计算机网络应用基础讲义课件

L o g o2024/7/21计算机网络基础1计算机网络应用基础计算机网络应用基础制作人：李少帅制作人：李少帅L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 网络基础知识网络基础知识计算机网络概述计算机网络概述1 计算机网络的组成与结构计算机网络的组成与结构2 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构3q了解计算机网络的发展史和网络的应用了解计算机网络的发展史和网络的应用q 掌握计算机网络的定义、分类、基本功能和组成要素掌握计算机网络的定义、分类、基本功能和组成要素q 掌握掌握OSI和和TCP/IP参考模型参考模型L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 1.1 计算机网络概述计算机网络概述分类分类定义定义发展发展功能功能应用应用计算机网络概述计算机网络概述L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础v计算机网络是计算机网络是计算机技术计算机技术与与通信技术通信技术发展的结晶，发展的结晶，并在并在用户需求用户需求(应用应用)的促进下得到进一步地发展。的促进下得到进一步地发展。1.1.1 1.1.1 计算机网络的定义计算机网络的定义 计算机网络是将计算机网络是将分散在不同地点且具有独立功分散在不同地点且具有独立功能能的多个计算机系统，利用的多个计算机系统，利用通信设备和线路相互连通信设备和线路相互连接接起来，在起来，在网络协议和软件网络协议和软件的支持下进行数据通信，的支持下进行数据通信，实现资源共享实现资源共享的计算机系统的集合。的计算机系统的集合。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础1.1.1 1.1.1 计算机网络的定义计算机网络的定义 含义：含义：含义：含义：uu网网网网络络络络要要要要有有有有两两两两台台台台以以以以上上上上的的的的独独独独立立立立自自自自制制制制的的的的计计计计算算算算机机机机，地地地地理位置不限，机型不限。理位置不限，机型不限。理位置不限，机型不限。理位置不限，机型不限。uu需要有一条通道以及必要的通信设备。需要有一条通道以及必要的通信设备。需要有一条通道以及必要的通信设备。需要有一条通道以及必要的通信设备。uu要要要要有有有有网网网网络络络络软软软软件件件件（通通通通信信信信协协协协议议议议软软软软件件件件、网网网网络络络络操操操操作作作作系系系系统）。统）。统）。统）。uu计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络的的的的目目目目的的的的就就就就是是是是共共共共享享享享网网网网络络络络中中中中的的的的所所所所有有有有硬硬硬硬件、软件和数据资源。件、软件和数据资源。件、软件和数据资源。件、软件和数据资源。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础网络实验室逻辑拓扑连接图网络实验室逻辑拓扑连接图学生机区域学生机区域实验实验RACK区域，区域，8组组连接到校园网连接到校园网教师机区域教师机区域到学生机区域到学生机区域RCMS01RCMS08L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础1.1.2 1.1.2 计算机网络的发展计算机网络的发展宽带化、综合化、宽带化、综合化、数字化网络数字化网络第一代第一代第二代第二代第三代第三代第四代第四代Network Network HistoryHistoryHistoryHistory计算机计算机网络计算机计算机网络开开 放放 式式 标标 准准 化化 网网 络络面向终端的面向终端的计算机网络计算机网络L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础第一代计算机网络第一代计算机网络面向终端的计算机网络面向终端的计算机网络特点：特点：以单台计算机为中心以单台计算机为中心将地理上分散的多个终端通过通信线路连接到一将地理上分散的多个终端通过通信线路连接到一台中心计算机上台中心计算机上终端都不具备自主处理能力终端都不具备自主处理能力存在问题：存在问题：中心计算机负担重，通信费用高中心计算机负担重，通信费用高L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础第二代计算机网络第二代计算机网络计算机计算机网络计算机计算机网络多台计算机通过通信线路连接起来多台计算机通过通信线路连接起来没有主从关系。没有主从关系。典型是典型是ARPAnetARPAnet网。网。与第一代的区别：与第一代的区别：这里的多台计算机都具有自主这里的多台计算机都具有自主 处理能力。处理能力。缺点：缺点：没有统一的网络体系结构，无法实现更大没有统一的网络体系结构，无法实现更大 范围的信息交换和共享。范围的信息交换和共享。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 第三代计算机网络是开放式标准化网络，它第三代计算机网络是开放式标准化网络，它具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议，具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议，标准化使得不同的计算机网络能方便地互联在一标准化使得不同的计算机网络能方便地互联在一起。起。第三代计算机网络第三代计算机网络开放式标准化网络开放式标准化网络特点特点:网络体系结构的形成和网络协议的标准化。网络体系结构的形成和网络协议的标准化。典型代表：典型代表：InternetInternet。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础第四代计算机网络第四代计算机网络宽带化、综合化、数字化网络宽带化、综合化、数字化网络计算机的发展已进入以网络为中心的时代。计算机的发展已进入以网络为中心的时代。发展前景：发展前景：高速化高速化多媒体网络技术宽带网络技术多媒体网络技术宽带网络技术智能化（智能化（电话被叫寻呼电话被叫寻呼）标准化标准化电话被叫寻呼的特征是电话被叫寻呼的特征是：当使用该业务的电话（包括固定：当使用该业务的电话（包括固定电话和小灵通）无人接听时，该呼叫信息（包括主叫、被电话和小灵通）无人接听时，该呼叫信息（包括主叫、被叫、呼叫时间等）将被以短信的形式发送到用户指定的移叫、呼叫时间等）将被以短信的形式发送到用户指定的移动终端（手机或小灵通）上。动终端（手机或小灵通）上。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础NGNNGN NGN NGN就是指下一代网络，是可以同时提供话就是指下一代网络，是可以同时提供话音、数据、多媒体等多种业务的综合性的、全音、数据、多媒体等多种业务的综合性的、全开放的宽频网络平台体系，至少可实现千兆光开放的宽频网络平台体系，至少可实现千兆光纤到户。另外还能把用于长途电话的低资费纤到户。另外还能把用于长途电话的低资费IPIP电话引入本地市话，有望大大降低本地通话费电话引入本地市话，有望大大降低本地通话费的成本和价格。的成本和价格。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础操作系统操作系统地理覆盖范围地理覆盖范围传输介质传输介质拓扑结构拓扑结构传输速率传输速率1.1.3 1.1.3 计算机网络分类计算机网络分类L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础按地理覆盖范围分类按地理覆盖范围分类局域网局域网LAN城域网城域网MAN广域网广域网WAN互联网互联网Internet1.1.3 1.1.3 计算机网络分类计算机网络分类L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础局域网（局域网（LANLAN）L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础城域网（城域网（MANMAN）L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础广域网（广域网（WANWAN）L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础有线网有线网：采用采用同轴电缆同轴电缆、双绞线双绞线、光纤光纤等物理介质来等物理介质来传输数据的网传输数据的网络络按传输介质分类按传输介质分类无线网无线网：采用采用卫星卫星、微微波波、光波光波等无等无线形式传输数线形式传输数据的网络据的网络1.1.3 1.1.3 计算机网络分类计算机网络分类L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础有线传输介质有线传输介质双双绞绞线线L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础微波通信示例微波通信示例L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础按网络的拓扑结构分类按网络的拓扑结构分类拓扑结构拓扑结构总线型网总线型网星型网星型网环型网环型网树型网树型网1.1.3 1.1.3 计算机网络分类计算机网络分类L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构拓扑拓扑（TopologyTopology）是从图论演变而来的，是一种研究与大小形是从图论演变而来的，是一种研究与大小形状无关的状无关的点、线、面点、线、面特点的方法。在计算机网络中抛开网络中特点的方法。在计算机网络中抛开网络中的具体设备，把工作站、服务器等网络单元抽象为的具体设备，把工作站、服务器等网络单元抽象为“点点”，把，把网络中的电缆等通信介质抽象为网络中的电缆等通信介质抽象为“线线”，这样计算机网络结构，这样计算机网络结构就抽象为点和线组成的几何图形，人们称之为就抽象为点和线组成的几何图形，人们称之为网络的拓扑结构网络的拓扑结构。网络拓扑结构对整个网络的设计、功能、可靠性、网络拓扑结构对整个网络的设计、功能、可靠性、费用等方面有着重要的影响。费用等方面有着重要的影响。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础常见的网络拓扑结构图常见的网络拓扑结构图L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础1 1、总线型网络、总线型网络 将网上的设备均连接在一条总线上，将网上的设备均连接在一条总线上，将网上的设备均连接在一条总线上，将网上的设备均连接在一条总线上，任何两台任何两台任何两台任何两台计算机之间不再单独连接。计算机之间不再单独连接。计算机之间不再单独连接。计算机之间不再单独连接。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 总线型结构工作方式总线型结构工作方式 采用单根传输线作为传输介质，网上计算机共享总线，任意时刻只有一台计算机发送信息（广播式），其他计算机处于接收状态,总线结构是局域网最常用的结构。总线型结构特点总线型结构特点 优点优点:u结构简单、易于安装、易于扩充u使用电缆少，设备相对简单 缺点：缺点：u总线故障全网瘫痪,故障诊断困难u站点增加网络效率降低L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础集线器集线器2 2 2 2、星型网络星型网络 将多台计算机连在一个中心节点（集线器或交换机）将多台计算机连在一个中心节点（集线器或交换机）上，各计算机之间通信必须通过中心节点。上，各计算机之间通信必须通过中心节点。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础星型结构特点星型结构特点优点：优点：u便于管理u扩展容易u容易检查、隔离故障缺点：缺点：u中心结点是全网的瓶颈，出现故障全网瘫痪u每个站点直接与中央节点相连，需要大量电缆，费用较高L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础3 3 3 3、环型网络环型网络 将网上计算机连接成一个封闭的环，将网上计算机连接成一个封闭的环，网上计算机共网上计算机共享通信介质，任意时刻只有一个计算机发送信息，信号享通信介质，任意时刻只有一个计算机发送信息，信号沿环单向传递经过每一台计算机，每台计算机都接收信沿环单向传递经过每一台计算机，每台计算机都接收信号，经再生放大后传给下一台计算机。号，经再生放大后传给下一台计算机。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 环型结构的特点：环型结构的特点：优点：优点：u结构简单，能很好的避免冲突，电缆长度短 缺点：缺点：u结点较多时，性能下降，但没有总线网那样严重u不便于扩充u一台计算机故障会影响全网。u故障诊断困难 L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础4 4 4 4、树型网络树型网络 树型网络是从总线拓扑演变过来的，形状象一棵倒树型网络是从总线拓扑演变过来的，形状象一棵倒置的树，顶端有一个带有分支的根，每个分支还可延伸置的树，顶端有一个带有分支的根，每个分支还可延伸出子分支。出子分支。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 形状象一棵倒置的树，顶端有一个带有分支的根，每个分 支还可延伸出子分支。树型拓扑是一种分层的结构，适用于分级管理和控制系统。这种拓扑与其它拓扑的主要区别在于其根的存在。当下面的分支节点发送数据时，根接收该信号，然后再重新广播发送到全网。这种结构不需要中继器。与星型拓扑相比，由于通信线路总长度较短，故它的成本低，易推广，但结构较星型复杂。树型结构特点：树型结构特点：L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 网状型网络是一种不规则的连接，通常一台计算网状型网络是一种不规则的连接，通常一台计算机与其他计算机有两条以上的通路。机与其他计算机有两条以上的通路。5 5 5 5、网型网络网型网络L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础n n容错能力强，一条通路故障，可以经其容错能力强，一条通路故障，可以经其它通路连接目的计算机。它通路连接目的计算机。n n费用高、布线困难。费用高、布线困难。网型结构的特点网型结构的特点L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础6 6 6 6、混合型网络拓扑结构混合型网络拓扑结构L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础按网络的按网络的传输速率传输速率分类分类传输速率传输速率10M10M网网100M100M网网1000M1000M网网L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础按网络的操作系统分类按网络的操作系统分类操作系统操作系统Windows NT网网UNIX网网LINUX网网L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础1.1.4 1.1.4 计算机网络的功能计算机网络的功能1 1数据通信数据通信 （1）传输文件 （2）使用电子邮件（E-mail）2 2资源共享资源共享 （1）共享硬件资源 （2）共享软件资源 （3）共享数据资源。3 3分布与协同处理分布与协同处理 4 4提高计算机系统的可靠性和可用性提高计算机系统的可靠性和可用性L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础1.1.5 1.1.5 计算机网络的应用计算机网络的应用 -健康保健健康保健：远程医疗、紧急医疗响应支持 -教育教育：远程教育、数字图书馆 -科学研究科学研究：能源、地理系统、气象、生物 -国家安全国家安全：高性能全球通信、先进的信息传播 -环境环境：监测、预测、警告、响应 -政府政府：传递政府服务和信息给公民和企业 -突发事件突发事件：灾难响应、危机管理 -设计和制造设计和制造：制造工程 -经济活动经济活动：电子商务L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础1.2 1.2 计算机网络的组成与结构计算机网络的组成与结构1.2.11.2.11.2.11.2.1计算机网络的基本组成计算机网络的基本组成1.2.21.2.21.2.21.2.2资源子网和通信子网资源子网和通信子网L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础提供各种连接提供各种连接技术和信息交技术和信息交换技术，包括换技术，包括网卡、传输介网卡、传输介质、网络互连质、网络互连设备设备为网络内的为网络内的其他计算机其他计算机提供共享资提供共享资源源,如：如：服务服务器、工作站器、工作站为网络用户提供数为网络用户提供数据通讯与资源共享据通讯与资源共享服务，包括服务，包括网络协网络协议、网络操作系统、议、网络操作系统、网络通信软件、网网络通信软件、网络管理软件络管理软件等等1.2.1 1.2.1 计算机网络的基本组成计算机网络的基本组成计算机计算机系统系统数据通信数据通信系统系统网络软件网络软件及协议及协议 一个典型的计算机网络主要是由计算机系统、数据通一个典型的计算机网络主要是由计算机系统、数据通信系统、网络软件及协议三大部分组成。信系统、网络软件及协议三大部分组成。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础按照计算机网络的系统功能分类按照计算机网络的系统功能分类1.2.2 1.2.2 资源子网和通信子网资源子网和通信子网资源子网：资源子网：主要负责全网的信主要负责全网的信息处理，为网络用息处理，为网络用户提供网络服务和户提供网络服务和资源共享功能。资源共享功能。计算机网络计算机网络通信子网：通信子网：主要负责全网的数主要负责全网的数据通信。为网络用据通信。为网络用户提供数据传输、户提供数据传输、转接、加工和变换转接、加工和变换等通信处理工作。等通信处理工作。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 包括主机、终端、连网外设、外部设备及各包括主机、终端、连网外设、外部设备及各种软件资源等。种软件资源等。主机：提供接入服务、信息服务的计算机。早期主要由大型机、中型机、小型机承担，现在也用高档微机。终端：用户访问网络的一些设备，可以是哑终端或智能终端。资源子网资源子网L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础通信子网通信子网 由通信处理机、通信线路和其它通信设备组成。由通信处理机、通信线路和其它通信设备组成。v通信处理机：一方面作为与资源子网的主机、终端连接的接口，将主机和终端连入网内；另一方面作为通信子网中的分组存储转发结点。v通信线路：连接主机、通信处理机，为它们之间传输数据提供通道。在局域网中，在局域网中，资源子网资源子网主要是由网络的服务器和主要是由网络的服务器和工作站组成，工作站组成，通信子网通信子网主要是由传输介质、集线主要是由传输介质、集线器、网卡等组成。器、网卡等组成。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础1.3 1.3 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构1.3.11.3.11.3.1计算机体系结构的基本概念计算机体系结构的基本概念1.3.21.3.21.3.2ISO的的OSI参考模型参考模型1.3.31.3.31.3.3TCP/IP参考模型参考模型1.3.41.3.41.3.4OSI参考模型与参考模型与TCP/IP参考模型的比较参考模型的比较1.3.51.3.51.3.5常用的网络通信协议常用的网络通信协议1.3.61.3.61.3.6选择网络通信协议的原则选择网络通信协议的原则L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础1.3.1 1.3.1 计算机体系结构的基本概念计算机体系结构的基本概念 生活中常遇到的几种现象：生活中常遇到的几种现象：打电话时，接电话的一方先说：打电话时，接电话的一方先说：“喂喂”，然后打电话的，然后打电话的 一方说：一方说：“我找。我找。”，如此反复地来回交谈。，如此反复地来回交谈。当你开车的时候，必须注意红绿灯，必须遵守交通规则。当你开车的时候，必须注意红绿灯，必须遵守交通规则。在超市，人们在结帐时都是依次排好队。在超市，人们在结帐时都是依次排好队。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 在在2020世纪世纪8080年代末和九十年代初，网络的规模和数量年代末和九十年代初，网络的规模和数量都得到了迅猛的增长。但是许多网络都是基于不同的硬件都得到了迅猛的增长。但是许多网络都是基于不同的硬件和软件而实现的，这使得它们之间互不兼容，而且很难在和软件而实现的，这使得它们之间互不兼容，而且很难在使用标准的网络之间进行通信。使用标准的网络之间进行通信。1 1、网络的发展过程中遇到的问题、网络的发展过程中遇到的问题 例如，把一台例如，把一台IBMIBM公司生产的计算机接入该公司的公司生产的计算机接入该公司的SNASNA网是可以的，但把一台网是可以的，但把一台HPHP公司生产的计算机接入公司生产的计算机接入SNASNA网就网就不是一件容易的事。不是一件容易的事。这种情况限制了网络及信息社会的日益发展。这种情况限制了网络及信息社会的日益发展。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础网络之间采用统一的网络之间采用统一的“语言语言”进行交流。进行交流。2 2、如何来确保不同类型的网络之间具有更好的兼、如何来确保不同类型的网络之间具有更好的兼 容性和互操作性呢容性和互操作性呢?从前面的例子我们可以得出这样的结论：从前面的例子我们可以得出这样的结论：网络上的网络上的“语言语言”就是协议。就是协议。协议确保了网络通协议确保了网络通信更加有效地进行信息交流。信更加有效地进行信息交流。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础3、网络协议的定义、网络协议的定义 计算机网络是各类计算机通过通信线路连接起计算机网络是各类计算机通过通信线路连接起来的一个复杂的系统，在这个系统中，由于计算机来的一个复杂的系统，在这个系统中，由于计算机型号不一、类型各异，并且连接方式、同步方式、型号不一、类型各异，并且连接方式、同步方式、通信方式、线路类型等都有可能不一样，这就给网通信方式、线路类型等都有可能不一样，这就给网络通信带来了一定的困难。要做到各设备之间有条络通信带来了一定的困难。要做到各设备之间有条不紊地交换数据，所有设备必须遵守共同的规则，不紊地交换数据，所有设备必须遵守共同的规则，这些规则明确地规定了数据交换时的格式和时序。这些规则明确地规定了数据交换时的格式和时序。这些这些为进行网络中数据交换而建立的规则、标准或为进行网络中数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议（约定称为网络协议（ProtocolProtocol）。）。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础4、网络协议的组成、网络协议的组成 网络协议由网络协议由语法、语意、时序语法、语意、时序三个部分组成。三个部分组成。语法：语法：数据与控制信息的格式。数据与控制信息的格式。语意：语意：需要发出何种控制信息，完成何种动作及需要发出何种控制信息，完成何种动作及 做出何种应答。做出何种应答。时序：时序：事件出现顺序的详细说明。事件出现顺序的详细说明。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础生活中常遇到这样一种现象：生活中常遇到这样一种现象：假定假定A A是是X X公司的经理，公司的经理，B B是是Y Y公司的经理，公司的经理，A A，B B想通过寄信的想通过寄信的方式对某件事情进行协商。方式对某件事情进行协商。具体的做法是：具体的做法是：A A把信写好后交给他的秘书把信写好后交给他的秘书 秘书将信盖章，封入信封并投入信箱秘书将信盖章，封入信封并投入信箱 这封信就作为信件按邮局的发送顺序被发送到这封信就作为信件按邮局的发送顺序被发送到Y Y公司公司 在在Y Y公司的秘书检查、核对、标上接收的日期送交公司的秘书检查、核对、标上接收的日期送交B B经理经理 进行处理。进行处理。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础这件事至少分成三个层次这件事至少分成三个层次:最高最高(三三)层层是经理层，是经理层，A A，B B了解他们所商谈的事情；了解他们所商谈的事情；第二层第二层是秘书层，这一层不必了解商谈的内容，只负责封是秘书层，这一层不必了解商谈的内容，只负责封装信封、编号，如果装信封、编号，如果A A，B B用的语言不同还负责翻译；用的语言不同还负责翻译；最低最低(一一)层层是邮政层，邮局的人负责将信件从发送地送到是邮政层，邮局的人负责将信件从发送地送到目的地，这一层完全不管信件的性质、所用语言，更不管目的地，这一层完全不管信件的性质、所用语言，更不管信笺的内容。信笺的内容。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础5 5、网络体系结构的提出、网络体系结构的提出n n为什么要划分层次模型？为什么要划分层次模型？为什么要划分层次模型？为什么要划分层次模型？网络中两个实体之间的通信是一个相当网络中两个实体之间的通信是一个相当网络中两个实体之间的通信是一个相当网络中两个实体之间的通信是一个相当复杂的过程，如果不划分层次模型，协议的复杂的过程，如果不划分层次模型，协议的复杂的过程，如果不划分层次模型，协议的复杂的过程，如果不划分层次模型，协议的制定、调试将相当麻烦。制定、调试将相当麻烦。制定、调试将相当麻烦。制定、调试将相当麻烦。n n 网络体系结构（网络体系结构（网络体系结构（网络体系结构（network architecture)network architecture)network architecture)network architecture)网络层次结构模型网络层次结构模型网络层次结构模型网络层次结构模型与与与与各层协议各层协议各层协议各层协议的集合。的集合。的集合。的集合。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 一个完整的网络需要一系列网络协议构成一套一个完整的网络需要一系列网络协议构成一套完整的网络协议集，大多数网络在设计时，是将网完整的网络协议集，大多数网络在设计时，是将网络划分为若干个相互联系而又各自独立的络划分为若干个相互联系而又各自独立的层次模型层次模型，然后针对每个层次及每个层次间的关系制定相应的然后针对每个层次及每个层次间的关系制定相应的协议。这样可以减少协议设计的复杂性。协议。这样可以减少协议设计的复杂性。像这样的像这样的计算机网络层次结构模型及各层协议的集合称为计计算机网络层次结构模型及各层协议的集合称为计算机网络体系结构算机网络体系结构（Network ArchitectureNetwork Architecture）。6 6、计算机网络体系结构的概念、计算机网络体系结构的概念L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础分层后分层后层内简单层内简单层间清晰层间清晰不分不分层层通信通信协议协议复杂复杂L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础1.3.2 ISO1.3.2 ISO的的OSIOSI参考模型参考模型ISOISO的的OSIOSI参考模型参考模型-开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型为了使不同体系结构的计算机网络都能互连，国际标准化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（组织（ISOISO）于于19771977年成立了一个专门的机构来研究该问题。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，即著名的成网的标准框架，即著名的开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型OSI/RMOSI/RM（Open Systems Interconnection Reference Open Systems Interconnection Reference ModelModel），），简称为简称为ISO/OSIISO/OSI。“开放开放”的含义的含义：表示可使任何两个遵守参考模型和有关：表示可使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统进行连接。标准的系统进行连接。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础应用层应用层表示层表示层会话层会话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应用层（较高层）应用层（较高层）通信子网层通信子网层（较低层）（较低层）也称之为也称之为“资源子资源子网层网层”，属于资源，属于资源子网的功能范畴。子网的功能范畴。主要负责数据主要负责数据通信功能。通信功能。传输层起着衔传输层起着衔接上下三层的接上下三层的作用。作用。ISOISO的的OSIOSI参考模型参考模型L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础OSIOSI参考模型中需要注意的问题参考模型中需要注意的问题n两个开放系统之间的通信两个开放系统之间的通信对等层通信对等层通信n对等层通信对等层通信:每一层使用自己层的协议与其他系统的对每一层使用自己层的协议与其他系统的对等层相互通信。等层相互通信。网络体系结构网络体系结构禁止禁止不同主机的对等层之间的直接通信。不同主机的对等层之间的直接通信。实际上，每一层必须依靠相邻层提供的服务来与另一台主实际上，每一层必须依靠相邻层提供的服务来与另一台主机的对应层通信。机的对应层通信。上层使用下层提供的服务上层使用下层提供的服务Service userService user下层向上层提供服务下层向上层提供服务Service providerService providerL o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础以两个人使用信件进行信息交流为例以两个人使用信件进行信息交流为例(见下页图见下页图)对等层通信示例：对等层通信示例：用户用户（发信人）（发信人）邮政局邮政局运输系统运输系统用户邮局约定用户邮局约定用户用户（收信人）（收信人）邮政局邮政局运输系统运输系统对信件内容的约定对信件内容的约定对信件如何传递的约定对信件如何传递的约定对货物如何运输的约定对货物如何运输的约定P3P2P1公路，铁路，航空公路，铁路，航空邮局运输系统约定邮局运输系统约定L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 问题：问题：1 1、收信人与发信人之间、邮政局之间，他们是在直接、收信人与发信人之间、邮政局之间，他们是在直接 通信吗？通信吗？2 2、邮政局、运输系统各向谁提供什么样的服务？、邮政局、运输系统各向谁提供什么样的服务？3 3、邮政局、收发信人各使用谁提供的什么服务？、邮政局、收发信人各使用谁提供的什么服务？L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础应用层应用层表示层表示层会话层会话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目标设备目标设备A A目标设备目标设备B B应用层应用层表示层表示层会话层会话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 OSI OSI体系结构定义了网络互联的体系结构定义了网络互联的7 7层框架，即开放系统互连层框架，即开放系统互连（OSI,Open System InterconnectionOSI,Open System Interconnection）参考模型参考模型 。如图所。如图所示。示。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础OSIOSI参考模型的特性：参考模型的特性：它是一种将异构系统互连的分层结构。它是一种将异构系统互连的分层结构。提供了控制互连系统交互规则的标准框架。提供了控制互连系统交互规则的标准框架。定义了一种抽象结构，而并非具体实现的描述。定义了一种抽象结构，而并非具体实现的描述。不同系统的相同层的实体称为同等层实体。不同系统的相同层的实体称为同等层实体。同等层实体之间的通信由该层的协议管理。同等层实体之间的通信由该层的协议管理。相邻层间的接口定义了原语操作和底层向高层提供的服务。相邻层间的接口定义了原语操作和底层向高层提供的服务。所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务。所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务。直接的数据传送仅在最低层实现。直接的数据传送仅在最低层实现。每层完成所定义的功能，修改本层的功能并不影响其它层。每层完成所定义的功能，修改本层的功能并不影响其它层。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础应用层应用层表示层表示层会话层会话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 确定进程之间通信的性质，以满足用确定进程之间通信的性质，以满足用 户的需求。户的需求。主要处理两个通信系统中交换信息的主要处理两个通信系统中交换信息的表示方式。表示方式。组织两个会话进程间的通信，并管理组织两个会话进程间的通信，并管理数据的交换。数据的交换。向用户提供可靠的端到端服务，透明向用户提供可靠的端到端服务，透明的传送报文。的传送报文。进行路由选择，阻塞控制和网络互联。进行路由选择，阻塞控制和网络互联。在通信的实体间建立数据链路连接，在通信的实体间建立数据链路连接，传送以帧为单位的数据。传送以帧为单位的数据。主要是利用物理传输介质为数据链路主要是利用物理传输介质为数据链路层提供连接，以透明地传输比特流。层提供连接，以透明地传输比特流。各层的主要功能各层的主要功能L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础网络中的数据在每一层的表示网络中的数据在每一层的表示应用层应用层表示层表示层会话层会话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应用层应用层表示层表示层会话层会话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数据数据数据数据数据数据报文报文报文分组报文分组数据帧数据帧比特比特电信号、光信号、无线波等电信号、光信号、无线波等 （在传输介质中）（在传输介质中）L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础应用层应用层表示层表示层会话层会话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网络中的数据在每一层的表示（或传输）实际上是网络中的数据在每一层的表示（或传输）实际上是经过了一个经过了一个数据封装的过程。数据封装的过程。数据封装及信息的流向数据封装及信息的流向011101000011000010100101111010110解封装解封装数据数据数据数据数据数据报文报文数据包数据包帧帧比特比特电脉冲电脉冲封封装装数据数据AH数据数据PH数据数据SH数据数据TH数据数据NH数据数据DHDTL o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 1.3.3 1.3.3 TCP/IPTCP/IP模型模型TCP/IPTCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署起源于美国国防部高级研究规划署(ARPA)ARPA)的一项研究计划的一项研究计划实现若干台主机之间的相互实现若干台主机之间的相互通信。通信。现在现在TCP/IPTCP/IP已成为已成为InternetInternet上通信的标准。上通信的标准。TCP/IPTCP/IP模型包括模型包括4 4个概念层次：个概念层次：应用层应用层（applicationapplication）传输层传输层（transporttransport）网络层网络层（internetinternet）网络接口层网络接口层（network interfacenetwork interface）L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型TCP/IPTCP/IP协议具有以下几个特点：协议具有以下几个特点：1)1)开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统特定的计算机硬件与操作系统2)2)独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网、更可用于互联网；广域网、更可用于互联网；3)3)统一的网络地址分配方案，使得整个统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IPTCP/IP设设备在网中都具有唯一的地址备在网中都具有唯一的地址4)4)标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。服务。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础TCP/IPTCP/IP与与OSIOSI参考模型的对应关系参考模型的对应关系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参考模型参考模型应用层应用层传输层传输层网络接口网络接口(数数据链路层据链路层+物理层物理层)网际层网际层TCP/IP概念层次概念层次Ethernet,802.3,802.5,FDDI等等等等TCP/IP支持支持所有标准的数所有标准的数据链路层和物据链路层和物理层协议理层协议L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础OSIOSI模型与模型与TCP/IPTCP/IP的比较的比较 OSI OSI参考模型与参考模型与TCP/IPTCP/IP参考模型都采用了层次结构思想，参考模型都采用了层次结构思想，但二者在层次划分及协议使用上有很大区别。但二者在层次划分及协议使用上有很大区别。OSI OSI参考模型的会话层在大多数应用中很少被用到，而表参考模型的会话层在大多数应用中很少被用到，而表示层几乎是全空的。在数据链路层与网络层之间有很多的子示层几乎是全空的。在数据链路层与网络层之间有很多的子层插入，每个子层都有不同的功能。层插入，每个子层都有不同的功能。OSIOSI参考模型把参考模型把“服务服务”与与“协议协议”的定义结合起来，使参考模型变得格外复杂。的定义结合起来，使参考模型变得格外复杂。实现起来很困难。同时，寻址、流控与差错控制在每一层里实现起来很困难。同时，寻址、流控与差错控制在每一层里都重复出现，降低了整个系统的效率。关于数据安全性、加都重复出现，降低了整个系统的效率。关于数据安全性、加密与网络管理等方面的问题也在设计初期被忽略了。密与网络管理等方面的问题也在设计初期被忽略了。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP TCP/IP参考模型也有自身的缺陷，没有将功能与实现方参考模型也有自身的缺陷，没有将功能与实现方法区别开，在服务、接口、协议的区别上不清楚。法区别开，在服务、接口、协议的区别上不清楚。OSI OSI参考模型由于要照顾各方面的因素，使它变得大而参考模型由于要照顾各方面的因素，使它变得大而全，所以效率很低，但它的很多研究成果、方法以及提出全，所以效率很低，但它的很多研究成果、方法以及提出的概念对网络发展有很高的指导意义，是计算机网络体系的概念对网络发展有很高的指导意义，是计算机网络体系结构的基础。结构的基础。TCP/IPTCP/IP参考模型应用广泛，支持大多数网络参考模型应用广泛，支持大多数网络产品，在计算机网络体系结构中占有重要地位，是事实上产品，在计算机网络体系结构中占有重要地位，是事实上的工业标准。的工业标准。OSIOSI模型与模型与TCP/IPTCP/IP的比较的比较L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础五层协议的体系结构五层协议的体系结构n TCP/IP TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、传输层、是四层的体系结构：应用层、传输层、网络层和网络接口层。网络层和网络接口层。n 最下面的网络接口层并没有具体内容。最下面的网络接口层并没有具体内容。n 因此往往采取折中的办法，即综合因此往往采取折中的办法，即综合 OSI OSI 和和 TCP/IP TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结的优点，采用一种只有五层协议的体系结构构 。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础五层协议的体系结构五层协议的体系结构 v应用层应用层(application layer)application layer)v运输层运输层(transport layer)transport layer)v网络层网络层(network layer)network layer)v数据链路层数据链路层(data link layer)data link layer)v物理层物理层(physical layer)physical layer)数据链路层5 应用层应用层4 运输层运输层3 网络层网络层2 数据链路层数据链路层1 物理层物理层L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础计算机计算机 A A 向计算机向计算机 B B 发送数据发送数据 5432154321计算机 A计算机 B数 据应用层首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次数 据H5数 据H4H5数 据H3H4H5数 据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部电子邮件电子邮件L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础H3H4H5数 据计算机计算机 A A 向计算机向计算机B B 发送数据发送数据 5432154321计算机A计算机 BH2T2H3H4H5数 据H4H5数 据H5数 据10100110100101 比 特 流 110101110101数 据我收到了计算机A发来的电子邮件了！L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础局域网广域网主机 H1主机 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3电话网局域网主机 H1 向 H2 发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2从层次上来看数据的流动从层次上看数据流动从层次上看数据流动 L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础局域网广域网主机 H1主机 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3电话网局域网主机 H1 向 H2 发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2仅从数据链路层观察帧的流动从层次上看数据流动从层次上看数据流动 L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础 1.3.1.3.4 4 常用的网络通信协议常用的网络通信协议TCP/IPTCP/IP协议协议NetBEUINetBEUI协议协议IPX/SPXIPX/SPX协议协议L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础TCP/IPTCP/IP协议协议TCP/IPTCP/IP具有很强的灵活性，支持任意规模的网络，几乎可具有很强的灵活性，支持任意规模的网络，几乎可连接所有类型的服务器和工作站。但其灵活性也为它的使用连接所有类型的服务器和工作站。但其灵活性也为它的使用带来了许多不便，在使用带来了许多不便，在使用NetBEUINetBEUI和和IPX/SPXIPX/SPX及其兼容协议时及其兼容协议时都不需要进行配置，而都不需要进行配置，而TCP/IPTCP/IP协议在使用前需要进行复杂的协议在使用前需要进行复杂的设置。设置。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础NetBEUINetBEUI协议协议NetBEUINetBEUI协议是一个小巧而高效的协议，由协议是一个小巧而高效的协议，由NetBIOSNetBIOS（网络网络基本输入输出系统）、基本输入输出系统）、SMBSMB（服务器消息块）、和服务器消息块）、和NetBIOSNetBIOS帧帧传输协议三部分组成。传输协议三部分组成。NetBEUINetBEUI协议适合于不超过协议适合于不超过200200台个人台个人计算机所组成的单网段部门级小型计算机所组成的单网段部门级小型LANLAN，它不具有跨网段工作它不具有跨网段工作的能力。的能力。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础IPX/SPXIPX/SPX协议协议IPX/SPXIPX/SPX协议具有很强的路由功能，适合于大型网络的使用。协议具有很强的路由功能，适合于大型网络的使用。Windows NTWindows NT为能与为能与NetWareNetWare服务器相连，它提供了一个叫服务器相连，它提供了一个叫“NWLink IPX/SPXNWLink IPX/SPX”兼容协议。兼容协议。NWLinkNWLink协议是协议是NovellNovell公司公司IPX/SPXIPX/SPX协议在微软网络产品中的实现，它除了继承协议在微软网络产品中的实现，它除了继承IPX/SPXIPX/SPX协协议的优点之外，更适应了微软的操作系统和网络环境。议的优点之外，更适应了微软的操作系统和网络环境。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础1.3.6 1.3.6 如何选择网络通信协议如何选择网络通信协议为局域网选择通信协议时，应在网络规模、网络间的兼容为局域网选择通信协议时，应在网络规模、网络间的兼容性和网络管理等几个方面进行综合考虑。性和网络管理等几个方面进行综合考虑。对于不与外部连接的、小型的、单网段的网络，最好使用对于不与外部连接的、小型的、单网段的网络，最好使用NetBEUINetBEUI通信协议通信协议;对于从对于从NetWareNetWare迁移到迁移到Windows NTWindows NT的网络，的网络，或或NetWareNetWare与与Windows NTWindows NT共存的网络，选择共存的网络，选择IPX/SPXIPX/SPX及其兼容及其兼容协议，无疑可提供一个比较理想的传输环境协议，无疑可提供一个比较理想的传输环境;如果正在规划如果正在规划一个高效率、可互联、可扩展性的网络，一个高效率、可互联、可扩展性的网络，TCP/IPTCP/IP将是理想的将是理想的选择。选择。L o g o2024/7/21计算机网络基础计算机网络基础此外，在选择通信协议时，还应遵循以下的原则此外，在选择通信协议时，还应遵循以下的原则:(1)(1)要选择适合于网络特点的协议要选择适合于网络特点的协议 (2)(2)应尽量少选用网络协议应尽量少选用网络协议 (3)(3)应注意协议的版本应注意协议的版本 (4)(4)要注意协议的一致性要注意协议的一致性 1.3.6 1.3.6 如何选择网络通信协议如何选择网络通信协议