ，就知道接收方確實沒有收到某個報文段，因而應當 立即進行重傳 。
② 快恢復：
發送方知道只是丟失了個別的報文段，於是不啟動慢開始，而是執行快恢復演算法，調整發送方門限值 ssthresh = cwnd / 2，同時設置擁塞窗口 cwnd = ssthresh = 8，並開始執行擁塞避免演算法。
擁塞控制的流程如下：
擁塞窗口 cwnd，接收方窗口 rwnd， 發送方發送窗口的上限值 = Min[rwnd, cwnd] 。
① 當 rwnd < cwnd，接收方的接收能力限制發送方窗口大小；
② 當 cwnd < rwnd，網路的擁塞程度限制發送方窗口大小。
【問題背景】
路由器採取分組丟棄策略，即按照 先進先出（FIFO） 規則處理分組，當隊列已滿時，則丟棄後面到達的分組，這叫 尾部丟棄策略 。
丟失的分組會導致發送方出現超時重傳，發送方轉而執行慢開始演算法，不同分組屬於不同 TCP 連接，導致很多 TCP 同時進入慢開始狀態，這種現象稱為 全局同步 。
【解決方案】
主動隊列管理 AQM：不等到路由器的隊列長度已經達到最大值時才不得不丟棄後面到達的分組，而是在隊列長度達到某個警惕值時就主動丟棄到達的分組，這樣就提醒了發送方放慢發送的速率，因而有可能使網路擁塞的程度減輕，甚至不出現網路擁塞。
TCP 是面向連接的協議，運輸連接有三個階段： 連接建立、數據傳送、連接釋放 。
TCP 連接建立過程要解決的幾個問題：
① 使每一方能夠確知對方的存在；
② 允許雙方協商一些參數（如最大窗口值、是否使用窗口擴大選項和時間戳選項以及服務質量等）；
③ 能夠對運輸實體資源（如緩存大小、連接表中的項目等）進行分配。
TCP 建立連接的過程叫做握手，握手需要在客戶和伺服器之間交換三個 TCP 報文段，即 三次握手 。
最初客戶端和服務端都處於 CLOSED（關閉） 狀態，A（Client）主動打開連接，B（Server）被動打開連接。
一開始，B 的 TCP 伺服器進程先創建 傳輸控制塊 TCB ，准備接受客戶進程的連接請求。然後伺服器進程就處於 LISTEN（收聽）狀態，等待客戶端的連接請求。如有，即作出響應。
第一次握手 ：A 的 TCP 客戶進程也是首先創建傳輸控制塊 TCB，准備接受客戶進程的連接請求。然後在打算建立 TCP 連接時，向 B 發出連接請求報文段，這時首部中的同步位 SYN = 1，同時選擇一個初始序號 seq = x。TCP 規定，SYN 報文段（即 SYN = 1 的報文段）不能攜帶數據，但要 消耗掉一個序號 。這時，TCP 客戶進程進入 SYN-SENT（同步已發送） 狀態。
第二次握手 ：B 收到連接請求報文段後，如同意建立連接，則向 A 發送確認。在確認報文段中應把 SYN 位和 ACK 位都置 1，確認號是 ack = x + 1，同時也為自己選擇一個初始序號 seq = y。請注意，這個報文段也不能攜帶數據，但同樣 要消耗掉一個序號 。這時 TCP 伺服器進程進入 SYN-RCVD（同步收到） 狀態。
第三次握手 ：TCP 客戶進程收到 B 的確認後，還要向 B 給出確認。確認報文段的 ACK 置 1，確認號 ack = y + 1，而自己的序號 seq = x + 1。TCP 的標准規定，ACK 報文段可以攜帶數據。但 如果不攜帶數據則不消耗序號 ，在這種情況下，下一個數據報文段的序號仍是 seq = x + 1。這時，TCP 連接已經建立，A 進入 ESTABLISHED（已建立連接） 狀態。當 B 收到 A 的確認後，也進入 ESTABLISHED（已建立連接）狀態。
數據傳輸結束後，通信的方法都可釋放連接。現在 A 和 B 都處於 ESTABLISHED 狀態。
第一次揮手 ：A 的應用進程先向其 TCP 發出連接釋放報文段，並停止再發送數據，主動關閉 TCP 連接。A 把連接釋放報文段首部的終止控制位 FIN 置 1，其序號 seq = u，它等於前面已傳送過的數據的最後一個位元組的序號加 1。這時 A 進入 FIN-WAIT-1（終止等待 1）狀態，等待 B 的確認。請注意，TCP 規定，FIN 報文段即使不攜帶數據，它也消耗掉一個序號。
第二次揮手 ：B 收到連接釋放報文後即發出確認，確認號是 ack = u + 1，而這個報文段自己的序號是 v，等於 B 前面已傳送過的最後一個位元組的序號加 1。然後 B 就進入 CLOSE-WAIT（關閉等待）狀態。TCP 伺服器進程這時應通知高層應用程序，因而從 A 到 B 這個方向的連接就釋放了，這時的 TCP 連接處於半關閉（half-close）狀態，即 A 已經沒有數據要發送了，但 B 若發送數，A 仍要接收。也就是說，從 B 到 A 這個方向的連接並未關閉，這個狀態可能會持續一段時間。A 收到來自 B 的確認後，就進入 FIN-WAIT-2（終止等待 2）狀態，等待 B 發出的連接釋放報文段。
第三次揮手 ：若 B 已經沒有要向 A 發送的數據，其應用進程就通知 TCP 釋放連接。這時 B 發出的連接釋放報文段必須使 FIN = 1。現假定 B 的序號為 w（在半關閉狀態 B 可能又發送了一些數據）。B 還必須重復上次已發送過的確認號 ack = u + 1。這時 B 就進入 LAST-ACK（最後確認）狀態，等待 A 的確認。
第四次揮手 ：A 在收到 B 的連接釋放報文段後，必須對此發出確認。在確認報文段中把 ACK 置 1，確認號 ack = w + 1，而自己的序號是 seq = u + 1（根據 TCP 標准，前面發送過的 FIN 報文段要消耗一個序號）。然後進入 TIME-WAIT（時間等待）狀態。請注意，現在 TCP 連接還沒有釋放掉。必須經過時間等待計時器（TIME-WAIT timer）設置的時間 2MSL 後，A 才進入到 CLOSED 狀態，然後撤銷傳輸控制塊，結束這次 TCP 連接。當然如果 B 一收到 A 的確認就進入 CLOSED 狀態，然後撤銷傳輸控制塊。所以在釋放連接時，B 結束 TCP 連接的時間要早於 A。
㈡ 幀 比特 位元組
bps(bits per second)每秒比特數
bps是網路傳輸中一個最基本的網速單位，而比特流常用於撥號上網時代，最快的網速也就幾十kbps(1024bps)，常指在網路中傳輸的數據流，也就是說上網比特流，就有現在由於網速的加快，常用Mbps(1024kbps),現在的網路傳輸不再稱為比特流，而稱為信息高速公路。
bps(bits per second)每秒比特數
bps是網路傳輸中一個最基本的網速單位，而比特流常用於撥號上網時代，最快的網速也就幾十kbps(1024bps)，常指在網路中傳輸的數據流，也就是說上網比特流，就有現在由於網速的加快，常用Mbps(1024kbps),現在的網路傳輸不再稱為比特流，而稱為信息高速公路。
PS：BT的全稱BitTorrent種子下載，所用技術是P2P（Point to Point）點對點傳輸。
PPS：BS Phillips盜用經典網路術語作為品牌
什麼是「幀」。
幀的組成
在網路中，計算機通信傳輸的是由「0」和「1」構成的二進制數據，二進制數據組成「幀」（Frame），幀是網路傳輸的最小單位。實際傳輸中，在銅纜（指雙絞線等銅質電纜）網線中傳遞的是脈沖電流；在光纖網路和無線網路中傳遞的是光和電磁波（當然光也是一種電磁波）。
針對高速脈沖電流而言，我們人為地用低電平的脈沖代表「0」、用高電平的脈沖代表「1」。這些虛擬的「0」或「1」就是「位」（Bit）。在計算機網路中一般8個位組成了一個「位元組」（Byte）。學過計算機的人都知道位元組（Byte）是計算機的數據儲存單位。網路技術的初學者大都會把「Bit」（位）與「Byte」（位元組）相混淆，談到100Mbps乙太網，就會以為它是每秒鍾能傳100MB數據的網路，實際上只是25MB（理論值）。
如果把脈沖電流看成是軌道，那麼幀就是運行在軌道上的火車。火車有機車和尾車，幀也有一個起點，我們稱之為「幀頭」，而且幀也有一個終點，我們稱之為「幀尾」。幀頭和幀尾之間的部分是這個幀負載的數據（相當於火車車頭和車尾之間的車廂）。
幀的傳輸
在網路中，網路設備將「位」組成一個個的位元組，然後這些位元組「封裝」成幀，在網路上傳輸。為什麼要把數據「封裝」成幀呢？因為用戶數據一般都比較大，有的可以達到MB位元組，一下子發送出去十分困難，於是就需要把數據分成許多小份，再按照一定的次序發送出去。
乙太網的幀值總是在一定范圍內浮動，最大的幀值是1518位元組，最小的幀值是64位元組。在實際應用中，幀的大小是由設備的MTU（最大傳輸單位）即設備每次能夠傳輸的最大位元組數自動來確定的。
幀是當計算機發送數據時產生的，確切地說，是由計算機中安裝的網卡產生的。幀只對於能夠識別它的設備才有意義。對於集線器來說，幀是沒有意義的，因為它是物理層設備，只認識脈沖電流。有許多人對幀不理解，所以不能很好地理解交換機與集線器的區別。
看了以上這么多，也許你還是不明白，其實，二進制並不是網管員要打交道的東西，而幀才是網管員真正要注意的東西，所以在Windows 2000的「網路監視器」中，「幀」才是被監視的對象。但我們究竟怎樣監視幀呢？
㈢ 什麼是終端
1、終端Terminal通常是指那些與集中式主機系統(例如IBM大型計算機)相連的「啞」用戶設備。終端從用戶接收鍵盤輸入，並且將這些輸入發送給主機系統。主機系統處理這個用戶的鍵盤輸入和命令，然後輸出返回並顯示在這個終端的屏幕上。個人計算機可以運行稱為終端模擬器的一些程序來模仿一個啞終端的工作。
2、終端（2006年美國電影）
3、終端（牛奶泡飯著網路小說）
終端小說內容構架龐大，描述的世界另有特色，另類之處為開篇很有懸疑，層次劃分與眾多小說相比有很大差異，層次的概念描述極其到位，故事、打鬥、道具，都與眾不同。
㈣ 何謂計算機網路的體系結構與網路協議
計算機協議及體系結構網路協議與層次結構
1.2.1網路體系結構
1.網路協議
通過通信信道和網路設備互聯起來的不同地理位置的多個計算機系統,要使其能協同工作實現信息交換和資源共享,它們之間必須具有共同的語言。交流什麼、怎樣交流及何時交流,都必須遵循某種互相都能接受的規則。
網路協議(Protocol)是為進行計算機網路中的數據交換而建立的規則、標准或約定的集
合。准確地說,它是對同等實體之間通信而制定的有關規則和約定的集合;
網路協議的三個要素: 、
l)語義(Semarlties)涉及用於協調與差錯處理的控制信息。
2)語法(Syntax)涉及數據及控制信息的格式、編碼及信號電平等。
3)定時(Timing)涉及速度匹配和定序等。
2.網路的體系結構及其劃分所遵循的原則計算機網路系統是一個十分復雜的系統。將一個復雜系統分解為若干個容
易處理的子系統。分層就是系統分解的最好方法之一。
在圖1-4所示的一般分層結構中,n層是n-l層的用戶,又是n+l層的服務提供者。n+1層雖然只直接使用了n層提供的服務,實際上它通過n層還間接地使用了n-1層以及以下所有各層的服務。、
層次結構的好處在於使每一層實現一種相對獨立的功能。分層結構還有利於交流、理解和標准化。
所謂網路的層次模型就是計算機網路各層次及其協議的 集合。層次結構一般以垂直分層模型來表示, 層次結構的要點:
1)除了在物理媒體上進行的是實通信之外,其餘各 對等實體間進行的都是虛通信。
2)對等層的虛通信必須遵循該層的協議。
3)n層的虛通信是通過n/n-l層間介面處n-l層提供的服務以及n-1層的通信(通常也
是虛通信)來實現的。
1.2.2網路體系結構
網路體系結構最常用的分為兩種:
OSI七層結構和TCP/IP(TramferControlProtocol/InternetProtocol,傳輸控制協議/網際協議)四層結構。TCP/IP協議是Internet的核心協議。
1.OSI/RM基本參考模型
開放系統互聯(OpenSystemIntercomectim)基本參考模型是由國際標准化組織(ISO)
制定的標准化開放式計算機網路層次結構模型,又稱ISO/OSI參考模型。"開放"這個詞表示能使任何兩個遵守參考模型和有關標準的系統可以進行互聯。
OSI/RM包括了體系結構、服務定義和協議規范三級抽象。OSI的體系結構定義了一個七層模型,用以進行進程間的通信,並作為一個框架來協調各層標準的制定gOSI的服務定義描述了各層所提供的服務,以及層與層之間的抽象介面和交互用的服務原語:OSI各層的協議規范,精確地定義了應當發送何種控制信息及何種過程來解釋該控制信息。
OSI/RM的七層參考模型結構包括:從下至上分別為物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層,
會話層、表示層和應用層。
2.Internet層次模型
Internet網路結構以TCP/IP協議層次模型為核心,
共分四層結構:應用層、傳輸層、網際層和網路介面層。TCP/IP的體系結構與ISO的OSI七層參考模型的對應關系如圖1-6所示。TCP/IP是Internet的核心,利用TCP/IP協議可以方便地實現各種網路的平滑、無縫連接。在TCP/IP四層模型中,作為最高層的應用層相當於OSI的5~7層,該層中包括了所有的高層協議,如常見的文件傳輸協議FTP(文件傳輸協議)、電子郵件SMTP,（簡單郵件傳送協議)、域名系統DNS(域名服務)、網路管理協議SNMP、訪問WWW的超文本傳輸協議HTTP、遠程終端訪問協議TELNET等。
TCP/IP的次高層為傳輸層,相當於OSI的傳輸層,該層負責在源主機和目的主機之間提供端到端的數據傳輸服務。這一層上主要定義了兩個協議:面向連接的傳輸控制協議TCP和無連接的用戶數據報協議UDP(UserDatagramProtocol)。
TCP/IP的第二層相當於OSI的網路層,該層負責將報文(數據包)獨立地從信源傳送到信宿,主要解決路由選擇、阻塞控制級網際互聯問題。這一層上定義了網際協議(InternetProtocol,IP協議)、地址轉換協議ARP(AddressResolutionProtocol)、反向地址轉換協議RARP(ReverseARP)和網際控制報文協議ICMP()等協議。
TCP/IP的最低層為網路介面層,該層負責將IP分組封裝成適合在物理網路上傳輸的幀格式並發送出去,或將從物理網路接收到的幀卸裝並遞交給高層。這一層與物理網路的具體實現有關,自身並無專用的協議。事實上,任何能傳輸IP報文的協議都可以運行。雖然該層一般不需要專門的TCP/IP協議,各物理網路可使用自己的數據鏈路層協議和物理層協議。
3.Internet主要協議
TCP/IP協議集的各層協議的總和亦稱作協議枝。給出了TCP/IP協議集與OSI參
考模型的對應關系。其中每一層都有著多種協議。一般來說,TCP提供傳輸層服務,而IP提供網路層服務。
(l)TCP/IP的數據鏈路層
數據鏈路層不是TCP/IP協議的一部分,但它是TCP/IP與各種通信網之間的介面。這些通信網包括多種廣域網和各種區域網。
一般情況下,各物理網路可以使用自己的數據鏈路層協議和物理層協議,不需要在數據鏈路層上設置專門的TCP/IP協議。但是,當使用串列線路連接主機與網路,或連接網路與網路時,例如用戶使用電話線接入網路肘,則需要在數據鏈路層運行專門的SLIP(SerialLineIP)協議的PPP(PointtoPointProtocol)協議。
(2)TCP/IP網路層
網路層最重要的協議是IP,它將多個網路聯成一個互聯網,可以把高層的數據以多個數據報的形式通過互聯網分發出去。
網路層的功能主要由IP來提供。除了提供端到端的報文分發功能外,IP還提供了很多擴充功能。例如:為了克服數據鏈路層對幀大小的限制,網路層提供了數據分塊和重組功能,這使得很大的IP數據報能以較小的報文在網上傳輸。
網路層的另一個重要服務是在互相獨立的區域網上建立互聯網路,即網際網。網間的報文來往根據它的目的IP地址通過路由器傳到另一網路。
IP的基本任務是通過互聯網傳送數據報,各個IP數據報之間是相互獨立的。主機上的IP層向傳輸層提供服務。IP從源傳輸實體取得數據,通過它的數據鏈路層服務傳給目的主機的IP層。IP不保證服務的可靠性,在主機資源不足的情況下,它可能丟棄某些數據報,同時IP也不檢查被數據鏈路層丟棄的報文。
在傳送時,高層協議將數據傳給IP層,IP層再將數據封裝為互聯網數據報,並交給數據鏈路層協議通過區域網傳送。若目的主機直接連在本區域網中,IP可直接通過網路將數據報傳給
目的主機;若目的主機在其他網路中,則IP路由器傳送數據報,而路由器則依次通過下一網路將數據報傳送到目的主機或再下一個路由器。即IP數據報是通過互聯網路逐步傳遞,直到終點 為止。
(3)TCP/IP傳輸層
TCP/IP在這一層提供了兩個主要的協議:傳輸控制協議(TCP)和用戶數據協議(UDP)。TCP提供的是一種可靠的數據流服務。當傳送有差錯數據,或網路故障,或網路負荷太
重不能正常工作時,就需要通過其他協議來保證通信的可靠。TCP就是這樣的協議,它對應於OSI模型的傳輸層,它在IP協議的基礎上,提供端到端的面向連接的可靠傳輸。
TCP採用"帶重傳的肯定確認"技術來實現傳輸的可靠性。簡單的"帶重傳的肯定確認"是指與發送方通信的接收者,每接收一次數據,就送回一個確認報文J發送者對每個發出去的
報文都留一份記錄,等到收到確認之後再發出下一報文。發送者發出報文時,啟動計時器,若計時器計數完畢,確認還未到達,則發送者重新發送該報文。
TCP通信建立在面向連接的基礎上,實現了一種"虛電路"的概念。雙方通信之前,先建立一條連接,然後雙方就可以在其上發送數據流。這種數據交換方式能提高效率,但事先建立連接和事後拆除連接需要開銷。
4.TCP/IP協議族中的其他協議
TCP/IP是網路中使用的基本的通信協議,是一系列協議和服務的總集。雖然從名字上看
τCP/IP包括兩個協議一一…傳輸控制協議(TCP)和網際協議(IP),但TCP/IP實際上是一組協議,包括了上百個各種功能的協議,如:遠程登錄、文件傳輸和電子郵件(PPP,ICMP,ARP/
RARP,UDP,FTP,HTTP,SMTP,SNMP,RIP,OSPF)等協議,而TCP協議和IP協議是保證數據完整傳輸的兩個最基本的重要協議。通常說TCP/IP是指TCP/IP協議族,而不單單是TCP和IP。TCP/IP依靠TCP和IP這兩個主要協議提供的服務,加上高層應用層的服務,共同實現了TCP/IP協議族的功能。
TCP/IP的最高層與OSI參考模型的上三層有較大區別,也沒有非常明確的層次劃分。其中FTP,TELNET,SMTP,DNS是幾種廣泛應用的協議,TCP/IP中還定義了許多別的高層協議。
(l)文件傳輸協議FTP
FTP(FileTransferProtocol):文件傳輸協議,允許用戶將遠程主機上的文件拷貝到自
己的計算機上。
文件傳輸協議是用於訪問遠程機器的專門協議,它使用戶可以在本地機與遠程機之間進行有關文件的操作。FTP工作時建立兩條TCP連接,條用於傳送文件,另一條用於傳送控制。
FTP採用客戶/伺服器模式,它包含FTP客戶端和FTP伺服器。客戶啟動傳送過程,而服 務器對其做出應答。客戶FTP大多有互動式界面,使客戶可以方便地上傳或下載文件。
(2)遠程終端訪問TELNET
Telnet(RemoteLogin):提供遠程登錄功能,用戶可以登錄到遠程的另一台計算機土,如同在遠程主機上直接操作一樣。
設備或終端進程交互的方訟,支持終端到終端的連接及進程到進程分布式計算的通信。
(3)域名服務DNS
DNS是一個域名服務的協議,提供域名到IP地址的轉換,允許對域名資源進行分散管理。(4)簡單郵件傳送協議SMTP
SMTP(SimpleMailTransferProtocol,簡單郵件傳輸協議),用於傳輸電子郵件。
互聯網標准中的電子郵件是基於文件的協議,用於可靠、有效的數據傳輸。SMTP作為應用層的服務,並不關心它下面採用的是何種傳輸服務,它可通過網路在TCP連接上傳送郵件, 或者簡單地在同一機器的進程之間通過進程通信的通道來傳送郵件。
郵件發送之前必須協商好發送者、接收者。SMTP服務進程同意為接收方發送郵件時,它將郵件直接交給接收方用戶或將郵件經過若干段網路傳輸,直到郵件交給接收方用戶。在郵件傳輸過程中,所經過的路由被記錄下來。這樣,當郵件不能正常傳輸時可按原路由找到發送者。
13網路互聯基礎
1.3.1IP地址
IP地址和域名是Internet使用的、符合TCP/IP協議規定的地址方案。這種地址方案與日常生活中涉及的電話號碼和通信地址相似,涉及到Internet服務的每一環節。IP協議要求所有Internet的網路節點要有統一規定格式的地址,簡稱IP地址。IP地址是運行TCP/IP協議的唯一標識符。TCP/IP協議是上層協議,無論下層是何種拓撲結構的網路,均應統一在上層IP地址上。任何網路接入Internet,均應使用IP地址。
IP地址是唯一的、全球識別的InterIEt網路地址,採用32位二進制(即4位元組)的格式。
在Internet上,每台計算機或網路設備都被分配一個IP地址,這個IP地址在整個InterIIet網路中是唯一的,保證了Internet成為全球開放互聯的網路系統。
1.3.2IP地址的格式和分類
IP地址可表達為二進制格式和十進制格式。二進制的IP地址為32位,分為4個8位二進制數。為書寫方便起見,常將每個位元組作為一段並以十進制數來表示,每段間用"."分隔,每段取值為0~255,。例如:135.111.5.27(二進制格式:10000111.01101111.00000101.00011011)就是合怯的IP地址。
IP地址由網路標識和主機標識兩部分組成。常用的IP地址有ATB,C三類,每類均規定
了網路標識和主機標識在32位中所佔的位數。這三類IP地址的格式表示範圍分別為:
A類地址:0.0.0.O~127.255.255.255
B類地址:128.0.0.O~191.255.255.255
C類地址:192.0.0.O~233.255.255.255
A類IP地址一般用於主機數多達160餘萬台的大型網路,前8位代表網路號,後3個8
位代表主機號。32位的最高位為Og十進制的第一組數值范圍為000~127。IP地址范圍為:001.x.y.z~126.x.y.z。
B類IP地址一般用於中等規模的各地區網管中心,前兩個8位二進制代表網路號,後兩個8位代表主機號。32位的最高兩位為10;十進制的第一組數值范圍為128~191。IP地址范圍為:128.x.y.Z~191.x.y.z。
C類地址一般用於規模較小的本地網路,如校園網、企業網、政府機構網等。前三個8位代表網路號,最後8位代表主機號。32位的最高3位為110,十進制第一組數值范圍為192~223。IP地址范圍為:192.x.y.z~223.x.y.z。一個C類地址可連接256個主機。
A類地址一般分配給具有大量主機的網路使用,B類地址通常分配給規模中等的網路使用,C類地址通常分配給小型區域網使用。為了確保唯→性,IP地址由世界各大地區的權威機構InterNIC()管理和分配。
1.3.3子網的劃分與掩碼
在Internet中,如果每個物理網路就要佔用一個網路號,是不夠用的。另外,如果每個單位增添新的物理網路(例如新建樓房或新部門中新建的網路)就要向Internet的NIC申請新網路號,也太麻煩,並且不便於IP地址的分配管理。
,
在IP地址的某個網路標識中,可以包含大量的主機(如A類地址的主機標識域為24位,B類地址的主機標識域為16位),而在實際應用中不可能將這么多的主機連接到單一的網路中, 這將給網路定址和管理帶來不便。為解決這個問題,可以在網路中引入"子網"的概念。
注意:這里的子網與前面所說的通信子網是兩個完全不同的概念。將主機標識域進一步劃分為子網標識和子網主機標識,通過靈活定義子網標識域的位數,可以控制每個子網的規模。將一個大型網路劃分為若干個既相對獨立又相互聯系的子網後,網路內部各子網便可獨立定址和管理,各子網間通過跨子網的路由器連接,這樣也提高了網路的安全性。
利用子網掩碼可以判斷兩台主機是否在同一子網中。子網掩碼與IP地址一樣也是32位二進制數,不同的是它的子網主機標識部分為全"。"。若兩台主機的IP地址分別與它們的子網掩碼相"與"後的結果相同,則說明這兩台主機在同一網中。
1.子網劃分
為使多個物理網路共用一個IP地址,可以採取把IP地址中主機號部分進一步劃分為子網號和主機號兩部分。例如:一個B類IP地址,可以把第三個位元組作為子網號,第四個位元組作為子網(物理網路)上主機號。
2.子網掩碼
IP路由選擇演算法是根據IP數據報報頭中目的地址的網路號,查找它的路由表,找到一個表項的目的網路號能與它匹配,然後用匹配上表項的中繼IP地址作為發送該數據報到達目的主機的下一個路由器地址。IP數據報報頭中目的地址的網路號是根據該地址最高位值來決定它是哪一類IP地址,網路號應佔用多少位。
劃分了子網後,就不能從地址的最高位值來判斷網路號佔用的位數了,用戶可以自行決定子網號佔用的位數。為了解決這個問題,必須使用子網掩碼(mask)子網掩碼是一個32位的數,其中取值為1的位,對應網路號或子&網號:取值為0的位,對應主機號。
㈤ 計算機網路-網路層-IPv6數據報格式
IPv6：解決IP地址耗盡的根本措施就是採用具有更大地址空間的新版本的IP,即IPv6。
IPv6仍支持無連接的傳送，但將協議數據單元PDU稱為分組，而不是Pv4的數據報。IPv6所引進的主要變化如下：
(1)更大的地址空間，Pv6把地址從Pv4的32位增大到4倍，即增大到128位，使地址空間增大了2^96倍，這樣大的地址空間在可預見的將來是不會用完的。
(2)擴展的地址層次結構。IPv6由於地址空間很大，因此可以劃分為更多的層次。
(3)靈活的首部格式。IPv6數據報的首部和Pv4的並不兼容。IPv6定義了許多可選的擴展首部，不僅可提供比Pv4更多的功能，而且還可提高路由器的處理效率，這是因為路由器對擴展首部不進行處理（除逐跳擴展首部外）。
(4)改進的選頂。Pv6允許數據報包含有選項的控制信縣，因而可以包含一些新的選項。但IPv6的首部長度是固定的，其選項放在有效載荷中。IPv4所規定的選項放在首部的可變部分。
(5)允許協議繼續擴充。這一點很重要，因為技術總是在不斷地發展（如網路硬體的更新)而新的應用也還會出現。但我們知道，IP4的功能是固定不變的。
(6)支持即插即用（即自動配置），因此IPv6不需要使用DHCP。
(7)支持資源的預分配。Pv6支持實時視像等要求保證一定的帶寬和時延的應用。
(8)IPv6首部改為8位元組對齊（即首部長度必須是8位元組的整數倍）。原來的IPv4首部是4位元組對齊。
IPv6數據報由兩大部分組成，即基本首部(base header)和後而的有效載荷(payload) ,有效載荷也稱為凈負荷。有效我荷允許有零個或多個擴展首部(extension header),再後面是數據部分（圖4-46）。
IPv6各個欄位：
(1)版本(version)佔4位。它指明了協議的版本，對IPv6該欄位是6。
(2)通信量類(traffic class)佔8位。這是為了區分不同的IPv6數據報的類別或優先順序。目前正在進行不同的通信量類性能的實驗。
(3)流標號(flow labe)佔20位。IPv6的一個新的機制是支持資源預分配，並且允許路由器把每一個數據報與一個給定的資源分配相聯系。IPv6提出流(flow)的抽象概念。所謂「流」就是互聯網路上從特定源點到特定終點（單播或多播）的一系列數據報（如實時音頻或視頻傳輸)，而在這個「流」所經過的路徑上的路由器都保證指明的服務質量。所有屬於同一個流的數據報都具有同樣的流標號小因此，流標號對實時音煩/視頻數據的傳送特別有用。對於傳統的電子郎件或非實時數據，標號則沒有用處，把它置為0即可。
(4)有效載荷長度(payload length)佔16位。它指明IPv6數據報除基本首部以外的位元組數（所有擴展首部都算在有效載荷之內）。這個欄位的最大值是64KB(65535位元組).
(5)下一個首部(next header)佔8位。它相當於IPv4的協議欄位或可選欄位。
① 當Pv6數據報沒有擴展首部時，下一個首部欄位的作用和Pv4的協議欄位一樣，它的值指出了基本首部後面的數據應交付P層上面的哪一個高層協議（例如：6或17分別表示應交付運輸層TCP或UDP)。
② 當出現擴展首部時， 下一個首部欄位的值就標識後面第一個擴展首部的類型 。
(6)跳數限制(hop limit)佔8位。用來防止數據報在網路中無限期地存在。源點在每
個數據報發出時即設定某個跳數限制（最大為255跳）。每個路由器在轉發數據報時，要先
把跳數限制欄位中的值減1。當跳數限制的值為零時，就要把這個數據報丟棄。
(7)源地址佔128位。是數據報的發送端的IP地址。
(8)目的地址佔128位。是數據報的接收端的IP地址。
擴展首部
IP4的數據報如果在其首部中使用了選項，那麼沿著數據報傳送的路徑上的每一個路由器都必須對這些選項一一進行檢查，這就降低了路由器處理數據報的速度。然而實際上很多的選項在途中的路由器上是不需要檢查的（因為不需要使用這些選項的信息)。IPv6把原來IPv4首部中選項的功能都放在擴展首部中，並把擴展首部留給路徑兩端的源點和終點的主機來處理，而數據報途中經過的路由器都不處理這些擴展首部（只有一個首部例外，即逐跳選項擴展首部)，這樣就大大提高了路由器的處理效率。
在RFC2460中定義了以下六種擴展首部：(1)逐跳選項：(2)路由選擇：(3)分片：(4)鑒別：(5)封裝安全有效載荷：(6)目的站選項。
每一個擴展首部都由若干個欄位組成，它們的長度也各不同。但所有擴展首部的第一個欄位都是8位的「下一個首部」欄位，此欄位的值指出了在該擴展首部後面的欄位是什麼。當使用多個擴展首部時，應按以上的先後順序出現。高層首部總是放在最後面。
㈥ 計算機網路第一章課後答案
1-01 計算機網路向用戶可以提供那些服務？
答： 連通性和共享
1-02 簡述分組交換的要點。
答：（1）報文分組，加首部
（2）經路由器儲存轉發
（3）在目的地合並
1-03 試從多個方面比較電路交換、報文交換和分組交換的主要優缺點。
答：（1）電路交換：端對端通信質量因約定了通信資源獲得可靠保障，對連續傳送大量數據效率高。
（2）報文交換：無須預約傳輸帶寬，動態逐段利用傳輸帶寬對突發式數據通信效率高，通信迅速。
（3）分組交換：具有報文交換之高效、迅速的要點，且各分組小，路由靈活，網路生存性能好。
1-04 為什麼說網際網路是自印刷術以來人類通信方面最大的變革？
答： 融合其他通信網路，在信息化過程中起核心作用，提供最好的連通性和信息共享，第一次提供了各種媒體形式的實時交互能力。
1-05 網際網路的發展大致分為哪幾個階段？請指出這幾個階段的主要特點。
答：從單個網路APPANET向互聯網發展；TCP/IP協議的初步成型
建成三級結構的Internet；分為主幹網、地區網和校園網；
形成多層次ISP結構的Internet；ISP首次出現。
1-06 簡述網際網路標准制定的幾個階段？
答：（1）網際網路草案(Internet Draft) ——在這個階段還不是 RFC 文檔。
（2）建議標准(Proposed Standard) ——從這個階段開始就成為 RFC 文檔。
（3）草案標准(Draft Standard)
（4） 網際網路標准(InternetStandard)
1-07小寫和大寫開頭的英文名字 internet 和Internet在意思上有何重要區別？
答：（1） internet（互聯網或互連網）：通用名詞，它泛指由多個計算機網路互連而成的網路。；協議無特指
（2）Internet（網際網路）：專用名詞，特指採用 TCP/IP 協議的互聯網路
區別：後者實際上是前者的雙向應用
1-08 計算機網路都有哪些類別？各種類別的網路都有哪些特點？
答：按范圍：（1）廣域網WAN：遠程、高速、是Internet的核心網。
（2）城域網：城市范圍，鏈接多個區域網。
（3）區域網：校園、企業、機關、社區。
（4）個域網PAN：個人電子設備
按用戶：公用網：面向公共營運。專用網：面向特定機構。
1-09 計算機網路中的主幹網和本地接入網的主要區別是什麼？
答：主幹網：提供遠程覆蓋\高速傳輸\和路由器最優化通信
本地接入網：主要支持用戶的訪問本地，實現散戶接入，速率低。
1-10 試在下列條件下比較電路交換和分組交換。要傳送的報文共x（bit）。從源點到終點共經過k段鏈路，每段鏈路的傳播時延為d（s），數據率為b(b/s)。在電路交換時電路的建立時間為s(s)。在分組交換時分組長度為p(bit)，且各結點的排隊等待時間可忽略不計。問在怎樣的條件下，分組交換的時延比電路交換的要小？（提示：畫一下草圖觀察k段鏈路共有幾個結點。）
答：線路交換時延：kd+x/b+s, 分組交換時延：kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b)
其中(k-1)*(p/b)表示K段傳輸中，有(k-1)次的儲存轉發延遲，當s>(k-1)*(p/b)時，電路交換的時延比分組交換的時延大，當x>>p,相反。
1-11 在上題的分組交換網中，設報文長度和分組長度分別為x和(p+h)(bit),其中p為分組的數據部分的長度，而h為每個分組所帶的控制信息固定長度，與p的大小無關。通信的兩端共經過k段鏈路。鏈路的數據率為b(b/s)，但傳播時延和結點的排隊時間均可忽略不計。若打算使總的時延為最小，問分組的數據部分長度p應取為多大？（提示：參考圖1-12的分組交換部分，觀察總的時延是由哪幾部分組成。）
答：總時延D表達式，分組交換時延為：D= kd+(x/p)*((p+h)/b)+ (k-1)*(p+h)/b
D對p求導後，令其值等於0，求得p=[(xh)/(k-1)]^0.5
1-12 網際網路的兩大組成部分（邊緣部分與核心部分）的特點是什麼？它們的工作方式各有什麼特點？
答：邊緣部分：由各主機構成，用戶直接進行信息處理和信息共享;低速連入核心網。
核心部分：由各路由器連網，負責為邊緣部分提供高速遠程分組交換。
1-13 客戶伺服器方式與對等通信方式的主要區別是什麼？有沒有相同的地方？
答：前者嚴格區分服務和被服務者，後者無此區別。後者實際上是前者的雙向應用。
1-14 計算機網路有哪些常用的性能指標？
答：速率，帶寬，吞吐量，時延，時延帶寬積，往返時間RTT，利用率
1-15 假定網路利用率達到了90%。試估計一下現在的網路時延是它的最小值的多少倍？
解：設網路利用率為U。，網路時延為D，網路時延最小值為D0
U=90%;D=D0/(1-U)---->D/D0=10
現在的網路時延是最小值的10倍
1-16 計算機通信網有哪些非性能特徵？非性能特徵與性能特徵有什麼區別？
答：征：宏觀整體評價網路的外在表現。性能指標：具體定量描述網路的技術性能。
1-17 收發兩端之間的傳輸距離為1000km，信號在媒體上的傳播速率為2×108m/s。試計算以下兩種情況的發送時延和傳播時延：
（1） 數據長度為107bit,數據發送速率為100kb/s。
（2） 數據長度為103bit,數據發送速率為1Gb/s。
從上面的計算中可以得到什麼樣的結論？
解：（1）發送時延：ts=107/105=100s
傳播時延tp=106/(2×108)=0.005s
（2）發送時延ts=103/109=1µs
傳播時延：tp=106/(2×108)=0.005s
結論：若數據長度大而發送速率低，則在總的時延中，發送時延往往大於傳播時延。但若數據長度短而發送速率高，則傳播時延就可能是總時延中的主要成分。
1-18 假設信號在媒體上的傳播速度為2×108m/s.媒體長度L分別為：
（1）250px（網路介面卡）
（2）100m（區域網）
（3）100km（城域網）
（4）5000km（廣域網）
試計算出當數據率為1Mb/s和10Gb/s時在以上媒體中正在傳播的比特數。
解：（1）1Mb/s:傳播時延=0.1/(2×108)=5×10-10
比特數=5×10-10×1×106=5×10-4
1Gb/s: 比特數=5×10-10×1×109=5×10-1
（2）1Mb/s: 傳播時延=100/(2×108)=5×10-7
比特數=5×10-7×1×106=5×10-1
1Gb/s:比特數=5×10-7×1×109=5×102
(3) 1Mb/s: 傳播時延=100000/(2×108)=5×10-4
比特數=5×10-4×1×106=5×102
1Gb/s:比特數=5×10-4×1×109=5×105
(4)1Mb/s:傳播時延=5000000/(2×108)=2.5×10-2
比特數=2.5×10-2×1×106=5×104
1Gb/s:比特數=2.5×10-2×1×109=5×107
1-19 長度為100位元組的應用層數據交給傳輸層傳送，需加上20位元組的TCP首部。再交給網路層傳送，需加上20位元組的IP首部。最後交給數據鏈路層的乙太網傳送，加上首部和尾部工18位元組。試求數據的傳輸效率。數據的傳輸效率是指發送的應用層數據除以所發送的總數據（即應用數據加上各種首部和尾部的額外開銷）。
若應用層數據長度為1000位元組，數據的傳輸效率是多少？
解：（1）100/（100+20+20+18）=63.3%
（2）1000/（1000+20+20+18）=94.5%
1-20 網路體系結構為什麼要採用分層次的結構？試舉出一些與分層體系結構的思想相似的日常生活。
答：分層的好處：
①各層之間是獨立的。某一層可以使用其下一層提供的服務而不需要知道服務是如何實現的。
②靈活性好。當某一層發生變化時，只要其介面關系不變，則這層以上或以下的各層均不受影響。
③結構上可分割開。各層可以採用最合適的技術來實現
④易於實現和維護。
⑤能促進標准化工作。
與分層體系結構的思想相似的日常生活有郵政系統，物流系統。
1-21 協議與服務有何區別？有何關系？
答：網路協議：為進行網路中的數據交換而建立的規則、標准或約定。由以下三個要素組成：
（1）語法：即數據與控制信息的結構或格式。
（2）語義：即需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。
（3）同步：即事件實現順序的詳細說明。
協議是控制兩個對等實體進行通信的規則的集合。在協議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務，而要實現本層協議，還需要使用下面一層提供服務。
協議和服務的概念的區分：
1、協議的實現保證了能夠向上一層提供服務。本層的服務用戶只能看見服務而無法看見下面的協議。下面的協議對上面的服務用戶是透明的。
2、協議是「水平的」，即協議是控制兩個對等實體進行通信的規則。但服務是「垂直的」，即服務是由下層通過層間介面向上層提供的。上層使用所提供的服務必須與下層交換一些命令，這些命令在OSI中稱為服務原語。
1-22 網路協議的三個要素是什麼？各有什麼含義？
答：網路協議：為進行網路中的數據交換而建立的規則、標准或約定。由以下三個要素組成：
（1）語法：即數據與控制信息的結構或格式。
（2）語義：即需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。
（3）同步：即事件實現順序的詳細說明。
1-23 為什麼一個網路協議必須把各種不利的情況都考慮到？
答：因為網路協議如果不全面考慮不利情況，當情況發生變化時，協議就會保持理想狀況，一直等下去！就如同兩個朋友在電話中約會好，下午3點在公園見面，並且約定不見不散。這個協議就是很不科學的，因為任何一方如果有耽擱了而來不了，就無法通知對方，而另一方就必須一直等下去！所以看一個計算機網路是否正確，不能只看在正常情況下是否正確，而且還必須非常仔細的檢查協議能否應付各種異常情況。
1-24 論述具有五層協議的網路體系結構的要點，包括各層的主要功能。
答：綜合OSI 和TCP/IP 的優點，採用一種原理體系結構。各層的主要功能：
物理層物理層的任務就是透明地傳送比特流。（注意：傳遞信息的物理媒體，如雙絞
線、同軸電纜、光纜等，是在物理層的下面，當做第0 層。）物理層還要確定連接電纜插頭的定義及連接法。
數據鏈路層數據鏈路層的任務是在兩個相鄰結點間的線路上無差錯地傳送以幀（frame）為單位的數據。每一幀包括數據和必要的控制信息。
網路層網路層的任務就是要選擇合適的路由，使發送站的運輸層所傳下來的分組能夠
正確無誤地按照地址找到目的站，並交付給目的站的運輸層。
運輸層運輸層的任務是向上一層的進行通信的兩個進程之間提供一個可靠的端到端
服務，使它們看不見運輸層以下的數據通信的細節。
應用層應用層直接為用戶的應用進程提供服務。
1-25 試舉出日常生活中有關「透明」這種名詞的例子。
答：電視，計算機視窗操作系統、工農業產品
1-26 試解釋以下名詞：協議棧、實體、對等層、協議數據單元、服務訪問點、客戶、伺服器、客戶-伺服器方式。
答：實體(entity)表示任何可發送或接收信息的硬體或軟體進程。
協議是控制兩個對等實體進行通信的規則的集合。
客戶(client)和伺服器(server)都是指通信中所涉及的兩個應用進程。客戶是服務的請求方，伺服器是服務的提供方。
客戶伺服器方式所描述的是進程之間服務和被服務的關系。
協議棧:指計算機網路體系結構採用分層模型後,每層的主要功能由對等層協議的運行來實現,因而每層可用一些主要協議來表徵,幾個層次畫在一起很像一個棧的結構.
對等層:在網路體系結構中,通信雙方實現同樣功能的層.
協議數據單元:對等層實體進行信息交換的數據單位.
服務訪問點:在同一系統中相鄰兩層的實體進行交互（即交換信息）的地方.服務訪問點SAP是一個抽象的概念,它實體上就是一個邏輯介面.
1-27 試解釋everything over IP 和IP over everthing 的含義。
TCP/IP協議可以為各式各樣的應用提供服務 （所謂的everything over ip）
答：允許IP協議在各式各樣的網路構成的互聯網上運行（所謂的ip over everything）