《计算机网络导论》第一章课件.ppt

1、课程介绍课程介绍计算机引论计算机引论计算机网络计算机网络计算机网络导论计算机网络导论网络发展、基本概念、原理、操作深入了解计算机网络的体系结构、原理及协议概括了解计算机网络上课：上课：30实验：实验：10作业作业课程主要内容课程主要内容1、概述计算机网络发展历史、概述计算机网络发展历史2、网络传输介质及物理层设备、网络传输介质及物理层设备3、常见网络硬件、常见网络硬件4、网络通信协议、网络通信协议-物理层与传输层物理层与传输层5、Internet接入接入Internet服务服务6、网络常用命令和网络检测、网络常用命令和网络检测7、网络安全与网络管理概述、网络安全与网络管理概述8、相关网络法律法

2、规及案例分析、相关网络法律法规及案例分析9、网络发展新技术、网络发展新技术第一章第一章 计算机网络概述计算机网络概述 本章内容本章内容1.1计算机网络产生与发展计算机网络产生与发展1.2计算机网络定义与组成计算机网络定义与组成1.3计算机网络体系结构计算机网络体系结构1.4计算机网络系统的分类计算机网络系统的分类1.5计算机网络系统的组成计算机网络系统的组成1.1 1.1 计算机网络的产生和发展计算机网络的产生和发展早期的计算机应用模式单机大、中、小型机庞大，昂贵，资源无法共享分散的计算机构成了一个个的信息“孤岛”计算机网络产生始于1950s，产生的原因：资源共享的需求（计算能力、外设、软件、

3、数据数据）大型项目的合作（进行工程项目协作）人与人之间的信息沟通（数据通信）从体系结构来观察，计算机网络的发展可分为四个阶段（三代网络）：1.以主机为中心的联机终端系统“计算机终端”系统2.以通信子网为中心的主机互连“计算机计算机”网络3.体系结构标准化网络层次化结构，并对每层进行了精确定义4.Internet时代以TCP/IP协议簇为标准，广泛的互联1.以主机为中心的联机终端系统特征：终端(Terminal)共享主机(Host)的软硬件资源单台主机：执行计算和通信任务多台终端：执行用户交互（一般终端没有处理能力只是一种计算机的输入、输出设备）(终端集中器/终端服务器)连接方式：本地或远程TS

4、TTTTTTHOST通信线路通信线路T例子：飞机订票系统 HOST(航空公司总部)Terminals(订票点)通信线路(电话线路)缺点主机负荷重数据处理通信线路利用率低集中控制方式，可靠性低改进终端集中器(近/远距)前端处理机（Front-End Processor,FEP），将通信任务从主机中分离出来2.以通信子网为中心的主机互连特征多个终端联机系统互联，形成了多主机互联网络网络结构从“主机终端”转变为“主机主机”HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路主机主机网络的演变演变阶段1通信任务从主机中分离，由通信控制处理机（CCP）完成CCPCCP：处理主机之间通信任务的专用计算机C

5、CPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT两层网络概念的出现由CCP组成的传输网络通信子网通信子网，提供信息传输服务建立在通信子网基础上的主机集合资源子网资源子网，提供计算资源CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子网通信子网两层网络的概念结构CCCHHH资源子网资源子网通信子网通信子网在通信子网上可有多个资源子网，共享通信子网的服务HH演变阶段2通信子网规模逐渐扩大私有社会公用公用数据通信网PSTN公共交换电话网络 X.25优点降低用户系统建设成本提高通信线路利用率兼容性好公用数据公用数据通信网通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTTARPA

6、NETARPANET与分组交换技术与分组交换技术 分布式拓扑结构的网络具有如下特点：由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性；网络体系结构的奠基人Paul Baran20世纪50年代初，出于美国军方的需要，研制SAGE系统。与前苏联的军事竞赛需要一个“可生存系统”，专门用于传输军事命令和控制信息。电话交换网比较脆弱，不符合“可生存系统”的要求，需要寻找一种有效的通信网络解决方案。Paul Baran提出通信网络的分布式网络结构。分布式拓扑结构的网络ARPANETARPANET与分组交换技术与分组交换技术ARPANET的基本设计思想分组交换子

7、网对分组交换理论做出重大贡献Donald Davies 分组交换由Donald Davies和保罗巴兰在1960年代早期发明,是他们最重要的创新。分组交换技术也称包交换，是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组，通过传输分组的方式传输信息的一种技术。数据交换的发展数据交换的发展数据交换经历了电路交换报文交换分组交换综合业务数字交换分组交换子网结构原理示意图分组交换子网结构原理示意图ARPANETARPANET与分组交换技术与分组交换技术ARPANET的发展过程ARPANET 之父Larry Roberts1969.12 4个节点的实验网络开始运行1972 节点数增加到40个推出

8、Telnet应用出现第一个电子邮件应用程序1975 节点数增加到100多个，正式运行1975 节点数增加到100多个，正式运行1983年分为ARPANET和MILNETARPANETARPANET与分组交换技术与分组交换技术ARPANET对推动网络技术发展的贡献完成了对计算机网络定义与分类方法的研究提出了资源子网、通信子网的网络结构概念研究并实现了分组交换方法完善了层次型网络体系结构的模型与协议体系开始了TCP/IP模型、协议与网络互联技术的研究与应用3.体系结构标准化网络为什么需要标准化？不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力而兼容性和互操作性的最终目的仍是资源

9、共享标准化的时机？先制定标准再开发还是先开发再制定标准？各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是基础网络体系结构标准化过程的演变厂商标准：IBM-SNA，DEC-DNA等缺点：适用范围：兼容性 技术垄断：竞争 标准不统一：用户利益国际标准（ISO OSI/RM）O Open S System I Interconnection/R Recommended MModel(开放系统互联参考模型，简称OSIOSI参考模型参考模型)OSI参考模型是一种概念上的网络模型，规定了网络体系结构的框架：7个层次只说明了做什么（WHAT TO DO）而未规定怎样做（HOW TO DO）

10、太复杂，几乎没有与之完全符合的网络事实上的标准：TCP/IP(因特网的骨干协议)从体系结构上看，它是OSI参考模型的简化（4层）4.因特网时代的到来因特网的出现标志着网络时代的到来因特网是全球性的网络丰富的信息和便利的使用是其规模迅速增长的主要驱动力截止到2000年,Internet的规模为网络数达到105数量级,主机数达到107数量级,用户数108数量级，主干速率大于2.5Gbit/s美国政府资助的“下一代因特网计划”目标是主干网的速率比现在的因特网高1000倍端到端的速率要达到100Mbit/s10Gbit/sVinton G.Cerf-闻名遐迩的“互联网之父”，Vint 和 Robert

11、 Kahn 合作设计了 TCP/IP 协议及互联网的基础体系结构。Robert E.Kahn是TCP/IP协议合作发明者、互联网雏形Arpanet网络系统设计者、“信息高速公路”概念创立人。Kahn与Cerf一起合作提出了TCP/IP协议。TCP/IP协议已经成为现代Internet的通讯基础。2005年2月16日，国际计算机协会宣布令人获得2004图灵奖，表彰他们在设计和实施Internet基础通信协议方面的成就。二、TCP/IP与网络体系结构互联网之父Vinton G.Cerf Robert E.KahnInternetInternet以相互交流信息资源为目的，基于一些共同的协议，通过许多

12、路由器和公共互联网而成，它是一个信息资源和资源共享的集合。三、INTERNET的发展Internet的前身ARPANet1986年，NSF（美国国家科学基金会）建立了自己的计算机通信网络，并逐渐 ARPANet在Internet的地位，1990 ARPANet正式宣布关闭1992年，Internet上的主机超过1百万台，主干网速率45Mbps。1999主机已超过1千万台，主干网速率提高到2.5Gbps对网络的使用WWW被广泛使用在Internet上，大大方便了广大非网络专业人员，促进了Internet的发展web技术的产生发展什么是web？Web的工作原理Web的体系结构Web三要素从web1

13、.0到web2.0 四、WEB技术WEB技术的产生发展Web之父Tim Berners-Lee1989年仲夏之夜，蒂姆成功开发出世界上第一个Web服务器和第一个Web客户机。1989年12月，蒂姆为他的发明正式定名为World Wide Web，即我们熟悉的WWW；1991年5月WWW在 Internet上首次露面，立即引起轰动，获得了极大的成功被广泛推广应用。什么是WEBWeb:WWW,万维网（亦作“网络”、“WWW”、“3W”或“World Wide Web”），Web通过一种超文本方式，把网络上不同计算机内的信息有机地结合在一起，并且可以通过超文本传输协议（HTTP）从一台Web服务器转

14、到另一台Web服务器上检索信 息。Web服务器能发布图文并茂的信息，甚至在软件支持的情况下还可以发布音频和视频信息。此外，Internet的许多其它功 能，如E-mail、Telnet、FTP、WAIS 等都有可通过Web实现。万维网常被当成因特网的同义词，不过其实万维网是靠万维网常被当成因特网的同义词，不过其实万维网是靠着因特网运行的一项服务。着因特网运行的一项服务。在计算机科学领域内做出突出贡献的人们在计算机科学领域内做出突出贡献的人们推荐阅读计算机与网络之父计算机与网络之父 作者作者：叶平，罗治馨 著 ISBNISBN：10位753093371X 13位9787530933718 出版社

15、出版社：天津教育出版社1.2 1.2 计算机网络的定义和功能计算机网络的定义和功能计算机网络定义的主要观点：从应用的观点：以相互共享资源方式连接起来，且各自具有独立功能的计算机系统的集合。从物理的观点：在网络协议的控制下，由若干台计算机和数据传输设备组成的系统。观点3：计算机网络可以定义为：把分布在不同地理位置的计算机系统，通过通信系统连接起来，在协议的支持下，实现资源共享和相互通信。归纳与综合计算机网络：相互连接的自治计算机的集合计算机网络：相互连接的自治计算机的集合自治自治：能独立运行，不依赖于其他计算机“主控-从属”类型的系统是计算机网络吗？“主机-终端”系统（第一代网络）呢？互连互连：

16、以任何可能的通信连接方式有线方式：铜线、光纤无线方式：红外、无线电（微波）、卫星通信网络通信网络计算机系统计算机系统计算机网络与其它类似系统的比较终端分时系统各终端分时占用主机资源终端无计算能力，对主机的依赖性极强通信主要采用异步串行连接（本地或远程）多机系统紧耦合，主机间通信多采用共享存储器、共享总线等（有的系统也采用高速局域网）分布式系统计算机网络与分布式系统计算机网络与分布式系统分布式系统的特点在分布式OS统一调度下，各计算机协调工作，共同完成一项任务，如并行计算。用户面对的是一台逻辑上的计算机，组成分布式系统的各计算机怎样协同工作，对用户透明。用途主要是科学计算和事务处理。计算机网络与

17、分布式系统（续）计算机网络与分布式系统（续）计算机网络 非协调性的；松散耦合的；各计算机对用户非透明，用户必须指定资源的位置；用途主要是资源共享。分布式系统往往是基于计算机网络来实现的：在因特网中，域名服务系统（DNS)是分布式系统的一项典型的应用。分布式数据库系统也需要网络的支持。计算机网络能做什么（功能）计算机网络能做什么（功能）数据通信数据通信(Communication Medium)文件传输、IP电话、email、视频会议、信息发布、交互式娱乐、音乐资源共享资源共享(Resource Sharing)软件、硬件、数据（数据库）提供高可靠性服务提供高可靠性服务(High Reliabi

18、lity)利用可替代的资源，提供连续的高可靠服务节省投资节省投资(Saving Money)替代昂贵的大中型机系统分布式处理分布式处理(Distributed Processing)1.3 1.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构本节内容本节内容层次化的层次化的网络体系结构网络体系结构开放系统互联参考模型（开放系统互联参考模型（OSI/RMOSI/RM）TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构OSIOSI和和TCP/IPTCP/IP的的比较比较应用层应用层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层1.3.1 1.3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构u网络体系结构提出的

19、背景网络体系结构提出的背景计算机网络的复杂性、异质性计算机网络的复杂性、异质性u不同的通信介质不同的通信介质有线、无线、有线、无线、u不同种类的设备不同种类的设备主机、路由器、交换机、复用设备、主机、路由器、交换机、复用设备、u不同的操作系统不同的操作系统UnixUnix、WindowsWindows、u不同的软不同的软/硬件、接口和通信约定（协议）硬件、接口和通信约定（协议）u不同的应用环境不同的应用环境固定、移动、固定、移动、u不同种类业务不同种类业务分时、交互、实时、分时、交互、实时、u宝贵的投资和积累宝贵的投资和积累有形、无形、有形、无形、u用户业务的延续性用户业务的延续性不允许出现大

20、的跌宕起伏不允许出现大的跌宕起伏结构清晰简化设计与实现便于更新与维护较强的独立性和适应性 对于复杂的网络系统，用什么方法能合理地组织网络的结构，以达到：解决：分而治之！解决：分而治之！一个生活中的例子：信件的邮递信件的邮递分层的网络体系结构分层的网络体系结构分层的基本思想分层的基本思想每一层都在它的下层提供的服务基础上提供更高级的增值服务，而最高层提供能运行分布式应用程序的服务。层次化方法在其它领域的应用程序设计程序设计把一个大的程序分解为若干个层次的小模块来实现，如操作系统。把一个大的程序分解为若干个层次的小模块来实现，如操作系统。瀑布模型把软件生命周期划分为八个阶段瀑布模型把软件生命周期划

21、分为八个阶段:问题的定义、可行性研问题的定义、可行性研究、软件需求分析、系统总体设计、详细设计、编码、测试和运究、软件需求分析、系统总体设计、详细设计、编码、测试和运行、维护行、维护 邮政系统邮政系统邮递员、邮政分局、邮政总局、邮政运输邮递员、邮政分局、邮政总局、邮政运输银行系统银行系统 物流系统物流系统。1.1.计算机网络体系结构的定义计算机网络体系结构的定义计算机网络中也采用了计算机网络中也采用了分层分层方法。方法。把复杂的问题划分为把复杂的问题划分为若干个较小的、单一的局部问题，在不同层上予以解决。若干个较小的、单一的局部问题，在不同层上予以解决。网络的层次结构方法要解决的问题：网络的层

22、次结构方法要解决的问题：网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分层与功能分层与功能）各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？（各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？（服务与接口服务与接口）通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议协议）计算机网络中，层层、协议协议和层间接口层间接口的集合被称为计算机网计算机网络体系结构络体系结构。换句话说：体系结构包括三个内容：换句话说：体系结构包括三个内容：分层结构与每层的功能，服分层结构与每层的功能，服务与层间接口，协议。务与层间接口，协议。最早的网络体系结构源于IB

23、M的SNASNA；其它的网络体系结构还有DEC的DNADNA等由国际化标准组织ISO制定的网络体系结构国际标准是OSI/RMOSI/RM；实际中应用最广泛的是TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构事实上的标准网络网络分层分层体系体系结构结构P3P2P1 2 1 3 2 1物理通信线路物理通信线路 3 N+1 N N-1 N+1 N N-1Pn-1PnPn+1系统系统A系统系统Bl网络中的任何一个系统都是按照层次结构来组织的l同一网络中，任意两个端系统必须具有相同的层次l每层使用其下层提供的服务，并向其上层提供服务l通信只在对等层间进行（间接的、逻辑的、虚拟的），非对等层之间不能互相“通信”l

24、实际的物理通信只在最底层完成lPn：第n层协议协议，即第n层对等实体间通信时必须遵循的规则或约定2.2.网络体系结构的分层原理网络体系结构的分层原理对等层通信的实质对等层通信的实质网络分层体系结构原理网络分层体系结构原理禁止禁止不同主机的对等层之间进行不同主机的对等层之间进行直接直接通信通信。v实际上，每一层必须依靠下层提供的服务来与另一台主机的实际上，每一层必须依靠下层提供的服务来与另一台主机的对等层通信。对等层通信。上层上层使用使用下层提供的服务下层提供的服务Service user；下层向上层下层向上层提供提供服务服务Service provider。v第n+1层是第n层的服务用户，第n

25、-1层是第n层的服务提供者v第n层的服务也依赖于第n-1层以及以下各层的服务v例：邮政通信例：邮政通信对等通信例：两个人收发信件对等通信例：两个人收发信件问题：问题：收信人与发信人之间、邮局之间，他们是在直接通信吗？收信人与发信人之间、邮局之间，他们是在直接通信吗？邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？信件内容信件内容邮件地址邮件地址货物地址货物地址发信人发信人邮局邮局运输系统运输系统信件内容信件内容邮件地址邮件地址货物地址货物地址收信人收信人对信件内容的共识对信件内容的共识对信件

26、如何传递的共识对信件如何传递的共识对货物如何运输的共识对货物如何运输的共识P3P2P1公路，铁路，航空公路，铁路，航空邮局邮局运输系统运输系统对等层通信的实质对等层通信的实质对等层实体之间实现的是虚拟对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信；的逻辑通信；下层向上层提供服务；下层向上层提供服务；上层依赖上层依赖下层提供的服务来与下层提供的服务来与其它主机上的对等层通信；其它主机上的对等层通信；实际通信在最底层完成。实际通信在最底层完成。3 2 1 N+1 N N-1 2 1 3 N+1 N N-1源进程传送消息到目标进程的过程：消息送到源系统的最高层；从最高层开始，自上而下逐层封装封装；经物理线路传

27、输到目标系统；目标系统将收到的信息自下而上逐层处理并拆封拆封；由最高层将消息提交给目标进程。目标进程源进程P3P2P1物理通信线路物理通信线路Pn-1PnPn+1消息消息消息消息逻辑通信逻辑通信在各层中实现的主要功能在各层中实现的主要功能差错控制使对等层的通信更加可靠流量控制控制发送端的速率，使接收端能来得及接收分段和重装发送端将数据块分成更小的单位，并在接收端重新组合复用和分用多个高层的对等层通信会话复用一条低层连接建立连接和释放连接3.3.通信协议通信协议人际交流的协议人际交流的协议:人类之间“我有一个问题.”“现在几点了?”说明发送的消息 说明接收到某消息后所应采取的行动 说明动作的次序

28、协议：协议：定义定义网络实体间网络实体间发送和接收发送和接收报文的格式、顺序以及当传报文的格式、顺序以及当传送和接收消息时应采取的行送和接收消息时应采取的行动。动。（语义、语法和时序语义、语法和时序）HiHiWhats thetime?2:00请求连接传送文件：xxxxx.xxxtime连接确认通信协议的三要素通信协议的三要素语义语义对协议中各协议元素的含义的解释，例如：对协议中各协议元素的含义的解释，例如：在在HDLCHDLC协议中，标志协议中，标志Flag(7EH)Flag(7EH)表示报文的开始和结束表示报文的开始和结束在在BSCBSC协议中，协议中，SOH(01H)SOH(01H)表示

29、报文的开始，表示报文的开始，STX(02H)STX(02H)表示报文表示报文正文的开始，正文的开始，ETX(03H)ETX(03H)表示报文正文的结束表示报文正文的结束语法语法协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如：协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如：时序时序通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则Flag Address CtrlDataFCSS FlagSOHHEADSTXTEXTETX BCCBSCHDLC确认释放连接释放确认释放确认连接确认数据连接请求连接确认tt时序例时序例释放连接释放连接数据传输数据传输建立连接建立连接网络体系结构

30、中：网络体系结构中：每层可能会有若干个协议每层可能会有若干个协议一个协议只属于一个层次一个协议只属于一个层次协议可以由软件或硬件来实现：协议可以由软件或硬件来实现：网络通信协议软件、网络驱动程序网络通信协议软件、网络驱动程序网络硬件网络硬件常用协议组：常用协议组：TCP/IPTCP/IP（WindowsWindows、UnixUnix、LinuxLinux、）NetBEUINetBEUI（WindowsWindows）IPX/SPXIPX/SPX（NetWareNetWare、WindowsWindows）协议数据单元（协议数据单元（PDUPDU）网络体系结构中，对等层之间交换的信息报文统称为

31、网络体系结构中，对等层之间交换的信息报文统称为协议数协议数据单元据单元（Protocol Data UnitProtocol Data Unit，PDUPDU）。）。传输层及以下各层的传输层及以下各层的PDUPDU另外还有各自特定的名称：另外还有各自特定的名称：传输层传输层段（段（SegmentSegment）网络层网络层分组分组/包（包（PacketPacket）数据链路层数据链路层帧（帧（FrameFrame）物理层物理层比特（比特（BitBit）PDUPDU由由协议控制信息（协议头）协议控制信息（协议头）和和数据数据（SDUSDU）组成）组成:协议头部中含有完成数据传输所需的控制信息协议

32、头部中含有完成数据传输所需的控制信息:地址、序号、长度、分段标志、差错控制信息、地址、序号、长度、分段标志、差错控制信息、协议控制信息协议控制信息数据（数据（SDU）下层把上层的下层把上层的PDUPDU作为本层的数据加以作为本层的数据加以封装封装，然后，然后加入本层的协议头部（和尾部）形成本层的加入本层的协议头部（和尾部）形成本层的PDUPDU。封装封装：就是在数据前面加上特定的协议头部。：就是在数据前面加上特定的协议头部。因此，数据在源站自上而下递交的过程实际上就是因此，数据在源站自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交

33、的过程就是不断拆封的过程。程就是不断拆封的过程。类比：发送信件类比：发送信件数据在传输时，其外面实际上要被包封多层数据在传输时，其外面实际上要被包封多层“信封信封”。数数 据据协议头协议头数数 据据N+1层层PDUN层层PDU数据多层封装数据多层封装数据数据 段头段头数据数据 段头段头数据数据分组分组头头帧头帧头 段头段头数据数据分组头分组头帧尾帧尾封装封装段段分组分组帧帧拆封拆封 TCP头头应用层数据应用层数据应用层数据应用层数据 TCP头头应用层数据应用层数据IP头头帧头帧头 TCP头头应用层数据应用层数据IP头头帧尾帧尾实例：实例：TCP/IP协议的封装过程协议的封装过程应用层应用层 传

34、输层传输层 网络层网络层 链路层链路层 在目的站，某一层只能识别由源站对等层封装的在目的站，某一层只能识别由源站对等层封装的“信封信封”，而对于被封装在而对于被封装在“信封信封”内部的内部的“数据数据”仅仅是拆封后将其仅仅是拆封后将其提交给上层，本层不作任何处理。提交给上层，本层不作任何处理。每一层只处理本层的协议头部！每一层只处理本层的协议头部！1.3.2 OSI/RM1.3.2 OSI/RM与与TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构OSI/RMOSI/RM的体系结构分为的体系结构分为7 7层层应用层应用层Application表示层表示层Presentation会话层会话层Session

35、传输层传输层Transport物理层物理层Physical数据链路层数据链路层Data Link网络层网络层Network7654321为网络应用提供服务为网络应用提供服务数据表示数据表示在用户间建立会话关系在用户间建立会话关系不同主机进程间的通信不同主机进程间的通信在主机间传输分组在主机间传输分组在节点间可靠地传输帧在节点间可靠地传输帧位流的透明传输位流的透明传输TCP/IPTCP/IP体系结构分为体系结构分为4 4层层：应用层应用层传输层传输层网际层网际层网络接口层网络接口层数据链路层物理层数据链路层物理层applicationtransportinternetnetwork interf

36、acedata linkphysicalv注：注：TCP/IP体系结构有时也采用体系结构有时也采用5层表示方法，即用数层表示方法，即用数据链路层和物理层代替网络接口层。据链路层和物理层代替网络接口层。TCP/IPTCP/IP与与OSI/RMOSI/RM的对应关系的对应关系OSI/RMOSI/RM和和TCP/IPTCP/IP相结合的相结合的5 5层结构层结构原理体系结构：原理体系结构：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层7654321OSI/RM应用层应用层

37、传输层传输层网络接口层网络接口层网际层网际层TCP/IPPPP,HDLC,FDDI,Ethernet,802.3,802.5等等等等TCP/IP支持支持所有标准的物所有标准的物理层和数据链理层和数据链路层协议路层协议1.3.3 1.3.3 体系结构各层概述体系结构各层概述物理层（物理层（physical layerphysical layer）任务：在物理媒体任务：在物理媒体(介质介质)上上正确地正确地、透明地透明地传送比特流。传送比特流。协议协议(标准标准)：规定了物理接口的各种特性：规定了物理接口的各种特性：机械机械：物理连接器的尺寸、形状、规格：物理连接器的尺寸、形状、规格电气电气：信号

38、电平，信号的脉冲宽度和频率，数据传送速率，最大传：信号电平，信号的脉冲宽度和频率，数据传送速率，最大传输距离等输距离等功能功能：接口引（线）脚的功能和作用：接口引（线）脚的功能和作用规程规程：信号时序，应答关系，操作过程：信号时序，应答关系，操作过程功能：建立和拆除物理连接、位流传输、管理功能：建立和拆除物理连接、位流传输、管理例：例：RS-232RS-232、RS-449RS-449、V.24V.24、V.35V.35、G.703/G.704G.703/G.704数据链路层（数据链路层（data link layerdata link layer）任务：在两个任务：在两个相邻节点相邻节点间可

39、靠地传输数据，使之对网络层呈现为间可靠地传输数据，使之对网络层呈现为一条无错的链路。一条无错的链路。功能与服务：功能与服务：建立与拆除数据链路连接建立与拆除数据链路连接组帧组帧：帧封装，按顺序传送，处理返回的确认：帧封装，按顺序传送，处理返回的确认帧；帧；定界与同步定界与同步：产生：产生/识别帧边界；识别帧边界；差错检测差错检测/恢复恢复：可靠的传输，：可靠的传输，CRCCRC，ARQARQ；流量控制流量控制：抑止发送方的传输速率，使接收方：抑止发送方的传输速率，使接收方来得及接收。来得及接收。协议：两类协议：两类面向字符的：面向字符的：数据以字符为单位传输，用控制字符控制通信数据以字符为单位

40、传输，用控制字符控制通信IBMIBM的的BSCBSC规程规程(二进制同步控制规程二进制同步控制规程)面向比特的：面向比特的：数据以位为单位传输，用帧中的控制字段控制通信数据以位为单位传输，用帧中的控制字段控制通信ISOISO的的HDLCHDLC规程规程共享信道问题共享信道问题(LAN or Wireless)(LAN or Wireless)：如何控制对如何控制对共享信道共享信道的访问？的访问？将数据链路层划分为将数据链路层划分为逻辑链路控制逻辑链路控制(Logical Link Control,LLC)(Logical Link Control,LLC)和和介质访介质访问控制问控制(Medi

41、a Access Control,MAC)(Media Access Control,MAC)两个子层，由两个子层，由MACMAC子层解决共享介子层解决共享介质访问控制问题。质访问控制问题。LANLAN使用的两种主要介质访问控制方法：使用的两种主要介质访问控制方法：CSMA/CDCSMA/CDTOKEN RINGTOKEN RING链路层的任务链路层的任务两节点间节点间可靠的数据传输Ethernet,X.25,ATM,网络层（网络层（network layernetwork layer，internet layerinternet layer）任务：选择合适的路由，把分组从源端传送到目的端。任

42、务：选择合适的路由，把分组从源端传送到目的端。功能与服务：功能与服务：在源端与目的端之间建立、维护、终止网络的连接在源端与目的端之间建立、维护、终止网络的连接路由选择和分组中转路由选择和分组中转流量控制和拥塞控制流量控制和拥塞控制多路复用：为多个传输层实体提供网络连接服务多路复用：为多个传输层实体提供网络连接服务分段与组合：大数据块分段，小数据块组合分段与组合：大数据块分段，小数据块组合差错检测与恢复差错检测与恢复流量统计和记账流量统计和记账IPIP协议协议RFC 791RFC 791：RFC(Request For Comments)“RFC(Request For Comments)“请求

43、注解请求注解”,提供无连接的数据报服务提供无连接的数据报服务路由选择路由选择如何在多条通信路径中找一条如何在多条通信路径中找一条最佳路径最佳路径？依据：依据：速度速度,距离距离(步跳数步跳数),价格价格,拥塞程度拥塞程度路由器中路由表的建立与维护路由器中路由表的建立与维护静态：人工设置，只适用于小型网络静态：人工设置，只适用于小型网络动态：运行过程中根据网络情况自动地动态维护动态：运行过程中根据网络情况自动地动态维护路由算法路由算法建立与维护路由表的方法建立与维护路由表的方法距离向量算法：距离向量算法：RIPRIP、CGPCGP等等链路状态算法：链路状态算法：OSPFOSPF等等网络层的任务网

44、络层的任务沿两端点间端点间的最佳路由传输数据（主机间的逻辑通信）Ethernet,X.25,ATM,传输层（传输层（transport layertransport layer）任务：在源端与目的端之间提供可靠的透明数据传输，使上层服任务：在源端与目的端之间提供可靠的透明数据传输，使上层服务用户不必关系通信子网的实现细节。务用户不必关系通信子网的实现细节。传输层的特点传输层的特点以上各层：面向应用，本层及以下各层：面向传输；以上各层：面向应用，本层及以下各层：面向传输；与网络层的部分服务有重叠交叉，功能取舍取决于网络层功能的强弱；与网络层的部分服务有重叠交叉，功能取舍取决于网络层功能的强弱；只

45、存在于端主机中；只存在于端主机中；实现源主机到目的主机实现源主机到目的主机“端到端端到端”的连接；的连接；在这一点上与网络层的区别是什么？在这一点上与网络层的区别是什么？v网络层：为网络层：为主机之间主机之间提供逻辑传输提供逻辑传输v传输层：为传输层：为应用进程之间应用进程之间提供逻辑传输提供逻辑传输功能：功能：地址映射：地址映射：源端进程地址映射到网络地址，或反之；源端进程地址映射到网络地址，或反之；多路复用与分割：多路复用与分割：多个传输连接共用一条网络连接；多个传输连接共用一条网络连接；一条传输连接使用多个网络连接；一条传输连接使用多个网络连接；进行数据分段并在目的端重新组装；进行数据分

46、段并在目的端重新组装；传输连接的建立与释放；传输连接的建立与释放；提供提供“面向连接面向连接”和和“无连接无连接”两种服务：两种服务：TCP/IPTCP/IP协议：协议：TCPTCP和和UDPUDP（用户数据报协议（用户数据报协议 无连接的无连接的）传输差错校验与恢复；传输差错校验与恢复；流量控制，防止数据传输过载。流量控制，防止数据传输过载。传输层两种服务的比较传输层两种服务的比较Connection Oriented Connectionless参考模式参考模式电话系统电话系统邮政系统邮政系统特点特点静态分配资源；传输静态分配资源；传输前需要建立连接前需要建立连接动态分配资源动态分配资源可

47、靠性可靠性提供可靠的传输服务：无提供可靠的传输服务：无错、按序、无丢失错、按序、无丢失/无重复无重复不能防止报文的损坏、失不能防止报文的损坏、失序、丢失和重复序、丢失和重复对目的地址对目的地址 的要求的要求仅在连接阶段需要完整的仅在连接阶段需要完整的目的地址目的地址需要为每一个报文提供完需要为每一个报文提供完整的目的地址整的目的地址适用场合适用场合在一段时间内向同一目的地在一段时间内向同一目的地发送大量报文发送大量报文;实时性要求实时性要求少量零星报文少量零星报文分类及示例分类及示例1.可靠消息流可靠消息流 -文件传输文件传输2.可靠字节流可靠字节流 -远程登录远程登录3.不可靠连接不可靠连接

48、 -数字化声音数字化声音1.数据报数据报 -广播广播/组播组播2.可靠的数据报可靠的数据报-挂号邮件挂号邮件3.请求应答请求应答 -数据库查询数据库查询传输层与网络层的关系传输层与网络层的关系网络层提供网络中主机间的“逻辑通信”；而传输层提供主机中的进程间的“逻辑通信”。二者之间的差别：微妙而又重要类比主机：单位的传达室进程：单位中的职工应用层报文：信件网络层协议=邮局的投递服务，只负责递送到传达室传输层协议=传达室的收发服务，负责递送到每个职工网络层的任务网络层的任务沿两端点间的最佳路由传输数据（主机间的逻辑通信主机间的逻辑通信）Ethernet,X.25,ATM,传输层的任务传输层的任务两

49、端点间可靠的透明数据传输（应用进程间的逻辑通信应用进程间的逻辑通信）通信子网通信子网应用层（应用层（application layerapplication layer）任务：为用户的应用进程提供网络通信服务。任务：为用户的应用进程提供网络通信服务。功能：功能：提供各种不同的应用协议以满足应用进程的需求；提供各种不同的应用协议以满足应用进程的需求；识别并证实目的通信方的可用性；识别并证实目的通信方的可用性；使协同工作的应用进程之间进行同步；使协同工作的应用进程之间进行同步；为通信过程申请资源。为通信过程申请资源。应用层协议的例子：应用层协议的例子：OSI:OSI:VTPVTP、MHSMHS、F

50、TAMFTAM、DSDS、TCP/IP:TCP/IP:TelnetTelnet、SMTPSMTP、FTPFTP、DNSDNS、HTTPHTTP、TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构TCP/IPTCP/IP不是一个单个的协议，而是由数十个具有层次结构的不是一个单个的协议，而是由数十个具有层次结构的协议组成的一个协议集。协议组成的一个协议集。TCPTCP和和IPIP是该协议集中的两个最重要的核心协议。是该协议集中的两个最重要的核心协议。TCP/IPTCP/IP是是InternetInternet上的标准通信协议集。上的标准通信协议集。Message（报文）（报文）Segment（段）（段）Pa