[IT认证]计算机网络技术第3章课件.ppt

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1、计算机网络技术计算机网络技术目录目录第第3章计算机网络体系结构章计算机网络体系结构3.1计算机网络体系结构概述计算机网络体系结构概述3.2开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型3.3OSI/RM体系结构体系结构3.4TCP/IP体系结构体系结构第第3章章计计算机网算机网络络体系体系结结构构网网络络系系统统是一个功能是一个功能庞庞大而复大而复杂杂的系的系统统，为为了减少网了减少网络络系系统设计统设计的的复复杂杂性，提高网性，提高网络络系系统统的的稳稳定性和可管理性定性和可管理性,计计算机网算机网络络按照按照层层次次结结构构进进行行组织组织。3.1计算机网络体系结构概述计算机网络体系结构概述3.

2、1.1网络体系结构的产生网络体系结构的产生计算机网络体系结构：计算机网络体系结构：当采用结构式协议设计时，将计算机之间相互通信的层次以及各层中当采用结构式协议设计时，将计算机之间相互通信的层次以及各层中的协议和层次之间的接口的集合称为网络体系结构。的协议和层次之间的接口的集合称为网络体系结构。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜5网络体系结构的相关概念 协议（Protocol）协议就是为实现网络中的数据交换建立的规则标准或约定。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜6协议的组成协议由语法、语义和交换规则三部分组成，即协议的三要素：语义语法时序：事件先后顺序和速度匹配即定义了何时 交流

3、。计算机网络有如下三种协议：计算机网络有如下三种协议：(1)NetBEUI协议。这是一种体积小、效率高、速度快的通信协议。在微协议。这是一种体积小、效率高、速度快的通信协议。在微软公司的主流产品中，在软公司的主流产品中，在Windows XP和和Windows Server中，中，NetBEUI已经成已经成为固有的缺省协议。为固有的缺省协议。NetBEUI是专门为几台到百余台计算机所组成的单网段是专门为几台到百余台计算机所组成的单网段小型局域网而设计的，不具有跨网段工作的功能，即小型局域网而设计的，不具有跨网段工作的功能，即NetBEUI不具备路由功不具备路由功能。当一台服务器上安装多块网卡，

4、或采用路由器等设备进行两个局域网的能。当一台服务器上安装多块网卡，或采用路由器等设备进行两个局域网的互联时，不能使用互联时，不能使用NetBEUI协议；否则，在不同网卡协议；否则，在不同网卡(每一块每一块网卡连接一个网段网卡连接一个网段)相连的设备之间，以及不同的局域网之间，将无法进行相连的设备之间，以及不同的局域网之间，将无法进行通信。虽然通信。虽然NetBEUI存在许多不尽如人意的地方，但它也具有其他协议所不存在许多不尽如人意的地方，但它也具有其他协议所不具备的优点。在具备的优点。在3种常用的通信协议中，种常用的通信协议中，NetBEUI占用内存最少，在网络中基占用内存最少，在网络中基本不

5、需要配置。本不需要配置。NetBEUI中包含一个网络接口标准中包含一个网络接口标准NetBIOS，是，是IBM公司在公司在1983年开发的用于年开发的用于实现计算机间相互通信的标准。其后，实现计算机间相互通信的标准。其后，IBM公司发现公司发现NetBIOS存在许多缺陷，存在许多缺陷，于于1985年对其进行了改进，推出了年对其进行了改进，推出了NetBEUI通信协议。随即，微软公司将通信协议。随即，微软公司将NetBEUI作为其客户机作为其客户机/服务器网络系统的基本通信协议，并进一步进行了扩服务器网络系统的基本通信协议，并进一步进行了扩充和完善。最有代表性的是在充和完善。最有代表性的是在Ne

6、tBEUI中增加了叫做服务器消息块中增加了叫做服务器消息块(Server Message Block，简称，简称SMB)的组成部分。因此，的组成部分。因此，NetBEUI协议也被人们称为协议也被人们称为SMB协议。协议。(2)IPX/SPX及其兼容协议。这是及其兼容协议。这是Novell公司的通信协议集。与公司的通信协议集。与NetBEUI的的明显区别是：明显区别是：IPX/SPX比较庞大，在复杂环境下，有很强的适应性。因为比较庞大，在复杂环境下，有很强的适应性。因为IPX/SPX在开始就考虑了多网段的问题，具有强大的路由功能，适合大型网在开始就考虑了多网段的问题，具有强大的路由功能，适合大型

7、网络使用。当用户端接入络使用。当用户端接入NetWare服务器时，服务器时，IPX/SPX及其兼容协议是最好的选及其兼容协议是最好的选择。但在非择。但在非Novell网络环境中，一般不使用网络环境中，一般不使用IPX/SPX。在在IPX/SPX协议中，协议中，IPX是是NetWare最底层的协议，它只负责数据在网络最底层的协议，它只负责数据在网络中的移动，并不保证数据是否传输成功，也不提供纠错服务。中的移动，并不保证数据是否传输成功，也不提供纠错服务。IPX在负责数在负责数据传送时，若接收节点在同一网段内，则直接按照该节点的据传送时，若接收节点在同一网段内，则直接按照该节点的ID将数据传给它；

8、将数据传给它；若接收节点是远程的，则数据将交给若接收节点是远程的，则数据将交给NetWare服务器或路由器中的网络服务器或路由器中的网络ID，继续数据的下一步传输。继续数据的下一步传输。SPX在整个协议中负责对所传输的数据进行无差错在整个协议中负责对所传输的数据进行无差错处理，所以处理，所以IPX/SPX也叫做也叫做Novell的协议集。的协议集。Windows Server 2003中提供了两个中提供了两个IPX/SPX的兼容协议，即的兼容协议，即NWLink SPX/SPX兼容协议和兼容协议和NWLink NetBIOS，两者统称为，两者统称为NWLink通信协议。通信协议。NWLink协

9、议是协议是Novell公司公司IPX/SPX协议在微软公司网络中的实现，它在继承协议在微软公司网络中的实现，它在继承IPX/SPX协议优点的同时，更加适应微软公司的操作系统和网络环境；协议优点的同时，更加适应微软公司的操作系统和网络环境；NWLink NetBIOS协议不但可以在协议不但可以在NetWare服务器与服务器与Windows Server 2003之间传递信之间传递信息，而且能够实现息，而且能够实现Windows Server 2003，Windows XP相互之间任意通信。相互之间任意通信。(3)TCP/IP。这是目前最常用的一种通信协议，它是计算机世界里的一个。这是目前最常用的

10、一种通信协议，它是计算机世界里的一个通用协议，是互联网的基础协议。通用协议，是互联网的基础协议。TCP/IP具有很高的灵活性，支持任意规模的网络，几乎可以连接所有的具有很高的灵活性，支持任意规模的网络，几乎可以连接所有的服务器和工作站，但同时设置也比较复杂，服务器和工作站，但同时设置也比较复杂，NetBEUI和和IPX/SPX在使用时在使用时不需要进行配置，而不需要进行配置，而TCP/IP协议在使用时，首先要进行相应的设置，每个节协议在使用时，首先要进行相应的设置，每个节点至少需要一个点至少需要一个IP地址、子网掩码、默认网关和主机名。不过，在地址、子网掩码、默认网关和主机名。不过，在Wind

11、ows Server 2003中提供了一个称为动态主机配置协议的工具，它可以自动地为客中提供了一个称为动态主机配置协议的工具，它可以自动地为客户机分配连入网络时所需要的信息，减轻了联网工作的负担，避免出错。户机分配连入网络时所需要的信息，减轻了联网工作的负担，避免出错。IPX/SPX及其兼容协议与及其兼容协议与TCP/IP之间存在着一些差别。之间存在着一些差别。TCP/IP的地址是分级的，的地址是分级的，而而IPX/SPX协议中的协议中的IPX使用的是一种广播协议。使用的是一种广播协议。Windows XP的用户不但可以使用的用户不但可以使用TCP/IP组建对等网，而且可以方便地接入其组建对等

12、网，而且可以方便地接入其他服务器。值得注意的是，如果他服务器。值得注意的是，如果Windows XP工作站只安装了工作站只安装了TCP/IP协议协议,它它是不能直接加入是不能直接加入Windows Server 2003域的。虽然该工作站可以通过运行在域的。虽然该工作站可以通过运行在Windows Server 2003服务器上的代理服务器来访问互联网，但却不能通过服务器上的代理服务器来访问互联网，但却不能通过它登录它登录Windows Server 2003服务器的域。如果让只安装服务器的域。如果让只安装TCP/IP协议的协议的Windows XP用户加入到用户加入到Windows Serv

13、er 2003域，那么必须域，那么必须在在Windows XP上安装上安装NetBEUI协议。协议。对于协议，有以下两点值得注意：对于协议，有以下两点值得注意：每一种协议在设计时都是针对于某一个特定的目标和需要解决的问题。目每一种协议在设计时都是针对于某一个特定的目标和需要解决的问题。目前已经存在了很多的网络协议，它们已经组成了一个完整的体系。前已经存在了很多的网络协议，它们已经组成了一个完整的体系。网络协议同时又是需要不断发展和完善的。当一种新的网络服务出现时，网络协议同时又是需要不断发展和完善的。当一种新的网络服务出现时，人们必然要制定新的协议。人们必然要制定新的协议。为了便于理解接口和协

14、议的概念，以人们常用的邮政通信系统为例进行说明，为了便于理解接口和协议的概念，以人们常用的邮政通信系统为例进行说明，如图如图31所示。人们在使用邮政系统通信时，必须按照一定的步骤，每一个所示。人们在使用邮政系统通信时，必须按照一定的步骤，每一个步骤都必须遵循一系列的约定。通信的第一步是写信，写信人必须遵循一些步骤都必须遵循一系列的约定。通信的第一步是写信，写信人必须遵循一些约定，如信件的格式、写信采用的文字等，这样收信人在收到信之后，才能约定，如信件的格式、写信采用的文字等，这样收信人在收到信之后，才能看懂信中的内容。第二步，信写好之后，到邮局邮寄，看懂信中的内容。第二步，信写好之后，到邮局邮

15、寄，这时，邮局为寄信人服务，寄信人必须遵循邮局的约定，如按规定填写信封这时，邮局为寄信人服务，寄信人必须遵循邮局的约定，如按规定填写信封并支付邮资。第三步，邮局收到信之后，将信件进行分类，然后交付运输部并支付邮资。第三步，邮局收到信之后，将信件进行分类，然后交付运输部门进行运输，这时，运输部门为邮局服务，邮局也必须遵循运输部门的一些门进行运输，这时，运输部门为邮局服务，邮局也必须遵循运输部门的一些约定，如提供运输的目的地等。信件到达目的地之后，进行相反的过程，最约定，如提供运输的目的地等。信件到达目的地之后，进行相反的过程，最终将信件送到收信人手中。终将信件送到收信人手中。图图31邮政通信系统

16、邮政通信系统2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜14实体（Entity）实体（Entity）在网络分层体系结构中，每一层都由一些实体组成，这些实体抽象地表示了通信时的软件元素（如进程或子程序）或硬件元素（如智能I/O芯片等）。实体是通信时能发送和接收信息的任何软硬件设施。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜15接口(Interface)分层结构中各相邻层之间要有一个接口，它定义了较低层向较高层提供的原始操作和服务。相邻层通过它们之间的接口交换信息，高层并不需要知道低层是如何实现的，仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务，这样使得两层之间保持了功能的独立性。2006-10计算机网络

17、基础（第二版）杜煜16开放系统互连参考模型(OSI/RM)为了实现不同厂家生产的计算机系统之间以及不同网络之间的数据通信，国际标准化组织ISO对各类计算机网络体系结构进行了研究，并于1981年正式公布了一个网络体系结构模型作为国际标准，称为开放系统互连参考模型(OSI/RM)，也称为ISO/OSI。“开放”表示任何两个遵守OSI/RM的系统都可以进行互连，当一个系统能按OSI/RM与另一个系统进行通信时，就称该系统为开放系统。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜17OSI的分层模型2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜18基于OSI的通信模型结构2006-10计算机网络基础（第二版）

18、杜煜19OSI各层的功能概述 第1层：物理层(Physical Layer)在物理信道上传输原始的数据比特（bit）流，提供为建立、维护和拆除物理链路连接所需的各种传输介质、通信接口特性等。第2层：数据链路层(Data Link Layer)在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻节点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上无差错地传输，并进行数据流量控制。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜20OSI各层的功能概述（二）第3层：网络层(Network Layer)为传输层的数据传输提供建立、维护和终止网络连接的手段，把上层来的数据组织成数据包(Packet)在节点之间进行交换传送

19、，并且负责路由控制和拥塞控制。第4层：传输层(Transport Layer)为上层提供端到端(最终用户到最终用户)的透明的、可靠的数据传输服务。所谓透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜21OSI各层的功能概述（三）第5层：会话层(Session Layer)为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能，并提供会话管理服务。第6层：表示层(Presentation Layer)为应用层提供信息表示方式的服务，如数据格式的变换、文本压缩、加密技术等。第7层：应用层(Application Layer)为网络用户或应用程序提供

20、各种服务，如文件传输、电子邮件(E-mail)、分布式数据库、网络管理等。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜22OSI/RM的信息流动 2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜23物理层 物理层是OSI/RM的最低层。它直接与物理信道相连，起到数据链路层和传输媒体之间的逻辑接口作用，提供建立、维护和释放物理连接的方法，实现在物理信道上进行比特流传输的功能。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜24物理层涉及的内容一通信接口与传输媒体的物理特性除了不同的传输介质自身的物理特性外，物理层还对通信设备和传输媒体之间使用的接口做了详细的规定，主要体现在四个方面：机械特性电气特性功能特性规

21、程特性2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜25EIA RS-232C接口 在串行通信中，EIA RS-232C是应用最为广泛的标准。发送和接收数据的计算机或终端系统，称为数据终端设备（DTE），如计算机。用来实现信息的收集、处理和变换的设备称为数据通信设备（DCE），如调制解调器。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜26RS-232C接口的特性 RS-232C使用9针或25针的D型连接器DB-9或DB-25。目前，绝大多数计算机使用的是9针的D型连接器。RS-232D规定使用25针的D型连接器。RS-232C采用的信号电平515V代表逻辑“1”，515V代表逻辑“0”。在传输距离不

22、大于15米时，最大速率为19.2kbps。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜27RS-232C接口各针脚的功能定义 针脚号信号名称说 明1保护地（SHG）屏蔽地线7信号地（SIG）公共地线2发送数据（TxD）DTE将数据传送给DCE3接收数据（RxD）DTE从DCE接收数据4请求发送（RTS）DTE到DCE表示发送数据准备就绪5允许发送（CTS）DCE到DTE表示准备接收要发送的数据6数据传输设备就绪（DSR）通知DTE，DCE已连到线路上准备发送20数据终端就绪（DTR）DTE就绪，通知DCE连接到传输线路22振铃指示（RI）DCE收到呼叫信号向DTE发RI信号8接收线载波检测（DC

23、D）DCE向DTE表示收到远端来的载波信号21信号质量检测DCE向DTE报告误码率的高低23数据信号速率选择器DTE与DCE间选择数据速率24发送器码元信号定时（TC）DTE提供给DCE的定时信号15发送器码元信号定时（TC）DCE发出，作为发送数据时钟17接收器码元信号定时（RC）DCE提供的接收时钟2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜28物理层涉及的内容二数据交换单元为二进制比特比特的同步线路的连接物理拓扑结构传输方式2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜29数据链路层 数据链路层是OSI/RM的第二层，它通过物理层提供的比特流服务，在相邻节点之间建立链路，传送以帧（Frame）

24、为单位的数据信息，并且对传输中可能出现的差错进行检错和纠错，向网络层提供无差错的透明传输。数据链路层的有关协议和软件是计算机网络中基本的部分，在任何网络中数据链路层是必不可少的层次，相对高层而言，它所有的服务协议都比较成熟。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜30数据链路层涉及的具体内容成帧物理地址寻址流量控制差错控制接入控制2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜31数据链路层的物理地址寻址节点1的物理地址为A，若节点1要给节点4发送数据，那么在数据帧的头部要包含节点1和节点4的物理地址，在帧的尾部还有差错控制信息（DT）。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜32网络层 计算机

25、网络分为资源子网和通信子网。网络层就是通信子网的最高层，它在数据链路层提供服务的基础上，向资源子网提供服务。网络层与数据链路层的关系如下图所示：2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜33网络层的作用数据链路层只是负责同一个网络中的相邻两节点之间链路管理及帧的传输等问题。当两个节点连接在同一个网络中时，可能并不需要网络层，只有当两个节点分布在不同的网络中时，通常才会涉及到网络层的功能，保证数据包从源节点到目的节点的正确传输。网络层要负责确定在网络中采用何种技术，从源节点出发选择一条通路通过中间的节点，将数据包最终送达目的节点。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜34网络层涉及的概念逻辑

26、地址寻址路由功能流量控制拥塞控制2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜35传输层 传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁，它完成资源子网中两节点间的直接逻辑通信，实现通信子网端到端的可靠传输。传输层在七层网络模型的中间起到承上启下的作用，是整个网络体系结构中的关键部分。由于通信子网向传输层提供通信服务的可靠性有差异，所以无论通信子网提供的服务可靠性如何，经传输层处理后都应向上层提交可靠的、透明的数据传输。如果通信子网的功能完善、可靠性高，则传输层的任务就比较简单：若通信子网提供的质量很差，则传输层的任务就复杂，以填补会话层所要求的服务质量和网络层所能提供的服务质量之间的差别。2006-10

27、计算机网络基础（第二版）杜煜36传输层提供的服务传输层为高层提供两种基本的服务：面向连接的服务面向连接提供的是可靠的服务。和面向无连接的服务面向无连接是一种不太可靠的服务。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜37会话层 会话层是利用传输层提供的端到端的服务，向表示层或会话用户提供会话服务。在ISO/OSI环境中，所谓一次会话，就是两个用户进程之间为完成一次完整的通信而进行的过程，包括建立、维护和结束会话连接。会话协议的主要目的就是提供一个面向用户的连接服务，并对会话活动提供有效的组织和同步所必须的手段，对数据传送提供控制和管理。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜38表示层 表示层

28、处理的是OSI系统之间用户信息的表示问题。表示层不像OSI/RM的低五层只关心将信息可靠地从一端传输到另外一端，它主要涉及被传输信息的内容和表示形式，如文字、图形、声音的表示。另外，数据压缩、数据加密等工作都是由表示层负责处理。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜39应用层应用层是OSI/RM的最高层，它是计算机网络与最终用户间的接口，它包含系统管理员管理网络服务所涉及的所有问题和基本功能。它在OSI/RM下面六层提供的数据传输和数据表示等各种服务的基础上，为网络用户或应用程序提供完成特定网络服务功能所需的各种应用协议。常用的网络服务包括文件服务、电子邮件（E-mail）服务、打印服务、

29、集成通信服务、目录服务、网络管理服务、安全服务、多协议路由与路由互连服务、分布式数据库服务、虚拟终端服务等。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜40TCP/IP的体系结构 OSI参考模型研究的初衷是希望为网络体系结构与协议的发展提供一种国际标准，但由于Internet在全世界的飞速发展，使得TCP/IP协议得到了广泛的应用，虽然TCP/IP不是ISO标准，但广泛的使用也使TCP/IP成为一种“实际上的标准”，并形成了TCP/IP参考模型。不过，ISO的OSI参考模型的制定，也参考了TCP/IP协议集及其分层体系结构的思想。而TCP/IP在不断发展的过程中也吸收了OSI标准中的概念及特征。

30、2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜41TCP/IP协议的特点开放的协议标准，可以免费使用，并且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。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜42TCP/IP的层次结构 TCP/IP分为四个层次，分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层。TCP/IP的层次结构与OSI层次结构的对照关系如下图所示：2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜43TCP/IP分层结构（一）网络接口层

31、网络接口层，也被称为网络访问层，包括了能使用TCP/IP与物理网络进行通信的协议，它对应OSI的物理层和数据链路层。TCP/IP标准并没有定义具体的网络接口协议。网际层网际层是在TCP/IP标准中正式定义的第一层。网际层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（IP数据包），并为该数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机，在网际层中，最常用的协议是网际协议IP，其他一些协议用来协助IP的操作。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜44TCP/IP分层结构（二）传输层TCP/IP的传输层也被称为主机至主机层，与OSI的传输层类似，主要负责主机到主机之间的端对端通

32、信，该层使用了两种协议来支持两种数据的传送方法，即TCP协议和UDP协议。应用层在TCP/IP模型中，应用程序接口是最高层，它与OSI模型中的高三层的任务相同，用于提供网络服务，比如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜45TCP/IP协议集 2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜46网际层的协议IP网际协议IP(Internet Protocol)IP协议的任务是对数据包进行相应的寻址和路由，并从一个网络转发到另一个网络。IP协议在每个发送的数据包前加入一个控制信息，其中包含了源主机的IP地址、目的主机的IP地址和其他一些信息。IP协议要

33、分割和重编在传输层被分割的数据包。由于数据包要从一个网络到另一个网络，当两个网络所支持传输的数据包的大小不相同时，IP协议就要在发送端将数据包分割，然后在分割的每一段前再加入控制信息进行传输。当接收端接收到数据包后，IP协议将所有的片段重新组合形成原始的数据。IP是一个无连接的协议。无连接是指主机之间不建立用于可靠通信的端到端的连接，源主机只是简单地将IP数据包发送出去，而数据包可能会丢失、重复、延迟时间大或者IP包的次序会混乱。因此，要实现数据包的可靠传输，就必须依靠高层的协议或应用程序，如传输层的TCP协议。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜47网际层的协议ICMP网际控制报文协议

34、ICMP(Internet Control Message Protocol)网际控制报文协议ICMP为IP协议提供差错报告。由于IP是无连接的，且不进行差错检验，当网络上发生错误时它不能检测错误。向发送IP数据包的主机汇报错误就是ICMP的责任。例如，如果某台设备不能将一个IP数据包转发到另一个网络，它就向发送数据包的源主机发送一个消息，并通过ICMP解释这个错误。ICMP能够报告的一些普通错误类型有：目标无法到达、阻塞、回波请求和回波应答等。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜48网际层的协议IGMP网际主机组管理协议IGMP(Internet Group Management Pr

35、otocol)IP协议只是负责网络中点到点的数据包传输，而点到多点的数据包传输则要依靠网际主机组管理协议IGMP完成。它主要负责报告主机组之间的关系，以便相关的设备（路由器）支持多播发送。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜49网际层的协议ARP和RARP地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol)和反向地址解析协议RARP计算机网络中各主机之间要进行通信时，必须要知道彼此的物理地址（OSI模型中数据链路层的地址）。因此，在TCP/IP的网际层有ARP协议和RARP协议，它们的作用是将源主机和目的主机的IP地址与它们的物理地址相匹配。2006-10计算机网

36、络基础（第二版）杜煜50传输层协议TCP传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)TCP协议是传输层一种面向连接的通信协议，提供可靠的数据传送。对于大量数据的传输，通常都要求有可靠的传送。TCP协议将源主机应用层的数据分成多个分段，然后将每个分段传送到网际层，网际层将数据封装为IP数据包，并发送到目的主机。目的主机的网际层将IP数据包中的分段传送给传输层，再由传输层对这些分段进行重组，还原成原始数据，传送给应用层。TCP协议还要完成流量控制和差错检验的任务，以保证可靠的数据传输。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜51传输层协议UDP用户数据报协议U

37、DP(User Datagram Protocol)UDP协议是一种面向无连接的协议，因此，它不能提供可靠的数据传输，而且UDP不进行差错检验，必须由应用层的应用程序实现可靠性机制和差错控制，以保证端到端数据传输的正确性。虽然UDP与TCP相比，显得非常不可靠，但在一些特定的环境下还是非常有优势的。例如，要发送的信息较短，不值得在主机之间建立一次连接。另外，面向连接的通信通常只能在两个主机之间进行，若要实现多个主机之间的一对多或多对多的数据传输，即广播或多播，就需要使用UDP协议。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜52应用层协议（一）远程终端协议TELNET本地主机作为仿真终端，登录到

38、远程主机上运行应用程序；文件传输协议FTP实现主机之间的文件传送；简单邮件传输协议SMTP实现主机之间电子邮件的传送；域名服务DNS用于实现主机名与IP地址之间的映射；动态主机配置协议DHCP实现对主机的地址分配和配置工作。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜53应用层协议（二）路由信息协议RIP用于网络设备之间交换路由信息；超文本传输协议HTTP用于Internet中的客户机与WWW服务器之间的数据传输；网络文件系统NFS实现主机之间的文件系统的共享；引导协议BOOTP用于无盘主机或工作站的启动简单网络管理协议SNMP实现网络的管理；2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜54IP地

39、址与域名在网络中，对主机的识别要依靠地址，而保证地址全网唯一性是需要解决的问题。在任何一个物理网络中，各个节点的设备必须都有一个可以识别的地址，才能使信息进行交换，这个地址称为“物理地址”（Physical Address）。单纯使用网络的物理地址寻址会有一些问题：物理地址是物理网络技术的一种体现，不同的物理网络，其物理地址可能各不相同。物理地址被固化在网络设备（网络适配器）中，通常不能被修改。物理地址属于非层次化的地址，它只能标识出单个的设备，标识不出该设备连接的是哪一个网络。针对物理网络地址的问题，采用网络层IP地址的编址方案。Internet采用一种全局通用的地址格式，为每一个网络和每一

40、台主机分配一个IP地址，以此屏蔽物理网络地址的差异。通过IP协议，把主机原来的物理地址隐藏起来，在网络层中使用统一的IP地址。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜55IP地址的划分 IP地址由32比特组成，包括三个部分：地址类别、网络号和主机号；IP地址以32个二进制数字形式表示，不适合阅读和记忆。为了便于用户阅读和理解IP地址，Internet管理委员会采用了一种“点分十进制”表示方法表示IP地址。将IP地址分为4个字节（每个字节8个比特），且每个字节用十进制表示，并用点号“”隔开，2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜56IP地址的类型 Internet的IP地址分为五种类型：A

41、类、B类、C类、D类和E类 2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜57A类地址A类地址的网络数为27（128）个，每个网络包含的主机数为224（16777216）个，A类地址的范围是0.0.0.0127.255.255.255。由于网络号全为0和全为1保留用于特殊目的，所以A类地址有效的网络数为126个，其范围是1126。另外，主机号全为0和全为1也有特殊作用，所以每个网络号包含的主机数应该是224-2（16777214）个。因此，一台主机能使用的A类地址的有效范围是：1.0.0.1126.255.255.254。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜58B类地址B类地址网络数为214

42、个。B类地址的范围为128.0.0.0191.255.255.255，与A类地址类似（主机号全0和全1有特殊作用），一台主机能使用的B类地址的有效范围是：128.0.0.1191.255.255.2542006-10计算机网络基础（第二版）杜煜59C类地址C类地址网络数为221个，每个网络号所包含的主机数为256（实际有效的为254）个。C类地址的范围为192.0.0.0223.255.255.255，同样，一台主机能使用的C类地址的有效范围是：192.0.0.1223.255.255.2542006-10计算机网络基础（第二版）杜煜60D类地址和E类地址D类地址用于多播，多播就是同时把数据发

43、送给一组主机，只有那些已经登记可以接收多播地址的主机，才能接收多播数据包。D类地址的范围是224.0.0.0239.255.255.255。E类地址为将来预留的，同时也可以用于实验目的，它们不能被分配给主机。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜61几种特殊的IP地址 广播地址有限广播地址“0”地址回送地址2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜62内部网可选的地址为了避免某个单位选择任意网络地址，造成与合法的Internet地址发生冲突，IETF已经分配了具体的A类、B类和C类地址供单位内部网使用，这些地址为：A类10.0.0.010.255.255.255B类172.16.0.017

44、2.31.255.255C类192.168.0.0192.168.255.255 2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜63地址解析 在一个物理网络中，网络中的任何两台主机之间进行通信时，都必须获得对方的物理地址，而使用IP地址的作用就在于，它提供了一种逻辑的地址，能够使不同网络之间的主机进行通信。当IP把数据从一个物理网络传输到另一个物理网络之后，就不能完全依靠IP地址了，而要依靠主机的物理地址。为了完成数据传输，IP必须具有一种确定目标主机物理地址的方法，也就是说要在IP地址与物理地址之间建立一种映射关系，而这种映射关系被称为“地址解析”2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜64O

45、SI与TCP/IP参考模型的比较 OSI和TCP/IP有着许多的共同点：采用了协议分层方法，将庞大且复杂的问题划分为若干个较容易处理的范围较小的问题；各协议层次的功能大体上相似，都存在网络层、传输层和应用层。两者都可以解决异构网的互连，实现世界上不同厂家生产的计算机之间的通信；都是计算机通信的国际性标准，虽然OSI是国际通用的，但TCP/IP是当前工业界使用最多的；都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制；都基于一种协议集的概念，协议集是一簇完成特定功能的相互独立的协议。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜65OSI和TCP/IP的差异模型设计的差别OSI参考模型是在具体协议制定之前设

46、计的，对具体协议的制定进行约束。因此，造成在模型设计时考虑不很全面，有时不能完全指导协议某些功能的实现，从而反过来导致对模型的修修补补。例如，数据链路层最初只用来处理点到点的通信网络，当广播网出现后，存在一点对多点的问题，OSI不得不在模型中插入新的子层来处理这种通信模式。当人们开始使用OSI模型及其协议集建立实际网络时，才发现它们与需求的服务规范存在不匹配，最终只能用增加子层的方法来掩饰其缺陷。TCP/IP正好相反。协议在先，模型在后。模型实际上只不过是对已有协议的抽象描述。TCP/IP不存在与协议的匹配问题。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜66OSI和TCP/IP的差异层数和层间

47、调用关系不同OSI协议分为7层，而TCP/IP协议只有4层，除网络层、传输层和应用层外，其它各层都不相同。另外，TCP/IP虽然也分层次，但层次之间的调用关系不像OSI那么严格。在OSI中，两个实体通信必须涉及到下一层实体，下层向上层提供服务，上层通过接口调用下层的服务，层间不能有越级调用关系。OSI这种严格分层确实是必要的。但是，严格按照分层模型编写的软件效率极低。为了克服以上缺点，提高效率，TCP/IP协议在保持基本层次结构的前提下，允许越过紧挨着的下一级而直接使用更低层次提供的服务。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜67OSI和TCP/IP的差异最初设计差别TCP/IP在设计之初

48、就着重考虑不同网络之间的互连问题，并将网际协议IP作为一个单独的重要的层次。OSI最初只考虑到用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互连在一起。后来，OSI认识到了互连网协议的重要性，然而已经来不及像TCP/IP那样将互连网协议IP作为一个独立的层次，只好在网络层中划分出一个子层来完成类似IP的作用。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜68OSI和TCP/IP的差异对可靠性的强调不同OSI认为数据传输的可靠性应该由点到点的数据链路层和端到端的传输层来共同保证，而TCP/IP分层思想认为，可靠性是端到端的问题，应该由传输层解决。因此，它允许单个的链路或机器丢失或损坏数据，网络本身不进行数据

49、恢复。对丢失或被损坏数据的恢复是在源节点设备与目的节点设备之间进行的。在TCP/IP网络中，可靠性的工作是由主机完成。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜69OSI和TCP/IP的差异标准的效率和性能上存在差别由于OSI是作为国际标准由多个国家共同努力而制定的，不得不照顾到各个国家的利益，有时不得不走一些折衷路线，造成标准大而全，效率却低(OSI的各项标准已超过200多)。TCP/IP参考模型并不是作为国际标准开发的，它只是对一种已有标准的概念性描述。所以，它的设计目的单一，影响因素少，不存在照顾和折衷，结果是协议简单高效，可操作性强。2006-10计算机网络基础（第二版）杜煜70OSI

50、和TCP/IP的差异市场应用和支持上不同OSI参考模型制定之初，人们普遍希望网络标准化，对OSI寄予厚望，然而，OSI迟迟无成熟产品推出，妨碍了第三方厂家开发相应的软、硬件，进而影响了OSI的市场占有率和未来发展。另外，在OSI出台之前TCP/IP就代表着市场主流，OSI出台后很长时间不具有可操作性，因此，在信息爆炸，网络迅速发展的近10多年里，性能差异、市场需求的优势客观上促使众多的用户选择了TCP/IP，并使其成为“既成事实”的国际标准。习题习题1.什么是网络体系结构？什么是网络体系结构？2.网络通信协议的组成要素是什么？网络通信协议的组成要素是什么？3.计算机网络系统采用分层结构，分层结