交换机
工作在 数据链路层
主要连接同一个 局域网 内的设备
根据 数据帧的MAC地址 进行转发决策
路由器
工作在 网络层
连接 不同的网络
根据数据包的 IP地址 和内部的 路由表 进行转发决策
负责在不同网络之间选择最佳路径。
子网
由多台路由器通过 链路 互联组成
负责在多个局域网之间传递数据包
子网：路由器，通信线路
网络：子网 + 主机
互联网络：多个不同的、独立的网络
广播网络
共享介质
总线型拓扑
当任意一个节点发送数据包时，数据包会在 总线 上广播到所有节点
每个节点收到数据包后，会检查数据包的 地址字段
若地址匹配自身，则处理该数据包
若不匹配，则直接忽略
多台计算机同时发数据会相互干扰；
若总线电缆故障，整个网络会瘫痪。
环型拓扑
数据沿环的固定方向（通常单向）传输，
每个节点会 接收并转发 经过自身的数据包，
直到数据包到达目标节点
避免冲突（仅持有 令牌 的节点能发送数据）
单个节点 / 链路故障可能中断整个环（部分环网支持双环冗余缓解）
网络扩展（新增节点）操作较复杂
802.11 无线局域网
笔记本电脑通过无线信号与 接入点 通信，接入点再连接到有线网络
交换式以太网
台式电脑通过 有线链路 分别连接到以太网 交换机 的 端口，交换机再通过链路连接到网络的其他部分，构成有线局域网
主机与LAN
每一条 LAN 上都连接着多台 主机
这些主机属于同一 LAN 内的 终端节点
网络架构/网络体系结构
= 层次 + 协议
实现细节 与 接口规范 均不属于网络架构的范畴
信息流
源主机 的 封装 过程：
第 5 层：对等实体（M）进行虚拟通信，将消息M传给第 4 层；
第 4 层：给消息M添加本层 首部 H₄，形成H₄+M；因长度限制，将其拆分为M₁和M₂两个 分片，传给第 3 层；
第 3 层：给每个分片添加本层首部H₃，形成H₃+H₄+M₁和H₃+M₂，传给第 2 层；
第 2 层：给每个分组添加本层首部H₂和 尾部 T₂，形成完整的 帧（H₂+H₃+H₄+M₁+T₂、H₂+H₃+M₂+T₂），通过第 1 层的物理介质传输
目的主机 的 解封装 过程：
第 2 层：接收帧 后，去掉H₂和T₂，将内容传给第 3 层；
第 3 层：去掉H₃，将M₁和M₂ 重组 为H₄+M，传给第 4 层；
第 4 层：去掉H₄，将消息M传给第 5 层；
第 5 层：对等实体（M）完成虚拟通信。
源端封装：
应用层生成消息 M，传给传输层；
传输层添加传输层首部 Hₜ，形成段（Hₜ+M），传给网络层；
网络层添加网络层首部 Hₙ，形成数据报（Hₙ+Hₜ+M），传给链路层；
链路层添加链路层首部 Hₗ，形成帧（Hₗ+Hₙ+Hₜ+M），通过物理层传输。
中间设备处理：
交换机仅处理链路层 + 物理层：接收帧后直接转发，不修改帧内的上层数据；
路由器处理网络层 + 链路层 + 物理层：接收帧后去除链路层首部，基于网络层首部做路由转发，再重新封装链路层首部后继续传输。
目的端解封装：
接收帧后，从链路层到应用层逐层去除对应层的首部，最终还原出原始消息 M，完成通信。
以 TCP/IP 模型为例
假设你通过浏览器访问一个网站：
在你的电脑上：
-
应用层（浏览器，服务用户） 通过一个 SAP（如Socket API）
请求 传输层（服务提供者） 建立一个可靠的连接 -
传输层（TCP） 将HTTP请求加上TCP头部，形成一个 TCP段（PDU），然后将其传递给网络层。
-
网际层（IP） 收到TCP段后，加上IP头部，形成一个 IP包（PDU），然后将其传递给链路层。
在网络中和对端主机上：
-
这个IP包（PDU）通过互联网传输到目标服务器。
-
目标服务器的 网际层（对等实体） 收到IP包后，解封装，将TCP段交给其 传输层（对等实体）
-
目标服务器的 传输层 处理 TCP段，再将数据通过SAP交给其应用层（Web服务器软件）
传输层PDU 称为 段（tcp）或 用户数据报（udp）
网络层PDU 称为 数据报
数据链路层PDU 称为 帧
页面序列
面向连接，可靠消息流
消息是完整的页面（离散单元）
一系列完整的、离散的 消息
能够按照发送的顺序，
准确无误地、没有重复地被接收方收到
OSI
数据链路层
将原始的传输设施转换为一条逻辑信道（在 点对点 网络中，协议存在于每台机器与其直接相邻的机器之间）。
发送方将输入数据分割成 数据帧 并传输这些帧。
如果服务是 可靠 的，接收方通过发回 确认帧 来确认每一帧的正确接收。
流量控制：防止快速的发送方用数据淹没慢速的接收方。
在广播网络中，控制对 共享信道 的访问。
网络层
控制子网的运行。
转发与路由选择：数据包如何从源地址路由到目的地址（路由表）。
-
静态：路由在每次会话开始时确定。
-
高度动态：路由可实时变化。
拥塞控制。
服务质量：时延、传输时间、抖动等。
异构网络互连：连接不同类型的网络。
在广播网络中，路由选择 问题很简单。
传输层：端到端层
从上层接收数据，必要时将其分割成更小的单元，传递给网络层，并确保所有数据片段都能正确无误地到达另一端。
确定向会话层提供何种类型的服务。服务类型可能包括：
-
一条无差错的端到端信道。
-
传输孤立的消息，但不保证其送达顺序。
-
向多个目的地广播消息。
会话层
允许不同机器上的用户建立会话。
对话控制：记录当前轮到哪一方进行传输。
令牌管理：防止双方同时尝试执行同一关键操作。
同步：在长传输过程中插入 检查点，以便在发生 崩溃 后能从断点处继续传输。
表示层
负责所传输信息的语法和语义
-
语法：数据的格式、编码与表示方式
-
语义：数据的真实世界含义
应用层
http
tcp/ip
网际层
基于 无连接 网际层的分组交换网络
定义了 IP 的标准分组格式与协议
网际层的职责是将 IP 分组投递到其目标位置
核心功能包括：
- 分组路由
- 避免拥塞
传输层
-
tcp
可靠 的 面向连接 协议，能让源自一台主机的字节流，无差错地投递到互联网络中的任意其他主机
核心功能包括：-
将传入的 字节流拆分 为离散的消息
-
将接收到的 消息重组 为输出流
-
流量控制，确保发送速度快的一方不会用超出接收方处理能力的消息，“淹没” 速度慢的接收方
-
-
UDP
不可靠、无连接 的协议。
适用于-
不需要 TCP 的排序或流量控制功能，并希望自行提供这些机制的应用（例如 NFS）
-
更注重即时交付而非准确交付的应用（如语音或视频传输、DNS）
-
混合模型
面向连接的网络
-
X.25 协议（2.4Kbps ~ 64Kbps）
计算机需先与远程计算机建立连接（虚电路）
数据分组由 3 字节的 报头（包含虚电路编号 / 序列号 / 确认号）和最多 128 字节的数据构成 -
帧中继（9.6Kbps ~ 2Mbps）
无差错控制、无流量控制 -
异步传输模式（155Mbps / 622Mbps）
以 信元 （固定长度分组）传输信息
信元长度为 53 字节，其中 5 字节为 报头，48 字节为 净荷
公式与符号
输入信息 m
输入数据 g(t)
传输信号 s(t)
接收信号 r(t)
输出数据 g′(t)
输出信息 m′
节点处理时延
检查比特错误
确定输出链路
排队时延
数据包在输出链路等待传输的时间，取决于 路由器 的拥塞程度
发送时延
R = 链路带宽 (比特/秒)，单位不是Hz
L = 数据包长度 (比特)
将比特流推送到链路上所需的时间 = L / R
传播时延
d = 物理链路的长度
s = 信号在介质中的传播速度
传播时延 = d / s
传输方向
单工
传输只能在一个方向上进行
例如： 调频广播电台
半双工
可在两个方向上进行传输，但在同一时间只能有一个方向可用
例如： 对讲机
全双工
可同时在两个方向上进行传输
例如： 电话通话
同步串行传输
以时钟信号线对传输的数据线上的信号进行比特同步
以数据块（帧或分组）为单位传输
异步串行传输
独立时钟，无须同步
以 字符 为单位进行传输
发送两个字符之间的间隔是 任意的
接收方依靠字符中的 起始位和停止位 来同步
浙公网安备 33010602011771号