第1章 计算机网络基础
傅兆敏
13648659198
fuzhaomin@
内容目录
2
3
4
7
6
1
5
网络通信基本概念
计算机网络概述
传 输 介 质
网络拓扑结构
复 用 技 术
网络交换技术
网络体系结构
计算机网络概述
计算机网络的发展
1. 第一代计算机网络──单机系统
第一代的算机网络出现和发展在20世纪50～60年代，是以单个计算机为中心的远程联机系统。
2.第二代计算机网络──因特网诞生
第二代计算机网络的发展时期主要是在20世纪60年代后期至80年代。这一时期，随着人们对多台计算机互连需求和分组交换技术的出现，计算机网络的发展经历了从ARPANET向因特网发展的过程
3. 第三代计算机网络──网络体系结构与协议标准化
第三代计算机网络的主要发展时期是在20世纪80年代到至90年代，这一时期是计算机网络体系结构标准化的过程。
计算机网络概述
4. 第四代计算机网络──高速化、综合化
第四代计算机网络的主要发展时期是在20世纪90年代以后。这一时期局域网技术逐步发展成熟，光纤、高速网络、多媒体和智能网络等技术相继出现，计算机网络以高速化、综合化、多媒体化为特征。
5. 第五代计算机网络──下一代网络NGN
2004年2月，国际电信联盟ITU (International Telecommunication Union)提出下一代网络NGN(Next Generation Net)定义，“基于分组交换技术的网络，能提供包括电信服务在内的各种服务，能够利用多种宽带且具有保证服务质量能力的传送技术。其应使各种与服务功能的实现与各种传送技术的使用相对独立。” 该定义将网络服务与传输分离，所以NGN能容纳固定网络服务、移动网络服务、地面服务、空间服务等各种服务，也能容纳包括无线和有线接入技术在内的各种传送技术和接入技术。
计算机网络概述
（1）下一代网络的发展趋势
目前，下一代网络的发展呈现出网络融合、设备电信化和模块化、开放性和大容量、智能化等发展趋势。
网络融合的具体表现是三网合一，即将原有的计算机网、电信网、电视网合并。目前的电信、广电和互联网仍是各有各的网络，ＮＧＮ就是要消除这些网络的界限。与第四代网络的综合化相比，下一代网络的融合更加深入和广泛。
（2）下一代网络的支撑技术
NGN包含了IPv6、光纤高速传输、光交换与智能光网、宽带接入、城域网、软交换、第三代/四代移动通信系统、IP终端等支撑技术。
计算机网络概述
计算机网络的定义
该定义从不同的方面描述了计算机网络的4个本质特征：
(1) 计算机网络必须具有共享资源的能力。计算机网络的共享资源包括信息资源和通信资源，信息资源存在于用户子网，即存在于网络所有用户的计算机上。通信资源存在于通信子网，包括各种通信设备和传输介质。资源共享是建造计算机网络的主要目的。
(2) 互连的计算机应该是独立的自主计算机，即联网计算机没有主从关系，每个计算机自成系统，可以联网工作也可以单机工作。
(3) 网络软件是计算机网络的重要组成部分。只有硬件无软件的计算机网络称为“裸网”，是不能工作的。
(4) 通信子网是计算机网络的一个基本要素，是连接计算机并构成计算机网络的一个主要组成部分。通信子网的功能、结构直接决定了计算机网络的功能和结构，通信子网的质量代表着计算机网络的质量。
计算机网络概述
计算机网络的构成
1. 计算机网络的几何构成
计算机网络的几何构成表现为拓扑结构。从拓扑结构看，计算机网络是由一些结点和连接这些结点的链路构成的。
计算机网络中的结点分为三类：访问结点、交换结点和混合结点。
2. 计算机网络的物理构成
从物理构成看，计算机网络是由硬件和软件两部分构成。计算机网络硬件包括主机、通信设备、通信线路等。计算机网络软件包括系统软件和应用软件，即网络操作系统和协议。
3. 计算机网络的逻辑构成
从逻辑构成来看，计算机网络由用户子网和通信子网两部分构成，如图1-1所示。外围各主机就构成用户子网，中间各网络结点构成通信子网。
计算机网络概述
图1-1 用户子网和通信子网
计算机网络概述
计算机网络分类
按照网络的覆盖范围，可以分为局域网、广域网和城域网三种类型。
局域网LAN(Local Area Network)是专有网络，其地理范围有限，大约在几百米(m)至几公里(km)，覆盖范围一般是一个实验室、一幢大楼、一个校园或一个单位。局域网传输速率较高，一般在1Mbps以上。
广域网WAN (Wide Area Network )作用范围大约在几十至几千公里，也称远程网。它可以覆盖一个国家，甚至跨越几个洲形成国际性的远程网。Internet就是典型的广域网。多数广域网可以明显的划分为用户子网和通信子网。
城域网MAN(Metropolitan Area Network)覆盖一个城市，其作用范围介于局域网和广域网之间，约为几十公里。城域网的设计目标常常是要满足一个城市范围内的企业、公司、机关、学校等多个局域网互连的需求。
网络通信基本概念
数字信号与数字通信系统
1.数字信号
按照在时间和幅值上的变化是连续的和离散的，信号可以分为模拟信号、离散信号和数字信号。
2.数字通信系统(图1-2是简化了的数字通信系统模型。 )
图1-2 数字通信系统模型
网络通信基本概念
数字通信系统和模拟通信系统相比具有以下特点：
(1) 差错控制。
(2) 保密通信。
(3) 同步问题。
(4) 信号再生重传。
(5) 抗干扰能力强。
网络通信基本概念
网络性能
网络性能是描述网络功能和质量的指标，包括数据传输速率、信道带宽、时延和信道利用率等。数据在网络中传输受这些指标的影响。
1.数据传输速率
一个二进制位所携带的信息量称为1比特(bit)，比特是最小的信息量单位。数据传输速率是指单位时间传输的比特数或二进制位数，基本单位为：比特/秒或bps，简写为bps，其单位换算如表1-1所示。
网络通信基本概念
如果一个信号有N个不同的波形或电平，即有N个不同的状态，则每个波形或电平需要用log2N个二进制位来表示，此时，每个码元包含log2N个二进制位。设信号每个波形或电平持续时间为Ts，比特率为Rb，则数据传输速率为：
Rb＝(log2N)/Ts (1-1)
网络通信基本概念
2.信道带宽
根据信道是模拟的还是数字的，信道带宽分为模拟带宽和数字带宽，两者含义不尽相同，但都是描述信道传输能力的指标。
（1）模拟带宽
在模拟信道中，用模拟带宽描述传输信号的能力。模拟带宽又称频带宽度，简称频带，是指信道所包含的频率范围，即信道能够通过的最低频率和最高频率之间的范围。
（2）数字带宽
在计算机网络中，数字带宽又称信道容量，是指信道的最高数据传输速率。数字带宽受信道频带宽度的限制。奈奎斯特(NyQuist)和香农(SHannon)分别从不同角度描述了这种限制关系。
网络通信基本概念
奈奎斯特定理指出：在具有有限带宽、理想低通特性和无噪声信道中，信道容量为：
C＝2W(Bd)＝2Wlog2N(bps) (1-2)
其中：C是信道容量；W为信道频带宽度（Hz）；N为给定时刻数字信号可能取的电平状态个数。
香农定理指出：在具有有有限带宽、随机噪声(服从高斯分布)干扰的信道上传输数字信号，信道容量为：
C＝Wlog2(1＋S/N) (bps) (1-3)
其中：C是信道容量；W为信道频带宽度，单位为Hz；S为信号功率，N为噪声功率，S/N为信噪比，实际中用分贝数(dB)表示，即10 lg(S/N)(dB)。
网络通信基本概念
(3)信道带宽和信道传播速率
在计算机网络的应用中，尽管信道带宽和传播速率经常互换使用，但是两者的含义还是不同的。带宽表示容量，用bps衡量；传播速率表示快慢，用m/s衡量。如果把水比作信号，把水管比作信道，则带宽表示水管的粗细，传播速率表示水在水管中的流速。在信道负载小的情况下，即信道的传输能力大于信道负载情况下，不同带宽的信道，其传播速率基本相同。就像少量的水在细水管和粗水管里的流速基本相同的道理一样。
网络通信基本概念
3.时延
（1） 发送时延
发送时延是指发送结点将数据发送到传输介质所需要的时间，即从发送数据块的第一个比特起到发送完最后一个比特止所需要的时间。计算公式为：
发送时延=数据块长度/数据传输速率 (1-4)
（2）传播时延
传播时延是指信号在信道中传播一段距离所需要的时间。计算公式为：
传播时延=信道长度/信号传播速率 (1-5)
（3）处理时延
处理时延包括是数据分组在交换结点缓冲区(缓存)排队等待和进行处理时所需要的时间。其中排队等待所花费的时间占取整个处理时延较大比例。
网络通信基本概念
4.信道利用率
信道利用率是指信道有百分之几的时间被利用。信道利用率并非越大越好，当信道利用率增大，时延也会增大，甚至会出现网络拥塞。
网络通信基本概念
通信方式
按信号传输的方向与时间，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种，如图1-3所示。
单工通信是指信号只能单方向进行传输的工作方式，如图1-3(a)所示。例如，广播电台、电视。
半双工通信方式是指通信双方都能收、发信号，但不能同时进行收和发的工作方式，如图1-3(b)所示。例如电话系统。
全双工通信方式是指通信双方可同时进行收和发双向传输信号的工作方式，如图1-3(C)所示。
网络通信基本概念
图1-3 单工、半双工与全双工通信
网络通信基本概念
数字信号编码
数字信号可以直接采用基带传输，通常采用二进制代码形式，即用两个电平分别表示二进制数字0和1，这一过程称为数字信号编码。常见的数字信号编码有单极性编码、双极性编码和曼彻斯特编码三种。单极性编码和双极性编码如图1-4所示。
1. 单极性编码
单极性编码的信号如图1-4(a)和1-4 (b)所示。
不归零码又称全宽码，如图1-4(a)所示。
归零码如图1-4（b)所示。
2. 双极性编码
图1-4(C)是双极性不归零码，图1-4(d)是双极性归零码。
网络通信基本概念
图1-4 单极性和双极性编码
网络通信基本概念
图1-4 单极性和双极性编码
网络通信基本概念
3. 曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码
曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码的波形图如图1-5所示。其中，图1-5(a)是待编码的原始信号；图1-5(b)是同步信号，用以实现位同步，即正确区分出原始信号中的每一位；图1-5(c)是曼彻斯特编码图；图1-5(d)差分曼彻斯特编码图。
曼彻斯特编码是将每一个二进制位分成两个相等的间隔，每一位中间有一跃变，从高电平跃变到低电平表示0，从低电平跃变到高电平表示1，反之也可。中间的跃变既作为时钟信号又作为数据信号。从曼彻斯特编码的波形图中可以得出，由于每位中间存在跃变，使曼彻斯特编码的变化速度增加了一倍，也就是说，它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍，如图1-5(c)所示。(b)同步脉冲 (c)曼彻斯特编码(a)原始信号 (d)差分曼彻斯特编码
网络通信基本概念
差分曼彻斯特编码和曼彻斯特编码基本相同，也将每一个二进制位分成两个相等的间隔，每一位中间有一跃变。不同的是：每位二进制中间的跃变仅提供时钟信号，数据信号由每位二进制的开始时刻提供。若一个二进位的开始时刻，没有发生跃变，或者讲，一个二进位的前半个周期与上一个二进制位的后半个周期电平相同，则表示1；若一个二进位的开始时刻，发生跃变，或者讲，一个二进位的前半个周期与上一个二进制位的后半个周期电平相反，则表示0。反之也可，如图1-5(d)所示。差分曼彻斯特编码需要较复杂的技术，但可以获得较好的抗干扰性能力。
网络通信基本概念
图1-5 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码
传 输 介 质
有线传输介质
实际中常用的有线传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤三种。
1. 双绞线
双绞线由相互绝缘的一对铜导线绞扭在一起组成，如图1-6所示。
图1-6 类非屏蔽双绞线
传 输 介 质
(1) 双绞线分类
按结构双绞线可分为屏蔽双绞线STP(Shielde Twisted Pair)和非屏蔽双绞线UTP(Unshielde Twisted Pair)。屏蔽双绞线将绞扭后的导线用铝箔包裹，用以提高抗电磁干扰的能力。
按性能双绞线可分为1类、2类、3类、4类、5类、超5类和6类线
传 输 介 质
(2) 直通线与交叉线
双绞线通过RJ-45接头与网卡、交换机、路由器等网络设备连接。目前工程中制作接头时的线序标准有EIA/TIA的 T568A和T568B两种，如表1-2所示。
传 输 介 质
2. 同轴电缆
同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料，绝缘层外由细铜丝编织成的网状导体包裹，形成屏蔽层，屏蔽层外覆盖一层塑料保护膜。如图1-7所示。
图1-7 同轴电缆
传 输 介 质
3. 光纤
光纤即光导纤维，是一种能传输光信号的介质，通常由非常透明的石英玻璃构成，其结构由纤芯、包层、保护套组成，如图1-8所示。多根光纤加上保护外壳即可组成光缆，如图1-9所示。
图1-8 光纤 图1-9 光缆结构图
传 输 介 质
表1-3给出了这三种介质在以太网中带宽和传输距离等性能的对比。
传 输 介 质
无线传输介质
无线传输介质不需要架设或铺埋缆线，因而在计算机网络中占据了重要地位。图1-10显示了电磁波的频谱及其应用领率。
图1-10 电磁波的频谱及应用领域
网络拓扑结构
计算机网络拓扑结构是指用网络中的结点和链路的几何关系所表示的网络结构。计算机网络的拓扑结构主要总线型、星型、环型、树型和网型。
总线拓扑是一种采用共享介质的拓扑结构，所有站点通过硬件接口连接到总线上，采用广播式信号传输，任何一个站点发出的信号能够被其它站点接收到。如图1-11所示。
图1-11 总线型拓扑结构
网络拓扑结构
星型拓扑结构是由一个中心结点和连接到中心结点的多个站点组成，如图1-12所示。中心结点在网络中起到控制和交换作用，也是网络中的瓶颈。星型拓扑结构是目前主流的网络拓扑结构，大量用于局域网组网和综合布线工程。中心结点一般是由各种不同档次的交换机承担。
图1-12 星型拓扑结构
网络拓扑结构
环型拓扑结构由一系列首尾相接的中继器组成一个闭合环，每个中继器连接一个工作站，如图1-13所示。整个环路每次只允许一路信号传输，而且是单向的，信号沿一个方向传输。由于多个站连接在同一个环上，共享一条传输介质，因此，需要采用分布式介质访问控制技术，控制站点的发送顺序。
图1-13 环形拓扑结构
网络拓扑结构
树型拓扑是一种分层结构，所有结点按照一定的层次关系排列起来，顶端是根，根以下带分支，每个分支还可再带子分支，如图1-14所示。数据传输时，根接收信号，然后再以广播式发送到全网。
图1-14 树型拓扑结构
网络拓扑结构
网型拓扑的构形不规则，结点之间的连接是任意的。大多数情况下，一个结点至少和两个以上的结点相连，如图1-15所示。当所有结点之间均有直达通路连接时，就成为全连通的网络拓扑。它的优点是不受瓶颈问题和失效问题的影响。这是由于结点之间有许多条路径相连，可以为数据流的传输选择适当的路由，一旦出现故障，信号可绕过失效的部件或繁忙的结点。缺点是结构比较复杂，相应网络协议也较复杂，成本比较高。但由于它的可靠性高，在主干网中仍使用较多。
图1-15 网型拓扑结构
复 用 技 术
频分复用技术
频分复用技术FDM(Frequency Division Multiplexing)是用频率分割信道的方法，将信道频带分成若干个较窄的子频带，每个子频带构成一个子通道，独立地传输一路信号。为了避免两个相邻频带的干扰，频段之间保留一定的间隔作为保护带，也称警戒带。
FDM可以在有线电视系统中使用。一根75Ω同轴电缆大约500MHZ，可传输80个频道的电视节目。每个频道6MHZ，又进一步划分为声音子通道、视频子通道、色彩子通道。每个频道之间留有警戒带，防止串扰。
复 用 技 术
时分复用技术
时分复用技术TDM(Time Division Multiplexing)是用时间分割信道的方法将信道按时间分成n个时隙(时间片)TS1，TS2，……TSn，分配给n个信源使用，每一信源分得一个时隙，n个时隙组成一个帧，在每个时隙内，信源使用信道的全部带宽。为了避免各路信号的干扰，时分多路复用需要有警戒时间间隔。这样，时分复用器有n路输入，一路输出，它们的关系满足：
复 用 技 术
码分复用技术
码分复用技术CDMA(Code Division Multiplexing)又称为码分多址技术CDMA(Code Division Multiple Access)。CDMA是靠不同的编码来区分各路原始信号的，每个用户可在同一时间使用同样的频带进行通信。
CDMA具有诸多优点：
(1) 抗干扰能力强。
(2) 隐蔽性好。
(3) 可以增大通信系统的容量，降低发射功率；
(4) 每个基站只需一个射频系统，提高了频率利用率；
(5) 软容量、软切换，系统容量大，信道利用率高；
(6) 抗衰落、抗多径能力强。
复 用 技 术
波分复用技术
波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)主要用于全光纤组成的计算机网络。波分复用类似于频分复用，为了能在同一时刻进行多路传输，需将光纤信道划分为多个波段，相当于FDM中的频段，每一路信号占用一个波段。所不同的是，WDM是在光学系统中，利用衍射光栅来实现多路不同频率光波的合成与分解。
网络交换技术
电路交换技术
电路交换也称线路交换，是电话网所采用的一种交换技术。电路交换包括三个阶段：电路建立、数据传输、电路拆除。
电路交换具有以下特点，使其不适用于计算机网络：
(1) 面向连接，直接交换；
(2) 数据传输可靠；不存在结点时延，通信实时性强，适用于交互会话类通信；
(3) 一旦线路建立起来后，网络对用户是透明的，双方用户用固定的数据传输速率传输数据，没有网络拥塞问题。
(4) 传输效率低。
(5) 交换效率低。
(6) 由于采用直接交换方式，结点不具有存储能力和差错控制能力，无法检测和纠正传输过程中的数据差错，收、发两端用户必须使用固定的数据传输速率。
网络交换技术
分组交换技术
分组交换也称为包交换(Packet Switching)，采用存储转发交换方式。分组交换的数据单元是分组，即将一份报文分成若干个分组和一个零头，每个分组长度相同。通常一个分组的最大长度限制在100至1000字节(B)。
分组交换分为数据包交换和虚电路交换两种。
1. 数据包交换
数据包交换具有以下特点：
(1) 面向无连接，存储转发交换；
(2) 同一报文的不同分组可以由不同的路径通过通信子网，可以根据网络通信状况动态分配网络资源，一旦某个结点失效，分组还能找到其它替代路径；
网络交换技术
(3) 同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱序、重复与丢失现象；
(4) 每一个分组在传输过程中必须带有目的地址与源地址；
(5) 就整个报文而言延迟较大，因而数据包传输方式适用于突发性通信，不适用于长报文和会话式通信。
覆盖全球的因特网采用数据包交换技术，其数据分组称为IP数据包。
网络交换技术
2. 虚电路分组交换技术
虚电路交换是一种面向连接的分组交换技术，即在分组发送前，在发送端与接收端预先建立一条逻辑连接，即虚电路。
虚电路分组交换的特点如下：
(1) 面向连接，存储转发交换；
(2) 在分组发送之前，必须预先在发送方和接收方之间建立一条逻辑连接，即虚电路。虚电路不是一条专用的通路，分组在每个结点仍然需要存储，并在线路上排队输出。
(3) 同一报文的所有分组都在一条虚电路上传输。因此，分组不必携带地址信息，但是需要携带虚电路号。结点也不必为每个分组进行路由选择，分组在虚电路各结点上只须做差错检测。分组到达目的结点不会出现乱序、重复与丢失，通信质量要高于数据包交换。
网络体系结构
网络协议和网络体系结构的概念
1.网络协议的概念
在计算机网络中，要使通信双方有条不紊的交换数据，就必须遵守双方事先约定好的规则或标准。这些规则或标准的集合就是网络协议。具体地讲，由三个基本要素组成：
(1) 语法：即用户信息与控制信息的结构与格式；
(2) 语义：即需要发出的何种控制信息、完成的动作及作出的应答；
(3) 同步：也称定时，即事件实现顺序的详细说明和速度匹配。
网络体系结构
2.网络体系结构的概念
结构化的分层设计方法使任一对应用实体之间的通信，实际上成为各个不同层次上的对等实体共同协调工作的通信。基于这种概念的描述，可以这样定义计算机网络体系结构：网络体系结构在逻辑上是由连续的层组成，具体地讲，由三个基本要素组成：
（1）层：能提供某一种或某一类服务功能集合的逻辑构造；
（2）协议：即某层的网络协议，每层所完成的功能都是在该层协议控制下进行的，因此，协议一定是指某一层的协议；
（3）接口：两个相邻协议层之间交换信息的连接点。
不同的计算机网络具有不同的网络体系结构，其层次的数量和各层的名字、内容、功能以及相邻层之间的接口都是不一样的。
网络体系结构
3.网络体系结构的层次分析
网络体系结构的每一层是相邻上层服务的提供者，又是相邻下层服务的用户。每一层完成的功能都是在本层协议的控制下，在低一层服务的基础上实现，为高一层提供服务。因此，每一层的功能或服务实际每一层协议的功能或服务，任一层功能的实现并不是该层独立完成的，而是需要以下各层服务的提供。这就是网络体系结构各层垂直方向的服务关系，这种服务关系是一种嵌套服务关系，即n层完成n层功能必须使用n-1层以下各层服务服务，目的是为了向n+1层以上提供服务。
4.网络体系结构的数据传递
两个通信实体在通信过程中，数据在上下各层传递要发生变化，各对等层之间要遵循该层网络协议。
网络体系结构
图1-17显示数据在各层之间转化和传递过程，为简化起见，假设两个主机是直接相连，主机A的应用进程AP1向主机B的应用进程AP2传递数据。
图1-17 数据在网络各层间的传递过程
网络体系结构
OSI参考模型
OSI参考模型共有七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，如图1-18所示。
图1-18 OSI参考模型分层结构图
网络体系结构
1.物理层
物理层是OSI参考模型的最低一层。物理层并不是指连接计算机的具体物理设备或具体传输介质，而是对有关连接接口的标准和特性的描述。
2 数据链路层
数据链路层的基本功能是在物理层提供物理连接服务的基础上，将物理连接转换为逻辑连接，即将物理层提供的不可靠的物理链路变为逻辑上无差错的数据链路，向网络层提供一条透明的数据链路，并透明地传输数据链路层的数据单元──帧。数据链路层的数据单元是帧。
网络体系结构
3 网络层
网络层是通信子网的最高层。网络层的功能是在数据链路层提供的数据链路服务的基础上，将一段一段可靠的链路连接起来，向传输层提供一个透明的网络连接，即端系统之间的端-端的通路。网络层的数据单元是分组。
网络层提供的服务就是通信子网提供的网络服务。不同质量的通信子网，可以提供不同质量的网络服务。网络层向传输层提供的服务划分为两类：面向连接的网络服务和面向无连接的网络服务。面向连接的网络服务具体实现是虚电路服务，面向无连接的网络服务具体实现是数据包服务。
网络体系结构
4 传输层
传输层以上的数据单元都称为报文。如图1-19所示
图1-19 传输层在OSI参考模型中的地位
网络体系结构
5.高层协议
在实际应用中，会话层和表示层几乎是空的。许多协议将会话层、表示层和应用层协议结合成单个软件包，称为应用程序。如TCP/IP体系结构就将会话层、表示层和应用层的功能合并在一层，即应用层完成。
会话层的主要功能是在传输层提供的可靠的进程-进程连接，在两个应用进程之间建立会话连接，并对“会话”进行管理和控制，保证“会话”数据可靠传输。在会话层以上各高层协议中，数据单元都称为报文。
表示层的主要功能解决数据表示的语法问题。
应用层是OSI参考模型的最高层，它为用户服务，是惟一直接为用户应用进程访问OSI环境提供手段和服务的层。应用层以下各层通过应用层间接地向应用进程提供服务，因此，应用层向应用进程提供的服务是所有层提供服务的总和。
网络体系结构
TCP/IP体系结构
TCP/IP体系结构是Internet采用的网络体系结构，也是事实上的国际工业标准。TCP/IP是指一系列协议组成的协议簇，目前包含了100多个协议，TCP和IP是其中两个最基本、最重要的协议。对应于OSI参考模型，TCP/IP体系结构分为四个层次，包括网络接口层、网络层、传输层和应用层，如图1-20所示。
网络体系结构
图1-20 对应于OSI参考模型的TCP/IP体系结构及协议簇
网络体系结构
OSI参考模型和TCP/IP体系结构的比较
OSI参考模型和TCP/IP体系结构两者之间有着共同之处，即都采用了层次结构模型，在某些层次上有着相似的功能。但是两者都有自身的缺陷，都不是完美的。
1. OSI参考模型的评价
OSI参考模型是先提出体系结构模型，然后再实现，其模型层次结构清晰，概念明确，所提出的层次结构、服务、接口和协议等概念清楚，具有重要的理论价值，被广泛应用到网络研究和开发中。但是，OSI参考模型作为一个国际标准出台，却没有在实际中成为国际标准，主要有两方面原因：
(1) 历史原因
(2) OSI参考模型自身缺陷
网络体系结构
2. 对TCP/IP体系结构的评价
与OSI参考模型不同，TCP/IP体系结构的模型本身还没有确立，协议已被广泛应用。这些协议提出后，其实现自由发布，并广泛应用。由于TCP/IP体系结构是在IP协议和TCP等实际应用的网络协议的基础上提出的模型，具有较强的实用性。但因为没有预先进行完善的规划和设计，模型的系统性不够强，逐渐在应用中暴露出越来越多的问题。表现在：
(1) 服务、接口和协议的概念区分不清楚，层次、功能结构不清晰；
(2) TCP/IP体系结构不通用，不能用来描述其它协议栈，如不能用来描述蓝牙(Bluetooth)；
(3) 没有区分物理层和链路层，而这两层的功能是完全不同的。
TCP/IP体系结构毕竟是一个事实上的国际标准，具有重要的实际意义。
习 题
一、填空题
1. 计算机网络逻辑结构是由____________和____________两部分组成的。
2. 计算机网络中的结点分为____________________________________三类；
4. 通信子网中的结点均为____________。
5. 曼彻斯特编码中间跃变点作用是____________和 ___________。差分曼彻斯特编码中间跃变点作用仅是__________。
6. 按信号特征分，通信系统可分为________________________________两类。
7 因特网采用 交换技术
习 题
8. 时分复用器的输出线路容量_____各输入线路容量之和。
10. 通信子网的最高层是__________________________。
12. 网络协议包括____________________________________三要素。
13. 在OSI参考模型中，____________层可以弥补通信子网所提供的服务和网络用户所需服务的差别。
14. OSI参考模型中的网络层可以提供__________________________两类服务。
15. 数据链路层的数据单元是__________。
习 题
三、单项选择题
1.数字信号编码中，每一位码元占全部码元宽度，连续发“１”，连续发正电流，连续发“０”，连续发负电流，此码为( )。
A.单极性不归零码 B. 单极性归零码
C. 双极性不归零码 D.双极性归零码
2.将物理信道总频带分割成若干个子信道，每个子信道传输一路信号，这是( )。
A. 频分多路复用 B. 同步时分多路复用C. 异步时分多路复用
D. 空分多路复用
3. 设一个同步时分多路复用系统与三个用户终端相连，用户终端的数据速率分别为2400bps,2400bps,4800bps,问该系统线路的数据速率最高为：( )
A. 2400bit B. 4800bps C. 7200bps D. 9600bps
4. 光纤电缆的工作频率接近于( )。
A. 20MHZ B. 200MHZ C. 2GHZ D. 800KHZ
