1、网络技术与应用网络技术与应用 网络技术与应用网络技术与应用本章学习要求：掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念掌握：网络体系结构的层次化研究方法掌握：OSI参考模型及各层的基本服务功能掌握：TCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本服务 功能与协议族了解：OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较网络技术与应用网络技术与应用计算机网络是由多种计算机和各类终端通过通信线路连接起来的复合系统。在这个系统中，由于计算机型号不一，终端类型各异，加之线路类型、连接方式、同步方式、通信方式的不同，给网络中各结点的通信带来许多不便。由于在不同计算机系统之间，真正以协同方式进行通信的任务是十分复杂的。
2、为了设计这样复杂的计算机网络，早在最初的ARPANET设计时即提出了分层的方法。“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部总是比较易于研究和处理。网络技术与应用网络技术与应用以日常写信并通过邮局邮寄的过程为例进行来说明网络分层的概念。如有一封从南开大学到清华大学的信。对通信双方来讲，真正关心的是信的内容，但为了将信传递到对方手中，需要进行相应的处理，中间经历多个环节。网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用 写信人写信人 邮局邮局 运输部门运输部门 收信人收信人 邮局邮局 运输部门运输部门 用户与邮局用户与邮局之间的约定
3、之间的约定 邮局与运输部邮局与运输部门之间的约定门之间的约定 用户层用户层 邮局层邮局层 运输层运输层 邮局之间的协议邮局之间的协议 运输部门之间的协议运输部门之间的协议 用户之间的协议用户之间的协议 信件从信件从 A 地到地到 B 地地 A 地地 B 地地 网络技术与应用网络技术与应用写信人、邮局、运输部门对信件的封装：用户（写信人）需要将信装入信封，信封上需要填写收信人地址、姓名和邮编以及寄信人的地址、姓名和邮编，还有投递方式等。这就是写信人对信件的封装，邮局和运输部门都需按照用户的指示来投递信件。网络技术与应用网络技术与应用写信人和收信人之间的协议（约定）：写信时必须采用双方都懂的语言，
4、开头是对方称谓、中间是内容、最后是落款和时间等。这样，对方收到信后，才可以看懂信中的内容，知道是谁写的，什么时候写的等。例如，间谍之间通过密码来传递信息。邮局与邮局之间的协议（约定）：A地和B地的邮局应采用相同的规则或约定，当A地的信件到达B地后，B地邮局能按相互的约定将信件传送到收信人手中。运输部门与运输部门之间的协议（约定）：A、B两地的运输部门将按照它们事先的约定，将信件交给指定的邮局，或接受邮局发送来的信件。网络技术与应用网络技术与应用寄信人与邮局之间的协议（约定）：信写好之后，必须将信封装并交由邮局寄发，这时寄信人按规定填写信封并购买邮票。邮局与运输部门之间的协议（约定）：邮局先将信
5、件进行分拣和分类，再交付运输部门进行运输，如航空信交民航、平信交铁路或公路运输部门等。这时邮局和运输部门将约定信件的到站地点、时间和包裹形式等。网络技术与应用网络技术与应用为了将信件从A地送到B地的收信人手中，A地邮局与B地邮局之间、A地运输部门与B地运输部门之间都有一定的协议或约定。邮寄方式邮寄方式 邮局盖章邮票邮局盖章邮票 信封信封 书信内容书信内容 称谓、内容、落款称谓、内容、落款 收信人地址、姓名、邮政编码收信人地址、姓名、邮政编码 是平信还是空邮是平信还是空邮 信件发送日期、邮局信息等信件发送日期、邮局信息等 网络技术与应用网络技术与应用 写信人写信人 邮局邮局 运输部门运输部门 收
6、信人收信人 邮局邮局 运输部门运输部门 用户与邮局用户与邮局之间的约定之间的约定 邮局与运输部邮局与运输部门之间的约定门之间的约定 用户层用户层 邮局层邮局层 运输层运输层 邮局之间的协议邮局之间的协议 运输部门之间的协议运输部门之间的协议 用户之间的协议用户之间的协议 信件从信件从 A 地到地到 B 地地 A 地地 B 地地 网络技术与应用网络技术与应用1 1、协议（、协议（ProtocolProtocol）计算机网络的通信是一个非常复杂的过程，因此通信双方都应遵循一定的规则和规程，这就是协议（协议（Protocol）。即通信双方在通信过程中必须遵守的规则的集合。协议代表着标准化，它是一组规
7、则的集合，是进行交互的双方必须遵守的约定。在网络系统中，为了保证数据通信双方能正确而自动地进行通信，针对通信过程的各种问题，制定了一整套约定，这就是网络系统的通信协议。从本质上讲，协议是一种特殊的软件，是一套语义和语法规则，用来规定有关功能部件在通信过程的操作。网络技术与应用网络技术与应用协议有三个要素，即：语法（Syntax）数据与控制信息的格式、数据编码等。如：数据格式、编码、信号电平等。语义（Semantic）控制信息的内容，需要做出的动作及响应。如：需要发生何种控制信息，完成何种动作，做出何种应答等。时序（Timing）事件先后顺序和速度匹配。是对事件实现顺序的详细说明，如：速度匹配、
8、排序等。网络技术与应用网络技术与应用以两个人打电话为例来说明协议的概念：以两个人打电话为例来说明协议的概念：甲要打电话给乙，首先甲拨通乙的电话号码，对方电话甲要打电话给乙，首先甲拨通乙的电话号码，对方电话振铃，乙拿起电话，然后甲乙开始通话，通话完毕后，双振铃，乙拿起电话，然后甲乙开始通话，通话完毕后，双方挂断电话。方挂断电话。其中，其中，电话号码就是电话号码就是“语法语法”的一个例子的一个例子，一般电话号，一般电话号码由五到八位阿拉伯数字组成，如果是长途要加拨区号，码由五到八位阿拉伯数字组成，如果是长途要加拨区号，国际长途还有国家代码等等；两人之间的谈话选择使用什国际长途还有国家代码等等；两人
9、之间的谈话选择使用什么语言也是么语言也是语法语法 网络技术与应用网络技术与应用甲拨通乙的电话后，乙的电话振铃，振铃是一个信号，表示有电话打进，乙选择接电话，讲话；这一系列的动作这一系列的动作包括了控制信号、响应动作、包括了控制信号、响应动作、讲话内容等等，就是等等，就是“语义语义”的例子的例子；“时序时序”的概念更好理解，因为甲拨了电话，乙的电话的概念更好理解，因为甲拨了电话，乙的电话才会响，乙听到铃声后才会考虑要不要接才会响，乙听到铃声后才会考虑要不要接，这一系列事件的因果关系十分明确，不可能没有人拨乙的电话而乙的电话会响，也不可能在电话铃没响的情况下，乙拿起电话却从话筒里传出甲的声音。网络
10、技术与应用网络技术与应用2 2 协议分层协议分层近40年来，计算机网络飞速发展，已成为一种复杂、多样的大系统，计算机网络的实现要解决很多复杂的技术问题：支持多种通信媒体（如电话线、铜缆、光纤、卫星等）；支持多厂商、异种机互联，包括软件的通信约定至硬件接口的规范；支持多种业务，如批处理、交互分时、数据库等；支持高级人机接口，满足人们对多媒体日益增长的需求，如何有效地解决这所有的问题？。网络技术与应用网络技术与应用网络设计者通常采用分层模型来开发网络协议采用分层模型来开发网络协议，分层模型描述了把通信问题分为几个子问题的方法，每个子问题对应一层。即“分而治之”，将一个复杂的系统分解成一个个容易处理
11、的子问题，然后加以解决。分层设计方法分层设计方法是按照信息的传输过程将网络的整体功能划分为一个个子功能层，每层完成特定功能，同等功能层之间采用相同的协议，相邻功能层之间通过接口进行信息传递；各层协调起来实现整个网络系统。层次结构的好处在于使每一层实现一种相对独立的功能。分层结构还有利于交流、理解和标准化。网络技术与应用网络技术与应用在所示的一般分层结构中，n 层是n-1层的用户，又是n+1层的服务提供者。n+1层虽然只直接使用了n层提供的服务，实际上它通过n层还间接地使用了n-1层以及以下所有各层的服务。网络技术与应用网络技术与应用接口（接口（interfaceinterface）接口是同一结
12、点内相邻层之间交换信息的连接点。同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接口，低层向高层通过接口提供服务；高层通过接口调用服务获得服务。只要接口条件不变、低层功能不变，低层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的工作。网络技术与应用网络技术与应用服务原语服务原语 服务在形式上是由一组原语（Primitive）来描述的。原语原语是指一种不可再分的操作，提供用户和其他实体访问该服务的方法，定义了上层实体与下层实体间的接口模型。通常服务原服务原语语有请求、指示、响应和证实四类。请求原语请求原语（Request）是由一个实体发送给服务提供者的、希望得到某些操作的服务请求；指示（指示（Indica
13、tionIndication）原语）原语通知上层实体某个事件的发生；响应（响应（ResponseResponse）原语）原语指示一个实体希望响应一个事件；证实（证实（ConfirmConfirm）原语）原语返回对先前请求的响应。网络技术与应用网络技术与应用 服务可分为面向连接的服务面向连接的服务(如虚电路,保证数据流有序)和面向无连接的服务面向无连接的服务(如数据报,每个报文相对独立,到达目的地的先后顺序可能是乱序)两种形式。服务还可以分为“有证实”和“无证实”的服务。有证实服务包括请求、指示、响应和证实四个原语，无证实服务只有请求和指示两个原语。服务质量（QOS）用来评价每种服务的特性。通常
14、面向可靠连接的服务质量较高，因为在接收方有确认和重传的处理过程，但增加了额外的开销和延迟。服务形式服务形式 网络技术与应用网络技术与应用服务形式服务形式 网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用二、二、OSIOSI参考模型的结构参考模型的结构在制定计算机网络标准方面，起着很大作用的两大国际组织是：国际电报与电话咨询委员会（CCITT）国际标准化组织（ISO）CCITT与ISO的工作领域不同：CCITT 主要是考虑通信标准的制定；ISO主要是考虑信息处理与网络体系结构。网络技术与应用网络技术与应用 1974年，美国的IBM公
15、司宣布了它研制的系统网络体系结构SNA（System Network Architecture）。为了使不同体系结构的计算机网络都能互连，国际标准化组织（ISO）于1979年成立了一个专门的机构来研究该问题。不久，他们就提出一个试图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架，即著名的开放系统互连基本参考模型OSI/RM（Open Systems Interconnection Reference Model），简称为OSI。网络技术与应用网络技术与应用1.OSI参考模型是一个描述网络层次结构的模型2.OSI参考模型定义的主要内容信息在网络中的传输过程各层的功能和架构3.OSI参考模型是网络设计
16、的蓝图，并非指一个现实的网络网络技术与应用网络技术与应用在OSI中 的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其它任何系统进行通信；应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 1 2 3 4 5 6 7 网络技术与应用网络技术与应用OSI参考模型的特点参考模型的特点网络中各节点具有相同的层次；网络中各节点具有相同的层次；不同节点的同等层具有相同的功不同节点的同等层具有相同的功能；能；同一节点内相邻层之间通过接口同一节点内相邻层之间通过接口通信；通信；每一层可以使用下层提供的服务每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；，并向
17、其上层提供服务；不同节点的同等层按照协议实现不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信对等层之间的通信网络技术与应用网络技术与应用OSI参考模型的结构应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层传输介质传输介质传输介质主机主机CCPCCP网 络 层数据链路层物 理 层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层主机主机CCPCCP网 络 层数据链路层物 理 层通信子网资源子网网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用低三层是属于通信子网层面上的，而高四层是属于资源子网上的。特点：1)除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余各对
18、等实体间进行的都是虚通信。2)对等层的虚通信必须遵循该层的协议。3)n层的虚通信是通过n/n-1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信（通常也是虚通信）来实现的。它最大的特点是开放性，定义了网络互联的基本参考模型。不同厂家的网络产品，只要遵照这个参考模型，就可以实现互联、互操作和可移植。网络技术与应用网络技术与应用三、三、OSIOSI参考模型各层的功能参考模型各层的功能 1物理层物理层物理层（physical layer）直接与传输介质相连，是OSI分层结构 体系中最底层，也是最重要、最基础的一层。它是建立在通信介质基础上，实现设备之间的物理接口。主要功能是完成相邻节点之间原始比特流的
19、正确传输。功能功能：利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和释放物理连接；实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务；数据传输单元是比特。网络技术与应用网络技术与应用物理层协议是为了把信号由一方经过物理媒体传到另一方，物理层所关心的是如何把通信双方连起来，为数据链路层实现无差错的数据传输创造环境。物理层不负责传输的检错和纠错任务，检错和纠错工作由数据链路层完成。物理层协议规定了为此目的进行建立、维持与拆除物理信道有关的特性。如：物理特性（机械特性）、电气特性、功能特性和规程特性。网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用实现实体之间的按位传输。保证按位传输的正确性，并
20、向数据链路层提供一个透明的位流传输。即是将原始比特流从一台计算机传送到另一台计算机。在数据终端设备、数据通信和数据交换设备之间完成对数据链路的建立、保持和拆除操作。物理层涉及的参数有信号电平、比特宽度、通信方式（单工、半双工、全双工）。物理层连接的网络连接设备物理层连接的网络连接设备：网卡、中继器及调制解调器是连接在物理层的网络连接设备。网络技术与应用网络技术与应用2数据链路层数据链路层物理层是通过通信介质，实现实体之间链路的建立、维护和拆除，形成物理连接。物理层只是接收和发送一串比特位信息，不考虑信息的意义和信息的结构。物理层不能解决真正的数据传输与控制，如异常情况处理、差错控制与恢复、信息
21、格式、协调通信等。为了进行真正有效的、可靠的数据传输，就需要对传输操作进行严格的控制和管理，这就是数据链路传输控制规程，也就是数据链路层协议。建立在物理层基础上的，通过一些数据链路层协议，在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。网络技术与应用网络技术与应用数据链路层（data link layer）的主要功能主要功能是在两个相邻节点间的物理线路上进行数据无差错的传输。数据链路层的功能是加强物理层原始比特流的传输功能，建立、维持和释放网络实体之间的数据链路连接，使之对网络层呈现为一条无差错通路（因为物理传输的过程中可能产生错误）。数据链路层的基本任务就是数据链路的激活、保持和去活，以及对数据的
22、检错与纠错，使本质上不可靠的传输媒介变成可靠的传输通路提供给网络层。对应的传输对应的传输单元是帧单元是帧，将数据封装在不同的帧中发送，并处理接收端送回的确认帧。网络技术与应用网络技术与应用帧（frame）也是一个分组，只是在这一层面上分组被称为帧，是分组在一个具体网络上的实现，一个网络上的数据帧是该网上传输的最小数据单元。包括按协议规定划分好的数据部份、发送和接收结点的地址以及相应的处理控制部份。与高层分组的区别是，帧所包括的发送和接收地址必须是各结点的物理地址而不是逻辑地址或更高层的连接端口。而且，必须用具体的字符规定每个被传输帧的开头和结尾的标识。一般通过附加特殊的二进制编码来实现。SOH
23、帧的内容EOF网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用功能：在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接；传输以“帧”为单位的数据包；采用差错控制与流量控制方法，检测和纠正由物理层提供的原始比特流中的差错，为网络层提供设计良好的链路层服务接口，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。确保一段链路上数据帧的可靠传输，把从第三层接到确保一段链路上数据帧的可靠传输，把从第三层接到的数据分组加上帧头、帧尾形成数据帧，包括顺序控制的数据分组加上帧头、帧尾形成数据帧，包括顺序控制，差错控制，流量控制等。，差错控制，流量控制等。网络技术与应用网络技术与应用(1)帧同步：
24、指收方应当从收到的比特流中准确地区分帧的起始与终止。(2)链路管理：链路管理就是对数据链路层连接的建立、维持和释放操作。(3)差错控制：差错控制有两种，一种是向前纠错，另一种是检错重发。差错控制差错控制的任务则是发现差错，并采用重发的方式纠正错误，在发送方处理发送帧丢失或确认帧丢失；在接收方处理接收的帧的错误检测。网络技术与应用网络技术与应用(4)流量控制：就是在数据传输过程中，保证不会产生数据过载、阻塞和死锁现象，保证数据的正常传输。就是控制在一个特定时间内允许发送方发出多少个数据帧。以避免发送端发送信息量大于接收端的接收能力，处理发送能力和接收能力的协调问题，即发送和接收发送和接收速度的匹
25、配速度的匹配。(5)透明传输：在数据链路层中，对所传输的数据无论它们是由什么样的比特组合起来的，在数据链路上都应该能够正确地传输。网络技术与应用网络技术与应用(6)识别数据和控制：多数数据和控制信息处于同一帧中，并且它们由同一通信信道传输，因此要有使接收方能将它们区分开来的方法和措施。(7)寻址：在多点连接进行数据传输时，要保证每一帧数据送到指定的地方，接收方要能知道数据的发送方是谁，这就需要系统具有寻址功能。(8)通信控制规程：通信控制规程又称传输控制规程。它是为实现传输控制所制定的一些规格和顺序。数据链路层连接的网络连接设备数据链路层连接的网络连接设备：网桥、网关及交换机是连接在数据链路层
26、上的网络连接设备。网络技术与应用网络技术与应用3网络层网络层网络层也称通信子网层网络层也称通信子网层。网络层是通信子网的最高层，是高层与低层协议之间的接口层。网络层用于控制通信子网的操作，是通信子网与资源子网的接口。网络层关系到通信子网的运行控制，体现了网络应用环境中资源子网访问通信子网的方式。网络层（network layer）的主要功能是通过数据链路层的服务将每个分组或包从源端传输到目的端，完成网络中电脑间的分组或包传输。在网络层中，还要完成对数据帧添加源端地址和目的地址字符串的工作，以确保数据传输路径正确无误。网络技术与应用网络技术与应用网络层的主要任务网络层的主要任务就是寻址，即选择合
27、适的路径，使传输层传送来的数据正确无误地找到目的电脑。此外，由于网络中会同时出现过多的报文，造成子网拥塞，网络层必须对此加以控制（流量控制）。当数据传送需要经过不同寻址方式、不同网络协议的子网时，网络层也必须使这些异构网络能够互连。功能：通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径；为数据在结点之间传输创建逻辑链路；实现拥塞控制、网络互连等功能。数据的传送单位是分组或包。网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络层所提供的服务有两个大类：面向连接的网络服务和无连接的网络服务。所谓连接是两个对等实体为进行数据通信而进行的一种结合。面向连接的网络服务是在数据交换之前，必须先
28、建立连接，当数据交换结束后，及时终止这个连接。无连接服务是两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，通信所需的资源无需事先预定保留，所需的资源是在数据传输过程中动态地进行分配的。面向连接的服务是可靠的报文序列服务；无连接服务却不能防止报文的丢失、重发或失序，但无连接服务灵活、方便、快捷。网络技术与应用网络技术与应用网络层连接的网络连接设备网络层连接的网络连接设备：路由器、三层交换机是连接在网络层的网络连接设备。网络技术与应用网络技术与应用网络层所提供的服务有两大类：网络层所提供的服务有两大类：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与面向无连接的网络服务的具体实现分别是虚电
29、路服务和数据报服务。n 数据报服务不需要建立连接，目的节点在收到分组后也不需要发送确认信息，是一种开销较小的通信方式。由于每个分组都携带源、目的节点地址，降低了通信效率。但数据报传输具有较好的灵活性和均衡性。n 虚电路服务是面向连接的，它将电路交换和数据报交换结合起来。网络能够保证数据分组按序交付给收端，且不丢失、不重复，因此，虚电路提供的是面向连接的、可靠的端到端数据传输。网络技术与应用网络技术与应用4传输层传输层物理层是在链路上透明地传送比特流；数据链路层使得相邻结点所构成的不可靠的链路传输无差错的帧；网络层是在链路层的基础上提供路由选择、流量控制、防止阻塞和死锁现象的产生，以及提供网络互
30、联服务功能。对通信子网的用户来说希望得到的是端到端的可靠通信服务。通过传输层的服务来弥补各通信子网提供的有差异和有缺陷的服务。通过传输层的服务，增加服务功能，使通信子网对两端的用户都变成透明的。网络技术与应用网络技术与应用OSI中1-3层面向数据通信，是由通信子网所完成的通信功能的集合，通信子网就是基于低三层通信协议构成的网络；5-7层是由端主机进程所完成的面向应用功能的集合。传输层是OSI中高层与低层之间的接口层。对于网络中通信的两个主机，其端到端的可靠通信最后要靠传输层来完成。传输层是OSI中负责通信的最高层，是唯一总体是唯一总体负责数据传输和控制的层次。负责数据传输和控制的层次。传输层还
31、是OSI中用户功能的最低层。传输层及以上各层的数据传输单位均为报文报文。传输层的任务：传输层的任务：在网络层提供的网络连接(服务)基础上，补充和完善通信子网的服务，为源主机和目的主机进程之间提供可靠的、端到端数据的透明传输。通信子网提供的服务越多，传输层协议就可越简单，反之亦然。网络技术与应用网络技术与应用 弥补和加强网络层提供的服务弥补和加强网络层提供的服务 网络技术与应用网络技术与应用网络层是通信子网的一个组成部分，网络层提供的是数据报和虚电路两种服务，网络服务质量并不可靠。在数据报服务方面，网络层无法保证报文无差错、无丢失、无重复，无法保证报文按顺序从发送端到接收端。由于用户无法对通信子
32、网加以控制，所以无法采用通信处理机来解决网络服务质量低劣的问题。解决问题的唯一办法就是在网络上增加一层协议，这就是传输层协议。完成报文的分组和重组完成报文的分组和重组。网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用传输层（transport layer）的主要功能是向用户提供可靠的、透明的端到端的数据传输，以及差错控制和流量控制机制。是完成网络中不同电脑上的用户进程之间可靠的数据传输。功能功能：在网络层的基础上，向用户提供可靠的端到端（end-to-end）服务；处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题，实现两个终端系统间传送的分组无差错、无丢失、无重复、且分组顺序无误。
33、该层及其以上层次的数据单元是报文。网络技术与应用网络技术与应用传输层向高层用户屏蔽掉下面各通信子网的具体细节，使其看不见子网及其互连情况，就好象在两传输实体之间有一条可靠的通路一样,是计算机通信体系结构中关键的一层。确保整个消息端到端的传递，从一台计算机的特定程序传送到另一台计算机的特定程序。具体任务是建立控制和释放应用实体，表示实体和会话实体之间的连接，并提供透明的数据传输；根据会话实体的要求，提供优质的服务。网络技术与应用网络技术与应用5会话层会话层会话层（session layer）允许在两台电脑的用户之间建立会话关系。会话层负责建立并维护两台电脑间的通信连接，也为两台电脑间通信确定正确
34、的数据顺序。基本任务是负责两台主机之间的原始报文的传输负责两台主机之间的原始报文的传输。通过会话层提供的一个面向用户的连接服务，为合作的会话层用户之间的对话和活动提供组织和同步所必须的手段，并对数据的传输进行控制和管理。如果通信在该层以下中断了，会话层将努力重新建立通信。网络技术与应用网络技术与应用会话层提供管理对话控制功能，即双方数据的交换。会话层允许信息同时双向传输，即会话层服务同步；或任一时刻只能单向传输，类似于物理信道上的半双工模式，会话层将记录此时该轮到哪一方，就像我们平时大家轮流发言一样。功能功能：负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点-点传输不中断；管理数据交换。网络技术与应
35、用网络技术与应用注：SYN是同步控制信息网络技术与应用网络技术与应用6表示层表示层表示层（presentation layer）主要用于处理数据格式化问题，由于不同的软件其应用程序所使用的数据格式也不同，所以必须对数据进行格式化。表示层以下各层主要解决从源端机器到目标机传送比特数据的可靠性，而表示层则主要检查信息的语法和语义是否正确，表示层需要选定一种通用的标准对数据进行编码。表示服务即表示转换，包括数据格式转换，数据类型转换，数据压缩、数据加密等内容。网络技术与应用网络技术与应用EBCDIC字符格式字符格式 IBM 大型机采用专大型机采用专用操作系统用操作系统 普通个人电脑采用普通个人电脑采
36、用Windows操作系统操作系统 A A 101 41 网络软件：完成网络软件：完成两种系统间字符两种系统间字符格式的转换格式的转换 我们能看我们能看见的字符见的字符 操作系统将字符转换操作系统将字符转换成机器能识别的数据成机器能识别的数据 电脑支持电脑支持ASCII 字字符格式符格式 机器支持机器支持EBCDIC字符格式字符格式 EBCDIC是IBM设计的编码，8位编码；而ASCII是7位编码网络技术与应用网络技术与应用 中文读者中文读者 英文读者英文读者 中文中文图书图书 由专门的出版社或由专门的出版社或外文翻译公司对中外文翻译公司对中英文进行转换英文进行转换 英文英文图书图书 网络技术与
37、应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用表示层还要对数据进行压缩和解压缩、加密和解密等工作。功能功能：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式；数据格式变换；数据加密与解密；数据压缩与恢复。由于一条信息在不同机器中的表示形式可能不一样，表示层用来解决这个问题。为双方的上层（应用层）提供相互通用的数据表示。包括字符集转换，数据压缩，加密解密等。如英法两国的哲学家对话中过程模拟。网络技术与应用网络技术与应用英语哲学家英语哲学家A法语哲学家法语哲学家B消息消息哲学家哲学家给远程翻译给远程翻译的信息的信息翻译翻译秘书秘书给远程秘书给远程秘书的信息的信息汉语汉语我喜我喜欢兔欢兔子子汉语汉语我喜欢
38、我喜欢兔子兔子汉语汉语我喜我喜欢兔欢兔子子汉语汉语我喜欢我喜欢兔子兔子哲学家-翻译-秘书结构网络技术与应用网络技术与应用由于没有共同的语言，每人都请了一位翻译，每个翻译又进一步和一位秘书联络。哲学家A希望能向哲学家B表达他对兔子的感情。他把这一信息用英语通过第2层与第3层之间的接口传给他的翻译：“I like rabbits”。翻译根据协议使用汉语作为中间语言。消息被转换为“我喜欢兔子”。对语言的选择是对应层协议的事，与对等进程无关。接下来翻译把消息交给秘书传递。当消息到达时，它被翻译成法语并通过第2层与第3层之间的接口到达哲学家B。网络技术与应用网络技术与应用表示层为应用层提供的服务有三项内
39、容：(1)语法转换：语法转换涉及代码转换和字符集的转换，数据格式的修改、数据结构操作的适配、数据压缩、数据加密等。(2)语法选择：语法选择是提供初始选择的一种语法和随后修改这种选择的手段。(3)联接管理：利用会话层提供的服务建立表示联接，管理在这一联接之上的数据运输和同步控制，以及正常或非正常地终止联接。网络技术与应用网络技术与应用7应用层应用层应用层（application layer）是整个OSI体系结构中的最顶层，它主要是为用户服务的，通过它与网络的数据通信来满足用户的需求。联网的目的是支持不同电脑的进程间进行数据交换，而所有的进程最终都是为用户服务的。应用层包括了用户需要的所有协议。应
40、用层的主要内容取决于用户的各自需要，这一层涉及的主要内容有：分布数据库、分布计算技术、网络操作系统和分布操作系统、远程文件传输、电子邮件、终端电话及远程作业录入与控制等。网络技术与应用网络技术与应用功能：为应用程序提供了网络服务；是直接为用户的应用进程提供服务的，需要识别并保证通信对方的可用性，使得协同工作的应用程序之间的同步；建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制。使得用户（人或软件）可以访问网络，即提供用户和网络的接口。包括文件传输服务，电子邮件服务等网络技术与应用网络技术与应用四、四、OSIOSI环境中的数据传输过程环境中的数据传输过程发送进程送给接收进程的数据，实际上是经过发送方各
41、层从上到下传递到物理媒体；通过物理媒体传输到接收方后，再经过从下到上各层的传递，最后到达接收进程。网络技术与应用网络技术与应用数据链路层物 理 层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层 数据链路层物 理 层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层传输介质传输介质传输介质CCPCCP网 络 层应用进程AOSI环境OSI环境应用进程B主机A主机A主机B主机BA A数据链路层物 理 层CCPCCP网 络 层A A网络技术与应用网络技术与应用应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层 数据链路层物 理 层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络
42、层数据链路层物 理 层应用进程A应用进程B比特序列帧分组报文数据单元数据单元数据数据传输介质主机A主机A主机B主机B网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用在发送方从上到下逐层传递的过程中，每层都要加上适当的控制信息，即图中的AH、PH、.,统称为报头。到最底层成为由“0”或“1”组成的数据比特流，然后再转换为电信号在物理媒体上传输至接收方。接收方在向上传递时过程正好相反，要逐层剥去发送方相应层加上的控制信息。注意：每层中数据的单元是不同的。网络技术与应用网络技术与应用各层数据单元及协议标准集层次名称 数据单元 协议标准7应用层报文 FTP、TELN
43、ET6表示层报文 NFS、ODBC、DRDA5会话层报文 NFS、ODBC、DRDA4传输层报文 TCP、SPX3网络层分组 IP、IPX2数据链路层帧 IP、IPX、SDLC、HDLC1物理层比特 Ethernet、ARCnet、RS232C网络技术与应用网络技术与应用 各层功能的小结网络技术与应用网络技术与应用第三节第三节 TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型一、一、TCP/IPTCP/IP参考模型的发展参考模型的发展TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是20世纪70年代中期美国国防部为科研教育网ARPANET开
44、发的网络体系结构。在在TCP/IP体系结构中包含两个最重要的协议体系结构中包含两个最重要的协议：即传输控制协议TCP和网际协议IP。对应于OSI模型的7层结构，TCP/IP协议组可被大致分为4层 网络技术与应用网络技术与应用对应于OSI模型的7层结构，TCP/IP协议组可被大致分为4层 应用层应用层传输层传输层互联层互联层主机-网络 层主机-网络 层 EthernetToken Ring其他协议ARPRARPIPTCPUDPTelnetFTP SMTPDNS其他协议网络技术与应用网络技术与应用TCP/IP协议一共出现了6个版本，后3个版本是版本4、版本5与版本6；目前我们使用的是版本4，一般被
45、称为IPv4；IPv6被称为下一代的IP协议。TCP/IP协议的特点协议的特点：开放的协议标准;独立于特定的计算机硬件与操作系统；独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互连网中；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；标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。网络技术与应用网络技术与应用二、二、TCP/IPTCP/IP参考模型各层的功能参考模型各层的功能 1主机主机-网络层（网络层（host-to-network layer）又称为：网络接口层，这是TCP/IP参考模型的最低层，它综合了OSI模型中的物理层和数据链路层的功能，主要负责数据在
46、网络上无差错地传输。网络接口层是从网际层接收IP数据包并将IP数据包通过网络电缆发送出去，或者从网络电缆上接收数据帧，并分离出IP数据包，交给网际层。网络技术与应用网络技术与应用功能功能：负责通过网络发送和接收IP数据报，使得数据在网络上无差错地传输；允许主机连入网络时使用多种现成的、流行的协议。例如局域网的Ethernet、令牌网、分组交换网的X.25、帧中继、ATM协议等；当一种物理网被用作传送IP数据包的通道时，就可以认为是这一层的内容。充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应性，它也为TCP/IP的成功奠定了基础。网络技术与应用网络技术与应用2互连层（互连层（internet laye
47、r）又称为网际层网际层，相当于OSI模型中的网络层，负责将两个要求通信的节点间的数据正确无误地传送到目的地。具体工作原理：将运输层发送的数据帧进行封装，即给各个数据帧加入IP地址头，标明数据的目的地，再将数据帧传送给网络层。或者接收从网络层传送来的数据帧，首先判断它的IP地址头中的IP地址是否是本机地址，若不是，则转发该数据帧；若是，则去掉IP地址头，再将数据帧传送给运输层。网络技术与应用网络技术与应用在网际层中采用了一个重要的协议：网际IP协议，功能体现在三个方面：(1)管理IP地址；(2)路由选择；(3)数据包的分片与重组。为网络中的每台电脑分配一个惟一的IP地址，这和人一样，都有一个惟一
48、的身份证号码。只有每台电脑都有惟一地址后，数据在传送时才能正确地识别目的地。网络技术与应用网络技术与应用网际层还将处理网络流量和路由选择等问题，如果网络出现拥塞等情况时，网际层将自动选择其他网络路径进行数据传输。网络技术与应用网络技术与应用互联网层的主要协议如下：IP（Internet Protocol：网间网协议）为其上层（传输层）提供互联网络服务，并提供主机与主机之间的数据报服务。ICMP（Internet Control Message Protocol：控制报文协议）提供控制和传递消息的功能。ARP（Address Resolution Protocol：地址解析协议）将已知的IP地址
49、映射到相应的MAC地址。RARP（Reverse Address Resolution Protocol：反向地址解析协议）将已知的MAC地址映射到相应的IP地址。网络技术与应用网络技术与应用3传输层（传输层（transport layer）又称为：运输层，与OSI模型中的传输层作用是一样的，所用TCP协议提供了一种可靠的传输方式，解决了IP协议的不安全因素，为数据包正确、安全地到达目的地提供可靠的保障。为了保证网络间数据传输的可靠性，当运输层收到正确的数据帧后，必须向发送端发送一条确认信息，以确定数据已经收到，并且正确无误；如果收到的数据经过校验后不正确，则向发送端发送一条数据错误并请求重发
50、的信息。网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用在TCP/IP模型的运输层中采用了两个协议：传输控制传输控制协议协议TCP和用户数据报协议用户数据报协议UDP。TCP协议协议是一个面向连接可靠的传输协议，在通信双方已经建立了连接的情况下，TCP将要发送的数据划分为独立的数据包后传送给网际层。UDP协议协议的特点是不可靠的、不用事先建立连接，它采用请求/应答式的数据交换方式，每次通信或数据传送都要发送和返回两个数据帧。它适合于对可靠性要求不高、网络时延小的连接，如语音通信、视频连接等。网络技术与应用网络技术与应用4应用层（应用层（application layer）应用层是TCP
