第1章+網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述ppt課件

1、網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 協(xié)協(xié) 議議n計算機(jī)學(xué)科發(fā)展的一個特征：計算機(jī)學(xué)科發(fā)展的一個特征：n應(yīng)用驅(qū)動應(yīng)用驅(qū)動n計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：n應(yīng)用和工程應(yīng)用和工程技術(shù)技術(shù)科學(xué)科學(xué)n理論和方法：理論和方法：n體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議，協(xié)議開發(fā)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議，協(xié)議開發(fā)第第1 1章章 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述n自主計算機(jī)的互連集合自主計算機(jī)的互連集合nAn interconnected collection of autonomous computersnComputer NetworknAndrew S. Tanebaum1.1 1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述局域網(wǎng)的拓?fù)渚钟蚓W(wǎng)的拓?fù)?匹配電阻集線器干線耦合器總線網(wǎng)星形網(wǎng)

2、樹形網(wǎng) 環(huán)形網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)由局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)組成互聯(lián)網(wǎng)由局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)組成互聯(lián)網(wǎng) 局域網(wǎng)局域網(wǎng)廣域網(wǎng)路由器結(jié)點(diǎn)交換機(jī)相距較遠(yuǎn)的局域網(wǎng)通過路由器與廣域網(wǎng)相連組成了一個覆蓋范圍很廣的互聯(lián)網(wǎng) CCCHHHTTTTTTT資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)TT商務(wù)商務(wù)價格壓力價格壓力安全威脅安全威脅資產(chǎn)利用資產(chǎn)利用客戶需求客戶需求經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)控制控制生產(chǎn)力生產(chǎn)力技術(shù)技術(shù)模塊化模塊化集群集群網(wǎng)格網(wǎng)格自主計算自主計算Web 效力效力虛擬化虛擬化規(guī)范規(guī)范不斷變化的環(huán)境不斷變化的環(huán)境需要連續(xù)改進(jìn)的商務(wù)模式與商務(wù)流程需要連續(xù)改進(jìn)的商務(wù)模式與商務(wù)流程計算模式和中間件發(fā)展趨勢計算模式和中間件發(fā)展趨勢嚴(yán)密嚴(yán)密寬松寬松聯(lián)接聯(lián)接粒度粒度

3、/耦合度耦合度范圍范圍XML/MOMORB網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用運(yùn)用同類同類運(yùn)用運(yùn)用程序程序訪問手段訪問手段Web服務(wù)服務(wù)Web Services簡單服務(wù)簡單服務(wù)Services構(gòu)件構(gòu)件Components對象對象Objects互聯(lián)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)運(yùn)用運(yùn)用單機(jī)單機(jī)范圍范圍網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用運(yùn)用文字文字處置處置數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)計算計算互聯(lián)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)運(yùn)用運(yùn)用局域網(wǎng)局域網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)主機(jī)主機(jī)計算計算客戶客戶/服務(wù)器服務(wù)器客戶客戶/網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)1.2 1.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 對數(shù)據(jù)在機(jī)器之間傳輸時的表示方法進(jìn)行定義對數(shù)據(jù)在機(jī)器之間傳輸時的表示方法進(jìn)行定義和描述的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了如何進(jìn)行傳輸、如何檢

4、測錯和描述的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了如何進(jìn)行傳輸、如何檢測錯誤以及如何傳輸確認(rèn)信息。誤以及如何傳輸確認(rèn)信息。協(xié)議三要素：協(xié)議三要素：實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn) n實(shí)體實(shí)體(entity) 表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。件進(jìn)程。 n協(xié)議是控制兩個對等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。協(xié)議是控制兩個對等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。 n在協(xié)議的控制下，兩個對等實(shí)體間的通信使得本層在協(xié)議的控制下，兩個對等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。能夠向上一層提供服務(wù)。n要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供

5、的服務(wù)。 n本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無法看見下面的本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無法看見下面的協(xié)議。協(xié)議。n下面的協(xié)議對上面的服務(wù)用戶是透明的。下面的協(xié)議對上面的服務(wù)用戶是透明的。 n協(xié)議是協(xié)議是“水平的水平的”，即協(xié)議是控制對等實(shí)體之間，即協(xié)議是控制對等實(shí)體之間通信的規(guī)則。通信的規(guī)則。n服務(wù)是服務(wù)是“垂直的垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過，即服務(wù)是由下層向上層通過層間接口提供的。層間接口提供的。n同一系統(tǒng)相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方，稱為同一系統(tǒng)相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方，稱為服務(wù)訪問點(diǎn)服務(wù)訪問點(diǎn) SAP (Service Access Point)。 協(xié)協(xié) 議議交換原語交換原語交換原

6、語交換原語服服 務(wù)務(wù) 用用 戶戶提提 供供 服服 務(wù)務(wù)服服 務(wù)務(wù) 提提 供供 者者第第 n 層層第第 n + 1 層層服服 務(wù)務(wù) 用用 戶戶SAPSAP協(xié)議很復(fù)雜協(xié)議很復(fù)雜 n協(xié)議必須將各種不利的條件事先都估計到，而不協(xié)議必須將各種不利的條件事先都估計到，而不能假定一切情況都是很理想和很順利的。能假定一切情況都是很理想和很順利的。n必須非常仔細(xì)地檢查所設(shè)計協(xié)議能否應(yīng)付所有的必須非常仔細(xì)地檢查所設(shè)計協(xié)議能否應(yīng)付所有的不利情況。不利情況。n應(yīng)當(dāng)注意：事實(shí)上難免有極個別的不利情況在設(shè)應(yīng)當(dāng)注意：事實(shí)上難免有極個別的不利情況在設(shè)計協(xié)議時并沒有預(yù)計到。在出現(xiàn)這種情況時，協(xié)計協(xié)議時并沒有預(yù)計到。在出現(xiàn)這種情

7、況時，協(xié)議就會失敗。因此實(shí)際上協(xié)議往往只能應(yīng)付絕大議就會失敗。因此實(shí)際上協(xié)議往往只能應(yīng)付絕大多數(shù)的不利情況。多數(shù)的不利情況。 著名的協(xié)議舉例著名的協(xié)議舉例贊同收到：收到“贊同”協(xié)議研究協(xié)議研究nRoutingnQoSnMulticastnAdmission Control & Congestion ControlnSwitchingnMiddlewaren例子：甲乙二人通電話例子：甲乙二人通電話高一層：認(rèn)識層。可交流性，雙方具有共同高一層：認(rèn)識層?？山涣餍裕p方具有共同 話題，相關(guān)知識，懂得交談內(nèi)容含義）。話題，相關(guān)知識，懂得交談內(nèi)容含義）。下一層：語言層。共同的語言，不考慮含義。下一

8、層：語言層。共同的語言，不考慮含義。 若雙方語言不一致，語言層必須承擔(dān)翻譯。若雙方語言不一致，語言層必須承擔(dān)翻譯。 最底層：傳輸層。話音電信號話音。最底層：傳輸層。話音電信號話音。 不涉及語言語種和含義。不涉及語言語種和含義。特點(diǎn)：每層相對獨(dú)立，功能分明，復(fù)雜性的細(xì)化特點(diǎn)：每層相對獨(dú)立，功能分明，復(fù)雜性的細(xì)化協(xié)議分層協(xié)議分層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次結(jié)構(gòu)，有五個特點(diǎn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次結(jié)構(gòu)，有五個特點(diǎn)n（各層之間獨(dú)立性。某一層并不需要知道它的（各層之間獨(dú)立性。某一層并不需要知道它的下一層是如何實(shí)現(xiàn)的，而僅僅需要知道該層通過下一層是如何實(shí)現(xiàn)的，而僅僅需要知道該層通過層間的接口所提供的服務(wù)。層間的接口所提供

9、的服務(wù)。n靈活性。當(dāng)某層發(fā)生變化技術(shù)原因），只要接靈活性。當(dāng)某層發(fā)生變化技術(shù)原因），只要接口關(guān)系保持不變，該層的上下層均不受影響，甚口關(guān)系保持不變，該層的上下層均不受影響，甚至取消該層。至取消該層。n可分割性。各層都可以采用最合適的技術(shù)實(shí)現(xiàn)?？煞指钚浴８鲗佣伎梢圆捎米詈线m的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。n易實(shí)現(xiàn)和可維護(hù)性。龐大的系統(tǒng)變得較小和易處易實(shí)現(xiàn)和可維護(hù)性。龐大的系統(tǒng)變得較小和易處理的部分。理的部分。n可標(biāo)準(zhǔn)化性。每層功能和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化成為可能?？蓸?biāo)準(zhǔn)化性。每層功能和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化成為可能。 網(wǎng)絡(luò)各層及協(xié)議網(wǎng)絡(luò)各層及協(xié)議 體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) （Architecture) 是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其組成部分所應(yīng)完成的功能是計算

10、機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其組成部分所應(yīng)完成的功能的精確定義。的精確定義。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) n20世紀(jì)70s-至今n不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的兼容性和互操作性是推動網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化的原動力n各廠商、研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、方法、理論等方面的研究日趨成熟是其基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化過程體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化過程n標(biāo)準(zhǔn)化過程的兩個階段n廠商標(biāo)準(zhǔn)：IBM-SNA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)）,DEC-DNADECnet系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)）、AppleTalk系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、Berkeley UNIX TCP/IP系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)n缺陷：適用范圍：兼容性？n 技術(shù)壟斷：競爭？n 標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一：用戶利益？n標(biāo)準(zhǔn)制定問題n標(biāo)準(zhǔn)化任務(wù)只能由

11、不偏向于任何廠商的非盈利中立組織來制定n例外“事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)”，如TCP/IP國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO-OSI/RMOpen System Interconnection/ Recommended Model（開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，簡稱OSI參考模型）OSI參考模型是一種概念上的網(wǎng)絡(luò)模型其標(biāo)準(zhǔn)保證了不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的兼容性和互操作性規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的框架只說明了做什麼WHAT TO DO而未規(guī)定怎樣做HOW TO DO）現(xiàn)在的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)均是在OSI/RM的框架下運(yùn)作的PC導(dǎo)致了局域網(wǎng)的出現(xiàn)局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802IEEE802也符合OSI/RM標(biāo)準(zhǔn)開始就建立在標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作因特網(wǎng)

12、的標(biāo)準(zhǔn)化工作因特網(wǎng)協(xié)會因特網(wǎng)協(xié)會 ISOC因特網(wǎng)研究指導(dǎo)小組因特網(wǎng)研究指導(dǎo)小組IRSG 因特網(wǎng)研究部因特網(wǎng)研究部 IRTF 因特網(wǎng)工程部因特網(wǎng)工程部 IETF 因特網(wǎng)工程指導(dǎo)小組因特網(wǎng)工程指導(dǎo)小組IESG RGWGRG領(lǐng)域領(lǐng)域領(lǐng)域領(lǐng)域因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究委員會研究委員會 IAB WGWGWG制訂因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)要經(jīng)過以下的四個階段制訂因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)要經(jīng)過以下的四個階段 n因特網(wǎng)草案因特網(wǎng)草案(Internet Draft) 在這個階段在這個階段還不是還不是 RFC 文檔。文檔。n建議標(biāo)準(zhǔn)建議標(biāo)準(zhǔn)(Proposed Standard) 從這個從這個階段開始就成為階段開始就成為 RF

13、C 文檔。文檔。n草案標(biāo)準(zhǔn)草案標(biāo)準(zhǔn)(Draft Standard)n因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(Internet Standard) 各種各種RFC之間的關(guān)系之間的關(guān)系 因特網(wǎng)草案因特網(wǎng)草案建議標(biāo)準(zhǔn)建議標(biāo)準(zhǔn)草案標(biāo)準(zhǔn)草案標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)歷史的歷史的 RFC實(shí)驗的實(shí)驗的 RFC提供信息的提供信息的 RFC6 種種 RFCOSI參考模型的結(jié)構(gòu) 應(yīng) 用 層表 示 層會 話 層傳 輸 層網(wǎng) 絡(luò) 層數(shù)據(jù)鏈路層物 理 層傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)主主機(jī)機(jī)C CC CP P網(wǎng) 絡(luò) 層數(shù)據(jù)鏈路層物 理 層應(yīng) 用 層表 示 層會 話 層傳 輸 層網(wǎng) 絡(luò) 層數(shù)據(jù)鏈路層物 理 層主主機(jī)機(jī)C CC CP P網(wǎng) 絡(luò) 層數(shù)

14、據(jù)鏈路層物 理 層ISOISO參考模型參考模型對等通信1 1物 理 層2 2數(shù)據(jù)鏈路層4 4傳 輸 層3 3網(wǎng) 絡(luò) 層5 5會 話 層7 7應(yīng) 用 層6 6表 示 層物 理 層數(shù)據(jù)鏈路層傳 輸 層網(wǎng) 絡(luò) 層會 話 層應(yīng) 用 層表 示 層數(shù)據(jù)封裝1 1物 理 層2 2數(shù)據(jù)鏈路層4 4傳 輸 層3 3網(wǎng) 絡(luò) 層5 5會 話 層7 7應(yīng) 用 層6 6表 示 層五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) n應(yīng)用層應(yīng)用層(application layer) n傳輸層傳輸層(transport layer) n網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層(network layer) n數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層(data link layer)

15、 n物理層物理層(physical layer) 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層5 應(yīng)用層應(yīng)用層4 傳輸層傳輸層3 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層物理層應(yīng)用層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層網(wǎng)際層 IP (各種應(yīng)用層協(xié)議如各種應(yīng)用層協(xié)議如TELNET, FTP, SMTP 等等)傳輸層傳輸層(TCP 或或 UDP)TCP/IP TCP/IP 的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)無連接分組交付服務(wù)無連接分組交付服務(wù)傳輸服務(wù)傳輸服務(wù) (可靠或不可靠可靠或不可靠)各種各種應(yīng)用服務(wù)應(yīng)用服務(wù)TCP/IP TCP/IP 的三個服務(wù)層次的三個服務(wù)層次 TCP/IP TCP/IP協(xié)議模型從更實(shí)用的角度出發(fā)，形成了高效的四層協(xié)議模型從更實(shí)用的角度出發(fā)，形成了高效的四層體系結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)絡(luò)接口層、體系結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)絡(luò)接口