计算机网络技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,计算机网络技术,1,第一章 计算机网络基础,1.1.,网络的形成与发展,计算机网络的发展阶段,1)20,世纪,50,年代,理论基础,2)20,世纪,60,年代,APPANET,与分组交换技术,3)20,世纪,70,年代,ISO,推进标准化建设,4)90,年代开始,其它技术的兴起：,internet,与,ATM,2,计算机网络的形成；,三个阶段：,面向终端的计算机网络,计算机,计算机网络,开放标准化网络,(ISO),3,计算机网络发展史,计算机网络的产生和演变过程经历了从简单到复杂、从低级到高级、从单机系统到多机系统的发展过程，其演变过程可概括为三个阶段：具有远程通信功能的单机系统为第一阶段，这一阶段已具备了计算机网络的雏形；具有远程通信功能的多机系统为第二阶段，以资源共享为目的的计算机,-,计算机网络为第三阶段，这一阶段的计算机网络才是今天意义上的计算机网络。,4,1,具有远程通信功能的单机系统,终端,通信设备,主机,Data,主机系统,图,1.1,具有远程通信功能的单机系统,5,具有远程通信功能的单机系统,这种系统的主机具有通信功能,将远端用户的,I/O,设备同主机相连,这样用户就可以在远端录入程序和数据了,然后提交给主机进行处理,然后再将结果反馈到客户端,.,又称为终端,-,计算机网络,是早期计算机网络的主要形式,.,6,2,具有远程通信功能的多机系统,图,1-2,具有远程通信功能的多机系统,7,具有远程通信功能的多机系统,这种系统是对以前系统的改良,增加了,FEP(Front End Processor),专门负责与终端的通信工作,且功能也增强,协助主机对信息进行预处理,提高了主机的数据处理效率,.,同时在用户增加了,Concentrator.,提高了线路的利用率,.,8,3,具有统一体系结构、国际化标准协议的计算机网络,图,1-3,计算机,-,计算机网络,9,具有统一体系结构、国际化标准协议的计算机网络,1.,跨地域,2.,资源共享,3.,不同系统间的互联,4.,拒绝垄断,10,1.2.1,计算机网络的定义,计算机网络：用通讯线路将分散在不同地点的具有独立自主的计算机系统相互连接,并按网络协议进行数据通讯和实现资源共享的计算机集合,称为计算机网络。,11,1.3.1,网络功能,硬件资源共享,软件资源共享,用户间信息交换,12,1.3.2,计算机网络的分类,根据网络的传输技术进行分类,根据网络的覆盖范围进行分类,按网络的拓扑结构分类,按传输介质分类,按网络使用的目的分类,按服务方式分类,按网络的使用范围分类,13,根据网络的传输技术进行分类,1,广播式网络,在广播式网络中，所有联网计算机都共享一个公共通信道。数据在共用介质中传输。无线网和总线型网络属于这种类型,2,点到点式网络,与广播式网络相反，在点到点式网络中，每条物理线路连接一对计算机。数据以点到点的方式在计算机或通信设备中传输。星型网、环形网采用这种传输方式。,14,根据网络的覆盖范围进行分类,1,局域网,LAN(Location Area Network),局域网用于将有限范围内（如一个实验室、一幢大楼、一个校园）的各种计算机、终端与外部设备互连成网，小于,10km,的范围，通常采用有线的方式连接起来,2,城域网,MAN(Metropolitan Area Networks ),城市地区网络常简称为城域网。城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络，,10,100km,的区域,15,广域网,WAN(Wide Area Network),广域网也称为远程网。它所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里，网络跨越国界、洲界，甚至全球范围,目前局域网和广域网是网络的热点。局域网是组成其他两种类型网络的基础，城域网一般都加入了广域网。广域网的典型代表是,Internet,网。,16,按网络的使用范围,（,1,）公用网,:,一般是国家的电信部门建造的网络。公用网也可称为公众网。例：中国公用计算机互联网,(CHINANET),、,中国金桥信息网,(CHINAGBN),。,（,2,）,专用网,:,是某个部门为本系统的特殊业务工作的需要而建造的网络。例：中国科技网,(CSTNET),、中国教育和科研计算机网,(CERNET),。,分为：公用网、专用网,。,17,按传输介质分类,有线网,采用同轴电缆和双绞线来连接的计算机网络。,同轴电缆网是常见的一种连网方式。它比较经济，安装较为便利，传输率和抗干扰能力一般，传输距离较短。,双绞线网是目前最常见的连网方式。它价格便宜，安装方便，但易受干扰，传输率较低，传输距离比同轴电缆要短。,18,光纤网,光纤网也是有线网的一种，但由于其特殊性而单独列出，光纤网采用光导纤维作传输介质。光纤传输距离长，传输率高，可达数千兆,bps,，,抗干扰性强，不会受到电子监听设备的监听，是高安全性网络的理想选择。,19,无线网,采用空气作传输介质，用电磁波作为载体来传输数据，目前无线网联网费用较高，还不太普及。但由于联网方式灵活方便，是一种很有前途的连网方式。,局域网通常采用单一的传输介质，而城域网和广域网采用多种传输介质。,20,按网络使用的目的分类,共享资源网：使用者可共享网络中的各种资源，如文件、扫描仪、绘图仪、打印机以及各种服务,。,Internet,网是典型的共享资源网。,数据处理网：用于处理数据的网络，例如科学计算网络、企业经营管理用网络。,数据传输网：用来收集、交换、传输数据的网络，如情报检索网络等。,目前网络使用目的都不是唯一的。,21,按服务方式分类,客户机,/,服务器网络（,C/S,）,服务器是指专门提供服务的高性能计算机或专用设备，客,户机是用户计算机。这是客户机向服务器发出请求并获得,服务的一种网络形式，多台客户机可以共享服务器提供的,各种资源。这是最常用、最重要的一种网络类型。不仅适,合于同类计算机联网，也适合于不同类型的计算机联网，,如,PC,机、,Mac,机的混合联网。这种网络安全性容易得到保,证，计算机的权限、优先级易于控制，监控容易实现，网,络管理能够规范化。网络性能在很大程度上取决于服务器,的性能和客户机的数量。目前针对这类网络有很多优化性,能的服务器称为专用服务器。银行、证券公司都采用这种,类型的网络。,22,对等网（,Peer-Peer,）,对等网不要求文件服务器，每台客户机都可以与其他每台客户机对话，共享彼此的信息资源和硬件资源，组网的计算机一般类型相同。这种网络方式灵活方便，但是较难实现集中管理与监控，安全性也低，较适合于部门内部协同工作的小型网络。,23,1.4,计算机网络的拓扑结构,在计算机网络中抛开网络中的具体设备，把象工作站、服务器、交换机等网络单元抽象为“点”，把网络中的电缆等通信介质抽象为“线”，然后从拓扑学的观点看计算机和网络系统，就形成了点和线组成的几何图形，从而抽象出了网络系统的具体结构。我们称这种采用拓扑学方法抽象的网络结构为计算机网络的拓扑结构。计算机网络拓扑是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系。拓扑设计是建设计算机网络的首步，计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型。,24,网路拓扑结构分类,物理拓扑分类,:,总线型,环型,星型,扩展星型,树型,网状型,25,网络拓扑结构分类,总线型,独立的主干网络,所有的主机直接连接到主干,总线两端要有终结器,环形,没有主干,每一台主机直接连接邻居,星形,所有的网络设备连接到一个中心点,星形的中心一般用,HUB,或者,Switch,26,网络拓扑结构分类,扩展星形,把多个星形拓扑连接在一起,星形的中间是,HUB,或者,Switch,扩展了网络的长度和大小,树形,类似于扩展星形,网状形,每一个主机到网络中的其他主机都有直接连接,27,28,1.4.3,计算机网络数据交换方式,电路交换,CS,Circuit Switching,类似电话系统：信道利用率低，但实时性、保密性好,报文交换,MS,Message Switching,其数据单元是要发送的一个完整报文，报文长度无限制，采用存储,转发原理。不要建立专用信道，信道利用率高，传输率高，但实时性差。,分组交换,PS,Packet Switching,即包交换。,29,1.5.1,我国计算机网络的发展,1,我国公用网的初步建立,2,大型国有企业、机关专用计算机网络的建立,3,中小型企业、机关局域网的建立,4,我国“三金”工程的建成,5,我国,Internet,的建立,30,我国公用网的初步建立,1.1989,年,11,月我国第一个公用分组交换,网,CNPAC(,后为,CHINAPAC),通过试运行和验收,.,达到了开通业务的条件,1993,年,端口数量达,13,万个,通信速率达,64kbps.,CHINAPAC,是为适应计算机通信而建立,的,以,CCITT X.25,协议为基础,可以满足不同的需要,实现资源共享,.,2.,在,90,年代,建成了,CHINADDN(,中国数字数据网,),它是利用光纤数字电路传输和数字交叉复用节点组成的数字数据传输网,.,它有较高的传输质量,延迟小,可用带宽较大,传输质量高,可靠性高,.,31,大型国有企业、机关专用计算机网络的建立,我国较早在铁道部建立了自己的专用计算机网络,在,80,年代后期,还有一些国民经济的重要部门,如银行,民航,海关,证券,卫生等部门也建立了自己的计算机网络,.,32,我国“三金”工程的建成,“,三金,”,工程是,“,金桥,”,“,金卡,”,“,金关,”,工程,“,金桥,”,就是建设我国社会经济信息平台,即建设国家公用经济信息网,.,以光纤,卫星,微波,程控,无线移动等多种方式,与邮电部系统数据网互为备用,它是三金工程的基础,.,“,金卡,”,是指电子货币工程,是银行信用卡支付系统工程,.,它是金融电子化和商业流通现代化的重要组成部分,.,“,金关,”,是指国家对外经济贸易信息网工程,当前主要推广电子数据交换,(EDI),实现无纸贸易,.,33,我国,Internet,的建立,20,世纪,90,年代,我国的互联网快速的发展,.,主要的几大网络是,:,中国公用计算机互联网,CHINAnet,中国电信计算机网,CERnet,中国教育科研网,CSTnet,中国科学技术网,CHINAGBN,中国金桥信息网,UNInet,中国联通计算机互联网,34,CHINAnet,始建于,1995,年,该网,是,Internet,网在中国的延伸,是中国,Internet,骨干网,由中国电信运营,CHINAnet,由核心层,用户层和网管中心三个层次构成,全国各地的用户可通过电话网,(PSTN),分组网,(CHINAPAC),数字数据网,(CHINADDN),等方式入网,其主干网由各直辖市和各省会城市的网络节点构成,.,目前主干网络速率达到,2.5Gbps,35,CERnet,始建于,1994,年,其目的是将各研究所和有关大学通过,CERnet,网连接起来,为科研人员提供电子邮件工具,WWW,以及各种信息检索等服务,.,它是一个包括主干网,地区网和校园网组成的三级结构网络,CERnet,网络中心设在清华大学,.,36,CSTnet,是,中国科学院负责建设和管理的网络,它是我国最早与因特网相连的互联网,目前,CSTnet,已从,94,年北京中关村教育科研示范网延伸到全国,100,多年中科院系统的科研院所,.,37,CHINAGBN,是为国民经济住处化服务的网络工程,即金桥工程,.,由吉通通信有限责任公司负责,是一个利用卫星网和光纤网构成的网络。,38,UNInet,是成立于,1994,年,7,月的中国联通数据网,它采用,ATM+IP,组网模式,以,ATM,信元交换为核心,是一个具有电信级安全可靠保证的运营网络,.,39,1.6,计算机网络的组成与结构,计算机网络要完成数据处理与数据通信两大主要任务，在结构上分成两个部分：,负责处理数据的主机与终端,负责处理数据通信的通信控制处理机（,CCP,）与通信线路,从逻辑功能上分为：,资源子网与通信子网,40,1.6.1,资源子网,由计算机系统、终端、终端控制器、联网外设、各种软件资源与信息资源组成,负责处理全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。,41,1.6.2,通信子网,通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，传输介质可以是架空明线、双绞线、同轴电缆、光纤等有线通信线路，也可以是微波、通信卫星等无线通信线路。 硬件设备有路由器，交换机，傻交换设备等。,42,1.7,网络介质,网络的介质是一种数据从中传输的材料，是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。常用介质如下,:,双绞线,同轴电缆,光纤,无线电短波通信,地面微波接力通信,红外线和激光,卫星通信,VSAT,卫星通信,43,双绞线,双绞线由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成。把两条导线按一定密度对扭在一起可以减少相互间的电磁干扰。,双绞线和双绞线电缆,双绞线芯一般是铜质的，能提供良好的传导率。双绞线一般分为非屏蔽双绞线（,UTP,）和屏蔽双绞线（,STP,）两种。,(1),非屏蔽双绞线（,UTP,） 将一对或多对双绞线线对放入一个绝缘套管。,44,国际电器工业协会,(EIA),为双绞线定义了,1,到,5,类不同的质量级别。计算机网络中常用的是,3,类和,5,类：,3,类 适用速率小于,16Mbps,的计算机网络，例如，,10Mbps,以太网,5,类 支持,快速以太网,（,100Mbps,） 超,5,类 支持,千兆以太网,（,1000Mbps,）,(2),屏蔽双绞线（,STP,） 在一对或多对双绞线线对的外面加上一个用金属丝编织成的屏蔽层，然后再放入一个绝缘套管。 按屏蔽层设置的不同又分为外层屏蔽双绞线和全屏蔽双绞线,45,双绞线,表,1-3,是,UTP,电缆的常见类型，,10BaseT,局域网中主要使用,3,类和,5,类线，它们的有效传输距离一般在,100m,左右。另外还有超,5,类双绞线电缆，通过对其,“,信道,”,性能测试结果表明，与普通,5,类双绞线电缆比较，它的近端串扰、衰减和结构回波等主要性能指标都有很大提高。,46,UTP,电缆常见类型,47,双绞线的,54321,规则,48,同轴电缆,典型的同轴电缆,（,Coaxial Cable,）,由一根内导体铜质芯线外加绝缘层、密集网状编织导电金属屏蔽层以及外包装保护塑橡材料组成，其结构如图,1-7,所示。,49,50,表,1-4,是在网络工程施工中常常用到的一些,IEEE802.3 10BaseT,系列网络拓扑经验，仅供参考。,51,光纤,52,光纤,光导纤维,是一种细小柔软并能传导光线的介质,光导纤维是通过内部的全反射来传输信号光,损耗低、频带宽、传输速度快、抗电磁干扰性强，但价格偏贵,53,光纤,光纤分类,单模,光纤,光纤在介质内部无反射，沿直线传播，传播距离更远。,多模,光纤,光纤在介质内部以不同的反射角度传播。,54,光纤的连接,光纤的连接有两种方式：,人工摩接,机器熔接,55,无线电短波通信,在一些电缆光纤难于通过或施工困难的场合，例如，高山、湖泊或岛屿等，即使在城市中挖开马路敷设电缆有时也很不划算，特别是通信距离很远，对通信安全性要求不高，敷设电缆或光纤既昂贵又费时，若利用无线电波等无线传输介质在自由空间传播，就会有较大的机动灵活性，可以轻松实现多种通信，抗自然灾害能力和可靠性也较高。,56,地面微波接力通信,无线电数字微波通信系统在长途大容量的数据通信中占有及其重要的地位，其频率范围为,300MHz,300GHz,。,微波通信主要有两种方式：地面微波接力通信和卫星通信。,微波在空间主要是直线传播，并且能穿透电离层进入宇宙空间，它不像短波那样经电离层反射传播到地面上其他很远的地方，由于地球表面是个曲面，因此其传播距离受到限制且与天线的高度有关，一般只有,50km,左右，长途通信时必须建立多个中继站，中继站把前一站发来的信号经过放大后再发往下一站，类似于,“,接力,”,，如果中继站采用,100m,高的天线塔，则接力距离可增大到,100 km,。,57,红外线和激光,红外线通信和激光通信就是把要传输的信号分别转换成红外光信号和激光信号直接在自由空间沿直线进行传播，它比微波通信具有更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行干扰，但红外线和激光对雨雾等环境干扰特别敏感。,58,卫星通信,卫星通信就是利用位于,3,万,6,千公里高空的人造地球同步卫星作为太空无人值守的微波中继站的一种特殊形式的微波接力通信。卫星通信可以克服地面微波通信的距离限制，其最大特点就是通信距离远，且通信费用与通信距离无关。,卫星通信的优点是,:,卫星通信的频带比微波接力通信更宽，通信容量更大，信号所受到的干扰也较小，误码率也较小，通信比较稳定可靠。,卫星通信的缺点是：传播时延较,长。,59,VSAT,卫星通信,VSAT,（,Very Small Aperture Terminal,，,甚小口径地球终端,）,是,20,世纪,80,年代末发展起来并于,90,年代得到广泛应用的新一代数字卫星通信系统。,VSAT,网通常由一个卫星转发器、一个大型主站和大量,的,VSAT,小站组成，能单双向传输数据、语音、图像、视频等多媒体综合业务,。,VSAT,具有很多优点，如：设备简单、体积小、耗电少、组网灵活、安装维护简便、通信效率高等，尤其适用于大量分散的业务量较小的用户共享主站，所以许多部门和企业多使用,VSAT,网来建设内部专用网。,60,图,1-11 VSAT,网络组成,61,1.7,计算机网络体系结构,1974,年，美国,IBM,公司首先公布了世界上第一个计算机网络体系结构（,SNA,，,System Network Architecture,），,凡是遵循,SNA,的网络设备都可以很方便地进行互连。,1977,年,3,月，国际标准化组织,ISO,的技术委员会,TC97,成立了一个新的技术分委会,SC16,专门研究“开放系统互连”，并于,1984,年提出了开放系统互连参考模型，即著名的,ISO 7498,国际标准（我国相应的国家标准是,GB 9387,），,记为,OSI/RM,。,62,1.7.1,网络术语,网络协议（,Protocol,）,“,protocols”(,协议,),指的是所有网络为了互相交流而共同采用的规则。不同的协议描述了不同的技术规范，它们使得计算机之间能够进行信息的交换，而不管计算机的种类以及连接它们所采用的技术是否相同。软件和硬件供应商都希望自己的产品能够应用于,Internet,因此他们将确保这些产品能理解,Internet,协议，并在其下正常工作。,63,协议,Protocols,：,算法编写出的规则，按最优方式表述数据传输,物理网络是怎样建立的,计算机怎样被连接到网络,传输的数据的格式是怎样的,数据是怎样被传输的,各种错误是怎样被处理的,64,协议三要素,语法：是用户数据与控制信息的结构与格式,语义：是需要发出何种控制信息，以及要完成的动作与应做出的响应,时序：是对事件实现顺序控制的时间,65,分层次,是用于处理复杂问题而设置的结构和处理的方法，是根据功能进行划分的,特点：高层使用低层提供的服务，但并不需要知道低层服务的具体方法，低层为上层提供服务,66,接口,(interface),是同一个结点或结点内相邻层之间交换信息的连接点,67,体系结构（,Architecture,）,把网络层次结构模型与各层次协议的集合定义为计算机网络体系结构，简称体系结构。,体系结构是抽象的，而实现是具体的，它是能够运行的一些硬件和软件,68,提出网络体系结构的好处,各层之间相互独立,灵活性好,各层都可采用最合适的技术来实现,易于实现设计与维护,有利于促进标准化,69,OSI/RM,参考模型,OSI,（,Open System Interconnection,）参考模型：由国际标准化组织（,ISO,）提出，目的是实现异种机互连。,“开放”：表示任何两个遵守,OSI,标准的系统可以互连,“系统”：指计算机、终端或外部设备等,70,OSI,模型,应用层：与用户最接近的一层,表示层：通用的数据格式，语法,会话层：控制会话,传输层：流控、保证可靠性,网络层：路径选择、路由及逻辑选路,数据链路层：帧、介质访问控制,物理层：规定信号和介质,71,表,1-1 OSI/RM,七层协议模型,72,OSI/RM,各层的功能,(1),物理层,物理层是,OSI,参考模型的最低层，它利用传输介质为数据链路层提供物理连接。为此，该层定义了物理链路的建立、维护和拆除有关的机械、电气、功能和规程特性。包括信号线的功能、“,0”,和“,1”,信号的电平表示、数据传输速率、物理连接器规格及其相关的属性等。物理层的作用是通过传输介质发送和接收二进制比特流。,73,数据链路层,数据链路层是为网络层提供服务的，解决两个相邻结点之间的通信问题，传送的协议数据单元称为数据帧。数据帧中包含物理地址（又称,MAC,地址）、控制码、数据及校验码等信息。该层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路转换成对网络层来说无差错的数据链路。此外，数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率，即进行流量控制，以防止接收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。,74,网络层,网络层是为传输层提供服务的，传送的协议数据单元称为数据包或分组。该层的主要作用是解决如何使数据包通过各结点传送的问题，即通过路径选择算法（路由）将数据包送到目的地。另外，为避免通信子网中出现过多的数据包而造成网络阻塞，需要对流入的数据包数量进行控制（拥塞控制）。当数据包要跨越多个通信子网才能到达目的地时，还要解决网际互连的问题,75,传输层,传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。传输层传送的协议数据单元称为段或报文,76,会话层,会话层主要功能是管理和协调不同主机上各种进程之间的通信（对话），即负责建立、管理和终止应用程序之间的会话。会话层得名的原因是它很类似于两个实体间的会话概念。例如，一个交互的用户会话以登录到计算机开始，以注销结束,77,表示层,表示层处理流经结点的数据编码的表示方式问题，以保证一个系统应用层发出的信息可被另一系统的应用层读出。如果必要，该层可提供一种标准表示形式，用于将计算机内部的多种数据表示格式转换成网络通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。,78,应用层,应用层是,OSI,参考模型的最高层，是用户与网络的接口。该层通过应用程序来完成网络用户的应用需求，如文件传输、收发电子邮件等,79,OSI,参考模型中的数据传输过程,在,OSI,参考模型中，不同主机对等层之间按相应协议进行通信，同一主机不同层之间通过接口进行通信。除了最低层的物理层是通过传输介质进行物理数据传输外，其他对等层之间的通信均为逻辑通信。在这个模型中，每一层将上层传递过来的通信数据加上若干控制位后再传递给下一层，最终由物理层传递到对方物理层，再逐级上传，从而实现对等层之间的逻辑通信,80,1.8.2,协议和服务的区别及相互关系,在开放系统互连参考模型,OSI/RM,中采用了七层协议体系结构，除最高层和最低层以外的任何一层，均可记为（,N,），,表示“第,N,层”。,在,OSI/RM,模型中，协议和服务是两个非常重要的不同概念。控制两个（,N,）,层对等实体进行通信的规则的集合称为（,N,）,协议；两个（,N,）,层实体间的通信在（,N,）,协议的控制下，能够使（,N,）,层向上一层提供服务，这种服务就称为（,N,）,服务，接受（,N,）,服务的（,N,）,层服务用户是（,N,1,）,层实体。,上述关于协议和服务的基本概念及相互关系如图,1-1,所示。,81,图,1-1,协议与服务的概念,82,1.8.2,.2,服务访问点,服务访问点（,SAP,，,Service Access Point,）,是指同一系统中相邻两层实体之间进行交换信息之处，即（,N,）,层实体和（,N,1,）,层实体之间的逻辑接口，也称为插口（,Socket,）,或端口（,Port,）。,一个（,N,）,层服务是由一个（,N,）,层实体作用在一个（,N,）层,SAP,上来完成的，虽然两层之间可以允许有多个,SAP,，,但一个（,N,）层,SAP,只能被一个（,N,）,层实体所使用，并且也只能为一个（,N,1,）,层实体所使用；但一个（,N,）,层实体却可以向多个（,N,）层,SAP,提供服务，这称为连接复用；一个（,N,1,）,层实体也可以使用多个（,N,）层,SAP,，,这称为连接分裂。,83,1.8.3,数据封装,源的某一层进行的工作在目的地的对应层上作相反的工作。我们称源的工作叫做封装，目的地所作的工作叫做解封装,应用层：应用层控制报头,+,数据,数据,1,表示层：表示层控制报头,+,数据,1,数据,2,会话层：会话层控制报头,+,数据,2,数据,3,传输层：,数据,3 ,进行分段 ,data1+data2+,传输,层控制报头,+,data,分段：形成报文,网络层：网络,层控制报头,+,报文数据,分组：形成数据报（,Pocket,）,数据链路层：链路,层控制报头,+,数据报分帧：形成数据帧（,Frame,）,84,封装过程,数据,数据,数据,数据,数据,数据,数据,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,数据,数据,数据,分段,分组,分帧,Bit,流,85,数据在各层之间的传递过程,主机,A,主机,B,应用进程,A,应用层,运输层,网际层,数据链路层,物理层,应用进程,B,应用层,运输层,网际层,数据链路层,物理层,物 理 传 输 媒 体,01100010 ,比 特 流, 10011100,数据部分,首部,尾部,数据部分,首部,数据部分,首部,数据部分,首部,应用程序数据,86,1.9 TCP/IP,模型,什么是,TCP/IP,模型？,TCP/IP,（,Transmission Control Protocol/Internet Protocol,）,是国际互联网络事实上的工业标准，,ARPANET,最初设计的,TCP,称为网络控制程序,NCP,，,在上面传送的数据单位是报文（,Message,），,实际上就是现在的,TPDU,。,随着,ARPANET,逐渐变成了,Internet,，,子网的可靠性也就下降了，于是,NCP,就演变成了今天的,TCP,。,与,TCP,配合使用的网络层协议是,IP,。,特点：可路由性、一系列协议,目前异种网络通信使用的唯一协议体系,TCP/IP,协议在硬件基础上分为,4,个层次,87,TCP/IP,体系结构,应用层,表示层,会话层,运输层,网络层,数据链路层,物理层,运输层,网际层,应用层,（各种应用层协议如,FTP,TELNET,SMTP,等）,网络接口层,(a) OSI,体系结构,(b) TCP/IP,体系结构,TCP/IP,协议族是,Internet,的事实上的国际标准,88,图,1-3 TCP/IP,与相应,OSI/RM,层次对比,应用层,传输层,网际层,网络接口层,89,对应于,OSI,第,4,层的协议有,3,个，如下：,（,1,）运输控制协议,TCP,：,这是最主要的一个面向连接的协议。,（,2,）用户数据报协议（,UDP,，,User Datagram Protocol,）：,这是主机和主机之间的无连接数据报协议，,UDP,使用,IP,提供的数据报服务，但对,IP,进行了扩充，如增加了端口编号等。,（,3,）网络话音协议（,NVP,，,Network Voice Protocol,）：,即分组话音通信协议。在军事通信领域中比较有用。,90,对应于,OSI/RM,第,5,7,层的高层协议有：,（,1,）远程登录协议,TELNET,。,（,2,）文件传输协议（,FTP,，,File Transfer Protocol,）。,（,3,）简单电子邮件传送协议（,SMTP,，,Simple Mail Transfer Protocol,）。,（,4,）域名服务（,DNS,，,Domain Name Service,）。,（,5,）简单网络管理协议（,SNMP,，,Simple Network Management Protocol,）。,91,1.9.2 TCP,报文段格式,（,1,）源端口（,Source Port,）,字段和目的端口（,Destination,）,字段,（,2,）序列号（,Sequence Number,）,字段,（,4,）数据偏移字段,（,5,）检验和字段,92,图,3-12,是,TCP,的,TPDU,首部的格式，其首部的最小长度为,5,个,32bit,，,即,20,个字节。下面介绍各字段的意义。,图,3-12 TCP,报文段格式,93,端口,：每个,TCP,段都包含源端和目的端的端口号，用于寻找发端和收端应用进程。这两个值加上,IP,首部中的源端,IP,地址和目的端,IP,地址唯一确定一个,TCP,连接。有时，一个,IP,地址和一个端口号也称为一个插口（,socket,）。）,(,包含客户,IP,地址、客户端口号、服务器,IP,地址和服务器端口号的四元组,),可唯一确定互联网络中每个,TCP,连接的双方。,94,序列号,：序号用来标识从,TCP,发端向,TCP,收端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的的第一个数据字节。,确认号,：确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号。因此，确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加,1,。只有,ACK,标志为,1,时确认序号字段才有效。,95,URG,紧急指针（,urgentpointer,）有效,ACK,确认序号有效。,PSH,接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。,RST,重建连接。,SYN,同步序号用来发起一个连接。,FIN,发端完成发送任务,96,滑动窗口：,TCP,的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供。窗口大小为字节数，起始于确认序号字段指明的值，这个值是接收端正期望接收的字节。窗口大小是一个,16bit,字段，因而窗口大小最大为,65535,字节,校验和：,检验和覆盖了整个的,TCP,报文段：,TCP,首部和,TCP,数据。这是一个强制性的字段，一定是由发端计算和存储，并由收端进行验证。,TCP,检验和的计算和,UDP,检验和的计算相似。,97,紧急指针：,只有当,URG,标志置,1,时紧急指针才有效, TCP,的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。,选项：,最常见的可选字段是最长报文大小，又称为,MSS(MaximumSegmentSize,),。每个连接方通常都在通信的第一个报文段（为建立连接而设置,SYN,标志的那个段）中指明这个选项。它指明本端所能接收的最大长度的报文段。,98,1.9.3 IP,分组格式,IP,分组也称,IP,数据报，它是以无连接方式通过网络传输的，在源发主机和目的主机以及经过的每个路由器中，网络层都使用始终如一的,IP,协议和不变的,IP,分组格式。,IP,分组作为,Internet,的基本传送单元，与典型的其他网络帧相似，也分为分组头和数据信息，在分组头中包含源站和目的站地址。,IP,分组头的长度为,4,个字节的整数倍，如图,1-4,所示。,99,图,1-4 IP,分组头格式,100,版本（,Version,）字段,：占,4,比特。用来表明,IP,协议实现的版本号，当前一般为,IPv4,，即,0100,。,报头长度（,Internet Header Length,，,IHL,）字段,：占,4,比特。是头部占,32,比特的数字，包括可选项。普通,IP,数据报（没有任何选项），该字段的值是,5,，即,20,字节。此字段最大值为,60,字节。,101,服务类型（,Type of Service,，,TOS,）字段,：占,8,比特。其中前,3,比特为优先权子字段（,Precedence,，现已被忽略）。第,8,比特保留未用。第,4,至第,7,比特分别代表延迟、吞吐量、可靠性和花费。当它们取值为,1,时分别代表要求最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。这,4,比特的服务类型中只能置其中,1,比特为,1,。可以全为,0,，若全为,0,则表示一般服务。服务类型字段声明了数据报被网络系统传输时可以被怎样处理。例如：,TELNET,协议可能要求有最小的延迟，,FTP,协议（数据）可能要求有最大吞吐量，,SNMP,协议可能要求有最高可靠性，,NNTP,（,Network News Transfer Protocol,，网络新闻传输协议）可能要求最小费用，而,ICMP,协议可能无特殊要求（,4,比特全为,0,）。实际上，大部分主机会忽略这个字段，但一些动态,路由,协议如,OSPF,（,Open Shortest Path First Protocol,）、可以根据这些字段的值进行,路由,决策。,102,总长度字段,：占,16,比特。指明整个数据报的长度（以字节为单位）。最大长度为,65535,字节。,标志字段,：占,16,比特。用来唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发一份报文，它的值会加,1,。,标志位字段,：占,3,比特。标志一份数据报是否要求分段。,段偏移字段,：占,13,比特。如果一份数据报要求分段的话，此字段指明该段偏移距原始数据报开始的位置。,103,源,IP,地址、目标,IP,地址字段,：各占,32,比特。用来标明发送,IP,数据报文的源主机地址和接收,IP,报文的目标主机地址。,可选项字段,：占,32,比特。用来定义一些任选项：如记录路径、时间戳等。这些选项很少被使用，同时并不是所有主机和路由器都支持这些选项。可选项字段的长度必须是,32,比特的整数倍，如果不足，必须填充,0,以达到此长度要求。,104,第一章内容结束,谢谢大家,!,105,