网络通信课件2.ppt

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1、第第2节节 网络体系结构和协议网络体系结构和协议 学习内容及要求 v了解OSI参考模型和TCP/IP协议蔟的特点、网络体系结构层次化的研究方法。v掌握网络协议、层次、接口、服务的基本概念，以及相互的联系。v掌握5层计算机网络体系结构的基本知识。2.2 计算机网络协议 v2.2.1 计算机网络协议的作用 v协议和体系结构的概念协议和体系结构的概念协议原为外交辞令，据说是为了在国与国之间进行顺利协议原为外交辞令，据说是为了在国与国之间进行顺利交流而规定的约束事项交流而规定的约束事项(规则规则)。v平时交流时遵循一定的规则平时交流时遵循一定的规则:在法庭，双方必须按照一定的次序轮流发言；在法庭，双方

2、必须按照一定的次序轮流发言；开车时，转弯必须打出信号来通知周围的车辆；开车时，转弯必须打出信号来通知周围的车辆；驾驶飞机时，飞行员遵照一种制定得非常详细的标准来驾驶飞机时，飞行员遵照一种制定得非常详细的标准来和其他飞机通信，以维护空中的交通；和其他飞机通信，以维护空中的交通；2.2 计算机网络协议 v2.2.1 计算机网络协议的作用 v计算机网络协议是计算机网络中的计算机设备之间计算机网络协议是计算机网络中的计算机设备之间在相互通信时遵循的规则、标准和约定。在相互通信时遵循的规则、标准和约定。这里说的计算机设备可以是主机、路由器、交换机等，也可以认为是网络中的节点。一种网络协议是一组控制数据通

3、信的规则。v需要说明的是网络协议是需要不断发展和完善的，随着网络应用和服务内容的增加，必须研究和制定新的网络协议或修改原有的网络协议。2.2.2 计算机网络协议的要素计算机网络协议的要素 v 语法语法，数据与控制信息的格式、数据编码等。数据与控制信息的格式、数据编码等。协议数据单元协议数据单元PDU的结构或格式，包括哪些字段，字段的作用；的结构或格式，包括哪些字段，字段的作用；v 语义语义，控制信息的内容，需要做出的动作及响应。控制信息的内容，需要做出的动作及响应。某某些些信信息息位位组组合合的的含含义义，标标识识通通信信双双方方可可以以理理解解的的确确定定的的意意义义，PDU给给出出何何种种

4、控控制制信信息息、完完成成何何种种操操作作、做做出出何何种种响响应应，即即各各字字段段中若干二进制位中若干二进制位0或或1的组合代表什么样的含义；的组合代表什么样的含义；v 同步（时序）同步（时序），事件先后顺序和速度匹配事件先后顺序和速度匹配.即即收收、发发双双方方能能分分辨辨出出通通信信的的开开始始和和结结束束，哪哪些些动动作作先先执执行行，哪哪些些动动作作后后执执行行。为为完完成成一一次次通通信信所所需需要要的的不不同同PDU之之间间有有操操作作顺顺序序规规程程。有时同步也称为规程。有时同步也称为规程。v语语法法定定义义了了怎怎么么做做，语语义义定定义义了了做做什什么么，同同步步时时序序

5、关关系系定定义义了什么时候做。了什么时候做。2.2.3网络协议与人类通信所使用协议的比较网络协议与人类通信所使用协议的比较 能听的懂能听的懂声带、耳朵声带、耳朵能理解含义能理解含义通过空气达到对方通过空气达到对方知识层知识层语言层语言层传输层传输层知识层知识层语言层语言层传输层传输层2.2.4 计算机网络协议的格式计算机网络协议的格式PDU v在计算机网络中用协议数据单元在计算机网络中用协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）描述通信协议）描述通信协议PDU由控制部分和数据部分组成由控制部分和数据部分组成控制部分由若干字段组成，表示通信中用到的双方可以控制部分由若干字段组成，

6、表示通信中用到的双方可以理解和遵循的协议。理解和遵循的协议。边界边界地址地址控制控制数据数据校验校验边界边界协议头部分协议头部分协议尾部分协议尾部分数据部分数据部分图图2.2 协议数据单元协议数据单元PDU格式格式2.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 v2.2.2 计算机网络体系结构的定义 v计算机网络体系结构是计算机网络层次和协议的集合v计算机网络是一个复杂的系统，按照人们解决复杂问题的方法，把计算机网络实现的功能分到不同的层次上层与层之间用清晰的接口连接层与层之间用清晰的接口连接不同系统中的同一层构成对等层不同系统中的同一层构成对等层对等层之间通过理解彼此定义好的规则和约定，完成对

7、对等层之间通过理解彼此定义好的规则和约定，完成对等层通信等层通信 2.2.2 网络体系结构分层的原则网络体系结构分层的原则 v根根据据计计算算机机网网络络两两级级子子网网的的结结构构，可可以以看看出出层层次次划划分分的的轮轮廓。人们把计算机网络的功能划到廓。人们把计算机网络的功能划到5个层次：个层次：网网络络中中节节点点之之间间的的物物理理连连接接，例例如如计计算算机机设设备备及及端端系系统统和和通通信信子子网网的的连连接接处处应应划划分分一一个个层层次次，用用于于端端系系统统与与通通信信子子网网的的连连接接，称称为为物理层；物理层；通通信信子子网网中中相相邻邻节节点点之之间间实实现现可可靠靠

8、的的传传输输应应划划分分为为一一个个层层次次，称为数据链路层；称为数据链路层；源源节节点点和和目目的的节节点点之之间间可可靠靠传传输输的的功功能能可可划划分分为为一一个个层层次次，称称为网络层；为网络层；在在端端节节点点到到端端节节点点，例例如如两两个个通通信信的的计计算算机机设设备备之之间间可可靠靠传传输输划分为一个层次，划分为一个层次，称为传输层；称为传输层；应用进程之间的可靠传输可划分为一个层次，应用进程之间的可靠传输可划分为一个层次，称为应用层。称为应用层。2.2.3 两种形式的网络服务 v计算机网络中的通信服务有两种不同类型的服务。一种是面向连接服务（一种是面向连接服务（connec

9、tion-oriented service）。）。另一种是无连接服务（另一种是无连接服务（connectionless service）。）。计算机网络中服务类型计算机网络中服务类型及应用及应用连连接接类类型型服服务类务类型型应应用用面向面向连连接接可靠的消息流可靠的消息流页码页码序列序列可靠的字可靠的字节节流流远远程登程登录录可能不可靠的可能不可靠的连连接接数字化声音数字化声音无无连连接接不可靠的数据不可靠的数据报报电电子子邮邮件件有确有确认认的数据的数据报报有确有确认认的挂号的挂号邮邮件件问问答服答服务务数据数据查询查询2.2.4 服务原语 v网络服务用服务原语描述，服务原语由三部分组成：

10、原语名；原语类型；原语参数。v服务原语的格式为：原语名.原语类型（原语参数）原语名说明服务的内容原语名和原语类型之间由点进行间隔原语类型说明层与层之间信息传输的流向原语名用大写字母表示。服务原语的4种类型v原语类型有原语类型有4种，用小写字母表示：种，用小写字母表示：请求请求requestv发送方希望得到某些服务；发送方希望得到某些服务；指示指示indicationv接收方得知某个事件发生；接收方得知某个事件发生；响应响应responsev接收方对某个事件应答；接收方对某个事件应答；证实证实confirmv发送方得知请求的结果。发送方得知请求的结果。服务原语的图示系统系统A系统系统Bn+1层层

11、n层层请求请求证实证实指示指示响应响应a 服务原语的四种类型服务原语的四种类型系统系统A系统系统Bn+1层层n层层请求请求证实证实指示指示响应响应b 连接建立的服务原语描述连接建立的服务原语描述n+1层层2.2.5 对等协议的通信过程 v对等层实体通过对等层协议进行通信，之间用虚线连接，之所以用虚线是因为实际通信过程是垂直的在发送端协议数据单元PDU经过从上层向下层的封装到达对方后，再经由底层向上，每一层去掉协议头，称为拆包，此时相当于对等层彼此理解 对等层协议对等层协议第第5层层第第4层层第第3层层第第2层层第第1层层传输介质传输介质H5T2H4H3H2第第5层层第第4层层第第3层层第第2层

12、层第第1层层数据数据计算机计算机A计算机计算机BAP2AP1 对等协议的打包、拆包通信过程对等协议的打包、拆包通信过程打包打包拆包拆包2.2.6 接口和数据单元 v在相邻层次之间交换信息要遵循一组规则，这组规则涉及到一组相关的协议数据单元，在网络协议组装、层次接口的数据单元有服务数据单元SDU、协议控制信息PCI、接口控制信息ICI、接口数据单元IDU、协议数据单元PDU等。ICISDUICISDUSDUPCIn+1层层n层层SAP接口接口(n)PDUIDU接口和数据单元接口和数据单元2.2.7 协议和服务的关系 v实际上服务和协议是两个完全不同的概念服务要靠协议来实现，通过服务原语的描述，可

13、以清晰的给出上、下层接口和对等层之间的联系。v服务是各层为上层提供的一组原语操作，但未涉及这些操作如何完成。v协议是定义同层对等实体之间交换的协议数据单元（位流、帧、分组、报文段、报文）的格式及意义的一组约定和规则。2.3开放系统互连OSI参考模型 v2.3.1 开放系统互连OSI参考模型概述 国际标准化组织国际标准化组织ISO在在1974年制定的年制定的OSI（Open System Interconnection Reference Model）开放系统开放系统互连参考模型分为互连参考模型分为7个层次框架个层次框架。OSI模型模型本身不是网络体系结构的全部内容，它并未本身不是网络体系结构的

14、全部内容，它并未确切描述用于各层的协议和服务，仅是告诉每一层应确切描述用于各层的协议和服务，仅是告诉每一层应该做什么。该做什么。OSI的国际标准号为的国际标准号为ISO 7498。开放系统互连开放系统互连OSI图示图示会话层会话层运输层运输层网络层网络层数据链路数据链路物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层运输层运输层网络层网络层数据链路数据链路物理层物理层应用层应用层表示层表示层应用协议应用协议表示协议表示协议会话协议会话协议运输协议运输协议网络协议网络协议数据链路协议数据链路协议物理协议物理协议网络层网络层数据链路数据链路物理层物理层网络层网络层数据链路数据链路物理层物理层通信子

15、网边界通信子网边界端系统端系统A端系统端系统B中继系统中继系统2.3.2 OSI参考模型的结构 vOSI参考模型采用参考模型采用3级抽象：级抽象：体系结构；服务体系结构；服务定义；协议规范定义；协议规范。OSI参考模型体系结构是作为一个框架来组织和参考模型体系结构是作为一个框架来组织和协调各层协议的制定，网络协议的规程说明比较协调各层协议的制定，网络协议的规程说明比较精练。精练。服务定义详细地说明各层提供的服务，提供的服服务定义详细地说明各层提供的服务，提供的服务与这些服务的具体实现无关务与这些服务的具体实现无关。协议规范给出一组控制数据通信的规则协议规范给出一组控制数据通信的规则。2.3.3

16、 OSI参考模型各层的功能 v物理层：物理层：对等物理层的协议数据单元为比特流。物理层协议用对等物理层的协议数据单元为比特流。物理层协议用4个特性描述和定义。个特性描述和定义。v数据链路层数据链路层：涉涉及及到到相相邻邻节节点点之之间间可可靠靠传传输输，需需要要完完成成的的功功能能有有链链路路管管理理、成成帧帧、差差错错控制、流量控制和丢失等。控制、流量控制和丢失等。v网络层：网络层：涉涉及及到到源源节节点点到到目目的的访访问问节节点点之之间间可可靠靠的的传传输输，是是通通信信子子网网的的最最高高层层次次，关关系系到到通通信信子子网网的的运运行行控控制制。需需要要完完成成的的功功能能包包括括路

17、路由由选选择择，网网络络寻寻址址、网络互连等。网络互连等。v运输层及：运输层及：涉涉及及到到端端（主主机机）到到端端（主主机机）之之间间可可靠靠的的运运输输，起起着着承承上上启启下下的的作作用用，为高层屏蔽掉下面通信子网的差异。为高层屏蔽掉下面通信子网的差异。v会话层：会话层：允允许许主主机机上上的的用用户户建建立立会会话话关关系系，在在一一次次会会话话连连接接中中可可以以有有多多个个会会话话内内容容单元，提供会话同步。单元，提供会话同步。v表示层：表示层：关心所传输数据信息的格式定义，即信息的语法和语义。关心所传输数据信息的格式定义，即信息的语法和语义。v应用层：应用层：为应用进程提供访问计

18、算机网络的途径，构成不同的应用层协议数据单元。为应用进程提供访问计算机网络的途径，构成不同的应用层协议数据单元。221.物理层物理层v设备间的物理接口设备间的物理接口机械特性机械特性v设备之间连接件的尺寸和接头数以及每根连线的用途设备之间连接件的尺寸和接头数以及每根连线的用途等。等。电气特性电气特性v它涉及到用什么电压代表它涉及到用什么电压代表“1”,用什么电压代表用什么电压代表“0”一个比特持续多少时间一个比特持续多少时间功能特性功能特性v传输是双向的，还是单向的，传输是双向的，还是单向的，过程特性过程特性v一次通信中发送方和接收方如何应答，一次通信中发送方和接收方如何应答，v用以建立用以建

19、立,维持和释放数据链路实体间的连接。这一层的规维持和释放数据链路实体间的连接。这一层的规程都与电路上传输的原始比特有关程都与电路上传输的原始比特有关,232.数据链路层数据链路层v激激活、保持以及解除一个可行连接的手段活、保持以及解除一个可行连接的手段建立、维持和释放网络实体之间的数据链路建立、维持和释放网络实体之间的数据链路v差错检测和控制差错检测和控制数据链路对网络层应表现为一条无差错的信道。数据链路对网络层应表现为一条无差错的信道。相邻节点之间的数据交换按帧，各帧按顺序传送，并通相邻节点之间的数据交换按帧，各帧按顺序传送，并通过接收端的校验检查和应答保证可靠的传输。过接收端的校验检查和应

20、答保证可靠的传输。v高高层可以执行无差错传输层可以执行无差错传输数据链路层对损坏、丢失和重复的帧应能进行处理，这数据链路层对损坏、丢失和重复的帧应能进行处理，这种处理过程对网络层是透明的。种处理过程对网络层是透明的。v共享媒介的访问控制方法共享媒介的访问控制方法243.网络层网络层v信息的传输信息的传输这一层的功能属于通信子网，通过网络交换来自运输层这一层的功能属于通信子网，通过网络交换来自运输层的数据。的数据。把数据组织成分组，在通信子网的节点之间交换传送把数据组织成分组，在通信子网的节点之间交换传送v使高层不需要知道低层的技术使高层不需要知道低层的技术v需要管理各种网络节点需要管理各种网络

21、节点路径选择：路径既可以是固定不变的路径选择：路径既可以是固定不变的(通过静态路由表实通过静态路由表实现现)，也可以是根据网络的负载情况动态变化的。，也可以是根据网络的负载情况动态变化的。拥塞控制：防止网络中出现局部的拥挤或全面的阻塞。拥塞控制：防止网络中出现局部的拥挤或全面的阻塞。25中继的使用中继的使用v系统通过网络相连接系统通过网络相连接264.运输层运输层v终端系统间的数据交换终端系统间的数据交换v无差错无差错v有序有序v无丢失无丢失v无重复无重复v服务质量服务质量27运输层端到端连接运输层端到端连接v运输层提供一种通用的传输服务。使会话实体不必考虑通信运输层提供一种通用的传输服务。使

22、会话实体不必考虑通信网络的工作细节网络的工作细节v数据传输能高效地进行。运输层采用多路复用或分流的方式数据传输能高效地进行。运输层采用多路复用或分流的方式优化网络的传输性能。优化网络的传输性能。285.会话层会话层v会话层提供的会话服务类型会话层提供的会话服务类型:会话管理：把两个表示层实体结合在一起，或把它们分会话管理：把两个表示层实体结合在一起，或把它们分开。开。会话控制：控制两个表示层实体间的数据交换过程。会话控制：控制两个表示层实体间的数据交换过程。v会话层提供的服务会话层提供的服务对话准则对话准则v全双工全双工/半双工半双工编组编组v通过标志定义数据组通过标志定义数据组恢复恢复 v设

23、置检查点设置检查点296.表示层表示层v提供一个可供应用层选择的服务的集合，使得应用层可以根提供一个可供应用层选择的服务的集合，使得应用层可以根据这些服务功能解释数据的涵义。据这些服务功能解释数据的涵义。v表示层以下各层只关心如何可靠地传输数据，而表示层关心表示层以下各层只关心如何可靠地传输数据，而表示层关心的是所传输的数据的表现方式、它的语法和语义。的是所传输的数据的表现方式、它的语法和语义。v表示层提供的服务表示层提供的服务数据格式和编码数据格式和编码数据压缩数据压缩加密加密307.应用层应用层v这是这是OSI体系结构的最高层。这一层的协议直接为端用户服体系结构的最高层。这一层的协议直接为

24、端用户服务务,提供分布式处理环境。提供分布式处理环境。为应用程序提供网络服务为应用程序提供网络服务;应用层需要识别并保证通信对方的可用性，保持协同工应用层需要识别并保证通信对方的可用性，保持协同工作的应用程序之间的同步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。建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制。2.3.4 OSI参考模型的数据传输 v数据的实际传输方向是垂直的但在每一层编程时却好像是水平理解和传输的。H5H4H3H5H4H3H2H2T2T2发送端发送端接收端接收端传递数据传递数据打包打包拆包拆包DMAC SMACDMAC SMACTRTR协议封装（协议封装（E

25、ncapsulation）DataDataHHSenderSenderReceiverReceiverSA DASA DASP DPSP DPDataDataT TDataDataOSI中数据传输中数据传输L7 dataL7 data H6H6L7 dataL7 dataL6 dataL6 dataH5H5L5 dataL5 dataH4H4L4 dataL4 dataH3H3L3 dataL3 dataH2H2T2T201010101010110100101010101011010L7 dataL7 data H6H6L7 dataL7 dataL6 dataL6 dataH5H5L5 da

26、taL5 dataH4H4L4 dataL4 dataH3H3L3 dataL3 dataH2H2T2T201010101010110100101010101011010Transmission mediumTransmission mediumData flowData flowSenderSenderReceiverReceiverA AP PS ST TN NDLDLPhPh分层分层:逻辑通信逻辑通信 应用层传输层网络层链路层物理层应用层传输层网络层链路层物理层应用层传输层网络层链路层物理层应用层传输层网络层链路层物理层网络层链路层物理层每层每层:v分布式的分布式的v“实体实体”在在每个

27、节点执行每个节点执行层功能层功能v实体和对等进实体和对等进程之间进行信程之间进行信息交换息交换分层分层:逻辑通信逻辑通信应用层传输层网络层链路层物理层应用层传输层网络层链路层物理层应用层传输层网络层链路层物理层应用层传输层网络层链路层物理层网络层链路层物理层数据数据例如例如:传输层传输层v从应用层从应用层获得数据获得数据v从增加寻从增加寻址，可靠址，可靠性检测信性检测信息到形成息到形成数据报数据报v发送数据发送数据报到对等报到对等进程进程v等待对等等待对等进程发出进程发出收到指令收到指令v类似类似:邮局邮局数据传输层传输层确认分层分层:逻辑通信逻辑通信应用层传输层网络层链路层物理层应用层传输层

28、网络层链路层物理层应用层传输层网络层链路层物理层应用层传输层网络层链路层物理层网络层链路层物理层数据数据371.6 1.6 计算机网络体系结构简介计算机网络体系结构简介ISO/OSI参考模型 OSI参考模型应用层表示层会话层传输层数据链路层物理层网络层网络应用软件一种通用的数据格式对话和交谈流量控制和可靠性路径选择及逻辑寻址帧和介质访问控制信号和介质关键词381.6 1.6 计算机网络体系结构简介计算机网络体系结构简介OSI参考模型应用层表示层会话层传输层数据链路层物理层网络层较高层：与应用有关较低层：与数据传输有关ISO/OSI参考模型 391.6 1.6 计算机网络体系结构简介计算机网络体

29、系结构简介应用层表示层会话层传输层数据链路层物理层网络层应用层表示层会话层传输层数据链路层物理层网络层PDU协议数据单元数据流数据流数据段数据段数据包数据包数据帧数据帧比特比特ISO/OSI参考模型 2.4 TCP/IP协议参考模型 v2.4.1 TCP/IP协议是因特网的语言 vTCP/IP协议具有以下特点：是一个开放的网络协议蔟，免费使用；做到与计算机硬件与操作系统无关，与特定的网络硬件无关；做到与低层通信子网平台无关，低层网络可以是广域网、局域网、无线网等；提供统一的网络逻辑地址IP地址，用于标识网络中的一个连接，使得异种计算机、异种计算机网络互连成为可能；运输层协议TCP提供可靠的端到

30、端数据传输，可以屏蔽通信子网的差异。应用层协议内容丰富。2.4.2 TCP/IP协议的层次结构 vTCP/IP协议结构为4个层次：网络接口层NIL；IP层；TCP层；应用层。Etherner、Token Ring 、其它其它 HTTP、FTP、SMTP、SNMP、Telnet、TFTP、DNSTCP、UDPICMPIGMPARPRARPIPTCP/IP协议层次结构协议层次结构应用层应用层传输层传输层网络互联层网络互联层网络接口层网络接口层42网络接入层网络接入层v终端终端系统和网络之间的数据交换系统和网络之间的数据交换负责通过网络发送和接收负责通过网络发送和接收IP数据报数据报;允许主机连入网

31、络时使用多种现成的与流行的协议，如允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，如局域网的局域网的Ethernet、令牌网、分组交换网的令牌网、分组交换网的X.25、帧中帧中继、继、ATM协议等协议等;当一种物理网被用作传送当一种物理网被用作传送IP数据包的通道时，就可以认为数据包的通道时，就可以认为是这一层的内容是这一层的内容;v提供目的地址提供目的地址v调用网络服务调用网络服务43互联网层互联网层v相当相当OSI RM网络层的无连接网络服务；网络层的无连接网络服务；v处理互连的路由选择、流控与拥塞问题；处理互连的路由选择、流控与拥塞问题；vIP协议是无连接的、提供协议是无连接的、提供“尽力

32、而为尽力而为”服务的网络层协议。服务的网络层协议。v另：通信协议四种服务类型另：通信协议四种服务类型面向连接与确认服务；面向连接与确认服务；面向连接与不确认服务；面向连接与不确认服务；无连接与确认服务；无连接与确认服务；无连接与不确认服务；无连接与不确认服务；44运输层运输层v主要功能是在互连网中源主机与目的主机的主要功能是在互连网中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端对等实体间建立用于会话的端-端连接；端连接；v传输控制协议传输控制协议TCP是一种可靠的面向连接协是一种可靠的面向连接协议；议；可靠的数据交付可靠的数据交付数据交付的有序性数据交付的有序性v用户数据报协议用户数据报协议U

33、DP是一种不可靠的无连接是一种不可靠的无连接协议。协议。45TCPv常用的运输层常用的运输层可靠的连接可靠的连接v连接连接不同系统中实体的临时逻辑联系不同系统中实体的临时逻辑联系vTCP PDU 称作称作TCP报文段报文段包括源和目的端口包括源和目的端口(c.f.SAP)v标识单独的用户标识单独的用户(应用程序应用程序)v连接指的是端口对连接指的是端口对vTCP跟踪每对连接实体间的报文段跟踪每对连接实体间的报文段46UDPv不可靠交付不可靠交付v无序号无序号v不保证重复到达不保证重复到达v开销小开销小v在在IP上加端口地址上加端口地址47应用层应用层v支持用户应用支持用户应用v应用层协议主要有

34、：应用层协议主要有：网络终端协议网络终端协议Telnet文件传输协议文件传输协议FTP简单邮件传输协议简单邮件传输协议SMTP域名系统域名系统DNS简单网络管理协议简单网络管理协议SNMP超文本传输协议超文本传输协议HTTP481.6 1.6 计算机网络体系结构简介计算机网络体系结构简介ApplicationApplicationPresentationPresentationSessionSessionTransportTransportNetworkNetworkData linkData linkPhysicalPhysicalTCP/IP协议簇（协议簇（Protocol Suite）T

35、CPTCPUDPUDPIPIPICMPICMPIGMPIGMPARPARPRARPRARPProtocols defined by the Protocols defined by the underlying networksunderlying networksSMTPSMTPFTPFTPTELNETTELNETDNSDNSSNMPSNMPNFSNFSRPCRPCTFTPTFTPApplicationsApplicationsTCP/IP协议簇及联系协议簇及联系TelnetTelnetFTPFTPSMTPSMTPSNMPSNMPTFTPTFTPTCPTCPUDPUDPICMPICMPIPI

36、PARPARPEthernet Ethernet softwaresoftwareEthernet Ethernet hardwarehardwarePortPortProtocol IDProtocol IDTypeTypeMACMAC23232121252516116169696 617171 10800H0800H0806H0806HTCP/IP 版本（版本（Versions）Version 4Version 4n nCurrently in useCurrently in usen nInsufficient address space and inefficient mechanis

37、mInsufficient address space and inefficient mechanismVersion 5Version 5n n A proposal on the A proposal on the OSI model,never went OSI model,never went beyond the proposal beyond the proposal stagestageVersion 6Version 6n n Large address space Large address spacen n Better header format Better head

38、er formatn n New options New optionsn n Allowance for extension Allowance for extensionn n Support for resource allocation Support for resource allocationn n Support for mobility Support for mobilityn n Support for more security Support for more security计算机网络中的寻址计算机网络中的寻址（Addressing）AddressesAddress

39、esPhysical Physical addressaddressIP IP addressaddressPort Port addressaddressAddress of a node as defined by its LAN or WANDesigned for universal communication services in TCP/IP networkAssigned by OS to label different processes00-05-5D-06-14-18n 202.215.12.34n 10.0.0.1n 80,21,23,25n 8080,10000物理地

40、址逻辑地址端口地址TCP/IP中层次和地址中层次和地址ProcessProcessTCPTCPUDPUDPIP and other IP and other protocolsprotocolsUnderlying Underlying physical physical networksnetworksApplication Application layerlayerTransport Transport layerlayerNetwork Network layerlayerData link Data link layerlayerPhysical Physical layerlaye

41、rPhysical addressPhysical addressIP addressIP addressPort addressPort addressA hybrid A hybrid reference modelreference model2.4.3 网络协议的捆绑 v人们可能会问在具体组网时TCP/IP协议在哪里呢？TCP/IP协议与底层网络协议之间是怎样联系的？v在配置网络协议时，先配置底层网络协议，这需要安装网卡和网卡驱动程序。v再绑定IP层协议、TCP层协议和应用层协议，这些操作可以在相应的操作系统中指定所采用的网络协议，设置IP地址、子网掩码、网关地址等，从而完成整个TCP

42、/IP协议设置。v要清楚网络协议层次绑定的概念绑定是按自底向上的顺序进行的。2.4.4 OSI与TCP/IP的比较 vTCP/IP模型与OSI模型的一个重要区别是可靠性问题OSI模型在所有各层都进行差错校验和处理。而TCP/IP仅在TCP层，即仅在端到端进行差错控制。v需要注意的是，任何一种网络体系结构参考模型或网络协议都不是完美的。物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层网络接口层网络接口层IP层层TCP 层层FTP、SMTP等等应用层应用层TCP/IP与与OSI关系模型关系模型2.5计算机网络实例 v2.5.1 ARPANET网络 ARP

43、ANET网在1969年建成，1983年1月TCP/IP协议成为ARPANET正式协议，1990年ARPANET网退出使用，演变为Internet。通信子网通信子网IMP-IMP协议协议主机主机-IMP协议协议主机主机-主机协议主机协议源源IMP-目的目的IMP协议协议IMP ARPANET网络及协议网络及协议2.5.2 X.25网络 v公用分组交换网采用X.25协议，也称为X.25网络或公用数据网，在交换节点对分组进行存储转发。X.25协议实际包含了对应OSI低3个层次的协议，是一个通信子网。通信子网通信子网LAPB协议协议X.21协议协议X.25协议协议 X.25网络及协议网络及协议DTED

44、CE2.5.3 交换式多兆比特数据服务SMDS v交换式多兆比特数据服务SMDS是20世纪90年代初提供的高数据传输率的交换式通信子网SMDS用于连接多个LAN。LANSMDS网网 用用SMDS实现实现LAN互连互连2.5.4 Internet与Internet 2 vInternet 2主要在地址空间、网络安全、多媒体传输等方面进行扩充和改进。因特网的多级结构因特网的多级结构主干服务提供者主干服务提供者地区地区ISP地区地区ISP地区地区ISP本地本地ISP本地本地ISP本地本地ISP本地本地ISP地区地区ISP本地本地ISP校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网大公司

45、大公司大公司大公司第2节 小结 v计算机网络是一个复杂的系统，采用层次结构，把复杂的功能要求分解到每一个层次，每个层次独立设计，层次之间通过清晰的接口联系。v网络协议有三个要素：语法，表示数据与控制信息的组成和格式；语义，表示二进制位组合给出何种控制信息，完成何种动作、何种应答；同步，事件实现顺序的说明，哪些动作先执行，哪些动作在其后执行。v服务要靠协议来实现。上、下层之间和对等层之间通信过程中用到多种数据单元。v开放系统互连OSI给出计算机网络设计时发体系结构框架。目前的计算机网络体系结构以五个层次讨论，将OSI的高三层合为一个应用层。vTCP/IP协议结构由四个层次组成，是一个具体的实现产

46、品，是因特网的语言，是一个事实上的工业标准。2.2.6 WIRESHARK的使用的使用v1Wireshark的安装的安装v2.Wireshark界面界面v3Wireshark的使用的使用计算机网络技术实践教程计算机网络技术实践教程-韩毅刚韩毅刚612.2.4 数据的传递和封装数据的传递和封装v实验内容实验内容利用利用Wireshark观察分析网络中传输的数据报观察分析网络中传输的数据报的封装。的封装。计算机网络技术实践教程计算机网络技术实践教程-韩毅刚韩毅刚622.2.5 获取网络账号和密码获取网络账号和密码v实验内容实验内容在计算机上输入账号和密码，利用在计算机上输入账号和密码，利用wire

47、shark测试账号和密码在网络上传输时是否为明文。测试账号和密码在网络上传输时是否为明文。计算机网络技术实践教程计算机网络技术实践教程-韩毅刚韩毅刚632.2.6网络逻辑拓扑的探测网络逻辑拓扑的探测v实验内容实验内容利用利用Wireshark捕获网络数据包，通过分析数捕获网络数据包，通过分析数据包中的源地址和目的地址，判断所在网络的据包中的源地址和目的地址，判断所在网络的拓扑结构。拓扑结构。计算机网络技术实践教程计算机网络技术实践教程-韩毅刚韩毅刚64计算机网络技术实践教程计算机网络技术实践教程-韩毅刚韩毅刚65思考题思考题城域网目前采用哪种技术城域网目前采用哪种技术?如何判断网络的物理拓扑和如何判断网络的物理拓扑和逻辑拓扑？逻辑拓扑？什么是封装？什么是封装？数据是如何传递的？数据是如何传递的？