网络体系结构与协议优秀文档

*,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,第2章 网络体系结构与协议,2.1网络体系结构的基本概念,2.2 OSI参考模型,2.3 网络协议,2.4网络标准化组织,2.5实训：网络协议的安装与配置,计算机网络介绍,Internet,SOHO,Server,Intranet,移动,宽带上网,计算机网络就是利用通信线路和通信设备，用一定的连接方法，将分布在不同地理位置，具有独立功能的多台计算机相互连接起来，在网络软件的支持下进行数据通信，实现资源共享。,海淀,区教委,1000M 双绞线,1000M光纤,北京市,教委网络,西城,区教委,东城,区教委,学 校 A,学 校 M,学 校,B,学 校 N,朝阳,区教委,学 校 X,学 校 Y,学 校 E,学 校 F,广域网链路,北京市校校通网络,计算机网络发展的阶段,计算机网络的发展,简单通信功能的单机系统,复杂通信功能的多机系统,标准化及高速互联,时间,共享资源为主的计算机网络,20世纪50年代,20世纪60年代,20世纪60-70年代,20世纪80年代,2.1 网络体系结构的基本概念,2.1.1 基本概念,1协议(Protocol),要做到有条不紊地交换数据，每个节点都必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序。这些为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议。,任何一种通信协议都包括三个组成部分：语法、语义和时序。,2层次(Layer),在计算机网络中，将总体要实现的很多功能分配在不同的模块中，每个模块要完成的服务及服务实现的过程都有明确规定；每个模块叫做一个层次，不同的网络系统分成相同的层次；不同系统的同等层具有相同的功能；高层使用低层提供的服务时，并不需知道低层服务的具体实现方法。,3接口(Interface),接口是同一节点内相邻层之间交换信息的连接点。同一个节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。,4网络体系结构(Network Architecture),计算机网络协议就是按照层次结构模型来组织的。我们将网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构。,2.1.2 层次结构,在层次结构中，各层有各层的协议。一台机器上的第n层与另一台机器上的第n层进行通话，通话的规则就是第n层协议。,1分层的基本原则,网络中的每一个节点都具有相同的分层结构，同一个节点的相邻层之间有一个明确规定的接口，该接口定义下层向上层提供的服务。,每一层完成一组特定的有明确含义的协议功能，并尽可能地减少在相邻层间传递信息的数量。,同一节点中的每一层能够同相邻层通信，但不准跨层进行通信。网络中各个节点之间的直接接口，只能是物理层。,2层次结构的优点,各层之间相互独立。,灵活性好。,各层都可以采用最合适的技术来实现。,易于实现和维护。,有利于促进标准化。,2.2 OSI参考模型,当今的网络大多是建立在OSI参考模型基础上的。在OSI参考模型中，网络的各个功能层分别执行特定的网络操作。理解OSI参考模型有助于更好地理解网络，选择合适的组网方案，改进网络的性能。,OSI参考模型共分七层结构，从低到高的顺序为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。,2.2.1 OSI模型的分层原则,层数应足够多，以避免不同的功能混杂在同一层上，但也不能太多，否则体系结构会过于庞大。,每层完成特定的功能，且类似的功能应尽量集中在同一层内实现，所在层的功能都应符合国际标准协议的规定。,各层之间要相对独立，也就是说某一层功能的更改不会影响其他各层。,每层通过接口与其相邻的上层或下层联系，各层的边界应在服务描述少且信息穿过最少的地方。,同一层内也可设置若干子层，每个子层实现不同要求的服务。,2.2.2 OSI模型各层的基本功能,1物理层,物理层是设备之间的物理接口，位于OSI分层体系结构中的最底层，主要定义了物理链路所要求的机械、电气、功能和规程特性等。,2数据链路层,数据链路层是OSI模型的第二层，它控制网络层与物理层之间的通信。它的主要功能是将从网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧。,3网络层,OSI模型的第三层，其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。该层将数据转换成一种称为数据包的数据单元，每一个数据包中都含有目的地址和源地址，以满足路由和寻径的需要。,4传输层,传输层位于网络层和会话层之间，主要任务是提供网络节点之间的可靠数据传输，把应用层与其他数据传输的各层隔离出来。该层负责将数据转换成网络传输所需的格式，检测传输结果，并纠正不成功的传输。,5会话层,会话层位于传输层和表示层之间，负责对各网络节点应用程序或者进程之间的协商和连接，不仅建立合适的连接，而且验证会话双方，要求双方提供身份验证。,6表示层,表示层位于会话层的上方，确保一个应用程序的命令和数据能被网络上其他计算机理解，也就是将一种格式转换成另一种格式的数据转换，使用户之间的通信尽可能简化，与设备无关。,7应用层,应用层是OSI参考模型中的最高层，它直接面向用户，是用户访问网络的接口层。主要任务是提供计算机网络与最终用户的界面，提供完成特定网络服务功能所需的各种应用程序协议。,在OSI参考模型中，各层的数据类型是不同的。应用层、表示层、会话层和传输层的数据是消息(Message)，网络层的数据单位是数据包(Packet)，数据链路层的数据单位是帧(Frame)，物理层的数据单位则是二进制流。当数据从一层传输到相邻层的时候，支持各功能层协议的软件负责相应的格式转换。,按,传输方式分,单工,半双工,全双工,按服务方式分类,客户机/服务器网络,对等网络,OSI参考模型体系结构,特点,OSI模型每层都有自己的功能集；,层与层之间相互独立又相互依靠；,上层依赖于下层，下层为上层提供服务。,面向用户应用,面向数据传输,17,OSI参考模型,网络设备传输数据的过程是按照OSI参考模型的层次结构运动的。,数据,允许接入网络资源,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,建立、管理和终止会话,将分组从源端传送到目的端；,提供网络互联,在媒体上传输比特；,提供机械的和电气的规约,对数据进行转换、,加密和压缩,提供可靠的端到端的,报文传输和差错控制,将分组数据封装成帧；,提供节点到节点方式的传输,各层间的联系,数据报文封装,数据,数据,数据,网络层报头,数据,数据链路层报头,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示层,应用层,会话层,源端口、目的端口,源IP、目的IP、协议号,源MAC、目的MAC、帧类型,二进制流“0、1”,传输层报头,协议数据单元（PDU）,数据段,Segment,数据包,Packet,数据帧,Frame,比特 Bit,数据链路层以太网,MAC,层管理网络设备的物理地址，物理地址也被称作,MAC,地址。,LLC,层主要负责对各种网络协议进行封装，使得协议能在物理线路上传输。,数据链路层,LLC层,MAC层,数据,源地址,帧检测序列,类型,目的地址,可变,2,6,6,4,XXXXXX XXXXXX,由厂商分配给设备,由IEEE分配给厂商(如:锐捷网络00-D0-F8),前导位,MAC 地址,8,单位:字节,Ethernet II的帧格式,MAC地址,由48bit构成，采用12位16进制数表示,2.3 网络协议,2.3.1 TCP/IP协议,TCP/IP是指一整套数据通信协议，它是20世纪70年代中期，美国国防部为其ARPANET广域网开发的网络体系结构和协议标准，其名字是由这些协议中的主要两个协议组成，即传输控制协议(Transmission Control Protocol，TCP)和网际协议(Internet Protocol，IP)。实际上，TCP/IP框架包含了大量的协议和应用，TCP/IP是多个独立定义的协议的集合，简称为TCP/IP协议集。,（2）理解网络协议在计算机网络中的作用。,任务2：设置IP地址信息,（2）理解网络协议在计算机网络中的作用。,在TCP/IP模型中没有真正描述这一部分内容，它是指各种计算机网络,网络中的每一个节点都具有相同的分层结构，同一个节点的相邻层之间有一个明确规定的接口，该接口定义下层向上层提供的服务。,该层将数据转换成一种称为数据包的数据单元，每一个数据包中都含有目的地址和源地址，以满足路由和寻径的需要。,2层次(Layer),2CCITT(国际电报电话咨询委员会),OSI参考模型体系结构,应用层是OSI参考模型中的最高层，它直接面向用户，是用户访问网络的接口层。,各层之间相互独立。,上层依赖于下层，下层为上层提供服务。,要做到有条不紊地交换数据，每个节点都必须遵守一些事先约定好的规则。,（1）应用层,应用层为用户提供网络应用，并为这些应用提供网络支撑服务，把用户的数据发送到低层，为应用程序提供网络接口。,（2）传输层,传输层的作用是提供可靠的点到点的数据传输，能够确保源节点传送的数据报正确到达目标节点。为保证数据传输的可靠性，传输层协议也提供了确认、差错控制和流量控制等机制。,（3）网络层,网络层的主要功能是负责通过物理+数据链路层发送IP数据报，或接收来自物理+数据链路层的帧并将其转为IP数据报，然后把IP数据报发往网络中的目的节点。,（4）数据链路层+物理层,在TCP/IP模型中没有真正描述这一部分内容，它是指各种计算机网络,2TCP/IP各层主要协议,（1）应用层协议,应用层包括了众多应用和应用支撑协议，常见的应用协议有文件传输协议（FTP）、超文本传输协议（HTTP）、简单邮件传输协议（SMTP）、虚拟终端（Telnet）等，常见的应用支撑协议包括域名服务（DNS）、简单网络管理协议（SNMP）等。,（2）传输层协议,传输层协议包括传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。,（3）网络层协议,包括：Internet协议（IP）、Internet控制报文协议（ICMP）、Internet组管理协议（IGMP）、地址解析协议（ARP）、反向地址解析协议（RARP）。,（4）数据链路层+物理层,虽然在TCP/IP模型中没有真正描述这一部分内容，但只要物理网络被用作传送IP数据报的通道时，就可以认为属于数据链路层+物理层的内容。因此数据链路层+物理层中包括各种物理网协议，包括Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame reley、HDLC、PPP等。,2层次(Layer),任务1：安装网络协议,5 实训：网络协议的安装与配置,（2）能够访问的Web站点和FTP站点。,2CCITT(国际电报电话咨询委员会),（2）理解网络协议在计算机网络中的作用。,2 NetBEUI协议,（2）能够访问的Web站点和FTP站点。,4网络体系结构(Network Architecture),为保证数据传输的可靠性，传输层协议也提供了确认、差错控制和流量控制等机制。,这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序。,每层完成特定的功能，且类似的功能应尽量集中在同一层内实现，所在层的功能都应符合国际标准协议的规定。,该层将数据转换成一种称为数据包的数据单元，每一个数据包中都含有目的地址和源地址，以满足路由和寻径的需要。,1协议(Protocol),要做到有条不紊地交换数据，每个节点都必须遵守一些事先约定好的规则。,4 网络标准化组织,3TCP/IP模型的数据封装,（1）生成数据,（2）为端到端的传输将数据打包,（3）在报头上附加网络地址信息,（4）附加数据链路层地址（MAC地址）到数据链路报头,（5）传输比特,4网络体系结构(Network Architecture),任务1：安装网络协议,1网络体系结构的基本概念,理解OSI参考模型有助于更好地理解网络，选择合适的组网方案，改进网络的性能。,（3）掌握Windows环境下各种网络协议的安装方法。,层与层之间相互独立又相互依靠；,当一个标准被