详解三级网络架构和计划是什么？

第二章  网络基本概念

1、计算机网络形成与发展大致分为如下4个阶段：

（1）第一个阶段20世纪50年代技术准备

（2）第二个阶段以20世纪60年代：以美国的ARPANET与分组交换技术为重要标志；APPANET是计算机网络技术发展的一个里程碑。

（3）第三个阶段从20世纪70年代中期开始。 

（4）第四个阶段是20世纪90年代开始。

2、计算机网络的 定义：以能够相互共享资源的方式互连起来自治计算机系统的集合。

表现：(1)计算机网络建立主要目标是实现计算机资源共享，网络的特征也是资源共享，资源由硬件、软件、数据组成。

(2)我们判断计算机是否互连成计算机网络，主要是看它们是不是独立的“自治计算机”。

(3)连网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议。（类似交通规则，与它们的操作系统(司机)是否相同无关）

3、局域网按规模分类：局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）

（1）广域网的通信子网采用分组交换技术，利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网互联。广域网扩大了资源共享的范围，局域网增强了资源共享的深度。早期计算机网络结构实质上是广域网结构。功能：数据处理与数据通信。逻辑功能上可分为：资源子网与通信子网。资源子网负责全网的数据处理，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。主要包括主机和终端。通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。

（2）城域网建设方案相同点：传输介质采用光纤，交换接点采用基于IP交换的高速路由交换机或ATM交换机，在体系结构上采用核心交换层，业务汇聚层与接入层三层模式。城域网MAN介于广域网与局域网之间的一种高速网络。早期的城域网产品主要是光纤分布式数据接口(缩写是FDDI，其协议是802.2与802.5)。

（3）局域网按传输技术分为：广播式网络（通过一条公共信道实现）和点--点式网络（通过分组存储转发实现）。采用分组存储转发与路由选择是点-点式网络与广播网络的重要区别之一。

4、计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系。主要是指通信子网的拓扑构型。拓扑设计是设计计算机网络的基础，对网络性能、系统可靠性、通信费用有重大影响。

5、网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为：

（1）广播式通信子网的拓扑：总线型，树型，环型，无线通信与卫星通信型。

（2）点-点线路通信子网的拓扑：星型（结点经线路与中心结点连接），环型，树型，网状型（广域网实际使用）。

6、现代网络结构的特点：微机通过局域网连入广域网，局域网与广域网、广域网与广域网的互联是通过路由器实现的；即用户计算机通过校园网、企业网或ISP联入地区主干网，再联入国家间高速主7、描述数据通信的基本技术参数有两个：数据传输速率与误码率。

（1）数据传输速率:在数值上等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒(bit/second)，记作bps。对于二进制数据，数据传输速率为:S=1/T(bps)，其中，T为发送每一比特所需要的时间。

　（2）奈奎斯特（Nyquist）准则：信号在无噪声的信道中传输时，对于二进制信号的最大数据传输率Rmax与通信信道带宽B（B=f，单位是Hz）的关系可以写为：Rmax=2*f(bps)

　（3）香农（Shannon）定理：香农定理则描述了有限带宽;有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信号噪声功率比之间的关系。在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输率Rmax与信道带宽B、信噪比S/N关系为：Rmax=B×log2(1+S/N)其中：B为信道带宽，S为信号功率，n为噪声功率。

　（4）误码率是二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于：Pe=Ne/N（传错的除以总的）。

a、误码率应该是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数。

b、对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低越好，要根据实际传输要求提出误码率要求；

c、对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制码元，要折合成二进制码元来计算。

d、差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输系统时,只有被测量的传输二进制码元数越大,才会越接近于真正的误码率值。

8、分组交换技术概念：分为电路交换和存储转发交换（又分为：报文存储转发交换即报文交换、报文分组存储转发交换即分组交换）报文分组存储转发交换即分组交换又分为数据报方式和虚电路方式。

数据报方式：不需要预先建立线路连接，每个分组独立选择路径，可能出现乱序、重复、丢失，必须带地址；

虚电路方式：需用预先建立逻辑连接，所有分组依次传送，不必带地址，不会出现乱序、重复、丢失，不需要路由选择，线路不专用，可一对多。

9、网络协议

　（1）概念：为网络数据传递交换而指定的规则，约定与标准被称为网络协议。

　（2）协议分为三部分：(1)语法，即用户数据与控制信息的结构和格式；(2)语义，即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应；(3)时序，即对事件实现顺序的详细说明。

10、计算机网络体系结构

（1）概念：将计算机网络层次模型和各层协议的集合定义为计算机网络体系结构。（体现出的两个内涵请补充：体系结构是抽象的，而实现是具体的，是能够运行的一些硬件和软件。）

（2）计算机网络中采用层次结构，可以有以下好处：各层之间相互独立（高层通过层间接口使用低层的服务，不需要知道低层如何实现）、灵活性好（只要接口不变，各层变化无影响）、各层实现技术的改变不影响其他各层、易于实现和维护、有利于促进标准化。

11、ISO/OSI（国际标准化组织/开放系统互连参考模型）

（1）功能：构建网络和设计网络时提供统一的标准

（2）概述：采用分层的体系结构将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题，采用了三级抽象：体系结构、服务定义、协议规格说明。实现了开放系统环境中的互连性、互操作性、与应用的可移植性。

（3）ISO将整个通信功能划分为七个层次，划分层次的原则是:网中各结点都有相同的层次、不同结点的同等层具有相同的功能、同一结点内相邻层之间通过接口通信、每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务、不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信（各种协议精确定义了应当发送什么样的信息，但不涉及如何实现）。

（4）OSI七层：

物理层：主要是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明的传递比特流。（网卡、集线器）

数据链路层：分为MAC和LLC，传送以帧为单位的数据，采用差错控制，流量控制方法。（网卡、交换机）

网络层：实现路由选择、拥塞控制和网络互连功能，可以认为使用IP协议（路由器）

传输层：是向用户提供可靠的进程间的端到端服务，向高层屏蔽细节，最关键的一层。可以认为使用TCP和UDP协议。

会话层：组织两个会话进程之间的通信，并管理数据的交换，使用NETBIOS和WINSOCK协议。

表示层：处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。

应用层：应用层是OSI参考模型中的最高层。确定进程之间通信的性质，以满足用户的需要。

12、TCP/IP参考模型

（1）TCP/IP协议的特点：

a、开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。

b、独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网。

c、统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址。

d、标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

（2）TCP/IP参考模型（与SO/OSI参考模型）可以分为：应用层（应用层、表示层、会话层），传输层(进程间的端-端通信)（传输层），互连层(报文分组、路径、拥塞)（网络层），主机-网络层（数据链路层、物理层）。

（3）应用层协议分为:

a、依赖于可靠的面向连接的TCP协议：主要有:文件传送协议FTP、电子邮件协议SMTP以及超文本传输协议HTTP等；

b、依赖于不可靠面向连接的UDP协议：主要有：简单网络管理协议SNMP;简单文件传输协议TFTP。

c、既依赖于TCP协议，也依赖于UDP协议：域名服务DNS，实现网络设备名字即主机名到IP地址映射。

13、互联网应用的发展：

FDDI采用光纤作为传输介质，具有双环结构和快速自愈能力。数字会聚会导致三网(计算机网络、电信通信网、电视传输网)融合。

Web技术，89年Web技术诞生于欧洲粒子物理实验室(CERN)，91年伊利诺伊大学开学第一个图像化浏览器Mosaic；

搜索引擎，运行在Web上的应用软件，运用蜘蛛原理沿超链接爬行，94年Lycos第一个现代意义上的搜索引擎；Google等

播客技术，分为传统播客、专业播客、个人播客；04年底，中国第一个播客网站土豆网诞生；

博客技术，即网络日志或日志，技术上属于共享空间；

网络电视，IPTV，03年上海文广传媒集团“东方宽频”推出此业务；

P2P技术，传统信息资源是以服务器为中心的共享方式，而P2P是非集中式网络结点；各结点在共享资源与服务上地位平等，即可以作服务器又可以作客户机；不依赖DNS，适应动态拓扑。

14、无线网络研究与应用

宽带无线接入技术，相关协议802.16，WiMAX组织，全双工、宽带通信，155Mbps带宽；

无线局域网，相关协议802.11，支持2Mbps传输系统已经成熟，主要是红外线、扩频、窄带微波局域网；

蓝牙技术，相关协议802.15，10米范围内，2.4GHz；

无线自组网，自组织、对等式、多跳，即Adhoc网络，军事上可支持野外联络；

无线传感器网络，传感器、感知对象、观察者三个要素，将Ad hoc技术与传感器技术相结合；

无线网格网，一般仅限于军事网络；