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高等计算机网络体系结构协议机制算法设计与路由器技术pdf

发布时间: 2022-12-22 08:31:38

计算机网络结构分几种哪几种

计算机网络的分类方式有很多种,可以按地理范围、拓扑结构、传输速率和传输介质等分类。

⑴按地理范围分类

①局域网LAN(Local Area Network)

局域网地理范围一般几百米到10km之内,属于小范围内的连网。如一个建筑物内、一个学校内、一个工厂的厂区内等。局域网的组建简单、灵活,使用方便。

②城域网MAN(Metropolitan Area Network)

城域网地理范围可从几十公里到上百公里,可覆盖一个城市或地区,是一种中等形式的网络。

③广域网WAN(Wide Area Network)

广域网地理范围一般在几千公里左右,属于大范围连网。如几个城市,一个或几个国家,是网络系统中的最大型的网络,能实现大范围的资源共享,如国际性的Internet网络。

⑵按传输速率分类

网络的传输速率有快有慢,传输速率快的称高速网,传输速率慢的称低速网。传输速率的单位是b/s(每秒比特数,英文缩写为bps)。一般将传输速率在Kb/s—Mb/s范围的网络称低速网,在Mb/s—Gb/s范围的网称高速网。也可以将Kb/s网称低速网,将Mb/s网称中速网,将Gb/s网称高速网。

网络的传输速率与网络的带宽有直接关系。带宽是指传输信道的宽度,带宽的单位是Hz(赫兹)。按照传输信道的宽度可分为窄带网和宽带网。一般将KHz—MHz带宽的网称为窄带网,将MHz—GHz的网称为宽带网,也可以将kHz带宽的网称窄带网,将MHz带宽的网称中带网,将GHz带宽的网称宽带网。通常情况下,高速网就是宽带网,低速网就是窄带网。

⑶按传输介质分类

传输介质是指数据传输系统中发送装置和接受装置间的物理媒体,按其物理形态可以划分为有线和无线两大类。

①有线网

传输介质采用有线介质连接的网络称为有线网,常用的有线传输介质有双绞线、同轴电缆和光导纤维。

●双绞线是由两根绝缘金属线互相缠绕而成,这样的一对线作为一条通信线路,由四对双绞线构成双绞线电缆。双绞线点到点的通信距离一般不能超过100m。目前,计算机网络上使用的双绞线按其传输速率分为三类线、五类线、六类线、七类线,传输速率在10Mbps到600Mbps之间,双绞线电缆的连接器一般为RJ-45。

●同轴电缆由内、外两个导体组成,内导体可以由单股或多股线组成,外导体一般由金属编织网组成。内、外导体之间有绝缘材料,其阻抗为50Ω。同轴电缆分为粗缆和细缆,粗缆用DB-15连接器,细缆用BNC和T连接器。

●光缆由两层折射率不同的材料组成。内层是具有高折射率的玻璃单根纤维体组成,外层包一层折射率较低的材料。光缆的传输形式分为单模传输和多模传输,单模传输性能优于多模传输。所以,光缆分为单模光缆和多模光缆,单模光缆传送距离为几十公里,多模光缆为几公里。光缆的传输速率可达到每秒几百兆位。光缆用ST或SC连接器。光缆的优点是不会受到电磁的干扰,传输的距离也比电缆远,传输速率高。光缆的安装和维护比较困难,需要专用的设备。

②无线网

采用无线介质连接的网络称为无线网。目前无线网主要采用三种技术:微波通信,红外线通信和激光通信。这三种技术都是以大气为介质的。其中微波通信用途最广,目前的卫星网就是一种特殊形式的微波通信,它利用地球同步卫星作中继站来转发微波信号,一个同步卫星可以覆盖地球的三分之一以上表面,三个同步卫星就可以覆盖地球上全部通信区域。

⑷按拓扑结构分类

计算机网络的物理连接形式叫做网络的物理拓扑结构。连接在网络上的计算机、大容量的外存、高速打印机等设备均可看作是网络上的一个节点,也称为工作站。计算机网络中常用的拓扑结构有总线型、星型、环型等。

①总线拓扑结构

总线拓扑结构是一种共享通路的物理结构。这种结构中总线具有信息的双向传输功能,普遍用于局域网的连接,总线一般采用同轴电缆或双绞线。

总线拓扑结构的优点是:安装容易,扩充或删除一个节点很容易,不需停止网络的正常工作,节点的故障不会殃及系统。由于各个节点共用一个总线作为数据通路,信道的利用率高。但总线结构也有其缺点:由于信道共享,连接的节点不宜过多,并且总线自身的故障可以导致系统的崩溃。

②星型拓扑结构

星型拓扑结构是一种以中央节点为中心,把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构。这种结构适用于局域网,特别是近年来连接的局域网大都采用这种连接方式。这种连接方式以双绞线或同轴电缆作连接线路。

星型拓扑结构的特点是:安装容易,结构简单,费用低,通常以集线器(Hub)作为中央节点,便于维护和管理。中央节点的正常运行对网络系统来说是至关重要的。

③环型拓扑结构

环型拓扑结构是将网络节点连接成闭合结构。信号顺着一个方向从一台设备传到另一台设备,每一台设备都配有一个收发器,信息在每台设备上的延时时间是固定的。

这种结构特别适用于实时控制的局域网系统。

环型拓扑结构的特点是:安装容易,费用较低,电缆故障容易查找和排除。有些网络系统为了提高通信效率和可靠性,采用了双环结构,即在原有的单环上再套一个环,使每个节点都具有两个接收通道。环型网络的弱点是,当节点发生故障时,整个网络就不能正常工作。

④树型拓扑结构

树型拓扑结构就像一棵“根”朝上的树,与总线拓扑结构相比,主要区别在于总线拓扑结构中没有“根”。这种拓扑结构的网络一般采用同轴电缆,用于军事单位、政府部门等上、下界限相当严格和层次分明的部门。

树型拓扑结构的特点:优点是容易扩展、故障也容易分离处理,缺点是整个网络对根的依赖性很大,一旦网络的根发生故障,整个系统就不能正常工作。

Ⅱ 计算机网络的体系结构

计算机网络的体系结构

计算机网络体系结构关注三方面内容:网络协议如何分层、各层协议、层间接口。下面是我整理的关于计算机网络的体系结构,希望大家认真阅读!

一、计算机网络体系结构分层思想

首先,你要对计算机网络有一个模糊的认识---计算机网络是一个十分复杂的系统⊙﹏⊙。看看你电脑上有多少服务,那些服务有着各种协议,小白问度娘都不一定能弄懂。可想而知,对于那些计算机科学家(我觉得当年应该有很多玩通信的工程师吧,臆想而已。对这段历史感兴趣可以参考央视《互联网时代》)来说,设计一种网络体系结构应该可能也是很难的,复杂度不是一般高啊。

可能你学没学过汇编语言(Assembly Language),那么请自行查资料。如果你学过汇编语言,不管学没学好,从一开始接触汇编语言你就会有感觉---这是什么鬼。然后随着历史的发展,在汇编语言的基础上出现了结构化程序设计语言,比如Fortran、Basic、C。这些结构化编程语言有别于上一代的是书上说的出现了"函数"的概念,从此写代码有了质的改变。自上而下,分而治之便是结构化程序设计的核心思想。

同样,对于计算机网络来说也是这种思路。计算机网络体系结构可以看成一个很大的面向过程程序。如果将所有的内容都写在一个main函数中,那么这个程序就太尴尬了,到最后都不知道在写些什么了,大大加剧了程序设计的复杂度,以及后来程序维护的.复杂度...等等问题。也就是说不采用分治思想的计算机网络协调性差,设计复杂度高,网络通信出错可能性也陡增。基于此原因,计算机网络体系结构的"分层"思想诞生了。

"分层"思想,通俗将就是常说的"分而治之"。ARPANET设计时提出的"分层"方法可将庞大而复杂的计算机网络问题,转化为若干个局部的问题,而这些局部问题可以通过研究逐一攻破,那么计算机之间通信就成为了可能。

二、OSI/RM模型和TCP/IP协议族的较量

1. OSI/RM

OSI/RM是英文Open System Interconnection Reference Model的缩写,中文翻译为"开放系统互联基本参考模型"。在1983年,ISO发布正式文件后,也就有了现在所谓的七层协议的体系。

2. TCP/IP

TCP/IP并不是单一的协议,而是协议族。分为四层:应用层、运输层、网际层、网络接口层。

OSI/RM和TCP/IP协议的PK中失败了,究其原因,我认为主要有如下几点:

1)OSI/RM 模型各层协议之间有重复功能。这就像写代码的时候有重复的代码,上头就想抽你俩嘴巴子,钱这么好赚么→_→。

2)OSI/RM 模型层数太多。也就是要说要实现网络互联,你需要的硬件以及软件就相对会更多。而且数据传来传去多了,运行效率也会降低。

3)OSI/RM 那帮人可能是棒通信领域的专家,这玩意比TCP/IP在实现上得多花不少钱。

基于这些事实,TCP/IP成了非法律上国际标准的事实上国际标准。

三、采用分层体系网络原因总结

1)并不是所有的设备都需要这么多层次。计算机网络中不同设备完成的任务不同,需要的功能也不同。除了计算机网络边缘部分的端系统需要所有层次协议,其余计算机网络核心部分部分则不需要这么多层次的协议。而且可以想象,多一层次就意味着多了部分硬件和软件,成本就会增加。

PS:这里两图只是为了说明三层交换机比二层交换机价格高,至于高多少还取决于品牌和带宽等因素。

2)每层设计实现相对独立的功能,在层次设计(硬件和软件设计)完成后,只需要提供向上的接口可供上层调用,。这样做的好处是就像编程中的函数模块化设计,我们只要知道高手设计的库函数的API就行了,不需要具体软件开发再编写同样高质量的代码,从而服务了代码搬运工。

3)模块化协议层次大大的好啊。哪好了?雕版印刷术和活字印刷术的区别。如果某一层的技术发生变化后,只要层间接口不变,只要对某层提供的服务进行修改(添加和修改)即可。你想,这可以省多少钱啊。就像你电脑显示屏坏了,你总不可能去新买个电脑吧,差不多就这意思。

4)降低实现和维护网络难度。如果那种服务不能使用了,那就查提供此种服务对应的那层,而不需再从头查起。

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路由器原理和常用的路由协议及算法的介绍

近十年来,随着计算机网络规模的不断扩大,大型互联网络(如Internet)的迅猛发展,路由技术在网络技术中已逐渐成为关键部分,路由器也随之成为最重要的网络设备。用户的需求推动着路由技术的发展和路由器的普及,人们已经不满足于仅在本地网络上共享信息,而希望最大限度地利用全球各个地区、各种类型的网络资源。而在目前的情况下,任何一个有一定规模的计算机网络(如企业网、校园网、智能大厦等),无论采用的是快速以大网技术、FDDI技术,还是ATM技术,都离不开路由器,否则就无法正常运作和管理。

1、网络互连

把自己的网络同其它的网络互连起来,从网络中获取更多的信息和向网络发布自己的消息,是网络互连的最主要的动力。网络的互连有多种方式,其中使用最多的是网桥互连和路由器互连。

1.1 网桥互连的网络

网桥工作在OSI模型中的第二层,即链路层。完成数据帧(frame)的转发,主要目的是在连接的网络间提供透明的通信。网桥的转发是依据数据帧中的源地址和目的地址来判断一个帧是否应转发和转发到哪个端口。帧中的地址称为“MAC”地址或“硬件”地址,一般就是网卡所带的地址。

网桥的作用是把两个或多个网络互连起来,提供透明的通信。网络上的设备看不到网桥的存在,设备之间的通信就如同在一个网上一样方便。由于网桥是在数据帧上进行转发的,因此只能连接相同或相似的网络(相同或相似结构的数据帧),如以太网之间、以太网与令牌环(tokenring)之间的互连,对于不同类型的网络(数据帧结构不同),如以太网与X.25之间,网桥就无能为力了。

网桥扩大了网络的规模,提高了网络的性能,给网络应用带来了方便,在以前的网络中,网桥的应用较为广泛。但网桥互连也带来了不少问题:一个是广播风暴,网桥不阻挡网络中广播消息,当网络的规模较大时(几个网桥,多个以太网段),有可能引起广播风暴(broadcastingstorm),导致整个网络全被广播信息充满,直至完全瘫痪。第二个问题是,当与外部网络互连时,网桥会把内部和外部网络合二为一,成为一个网,双方都自动向对方完全开放自己的网络资源。这种互连方式在与外部网络互连时显然是难以接受的。问题的主要根源是网桥只是最大限度地把网络沟通,而不管传送的信息是什么。

1.2 路由器互连网络

路由器互连与网络的协议有关,我们讨论限于TCP/IP网络的情况。

路由器工作在OSI模型中的第三层,即网络层。路由器利用网络层定义的“逻辑”上的网络地址(即IP地址)来区别不同的网络,实现网络的互连和隔离,保持各个网络的独立性。路由器不转发广播消息,而把广播消息限制在各自的网络内部。发送到其他网络的数据茵先被送到路由器,再由路由器转发出去。

IP路由器只转发IP分组,把其余的部分挡在网内(包括广播),从而保持各个网络具有相对的独立性,这样可以组成具有许多网络(子网)互连的大型的网络。由于是在网络层的互连,路由器可方便地连接不同类型的网络,只要网络层运行的是IP协议,通过路由器就可互连起来。

网络中的设备用它们的网络地址(TCP/IP网络中为IP地址)互相通信。IP地址是与硬件地址无关的“逻辑”地址。路由器只根据IP地址来转发数据。IP地址的结构有两部分,一部分定义网络号,另一部分定义网络内的主机号。目前,在Internet网络中采用子网掩码来确定IP地址中网络地址和主机地址。子网掩码与IP地址一样也是32bit,并且两者是一一对应的,并规定,子网掩码中数字为“1”所对应的IP地址中的部分为网络号,为“0”所对应的则为主机号。网络号和主机号合起来,才构成一个完整的IP地址。同一个网络中的主机IP地址,其网络号必须是相同的,这个网络称为IP子网。

通信只能在具有相同网络号的IP地址之间进行,要与其它IP子网的主机进行通信,则必须经过同一网络上的某个路由器或网关(gateway)出去。不同网络号的IP地址不能直接通信,即使它们接在一起,也不能通信。

路由器有多个端口,用于连接多个IP子网。每个端口的IP地址的网络号要求与所连接的IP子网的网络号相同。不同的端口为不同的网络号,对应不同的IP子网,这样才能使各子网中的主机通过自己子网的IP地址把要求出去的IP分组送到路由器上。

2、路由原理

当IP子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另一台主机时,它将直接把IP分组送到网络上,对方就能收到。而要送给不同IP于网上的主机时,它要选择一个能到达目的子网上的路由器,把IP分组送给该路由器,由路由器负责把IP分组送到目的地。如果没有找到这样的路由器,主机就把IP分组送给一个称为“缺省网关(defaultgateway)”的路由器上。“缺省网关”是每台主机上的一个配置参数,它是接在同一个网络上的某个路由器端口的IP地址。

路由器转发IP分组时,只根据IP分组目的IP地址的网络号部分,选择合适的端口,把IP分组送出去。同主机一样,路由器也要判定端口所接的是否是目的子网,如果是,就直接把分组通过端口送到网络上,否则,也要选择下一个路由器来传送分组。路由器也有它的缺省网关,用来传送不知道往哪儿送的IP分组。这样,通过路由器把知道如何传送的IP分组正确转发出去,不知道的IP分组送给“缺省网关”路由器,这样一级级地传送,IP分组最终将送到目的地,送不到目的地的IP分组则被网络丢弃了。

目前TCP/IP网络,全部是通过路由器互连起来的,Internet就是成千上万个IP子网通过路由器互连起来的国际性网络。这种网络称为以路由器为基础的网络(routerbasednetwork),形成了以路由器为节点的“网间网”。在“网间网”中,路由器不仅负责对IP分组的转发,还要负责与别的路由器进行联络,共同确定“网间网”的路由选择和维护路由表。

路由动作包括两项基本内容:寻径和转发。寻径即判定到达目的地的最佳路径,由路由选择算法来实现。由于涉及到不同的路由选择协议和路由选择算法,要相对复杂一些。为了判定最佳路径,路由选择算法必须启动并维护包含路由信息的路由表,其中路由信息依赖于所用的路由选择算法而不尽相同。路由选择算法将收集到的不同信息填入路由表中,根据路由表可将目的网络与下一站(nexthop)的关系告诉路由器。路由器间互通信息进行路由更新,更新维护路由表使之正确反映网络的拓扑变化,并由路由器根据量度来决定最佳路径。这就是路由选择协议(routingprotocol),例如路由信息协议(RIP)、开放式最短路径优先协议(OSPF)和边界网关协议(BGP)等。

转发即沿寻径好的最佳路径传送信息分组。路由器首先在路由表中查找,判明是否知道如何将分组发送到下一个站点(路由器或主机),如果路由器不知道如何发送分组,通常将该分组丢弃;否则就根据路由表的相应表项将分组发送到下一个站点,如果目的网络直接与路由器相连,路由器就把分组直接送到相应的端口上。这就是路由转发协议(routedprotocol)。

路由转发协议和路由选择协议是相互配合又相互独立的概念,前者使用后者维护的路由表,同时后者要利用前者提供的功能来发布路由协议数据分组。下文中提到的路由协议,除非特别说明,都是指路由选择协议,这也是普遍的习惯。

3、路由协议

典型的路由选择方式有两种:静态路由和动态路由。

静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预,否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映,一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可靠。在所有的路由中,静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时,以静态路由为准。

动态路由是网络中的路由器之间相互通信,传递路由信息,利用收到的路由信息更新路由器表的过程。它能实时地适应网络结构的变化。如果路由更新信息表明发生了网络变化,路由选择软件就会重新计算路由,并发出新的路由更新信息。这些信息通过各个网络,引起各路由器重新启动其路由算法,并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑变化。动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络。当然,各种动态路由协议会不同程度地占用网络带宽和CPU资源。

静态路由和动态路由有各自的特点和适用范围,因此在网络中动态路由通常作为静态路由的补充。当一个分组在路由器中进行寻径时,路由器首先查找静态路由,如果查到则根据相应的静态路由转发分组;否则再查找动态路由。

根据是否在一个自治域内部使用,动态路由协议分为内部网关协议(IGP)和外部网关协议(EGP)。这里的自治域指一个具有统一管理机构、统一路由策略的网络。自治域内部采用的路由选择协议称为内部网关协议,常用的'有RIP、OSPF;外部网关协议主要用于多个自治域之间的路由选择,常用的是BGP和BGP-4。下面分别进行简要介绍。

3.1 RIP路由协议

RIP协议最初是为Xerox网络系统的Xeroxparc通用协议而设计的,是Internet中常用的路由协议。RIP采用距离向量算法,即路由器根据距离选择路由,所以也称为距离向量协议。路由器收集所有可到达目的地的不同路径,并且保存有关到达每个目的地的最少站点数的路径信息,除到达目的地的最佳路径外,任何其它信息均予以丢弃。同时路由器也把所收集的路由信息用RIP协议通知相邻的其它路由器。这样,正确的路由信息逐渐扩散到了全网。

RIP使用非常广泛,它简单、可靠,便于配置。但是RIP只适用于小型的同构网络,因为它允许的最大站点数为15,任何超过15个站点的目的地均被标记为不可达。而且RIP每隔30s一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。

3.2 OSPF路由协议

80年代中期,RIP已不能适应大规模异构网络的互连,0SPF随之产生。它是网间工程任务组织(1ETF)的内部网关协议工作组为IP网络而开发的一种路由协议。

0SPF是一种基于链路状态的路由协议,需要每个路由器向其同一管理域的所有其它路由器发送链路状态广播信息。在OSPF的链路状态广播中包括所有接口信息、所有的量度和其它一些变量。利用0SPF的路由器首先必须收集有关的链路状态信息,并根据一定的算法计算出到每个节点的最短路径。而基于距离向量的路由协议仅向其邻接路由器发送有关路由更新信息。

与RIP不同,OSPF将一个自治域再划分为区,相应地即有两种类型的路由选择方式:当源和目的地在同一区时,采用区内路由选择;当源和目的地在不同区时,则采用区间路由选择。这就大大减少了网络开销,并增加了网络的稳定性。当一个区内的路由器出了故障时并不影响自治域内其它区路由器的正常工作,这也给网络的管理、维护带来方便。

3.3 BGP和BGP-4路由协议

BGP是为TCP/IP互联网设计的外部网关协议,用于多个自治域之间。它既不是基于纯粹的链路状态算法,也不是基于纯粹的距离向量算法。它的主要功能是与其它自治域的BGP交换网络可达信息。各个自治域可以运行不同的内部网关协议。BGP更新信息包括网络号/自治域路径的成对信息。自治域路径包括到达某个特定网络须经过的自治域串,这些更新信息通过TCP传送出去,以保证传输的可靠性。

为了满足Internet日益扩大的需要,BGP还在不断地发展。在最新的BGp4中,还可以将相似路由合并为一条路由。

3.4 路由表项的优先问题

在一个路由器中,可同时配置静态路由和一种或多种动态路由。它们各自维护的路由表都提供给转发程序,但这些路由表的表项间可能会发生冲突。这种冲突可通过配置各路由表的优先级来解决。通常静态路由具有默认的最高优先级,当其它路由表表项与它矛盾时,均按静态路由转发。

4、路由算法

路由算法在路由协议中起着至关重要的作用,采用何种算法往往决定了最终的寻径结果,因此选择路由算法一定要仔细。通常需要综合考虑以下几个设计目标:

——(1)最优化:指路由算法选择最佳路径的能力。

——(2)简洁性:算法设计简洁,利用最少的软件和开销,提供最有效的功能。

——(3)坚固性:路由算法处于非正常或不可预料的环境时,如硬件故障、负载过高或操作失误时,都能正确运行。由于路由器分布在网络联接点上,所以在它们出故障时会产生严重后果。最好的路由器算法通常能经受时间的考验,并在各种网络环境下被证实是可靠的。

——(4)快速收敛:收敛是在最佳路径的判断上所有路由器达到一致的过程。当某个网络事件引起路由可用或不可用时,路由器就发出更新信息。路由更新信息遍及整个网络,引发重新计算最佳路径,最终达到所有路由器一致公认的最佳路径。收敛慢的路由算法会造成路径循环或网络中断。

——(5)灵活性:路由算法可以快速、准确地适应各种网络环境。例如,某个网段发生故障,路由算法要能很快发现故障,并为使用该网段的所有路由选择另一条最佳路径。

路由算法按照种类可分为以下几种:静态和动态、单路和多路、平等和分级、源路由和透明路由、域内和域间、链路状态和距离向量。前面几种的特点与字面意思基本一致,下面着重介绍链路状态和距离向量算法。

链路状态算法(也称最短路径算法)发送路由信息到互联网上所有的结点,然而对于每个路由器,仅发送它的路由表中描述了其自身链路状态的那一部分。距离向量算法(也称为Bellman-Ford算法)则要求每个路由器发送其路由表全部或部分信息,但仅发送到邻近结点上。从本质上来说,链路状态算法将少量更新信息发送至网络各处,而距离向量算法发送大量更新信息至邻接路由器。

由于链路状态算法收敛更快,因此它在一定程度上比距离向量算法更不易产生路由循环。但另一方面,链路状态算法要求比距离向量算法有更强的CPU能力和更多的内存空间,因此链路状态算法将会在实现时显得更昂贵一些。除了这些区别,两种算法在大多数环境下都能很好地运行。

最后需要指出的是,路由算法使用了许多种不同的度量标准去决定最佳路径。复杂的路由算法可能采用多种度量来选择路由,通过一定的加权运算,将它们合并为单个的复合度量、再填入路由表中,作为寻径的标准。通常所使用的度量有:路径长度、可靠性、时延、带宽、负载、通信成本等。

5、新一代路由器

由于多媒体等应用在网络中的发展,以及ATM、快速以太网等新技术的不断采用,网络的带宽与速率飞速提高,传统的路由器已不能满足人们对路由器的性能要求。因为传统路由器的分组转发的设计与实现均基于软件,在转发过程中对分组的处理要经过许多环节,转发过程复杂,使得分组转发的速率较慢。另外,由于路由器是网络互连的关键设备,是网络与其它网络进行通信的一个“关口”,对其安全性有很高的要求,因此路由器中各种附加的安全措施增加了CPU的负担,这样就使得路由器成为整个互联网上的“瓶颈”。

传统的路由器在转发每一个分组时,都要进行一系列的复杂操作,包括路由查找、访问控制表匹配、地址解析、优先级管理以及其它的附加操作。这一系列的操作大大影响了路由器的性能与效率,降低了分组转发速率和转发的吞吐量,增加了CPU的负担。而经过路由器的前后分组间的相关性很大,具有相同目的地址和源地址的分组往往连续到达,这为分组的快速转发提供了实现的可能与依据。新一代路由器,如IPSwitch、TagSwitch等,就是采用这一设计思想用硬件来实现快速转发,大大提高了路由器的性能与效率。

新一代路由器使用转发缓存来简化分组的转发操作。在快速转发过程中,只需对一组具有相同目的地址和源地址的分组的前几个分组进行传统的路由转发处理,并把成功转发的分组的目的地址、源地址和下一网关地址(下一路由器地址)放人转发缓存中。当其后的分组要进行转发时,茵先查看转发缓存,如果该分组的目的地址和源地址与转发缓存中的匹配,则直接根据转发缓存中的下一网关地址进行转发,而无须经过传统的复杂操作,大大减轻了路由器的负担,达到了提高路由器吞吐量的目标。

Ⅳ TCP/IP网络体系结构中,各层内分别有什么协议,每一种协议的作用是什么

一、TCP/IP网络体系结构中,常见的接口层协议有:
Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame relay、HDLC、PPP ATM等。
1.网络层
网络层包括:IP(Internet Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol) 、控制报文协议、ARP(Address Resolution Protocol)地址转换协议、RARP(Reverse ARP)反向地址转换协议。
2.传输层
传输层协议主要是:传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)和用户数据报协议UDP(User Datagram protocol)。
3.应用层
应用层协议主要包括如下几个:FTP、TELNET、DNS、SMTP、RIP、NFS、HTTP。

二、TCP/IP网络体系结构中,每一种协议的作用有:

  1. TCP/IP协议不依赖于任何特定的计算机硬件或操作系统,提供开放的协议标准,即使不考虑Internet,TCP/IP协议也获得了广泛的支持。所以TCP/IP协议成为一种联合各种硬件和软件的实用系统。

2.TCP/IP协议并不依赖于特定的网络传输硬件,所以TCP/IP协议能够集成各种各样的网络。用户能够使用以太网(Ethernet)、令牌环网(Token Ring Network)、拨号线路(Dial-up line)、X.25网以及所有的网络传输硬件。

3.统一的网络地址分配方案,使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址

4.标准化的高层协议,可以提供多种可靠的用户服务。

Ⅳ 清华大学数学教材

水处理生物学(第四版) 顾夏声、胡洪营、文湘华、王慧 环境系 中国建筑工业出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级特等奖
2 C++语言程序设计(第三版) 郑莉、董渊、张瑞丰 计算机系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级特等奖
3 微型计算机技术及应用(及习题、实验题与综合训练题集)(第三版) 戴梅萼、史嘉权 计算机系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级特等奖
4 模拟电子技术基础(第四版) 华成英、童诗白、叶朝辉 自动化系 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级特等奖
5 数字电子技术基础(第五版) 阎石、王红 自动化系 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级特等奖
6 基础生命科学(第二版) 吴庆余 生物系 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级特等奖
7 新英语教程系列教材(第四版) 吕中舌、何福胜、张文霞、杨芳、邢茹、王英、庞红梅 人文社科学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级特等奖
8 新大学俄语系列教材 何红梅、马步宁、刘颖、李庆华、刘玉英、乐苓、李小青 人文社科学院 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级特等奖
9 陶瓷造型艺术 杨永善 美术学院 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级特等奖
10 建筑热环境 刘念雄、秦佑国 建筑学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
11 结构力学(上、下)(第二版) 包世华、辛克贵、燕柳斌 土木系 武汉理工大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
12 混凝土结构(上、下)(第二版) 叶列平、赵作周、樊健生 土木系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
13 物业管理 季如进、李菁、郭立、李平、沈悦 建管系 首都经贸大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
14 房地产经济学 张红 建管系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
15 高等土力学 李广信、王正宏、王钊、陈祖煜、濮家骝 水利系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
16 有限元分析及应用 曾攀 机械系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
17 机械原理教程(及辅导与习题)(第二版) 申永胜、郝智秀、阎绍泽、贾晓红 精仪系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
18 控制工程基础(第二版) 董景新、赵长德、熊沈蜀、郭美凤 精仪系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
19 热工基础(第二版) 张学学、李桂馥、史琳 热能系 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
20 电工电子技术与EDA基础(上下) 段玉生、王艳丹、何丽静、侯世英、许怡生、李钊年 电机系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
21 高等模拟集成电路 董在望、李冬梅、王志华、李永明 电子系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
22 离散随机信号处理 张旭东、陆明泉 电子系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
23 图像工程(上册)图像处理(第二版) 章毓晋 电子系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
24 数据库系统设计与原理 冯建华、周立柱、郝晓龙 计算机系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
25 多媒体计算机技术基础及应用(第二版) 钟玉琢、蔡莲红、史元春、沈洪 计算机系 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
26 Java程序设计与案例(及习题解答与实验指导) 刘宝林、胡博、谢锋波 计算机系 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
27 VisualC++面向对象与可视化程序设计(第二版) 黄维通 计算机系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
28 高等计算机网络-体系结构、协议机制、算法设计与路由器技术 徐恪、吴建平、徐明伟 计算机系 机械工业出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
29 电机与运动控制系统 杨耕、罗应立、陈伯时、窦曰轩、王焕钢 自动化系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
30 矩阵分析与应用 张贤达 自动化系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
31 自动控制原理(上下)(第二版) 吴麒、王诗宓、杜继宏、高黛陵 自动化系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
32 CMOS射频集成电路分析与设计 池保勇、余志平、石秉学 微纳电子系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
33 电子商务概论(第二版) 覃征、韩毅、李顺东、阎礼祥 软件学院 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
34 材料力学(土木水利类) 范钦珊、蔡新、祝英、梁小燕 航院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
35 UncertaintyTheory(不确定理论) 刘宝碇 数学系 Springer-Verlag 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
36 大学数学实验 姜启源、邢文训、谢金星、杨顶辉 数学系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
37 分子生物学实验指导(第二版) 刘进元、张淑平、武耀廷、赵广荣、边少敏、金龙国、吕世友 生物系 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
38 科学技术概论(第二版) 胡显章、曾国屏、李正风、吴金希、蒋劲松、高亮华、雷毅、张辰岗 人文社科学院 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
39 中华传统礼仪概要 彭林 人文社科学院 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
40 科学技术史二十一讲 刘兵、杨舰、郭奕玲、戴吾三、蒋劲松 人文社科学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
41 国际经济法概要 车丕照 法学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
42 刑事诉讼法(第二版) 易延友 法学院 法律出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
43 当代新闻学原理(修订版) 刘建明 新闻学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
44 国情研究系列教材(之一~之五) 胡鞍钢、王绍光、王亚华、胡光宇 公共管理学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
45 机械制造工艺基础(第二版) 傅水根、张学政、洪亮、马二恩、卢达溶、李生录 基础工业训练中心 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
46 热加工工艺基础(第二版) 严绍华、李双寿、李家枢、易又南、龚国尚 基础工业训练中心 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
47 金属工艺学实习教材(第三版) 张学政、李家枢、傅水根、严绍华、武静、易又南、左晶、李而立、张秀海 基础工业训练中心 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
48 现代信号处理教程 胡广书 医学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
49 环境艺术设计专业系列教材(第二版) 郑曙旸、张绮曼、潘吾华、李凤菘、苏丹、张月、李朝阳、杜异、黄艳、刘铁军、杨冬江、汪建松、郑宏 美术学院 中国建筑工业出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
50 西洋服装史(第二版) 李当歧 美术学院 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
51 计算机与染织艺术设计 贾京生 美术学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
52 广告与视觉传达 何洁、马泉、陈磊、詹凯、刘欣欣 美术学院 中国轻工业出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
53 纤维艺术 林乐成、王凯 美术学院 上海画报出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
54 中国传统工艺 杭间、郭秋惠 美术学院 五洲传播出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
55 版画 石玉翎、文中言、宋光智、杨峰 美术学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
56 清华大学美术学院设计基础教程 李家骝、曲欣、田旭桐、洪兴宇、李莉婷、金剑平 美术学院 安徽美术出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级一等奖
57 城市规划 谭纵波 建筑学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
58 ArcGIS地理信息系统应用指南 党安荣、贾海峰、刘钊、易善桢 建筑学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
59 ERDAS遥感图像处理方法 党安荣、王晓栋、张建宝、陈晓峰 建筑学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
60 环境管理与环境社会科学研究方法 曾思育、陈吉宁、杜鹏飞 环境系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
61 清洁生产导论 张天柱、石磊、黄英娜、贾小平、张光明 环境系 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
62 给水排水工程技术经济与造价管理 周律 环境系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
63 制造工程与技术原理 冯之敬、朱跃峰、张辉、刘成颖 精仪系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
64 工程测试技术 王伯雄、王雪、陈非凡 精仪系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
65 光学工程基础(一) 毛文炜 精仪系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
66 机械基础实验技术 刘莹、邵天敏、阎少泽、魏喜新、叶佩青 精仪系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
67 PC数控原理、系统及应用 周凯 精仪系 机械工业出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
68 流体机械基础 王正伟、周凌九、乐枚 热能系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
69 立体设计表达-汽车油泥模型设计制作 周力辉 汽车系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
70 数学规划 黄红选、韩继业 工业工程系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
71 电机学 孙旭东、王善铭 电机系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
72 教与写的记忆-信号与系统评注 郑君里 电子系 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
73 Java语言程序设计基础 柳西玲、许斌 计算机系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
74 计算机组成与体系结构 王诚、宋佳兴 计算机系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
75 C语言程序设计 黄维通、马力妮 计算机系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
76 数字系统设计自动化(第二版) 边计年、薛宏熙、苏明、吴为民 计算机系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
77 小波分析及其应用 孙延奎 计算机系 机械工业出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
78 计算机网络的服务质量(QoS) 林闯、单志广、任丰原 计算机系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
79 企业信息化总体设计 李清、陈禹六 自动化系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
80 车间调度及其遗传算法 王凌 自动化系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
81 微弱信号检测 高晋占 自动化系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
82 计算机网络(第二版) 张曾科 自动化系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
83 核电厂系统及设备 藏希年、申世飞 工物系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
84 化工概论 戴猷元 化工系 化学工业出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
85 化工应用数学分析 王金福 化工系 化学工业出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
86 电子封装工程 田民波 材料系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
87 薄膜技术与薄膜材料 田民波 材料系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
88 大学物理学(第二版)思考题解答 邓新元、刘凤英、王怀玉 物理系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
89 现代仪器分析实验与技术(第二版) 陈培榕、李景虹、邓勃、孙素琴、刘密新、童爱军、林金明、朱永法、王如骥 化学系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
90 现代分离方法与技术 丁明玉、杨学东、陈德朴、陈旭、马继平 化学系 化学工业出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
91 分子细胞生物学 陈晔光、张传茂、尚永丰、陈佺、冯新华 生物系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
92 生物化学(及学习指导)(第二版) 王希成 生物系 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
93 新世纪日本语教程 冯峰、位坂和隆、水谷信子、陆泽军、张威 人文社科学院 外语教学与研究出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
94 文体学概论 刘世生、朱瑞青 人文社科学院 北京大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
95 英汉互译实践与技巧(第二版) 许建平、李相崇 人文社科学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
96 英美文学欣赏教程--小说与戏剧 罗选民、张跃军、王炯、熊沐清、程倩 人文社科学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
97 国际政治与中国 阎学通 人文社科学院 北京大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
98 当代自然辩证法教程 曾国屏、高亮华、刘立、吴彤、李正风 人文社科学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
99 逻辑基础(修订版) 王路 人文社科学院 人民出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
100 中国法律制度概要 高其才、罗昶 法学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
101 数字媒体-技术.应用.设计 刘惠芬 新闻学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
102 工业系统概论(第二版) 卢达溶、傅水根、李双寿、蒋耘中、叶桐 基础工业训练中心 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
103 服装设计表达 吴波 美术学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
104 包装设计 陈磊 美术学院 中国青年出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
105 标志设计 陈楠 美术学院 中国青年出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
106 艺术玻璃吹制技巧 关东海 美术学院 辽宁美术出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
107 漆的艺术 祝重华 美术学院 辽宁美术出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
108 中国插图艺术史话 祝重寿 美术学院 清华大学出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖
109 书法鉴赏 邱才桢 美术学院 高等教育出版社 2008年 清华大学 2008年清华大学优秀教材评选 校级二等奖

Ⅵ 计算机网络安全体系结构包括什么

计算机网络安全体系结构是由硬件网络、通信软件以及操作系统构成的。

对于一个系统而言,首先要以硬件电路等物理设备为载体,然后才能运 行载体上的功能程序。通过使用路由器、集线器、交换机、网线等网络设备,用户可以搭建自己所需要的通信网络,对于小范围的无线局域网而言,人们可以使用这 些设备搭建用户需要的通信网络,最简单的防护方式是对无线路由器设置相应的指令来防止非法用户的入侵,这种防护措施可以作为一种通信协议保护。

计算机网络安全广泛采用WPA2加密协议实现协议加密,用户只有通过使用密匙才能对路由器进行访问,通常可以讲驱动程序看作为操作系统的一部分,经过注册表注册后,相应的网络 通信驱动接口才能被通信应用程序所调用。网络安全通常是指网络系统中的硬件、软件要受到保护,不能被更改、泄露和破坏,能够使整个网络得到可持续的稳定运 行,信息能够完整的传送,并得到很好的保密。因此计算机网络安全设计到网络硬件、通信协议、加密技术等领域。

(6)高等计算机网络体系结构协议机制算法设计与路由器技术pdf扩展阅读

计算机安全的启示:

1、按先进国家的经验,考虑不安全因素,网络接口设备选用本国的,不使用外国货。

2、网络安全设施使用国产品。

3、自行开发。

网络的拓扑结构:重要的是确定信息安全边界

1、一般结构:外部区、公共服务区、内部区。

2、考虑国家利益的结构:外部区、公共服务区、内部区及稽查系统和代理服务器定位。

3、重点考虑拨号上网的安全问题:远程访问服务器,放置在什么位置上,能满足安全的需求。

Ⅶ 什么是计算机网络体系结构

计算机网络是一个复杂的具有综合性技术的系统,为了允许不同系统实体互连和互操作,不同系统的实体在通信时都必须遵从相互均能接受的规则,这些规则的集合称为协议(Protocol)。

1、系统指计算机、终端和各种设备。

2、实体指各种应用程序,文件传输软件,数据库管理系统,电子邮件系统等。

3、互连指不同计算机能够通过通信子网互相连接起来进行数据通信。

4、互操作指不同的用户能够在通过通信子网连接的计算机上,使用相同的命令或操作,使用其它计算机中的资源与信息,就如同使用本地资源与信息一样。

计算机网络体系结构可以从网络体系结构、网络组织、网络配置三个方面来描述,网络组织是从网络的物理结构和网络的实现两方面来描述计算机网络,网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局,硬件、软件和通信线路来描述计算机网络,网络体系结构是从功能上来描述计算机网络结构。

(7)高等计算机网络体系结构协议机制算法设计与路由器技术pdf扩展阅读:

计算机网络由多个互连的结点组成,结点之间要不断地交换数据和控制信息,要做到有条不紊地交换数据,每个结点就必须遵守一整套合理而严谨的结构化管理体系·计算机网络就是按照高度结构化设计方法采用功能分层原理来实现的,即计算机网络体系结构的内容。

通常所说的计算机网络体系结构,即在世界范围内统一协议,制定软件标准和硬件标准,并将计算机网络及其部件所应完成的功能精确定义,从而使不同的计算机能够在相同功能中进行信息对接。

一、计算机系统和终端

计算机系统和终端提供网络服务界面。地域集中的多个独立终端可通过一个终端控制器连入网络。

二、通信处理机

通信处理机也叫通信控制器或前端处理机,是计算机网络中完成通信控制的专用计算机,通常由小型机、微机或带有CPU的专用设备充当。在广域网中,采用专门的计算机充当通信处理机:在局域网中,由于通信控制功能比较简单,所以没有专门的通信处理机,而是在计算机中插入一个网络适配器(网卡)来控制通信。

三、通信线路和通信设备

通信线路是连接各计算机系统终端的物理通路。通信设备的采用与线路类型有很大关系:如果是模拟线路,在线中两端使用Modem(调制解调器);如果是有线介质,在计算机和介质之间就必须使用相应的介质连接部件。

四、操作系统

计算机连入网络后,还需要安装操作系统软件才能实现资源共享和管理网络资源。如:Windows 98、Windows 2000、Windows xp等。

五、网络协议

网络协议是规定在网络中进行相互通信时需遵守的规则,只有遵守这些规则才能实现网络通信。常见的协议有:TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。

Ⅷ 何谓计算机网络的体系结构与网络协议

计算机协议及体系结构网络协议与层次结构

1.2.1网络体系结构

1.网络协议

通过通信信道和网络设备互联起来的不同地理位置的多个计算机系统,要使其能协同工作实现信息交换和资源共享,它们之间必须具有共同的语言。交流什么、怎样交流及何时交流,都必须遵循某种互相都能接受的规则。

网络协议(Protocol)是为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集

合。准确地说,它是对同等实体之间通信而制定的有关规则和约定的集合;

网络协议的三个要素: 、

l)语义(Semarlties)涉及用于协调与差错处理的控制信息。

2)语法(Syntax)涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。

3)定时(Timing)涉及速度匹配和定序等。

2.网络的体系结构及其划分所遵循的原则计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系统分解为若干个容

易处理的子系统。分层就是系统分解的最好方法之一。

在图1-4所示的一般分层结构中,n层是n-l层的用户,又是n+l层的服务提供者。n+1层虽然只直接使用了n层提供的服务,实际上它通过n层还间接地使用了n-1层以及以下所有各层的服务。、

层次结构的好处在于使每一层实现一种相对独立的功能。分层结构还有利于交流、理解和标准化。

所谓网络的层次模型就是计算机网络各层次及其协议的 集合。层次结构一般以垂直分层模型来表示, 层次结构的要点:

1)除了在物理媒体上进行的是实通信之外,其余各 对等实体间进行的都是虚通信。

2)对等层的虚通信必须遵循该层的协议。

3)n层的虚通信是通过n/n-l层间接口处n-l层提供的服务以及n-1层的通信(通常也

是虚通信)来实现的。

1.2.2网络体系结构

网络体系结构最常用的分为两种:

OSI七层结构和TCP/IP(TramferControlProtocol/InternetProtocol,传输控制协议/网际协议)四层结构。TCP/IP协议是Internet的核心协议。

1.OSI/RM基本参考模型

开放系统互联(OpenSystemIntercomectim)基本参考模型是由国际标准化组织(ISO)

制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型,又称ISO/OSI参考模型。"开放"这个词表示能使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统可以进行互联。

OSI/RM包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。OSI的体系结构定义了一个七层模型,用以进行进程间的通信,并作为一个框架来协调各层标准的制定gOSI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及何种过程来解释该控制信息。

OSI/RM的七层参考模型结构包括:从下至上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层,

会话层、表示层和应用层。

2.Internet层次模型

Internet网络结构以TCP/IP协议层次模型为核心,

共分四层结构:应用层、传输层、网际层和网络接口层。TCP/IP的体系结构与ISO的OSI七层参考模型的对应关系如图1-6所示。TCP/IP是Internet的核心,利用TCP/IP协议可以方便地实现各种网络的平滑、无缝连接。在TCP/IP四层模型中,作为最高层的应用层相当于OSI的5~7层,该层中包括了所有的高层协议,如常见的文件传输协议FTP(文件传输协议)、电子邮件SMTP,(简单邮件传送协议)、域名系统DNS(域名服务)、网络管理协议SNMP、访问WWW的超文本传输协议HTTP、远程终端访问协议TELNET等。

TCP/IP的次高层为传输层,相当于OSI的传输层,该层负责在源主机和目的主机之间提供端到端的数据传输服务。这一层上主要定义了两个协议:面向连接的传输控制协议TCP和无连接的用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)。

TCP/IP的第二层相当于OSI的网络层,该层负责将报文(数据包)独立地从信源传送到信宿,主要解决路由选择、阻塞控制级网际互联问题。这一层上定义了网际协议(InternetProtocol,IP协议)、地址转换协议ARP(AddressResolutionProtocol)、反向地址转换协议RARP(ReverseARP)和网际控制报文协议ICMP()等协议。

TCP/IP的最低层为网络接口层,该层负责将IP分组封装成适合在物理网络上传输的帧格式并发送出去,或将从物理网络接收到的帧卸装并递交给高层。这一层与物理网络的具体实现有关,自身并无专用的协议。事实上,任何能传输IP报文的协议都可以运行。虽然该层一般不需要专门的TCP/IP协议,各物理网络可使用自己的数据链路层协议和物理层协议。

3.Internet主要协议

TCP/IP协议集的各层协议的总和亦称作协议枝。给出了TCP/IP协议集与OSI参

考模型的对应关系。其中每一层都有着多种协议。一般来说,TCP提供传输层服务,而IP提供网络层服务。

(l)TCP/IP的数据链路层

数据链路层不是TCP/IP协议的一部分,但它是TCP/IP与各种通信网之间的接口。这些通信网包括多种广域网和各种局域网。

一般情况下,各物理网络可以使用自己的数据链路层协议和物理层协议,不需要在数据链路层上设置专门的TCP/IP协议。但是,当使用串行线路连接主机与网络,或连接网络与网络时,例如用户使用电话线接入网络肘,则需要在数据链路层运行专门的SLIP(SerialLineIP)协议的PPP(PointtoPointProtocol)协议。

(2)TCP/IP网络层

网络层最重要的协议是IP,它将多个网络联成一个互联网,可以把高层的数据以多个数据报的形式通过互联网分发出去。

网络层的功能主要由IP来提供。除了提供端到端的报文分发功能外,IP还提供了很多扩充功能。例如:为了克服数据链路层对帧大小的限制,网络层提供了数据分块和重组功能,这使得很大的IP数据报能以较小的报文在网上传输。

网络层的另一个重要服务是在互相独立的局域网上建立互联网络,即网际网。网间的报文来往根据它的目的IP地址通过路由器传到另一网络。

IP的基本任务是通过互联网传送数据报,各个IP数据报之间是相互独立的。主机上的IP层向传输层提供服务。IP从源传输实体取得数据,通过它的数据链路层服务传给目的主机的IP层。IP不保证服务的可靠性,在主机资源不足的情况下,它可能丢弃某些数据报,同时IP也不检查被数据链路层丢弃的报文。

在传送时,高层协议将数据传给IP层,IP层再将数据封装为互联网数据报,并交给数据链路层协议通过局域网传送。若目的主机直接连在本局域网中,IP可直接通过网络将数据报传给

目的主机;若目的主机在其他网络中,则IP路由器传送数据报,而路由器则依次通过下一网络将数据报传送到目的主机或再下一个路由器。即IP数据报是通过互联网络逐步传递,直到终点 为止。

(3)TCP/IP传输层

TCP/IP在这一层提供了两个主要的协议:传输控制协议(TCP)和用户数据协议(UDP)。TCP提供的是一种可靠的数据流服务。当传送有差错数据,或网络故障,或网络负荷太

重不能正常工作时,就需要通过其他协议来保证通信的可靠。TCP就是这样的协议,它对应于OSI模型的传输层,它在IP协议的基础上,提供端到端的面向连接的可靠传输。

TCP采用"带重传的肯定确认"技术来实现传输的可靠性。简单的"带重传的肯定确认"是指与发送方通信的接收者,每接收一次数据,就送回一个确认报文J发送者对每个发出去的

报文都留一份记录,等到收到确认之后再发出下一报文。发送者发出报文时,启动计时器,若计时器计数完毕,确认还未到达,则发送者重新发送该报文。

TCP通信建立在面向连接的基础上,实现了一种"虚电路"的概念。双方通信之前,先建立一条连接,然后双方就可以在其上发送数据流。这种数据交换方式能提高效率,但事先建立连接和事后拆除连接需要开销。

4.TCP/IP协议族中的其他协议

TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议,是一系列协议和服务的总集。虽然从名字上看

τCP/IP包括两个协议一一…传输控制协议(TCP)和网际协议(IP),但TCP/IP实际上是一组协议,包括了上百个各种功能的协议,如:远程登录、文件传输和电子邮件(PPP,ICMP,ARP/

RARP,UDP,FTP,HTTP,SMTP,SNMP,RIP,OSPF)等协议,而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个最基本的重要协议。通常说TCP/IP是指TCP/IP协议族,而不单单是TCP和IP。TCP/IP依靠TCP和IP这两个主要协议提供的服务,加上高层应用层的服务,共同实现了TCP/IP协议族的功能。

TCP/IP的最高层与OSI参考模型的上三层有较大区别,也没有非常明确的层次划分。其中FTP,TELNET,SMTP,DNS是几种广泛应用的协议,TCP/IP中还定义了许多别的高层协议。

(l)文件传输协议FTP

FTP(FileTransferProtocol):文件传输协议,允许用户将远程主机上的文件拷贝到自

己的计算机上。

文件传输协议是用于访问远程机器的专门协议,它使用户可以在本地机与远程机之间进行有关文件的操作。FTP工作时建立两条TCP连接,条用于传送文件,另一条用于传送控制。

FTP采用客户/服务器模式,它包含FTP客户端和FTP服务器。客户启动传送过程,而服 务器对其做出应答。客户FTP大多有交互式界面,使客户可以方便地上传或下载文件。

(2)远程终端访问TELNET

Telnet(RemoteLogin):提供远程登录功能,用户可以登录到远程的另一台计算机土,如同在远程主机上直接操作一样。

设备或终端进程交互的方讼,支持终端到终端的连接及进程到进程分布式计算的通信。

(3)域名服务DNS

DNS是一个域名服务的协议,提供域名到IP地址的转换,允许对域名资源进行分散管理。(4)简单邮件传送协议SMTP

SMTP(SimpleMailTransferProtocol,简单邮件传输协议),用于传输电子邮件。

互联网标准中的电子邮件是基于文件的协议,用于可靠、有效的数据传输。SMTP作为应用层的服务,并不关心它下面采用的是何种传输服务,它可通过网络在TCP连接上传送邮件, 或者简单地在同一机器的进程之间通过进程通信的通道来传送邮件。

邮件发送之前必须协商好发送者、接收者。SMTP服务进程同意为接收方发送邮件时,它将邮件直接交给接收方用户或将邮件经过若干段网络传输,直到邮件交给接收方用户。在邮件传输过程中,所经过的路由被记录下来。这样,当邮件不能正常传输时可按原路由找到发送者。

13网络互联基础

1.3.1IP地址

IP地址和域名是Internet使用的、符合TCP/IP协议规定的地址方案。这种地址方案与日常生活中涉及的电话号码和通信地址相似,涉及到Internet服务的每一环节。IP协议要求所有Internet的网络节点要有统一规定格式的地址,简称IP地址。IP地址是运行TCP/IP协议的唯一标识符。TCP/IP协议是上层协议,无论下层是何种拓扑结构的网络,均应统一在上层IP地址上。任何网络接入Internet,均应使用IP地址。

IP地址是唯一的、全球识别的InterIEt网络地址,采用32位二进制(即4字节)的格式。

在Internet上,每台计算机或网络设备都被分配一个IP地址,这个IP地址在整个InterIIet网络中是唯一的,保证了Internet成为全球开放互联的网络系统。

1.3.2IP地址的格式和分类

IP地址可表达为二进制格式和十进制格式。二进制的IP地址为32位,分为4个8位二进制数。为书写方便起见,常将每个字节作为一段并以十进制数来表示,每段间用"."分隔,每段取值为0~255,。例如:135.111.5.27(二进制格式:10000111.01101111.00000101.00011011)就是合怯的IP地址。

IP地址由网络标识和主机标识两部分组成。常用的IP地址有ATB,C三类,每类均规定

了网络标识和主机标识在32位中所占的位数。这三类IP地址的格式表示范围分别为:

A类地址:0.0.0.O~127.255.255.255

B类地址:128.0.0.O~191.255.255.255

C类地址:192.0.0.O~233.255.255.255

A类IP地址一般用于主机数多达160余万台的大型网络,前8位代表网络号,后3个8

位代表主机号。32位的最高位为Og十进制的第一组数值范围为000~127。IP地址范围为:001.x.y.z~126.x.y.z。

B类IP地址一般用于中等规模的各地区网管中心,前两个8位二进制代表网络号,后两个8位代表主机号。32位的最高两位为10;十进制的第一组数值范围为128~191。IP地址范围为:128.x.y.Z~191.x.y.z。

C类地址一般用于规模较小的本地网络,如校园网、企业网、政府机构网等。前三个8位代表网络号,最后8位代表主机号。32位的最高3位为110,十进制第一组数值范围为192~223。IP地址范围为:192.x.y.z~223.x.y.z。一个C类地址可连接256个主机。

A类地址一般分配给具有大量主机的网络使用,B类地址通常分配给规模中等的网络使用,C类地址通常分配给小型局域网使用。为了确保唯→性,IP地址由世界各大地区的权威机构InterNIC()管理和分配。

1.3.3子网的划分与掩码

在Internet中,如果每个物理网络就要占用一个网络号,是不够用的。另外,如果每个单位增添新的物理网络(例如新建楼房或新部门中新建的网络)就要向Internet的NIC申请新网络号,也太麻烦,并且不便于IP地址的分配管理。

,
在IP地址的某个网络标识中,可以包含大量的主机(如A类地址的主机标识域为24位,B类地址的主机标识域为16位),而在实际应用中不可能将这么多的主机连接到单一的网络中, 这将给网络寻址和管理带来不便。为解决这个问题,可以在网络中引入"子网"的概念。

注意:这里的子网与前面所说的通信子网是两个完全不同的概念。将主机标识域进一步划分为子网标识和子网主机标识,通过灵活定义子网标识域的位数,可以控制每个子网的规模。将一个大型网络划分为若干个既相对独立又相互联系的子网后,网络内部各子网便可独立寻址和管理,各子网间通过跨子网的路由器连接,这样也提高了网络的安全性。

利用子网掩码可以判断两台主机是否在同一子网中。子网掩码与IP地址一样也是32位二进制数,不同的是它的子网主机标识部分为全"。"。若两台主机的IP地址分别与它们的子网掩码相"与"后的结果相同,则说明这两台主机在同一网中。

1.子网划分

为使多个物理网络共用一个IP地址,可以采取把IP地址中主机号部分进一步划分为子网号和主机号两部分。例如:一个B类IP地址,可以把第三个字节作为子网号,第四个字节作为子网(物理网络)上主机号。

2.子网掩码

IP路由选择算法是根据IP数据报报头中目的地址的网络号,查找它的路由表,找到一个表项的目的网络号能与它匹配,然后用匹配上表项的中继IP地址作为发送该数据报到达目的主机的下一个路由器地址。IP数据报报头中目的地址的网络号是根据该地址最高位值来决定它是哪一类IP地址,网络号应占用多少位。

划分了子网后,就不能从地址的最高位值来判断网络号占用的位数了,用户可以自行决定子网号占用的位数。为了解决这个问题,必须使用子网掩码(mask)子网掩码是一个32位的数,其中取值为1的位,对应网络号或子&网号:取值为0的位,对应主机号。

Ⅸ 计算机网络的体系结构

要想让两台计算机进行通信,必须使它们采用相同的信息交换规则。我们把在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则称为网络协议(network protocol)或通信协议(communication protocol)。
为了减少网络协议设计的复杂性,网络设计者并不是设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整的细节,而是采用把通信问题划分为许多个小问题,然后为每个小问题设计一个单独的协议的方法。这样做使得每个协议的设计、分析、编码和测试都比较容易。分层模型(layering model)是一种用于开发网络协议的设计方法。本质上,分层模型描述了把通信问题分为几个小问题(称为层次)的方法,每个小问题对应于一层。
在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据,就必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确规定了所交换的数据格式以及有关的同步问题。这里所说的同步不是狭义的(即同频或同频同相)而是广义的,即在一定的条件下应当发生什么事件(如发送一个应答信息),因而同步含有时序的意思。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议,网络协议也可简称为协议。网络协议主要由以下三个要素组成。
① 语法,即数据与控制信息的结构或格式。
② 语义,即需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。
③ 同步,即事件实现顺序的详细说明。
网络协议是计算机网络的不可缺少的组成部分。
协议通常有两种不同的形式。一种是使用便于人来阅读和理解的文字描述,另一种是使用计算机能够理解的程序代码。
对于非常复杂的计算机网络协议,其结构应该是层次式的。分层可以带来许多好处。
① 各层之间是独立的。某一层并不需要知道它的下一层是如何实现的,而仅仅需要知道该层通过层间的接口(即界面)所提供的服务。由于每一层只实现一种相对独立的功能,因而可将一个难以处理的复杂问题分解为若干个较容易处理的更小一些的问题。这样,整个问题的复杂程度就下降了。
② 灵活性好。当任何一层发生变化时(例如由于技术的变化),只要层间接口关系保持不变,则在这层以上或以下各层均不受影响。此外,对某一层提供的服务还可进行修改。当某层提供的服务不再需要时,甚至可以将这层取消。
③ 结构上可分割开。各层都可以采用最合适的技术来实现。
④ 易于实现和维护。这种结构使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得易于处理,因为整个的系统已被分解为若干个相对独立的子系统。
⑤ 能促进标准化工作。因为每一层的功能及其所提供的服务都已有了精确的说明。
分层时应注意使每一层的功能非常明确。若层数太少,就会使每一层的协议太复杂。但层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。
我们把计算机网络的各层及其协议的集合,称为网络的体系结构。换种说法,计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义。需要强调的是:这些功能究竟是用何种硬件或软件完成的,则是一个遵循这种体系结构的实现的问题。体系结构的英文名词architecture的原意是建筑学或建筑的设计和风格。但是它和一个具体的建筑物的概念很不相同。我们也不能把一个具体的计算机网络说成是一个抽象的网络体系结构。总之,体系结构是抽象的,而实现则是具体的,是真正在运行的计算机硬件和软件。
图5.8所示是计算机网络体系结构示意图。其中图5.8(a)是OSI的七层协议体系结构图、图5.8(b)是TCP/IP四层体系结构、图5.8(c)是五层协议的体系结构。五层协议的体系结构综合了前两种体系结构的优点,既简洁又能将概念阐述清楚。

Ⅹ 计算机网络的分层体系结构

第一层:物理层(PhysicalLayer),规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性,用以建立、维护和拆除物理链路连接。具体地讲,机械特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等;电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率距离限制等;功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义,即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能;规程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组操作规程,是指在物理连接的建立、维护、交换信息是,DTE和DCE双放在各电路上的动作系列。
在这一层,数据的单位称为比特(bit)。
属于物理层定义的典型规范代表包括:EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。

第二层:数据链路层(DataLinkLayer):在物理层提供比特流服务的基础上,建立相邻结点之间的数据链路,通过差错控制提供数据帧(Frame)在信道上无差错的传输,并进行各电路上的动作系列。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
在这一层,数据的单位称为帧(frame)。
数据链路层协议的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。

第三层是网络层(Network layer)

在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路,也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点, 确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包,包中封装有网络层包头,其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。

如果你在谈论一个IP地址,那么你是在处理第3层的问题,这是“数据包”问题,而不是第2层的“帧”。IP是第3层问题的一部分,此外还有一些路由协议和地址解析协议(ARP)。有关路由的一切事情都在第3层处理。地址解析和路由是3层的重要目的。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。
在这一层,数据的单位称为数据包(packet)。
网络层协议的代表包括:IP、IPX、RIP、OSPF等。

第四层是处理信息的传输层(Transport layer)。第4层的数据单元也称作数据包(packets)。但是,当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法,TCP的数据单元称为段(segments)而UDP协议的数据单元称为“数据报(datagrams)”。这个层负责获取全部信息,因此,它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。第4层为上层提供端到端(最终用户到最终用户)的透明的、可靠的数据传输服务。所为透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。
传输层协议的代表包括:TCP、UDP、SPX等。

第五层是会话层(Session layer)

这一层也可以称为会晤层或对话层,在会话层及以上的高层次中,数据传送的单位不再另外命名,统称为报文。会话层不参与具体的传输,它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。

第六层是表示层(Presentation layer)

这一层主要解决用户信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法,转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩, 加密和解密等工作都由表示层负责。

第七层应用层(Application layer),应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。
应用层协议的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。