计算机网络第七版pdf第三章

① 计算机网络系统规划与设计研究|计算机网络 第7版 pdf

摘要：在这个网络更新如此迅速的年代，我国的信息化程度也日益完善，国民经济总值也在日新月异的增长着，这种飞速发展的前景，计算机网络系统是首要的功臣，计算机网络系统的巨大特点是结构比较复杂多变，并且规模相当大，翻新程度特别快，所以，计算机网络系统的规划变得愈发的重要。于是越来越多的人开始重视研究计算机网络系统的设计与研究，让我国的计算机领域在世界也逐渐赢得一席角落，慢慢的得到全球网络信息界的认可与好评。通过对计算机网络系统规划与设计的研究，体现了当代信息化社会的迅速与蓬勃发展，同时也衬托了计算机网络系统规划越发的完善，设计也有着质的突破和飞跃。
关键词：计算机信息网络系统芦凳规划研究设计方案
中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1007-3973（2012）006-100-02
1 计算机网络系统的结构特点
1.1 计算机网络系统规划的分布形式
计算机网络系统规划是由分布式逐渐向集中式慢慢过度的发展过程，为了充分的适应我国国情，计算机网络逐渐有分布式慢慢的向更加具体化更加易于管理的集中式做详细调整。由于网络分布式过于散乱，在整体规划和布局过程中会出现麻烦或者偏差，所以更容易造成人力物力的资源浪费，以及成本的无谓提高。所以，趋向集中式管理是计算机网络系统的必然转折过程。
这种形式的转化不仅可以在很大程度上提高效率，还可以在经济水平等方面逐步完善节约的理念以及风险意识。统筹兼顾计算机网络的运营成本以及运营方式，让计算机运营理念可以进步一得到快速更新交叠，向集中式管理模式逐渐转换。
1.2 计算机网络系统规划的基本特点以及功能
随着计算机领域的革新和逐步调整，在逻辑上的网络转换真正意义上实现了高效稳定的群集集中式的网络系统，这样的系统在业务的具体需要上不断的扩充并适当的延伸，各地区的局域网也可以通过路由器与集中式管理的控制中心进行大规模的数据交换以及数据剖析和上传。
数据库的清点以及审核已经变成了客户管用的模式，为了随时更新方便客户的操作，计算机网络系统必须拥有及时反馈并提供最新信息的功能特点，第一时间总汇所有的信息内容并且实现资源共享。由网络总部进行统一管理并且严格筛选，然后迅速传送。
在网络每天的点击率和信息传播速度等方面可以清晰的观察到集群网络的一些特点，供求环境在网络的大平台上进行综合以及迅速迅哗枝收集新信息并且重新扩散，迅速并准确，第一时间把所有的信息网重组而且按照一定的逻辑顺序和方式发布。
1.3 计算机网络系统规划的实际运行效果
由于计算机网络系统的进一步组建并且整个网络平台的管理模式得到了新的改善以及网络业务管理系统的初具规模，所以集中式分布网络系统的发展已经如火如荼。促使了很多企业和运用网络了解资源信息的领域都被带动起来，所以，集中分布的网络系统与各项业务关系以及业绩的提升都紧密相联。计算机网络系统的作用不断的被认可并且得到进一步的积极发展运用。
无论是商界，金融界，以及证券和交易市场，乃至于学校或者娱乐场所等都以及得到了越来越强大的市场经济水平的占有量。尤其是有关金融行业的发展更是史无前例的在曾经一贯的经济竞争中如鱼得水，运行效果极佳，口碑早已不再是一个完美的句子，而是变成了数以万计甚至亿万计的庞大数字系统。
2 计算机网络系统的规划研究具体原则
2.1 计算机网络系统的总体原则
局域网的设计原则是根据越来越被人们认可的，现代科技速度以及前沿经济能力建设发展方向亩敏还有理念所实施的。(1)计算机网络系统的首要原则要遵循当代网络的实用性，统一性以及灵活时效性。(2)还有兼顾其开放性的具体运营手段和可扩充性及安全性的基本运营理念。设计原则要根据标准规范作为系统分析的研究策略要求掌握，还要同时开展各项可持续运营的网络利用新型行业，以高效节能并且迅速时效的最基本原则作为奠基理由，再通过网络渠道制定适合于计算机局域网可以展开的发展方向。这样的计算机网络系统才能真正的服务社会，成为全球公用首要的利用渠道。
2.2 计算机网络系统规划的具体实施
其计算机网络系统开放性的发展原则提前是符合国际化标准网络平台的各项统一规则，同时局域网通过网络之间的互通原则实现开放的总体理念。以规范化作为先决条件才能真正的把开放性原则实施到位，并且在运用中表现的更加合理井井有条。
可扩充性原则在计算机网络系统实施中的体现同样十分明显，使之变得更具良好的网络服务平台，基础优秀并且符合现代的前沿服务信息化的标准理念。同时更需要注意的是时刻遵循可靠性原则，这是整个计算机信息网络规划研究设计的基础，只有具备这一项实质性原则，并且落实的翔实有效才是不中断用户正常使用的条件，所以把容错率降低到最小，是计算机网络系统的本职任务。
同时，计算机网络系统对于可管理性原则也必须无条件遵循。只有在一定的管理强度下，计算机网络才能真正意义上为大家更好的服务，才能便于随时维护并且监管运行状态和运行速率。
3 计算机网络系统的研究与设计方案
3.1 计算机网络系统的设计方案
如今，计算机网络系统的运用已然十分广泛，其广域网接入方式也不再单一，主要接入方式有三种：(1)电话线调制解调器接入法，这种方法比较传统，接入方式简单。(2)电缆调制解调器，这种方法也越来越普遍。(3)无线微波接入法，这种接入方法比较适于大家方便快捷的应用，方便大家在出行或者会议等各种场合随时随地使用，这种方式特别受到广大计算机研究爱好者的赞誉。
目前，计算机在校园或者在室内应用的广域网在结构或者安全方便具备极高的性能，网络结构完好，可以基本上保证连接过程中无断点，无故障。可以自觉的均衡网络服务器使用流量，大大减少甚至杜绝了网络杜塞的现象，可以使网络变得更加畅通更加快捷、方便，以便于在使用过程中减少数据的丢失现象。
3.2 计算机网络系统设计方案存在的安全问题
为了可以确保计算机网络系统使用的安全性，可以合理的通过路由器进行微控制，有效的充当外部防火墙，阻止或者直接屏蔽了很多外部的不良信息侵扰，还可以通过加密的形式对计算机网络系统管理设计规划进行内部保护，防止更多的恶性信息滋扰计算机的正常工作。
还要考虑到计算机网络系统的布线设计可靠强度，这种布线设计避免了电磁波的干扰，同时在布线的过程中应该考虑到来自于各种方面想干扰情况，除此之外，电源和消防报警系统也需要同步进行完善。为了从根本上消除计算机网络遭到外界入侵的干扰现象，正确的报警信号以及传输至消防中心是至关重要的一项研究课题。
在正确修正报警以及放侵扰的设计同时，对于病毒的防范意识需要同步加强，这一点对于网络安全性不可小觑。因为网络病毒也同样会受到网络使用的限制，所以，DOS病毒是比较需要用户注意的一种常见网络病毒现象，是病毒入侵的主要防范对象。当然，我们在使用计算机网络系统的同时，也要逐步完善计算机网络的更新，随时发现问题，解决问题，为计算机的使用提供了更好的安全保障，使我们对计算机的应用更加行之有效，更加的安全、方便、快捷。
4 结语
综上所述，在这个变化万千的信息时代，计算机网络系统的应用领域越来越广泛，所以对于计算机是使用也适当的越来越重要，人们的目光多数都自然而然的慢慢聚焦在了对计算机网络系统的规划与设计上面。所以在事态万千的年代，计算机网络系统的设计更是要必须配合当代人发展的眼光，来为各项服务系统提供日益扩张的需求以及平台。

参考文献：
[1]黄海水,黄贞益,王大龙.环境信息系统的设计与实践[J].计算机应用研究,2000(11).
[2]周兴东,普钢.数据管理和网络备份设计[J].云南电力技术,2000(03).
[3]吴迪,陈贵生,王学珍,等.数字图书馆资源远程访问模式与共享研究[J].图书馆论坛,2009(03).
[4]闫晓弟,耶健.基于VPN的电子资源远程访问系统的研究与实现[J].情报杂志,2009(08).

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链接：

书名：计算机网络（第7版）

作者：谢希仁

豆瓣评分：8.8

出版社：电子工业出版社

出版年份：2017-1

页数：464

内容简介：

本书自1989年首次出版以来，曾于1994年、1999年、2003年、2008年和2013年分别出了修订版。在2006年本书通过了教育部的评审，被纳入普通高等教育“十一五”国家级规划教材；2008年出版的第5版获得了教育部2009年精品教材称号。2013年出版的第6版是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。

目前2017年发行的第7版又在第6版的基础上进行了一些修订。 全书分为9章，比较全面系统地介绍了计算机网络的发展和原理体系结构、物理层、数据链路层（包括局域网）、网络层、运输层、应用层、网络安全、互联网上的音频/视频服务，以及无线网络和移动网络等内容。各章均附有习题（附录A给出了部分习题的答案和提示）。

本书的特点是概念准确、论述严谨、内容新颖、图文并茂，突出基本原理和基本概念的阐述，同时力图反映计算机网络的一些最新发展。本书可供电气信息类和计算机类专业的大学本科生和研究生使用，对从事计算机网络工作的工程技术人员也有参考价值。

作者简介：

谢希仁，解放军理工大学指挥自动化学院，教授，博士生导师。主要学术成果有：1986年完成总参通信部局域网办公系统项目；1987年在《电子学报》发表“分组话音通信新进展”；为国内首次介绍分组数据通信；1991年完成国家自然科学基金项目“分组交换的话音数据通信系统”项目。1999年完成第一个军用卫星通信系统网管中心的研制任务及“金桥网网管技术”项目等。上述科研项目分别获得国家、军队和部级奖项。着有：《计算机网络》第1至第7版（“十一五国家级规划教材”），曾两次获得国家级优秀教材奖，成为高校最受读者欢迎的本国计算机网络教材。

③ 计算机网络主要由哪三部分组成

计算机网络主要由计算机系统、数据通信系统、网络软件及协议三大部分组成。

计算机网络通俗地讲就是由多台计算机（或其它计算机网络设备）通过传输介质和软件物理（或逻辑）连接在一起组成的。总的来说计算机网络的组成基本上包括：计算机、网络操作系统、传输介质（可以是有形的，也可以是无形的，如无线网络的传输介质就是空间）以及相应的应用软件四部分。

(3)计算机网络第七版pdf第三章扩展阅读：

计算机网络也称计算机通信网。关于计算机网络的最简单定义是：一些相互连接的、以共享资源为目的的、自治的计算机的集合。

另外，从逻辑功能上看，计算机网络是以传输信息为基础目的，用通信线路将多个计算机连接起来的计算机系统的集合，一个计算机网络组成包括传输介质和通信设备。

从用户角度看，计算机网络是这样定义的：存在着一个能为用户自动管理的网络操作系统。由它调用完成用户所调用的资源，而整个网络像一个大的计算机系统一样，对用户是透明的。

一个比较通用的定义是：利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，以功能完善的网络软件及协议实现资源共享和信息传递的系统。

从整体上来说计算机网络就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。简单来说，计算机网络就是由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。

④ 计算机网络第三章（数据链路层）

3.1、数据链路层概述

概述

链路 是从一个结点到相邻结点的一段物理线路， 数据链路 则是在链路的基础上增加了一些必要的硬件（如网络适配器）和软件（如协议的实现）

网络中的主机、路由器等都必须实现数据链路层

局域网中的主机、交换机等都必须实现数据链路层

从层次上来看数据的流动

仅从数据链路层观察帧的流动

主机H1 到主机H2 所经过的网络可以是多种不同类型的

注意：不同的链路层可能采用不同的数据链路层协议

数据链路层使用的信道

数据链路层属于计算机网路的低层。 数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：

点对点信道

广播信道

局域网属于数据链路层

局域网虽然是个网络。但我们并不把局域网放在网络层中讨论。这是因为在网络层要讨论的是多个网络互连的问题，是讨论分组怎么从一个网络，通过路由器，转发到另一个网络。

而在同一个局域网中，分组怎么从一台主机传送到另一台主机，但并不经过路由器转发。从整个互联网来看， 局域网仍属于数据链路层 的范围

三个重要问题

数据链路层传送的协议数据单元是 帧

封装成帧

封装成帧 (framing) 就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。

首部和尾部的一个重要作用就是进行 帧定界 。

差错控制

在传输过程中可能会产生 比特差错 ：1 可能会变成 0， 而 0 也可能变成 1。

可靠传输

接收方主机收到有误码的帧后，是不会接受该帧的，会将它丢弃

如果数据链路层向其上层提供的是不可靠服务，那么丢弃就丢弃了，不会再有更多措施

如果数据链路层向其上层提供的是可靠服务，那就还需要其他措施，来确保接收方主机还可以重新收到被丢弃的这个帧的正确副本

以上三个问题都是使用 点对点信道的数据链路层 来举例的

如果使用广播信道的数据链路层除了包含上面三个问题外，还有一些问题要解决

如图所示，主机A，B，C，D，E通过一根总线进行互连，主机A要给主机C发送数据，代表帧的信号会通过总线传输到总线上的其他各主机，那么主机B，D，E如何知道所收到的帧不是发送给她们的，主机C如何知道发送的帧是发送给自己的

可以用编址（地址）的来解决

将帧的目的地址添加在帧中一起传输

还有数据碰撞问题

随着技术的发展，交换技术的成熟，

在 有线（局域网）领域 使用 点对点链路 和 链路层交换机 的 交换式局域网 取代了 共享式局域网

在无线局域网中仍然使用的是共享信道技术

3.2、封装成帧

介绍

封装成帧是指数据链路层给上层交付的协议数据单元添加帧头和帧尾使之成为帧

帧头和帧尾中包含有重要的控制信息

发送方的数据链路层将上层交付下来的协议数据单元封装成帧后，还要通过物理层，将构成帧的各比特，转换成电信号交给传输媒体，那么接收方的数据链路层如何从物理层交付的比特流中提取出一个个的帧？

答：需要帧头和帧尾来做 帧定界

但比不是每一种数据链路层协议的帧都包含有帧定界标志，例如下面例子

前导码

前同步码：作用是使接收方的时钟同步

帧开始定界符：表明其后面紧跟着的就是MAC帧

另外以太网还规定了帧间间隔为96比特时间，因此，MAC帧不需要帧结束定界符

透明传输

透明

指某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。

透明传输是指 数据链路层对上层交付的传输数据没有任何限制 ，好像数据链路层不存在一样

帧界定标志也就是个特定数据值，如果在上层交付的协议数据单元中， 恰好也包含这个特定数值，接收方就不能正确接收

所以数据链路层应该对上层交付的数据有限制，其内容不能包含帧定界符的值

解决透明传输问题

解决方法 ：面向字节的物理链路使用 字节填充 (byte stuffing) 或 字符填充 (character stuffing)，面向比特的物理链路使用比特填充的方法实现透明传输

发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面 插入一个转义字符“ESC” (其十六进制编码是1B)。

接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。

如果转义字符也出现在数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符 ESC。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。

帧的数据部分长度

总结

3.3、差错检测

介绍

奇偶校验

循环冗余校验CRC(Cyclic Rendancy Check)

例题

总结

循环冗余校验 CRC 是一种检错方法，而帧校验序列 FCS 是添加在数据后面的冗余码

3.4、可靠传输

基本概念

下面是比特差错

其他传输差错

分组丢失

路由器输入队列快满了，主动丢弃收到的分组

分组失序

数据并未按照发送顺序依次到达接收端

分组重复

由于某些原因，有些分组在网络中滞留了，没有及时到达接收端，这可能会造成发送端对该分组的重发，重发的分组到达接收端，但一段时间后，滞留在网络的分组也到达了接收端，这就造成 分组重复 的传输差错

三种可靠协议

停止-等待协议SW

回退N帧协议GBN

选择重传协议SR

这三种可靠传输实现机制的基本原理并不仅限于数据链路层，可以应用到计算机网络体系结构的各层协议中

停止-等待协议

停止-等待协议可能遇到的四个问题

确认与否认

超时重传

确认丢失

既然数据分组需要编号，确认分组是否需要编号？

要。如下图所示

确认迟到

注意，图中最下面那个数据分组与之前序号为0的那个数据分组不是同一个数据分组

注意事项

停止-等待协议的信道利用率

假设收发双方之间是一条直通的信道

TD ：是发送方发送数据分组所耗费的发送时延

RTT ：是收发双方之间的往返时间

TA ：是接收方发送确认分组所耗费的发送时延

TA一般都远小于TD，可以忽略，当RTT远大于TD时，信道利用率会非常低

像停止-等待协议这样通过确认和重传机制实现的可靠传输协议，常称为自动请求重传协议ARQ( A utomatic R epeat re Q uest)，意思是重传的请求是自动进行，因为不需要接收方显式地请求，发送方重传某个发送的分组

回退N帧协议GBN

为什么用回退N帧协议

在相同的时间内，使用停止-等待协议的发送方只能发送一个数据分组，而采用流水线传输的发送方，可以发送多个数据分组

回退N帧协议在流水线传输的基础上，利用发送窗口来限制发送方可连续发送数据分组的个数

无差错情况流程

发送方将序号落在发送窗口内的0~4号数据分组，依次连续发送出去

他们经过互联网传输正确到达接收方，就是没有乱序和误码，接收方按序接收它们，每接收一个，接收窗口就向前滑动一个位置，并给发送方发送针对所接收分组的确认分组，在通过互联网的传输正确到达了发送方

发送方每接收一个、发送窗口就向前滑动一个位置，这样就有新的序号落入发送窗口，发送方可以将收到确认的数据分组从缓存中删除了，而接收方可以择机将已接收的数据分组交付上层处理

累计确认

累计确认

优点:

即使确认分组丢失，发送方也可能不必重传

减小接收方的开销

减小对网络资源的占用

缺点：

不能向发送方及时反映出接收方已经正确接收的数据分组信息

有差错情况

例如

在传输数据分组时，5号数据分组出现误码，接收方通过数据分组中的检错码发现了错误

于是丢弃该分组，而后续到达的这剩下四个分组与接收窗口的序号不匹配

接收同样也不能接收它们，讲它们丢弃，并对之前按序接收的最后一个数据分组进行确认，发送ACK4， 每丢弃一个数据分组，就发送一个ACK4

当收到重复的ACK4时，就知道之前所发送的数据分组出现了差错，于是可以不等超时计时器超时就立刻开始重传，具体收到几个重复确认就立刻重传，根据具体实现决定

如果收到这4个重复的确认并不会触发发送立刻重传，一段时间后。超时计时器超时，也会将发送窗口内以发送过的这些数据分组全部重传

若WT超过取值范围，例如WT=8，会出现什么情况？

习题

总结

回退N帧协议在流水线传输的基础上利用发送窗口来限制发送方连续发送数据分组的数量，是一种连续ARQ协议

在协议的工作过程中发送窗口和接收窗口不断向前滑动，因此这类协议又称为滑动窗口协议

由于回退N帧协议的特性，当通信线路质量不好时，其信道利用率并不比停止-等待协议高

选择重传协议SR

具体流程请看视频

习题

总结

3.5、点对点协议PPP

点对点协议PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最广泛的点对点数据链路层协议

PPP协议是因特网工程任务组IEIF在1992年制定的。经过1993年和1994年的修订，现在的PPP协议已成为因特网的正式标准[RFC1661，RFC1662]

数据链路层使用的一种协议，它的特点是：简单；只检测差错，而不是纠正差错；不使用序号，也不进行流量控制；可同时支持多种网络层协议

PPPoE 是为宽带上网的主机使用的链路层协议

帧格式

必须规定特殊的字符作为帧定界符

透明传输

必须保证数据传输的透明性

实现透明传输的方法

面向字节的异步链路：字节填充法（插入“转义字符”）

面向比特的同步链路：比特填充法（插入“比特0”）

差错检测

能够对接收端收到的帧进行检测，并立即丢弃有差错的帧。

工作状态

当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。

PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）。

这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，并进行网络层配置，NCP 给新接入的 PC 机

分配一个临时的 IP 地址，使 PC 机成为因特网上的一个主机。

通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来分配出去的 IP 地址。接着，LCP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。

可见，PPP 协议已不是纯粹的数据链路层的协议，它还包含了物理层和网络层的内容。

3.6、媒体接入控制（介质访问控制）——广播信道

媒体接入控制（介质访问控制）使用一对多的广播通信方式

Medium Access Control 翻译成媒体接入控制，有些翻译成介质访问控制

局域网的数据链路层

局域网最主要的 特点 是：

网络为一个单位所拥有；

地理范围和站点数目均有限。

局域网具有如下 主要优点 ：

具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。

便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。

提高了系统的可靠性、可用性和残存性。

数据链路层的两个子层

为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，IEEE 802 委员会就将局域网的数据链路层拆成 两个子层 ：

逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层；

媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。

与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关。 不管采用何种协议的局域网，对 LLC 子层来说都是透明的。

基本概念

为什么要媒体接入控制（介质访问控制）？

共享信道带来的问题

若多个设备在共享信道上同时发送数据，则会造成彼此干扰，导致发送失败。

随着技术的发展，交换技术的成熟和成本的降低，具有更高性能的使用点对点链路和链路层交换机的交换式局域网在有线领域已完全取代了共享式局域网，但由于无线信道的广播天性，无线局域网仍然使用的是共享媒体技术

静态划分信道

信道复用

频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing)

将整个带宽分为多份，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。

频分复用 的所有用户在同样的时间 占用不同的带宽资源 （请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。