linux環(huán)境高級編程網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

LINUX環(huán)境高級編程網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)概述網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)TCP編程UDP編程并發(fā)服務(wù)器設(shè)計網(wǎng)絡(luò)編程1計算機網(wǎng)絡(luò)概述問題原由計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它的誕生使計算機體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化。那么,計算機網(wǎng)絡(luò)涉及到哪些基本概念、基本知識和基本技術(shù)呢？這就是本章所要討論的問題。本章重點討論計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念、計算機網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)組成、計算機網(wǎng)絡(luò)的分類、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢、標(biāo)準(zhǔn)化組織與機構(gòu)等。教學(xué)重點能力要求了解:計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程與發(fā)展趨勢。熟悉:計算機網(wǎng)絡(luò)的功能、定義、分類。掌握:

計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)和組成結(jié)

構(gòu)等。計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的誕生使計算機的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化。在當(dāng)今社會發(fā)展中，計算機網(wǎng)絡(luò)起著非常重要的作用，并對人類社會的進步做出了巨大貢獻?，F(xiàn)在，計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用遍布全世界及各個領(lǐng)域，并已成為人們社會生活中不可缺少的重要組成部分。從某種意義上講，計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展水平不僅反映了一個國家的計算機科學(xué)和通信技術(shù)的水平，也是衡量其國力及現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志之一。1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念到目前為止,計算機網(wǎng)絡(luò)并沒有一個確切的定義。其實，我們可以簡單地描述為：計算機網(wǎng)絡(luò)是通過通信線路連接起來的自治的計算機集合。該描述包括了3個方面的含義：①必須有兩臺或兩臺以上、具有獨立功能的計算機系統(tǒng)相互連接起來，以達到共享資源為目的；②計算機互相通信交換信息，必須有一條通道。這條通道的連接是物理的，由物理介質(zhì)來實現(xiàn)（例如銅線、光纖、微波、衛(wèi)星等）；③計算機系統(tǒng)之間的信息交換，必須要遵守某種約定和規(guī)則。以上從三個方面概括了計算機網(wǎng)絡(luò)的基本內(nèi)涵。因此，我們可以把計算機網(wǎng)絡(luò)定義為：1.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義

計算機網(wǎng)絡(luò)是把分布在不同地點，并具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路連接起來，在功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件和協(xié)議的管理下，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享為目標(biāo)的系統(tǒng)。

由多臺計算機組成的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型如圖所示。1.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義計算機互連網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基本模型AB存儲器A機能使用B機的存儲器B機能使用A機的打印機1、資源共享

⑴硬件資源：包括各種類型的計算機、大容量存儲設(shè)備、計算機外部設(shè)備，如彩色打印機、靜電繪圖儀等。

⑵軟件資源：包括各種應(yīng)用軟件、工具軟件、系統(tǒng)開發(fā)所用的支撐軟件、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。

⑶數(shù)據(jù)資源：包括數(shù)據(jù)庫文件、數(shù)據(jù)庫、辦公文檔資料、企業(yè)生產(chǎn)報表等。

⑷信道資源：通信信道可以理解為電信號的傳輸介質(zhì)。通信信道的共享是計算機網(wǎng)絡(luò)中最重要的共享資源之一。

2、網(wǎng)絡(luò)通信

通信通道可以傳輸各種類型的信息,包括數(shù)據(jù)信息和圖形、圖像、聲音、視頻流等各種多媒體信息。1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的主要功能3、分布處理

把要處理的任務(wù)分散到各個計算機上運行，而不是集中在一臺大型計算機上。這樣，不僅可以降低軟件設(shè)計的復(fù)雜性，而且還可以大大提高工作效率和降低成本。

4、集中管理對地理位置分散的組織和部門,可通過計算機網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)集中管理,如數(shù)據(jù)庫情報檢索系統(tǒng)、交通運輸部門的定票系統(tǒng)、軍事指揮系統(tǒng)等。5、均衡負(fù)荷當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某臺計算機的任務(wù)負(fù)荷太重時，通過網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序的控制和管理，將作業(yè)分散到網(wǎng)絡(luò)中的其它計算機中，由多臺計算機共同完成。1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的主要功能1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用辦公自動化數(shù)字通信分布式計算信息查詢遠(yuǎn)程教育虛擬現(xiàn)實電子商務(wù)企業(yè)管理與決策計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給傳統(tǒng)的信息處理工作帶來了革命性的變化，同時也給傳統(tǒng)的管理帶來了很大的沖擊。目前，計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1.4計算機網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)組成一個完整的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件所組成的。網(wǎng)絡(luò)硬件是計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的物理實現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)軟件是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的技術(shù)支持。兩者相互作用,共同完成網(wǎng)絡(luò)功能。地面站地面站通訊衛(wèi)星服務(wù)器路由器交換機1.4.1網(wǎng)絡(luò)硬件的組成計算機網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)是由計算機(主機、客戶機、終端)、通信處理機(集線器、交換機、路由器)、通信線路(同軸電纜、雙絞線、光纖)、信息變換設(shè)備(Modem，編碼解碼器)等構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)硬件組成示意圖HUBHUB路由器中心交換機服務(wù)器服務(wù)器處理機工作站Modem終端終端子網(wǎng)子網(wǎng)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)Internet1.5網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉、安裝使用方便。缺點：故障診斷和隔離比較困難。

1、總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指所有結(jié)點共享一根傳輸總線,所有的站點都通過硬件接口連接在這根傳輸線上?？偩€型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖打印機磁盤工作站工作站工作站工作站終接器終接器服務(wù)器1.5網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2、星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是符合令牌協(xié)議的高速局域網(wǎng)絡(luò)。它是以中央結(jié)點為中心，把若干外圍結(jié)點連接起來的幅射式互連結(jié)構(gòu)。優(yōu)點：單點故障不影響全網(wǎng)，結(jié)構(gòu)簡單。增刪節(jié)點及維護管理容易；故障隔離和檢測容易，延遲時間較短。缺點：資源利用率低；網(wǎng)絡(luò)性能過于依賴中心節(jié)點。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖工作站工作站工作站工作站服務(wù)器集線器1.5網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3、樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

樹型結(jié)構(gòu)是星型結(jié)構(gòu)的擴展，它由根結(jié)點和分支結(jié)點所構(gòu)成，如圖1-8所示。

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)比較簡單，成本低。擴充節(jié)點方便靈活。缺點：對根的依賴性大。樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖工作站工作站打印機服務(wù)器集線器集線器集線器集線器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)的顯著特點是每個節(jié)點用戶都與兩個相鄰節(jié)點用戶相連。優(yōu)點：簡化路徑選擇控制，傳輸延遲固定,實時性強,可靠性高。

缺點：節(jié)點過多時,影響傳輸效率。環(huán)某處斷開會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的失效，節(jié)點的加入和撤出過程復(fù)雜。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖工作站工作站工作站服務(wù)器工作站工作站

4、

環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將所有網(wǎng)絡(luò)結(jié)點通過點到點通信線路連接成閉合環(huán)路,數(shù)據(jù)將沿一個方向逐站傳送，每個結(jié)點的地位和作用相同，且每個結(jié)點都能獲得執(zhí)行控制權(quán)。1.5網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

5、網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的所有結(jié)點之間的連接是任意的,沒有規(guī)律。實際存在與使用的廣域網(wǎng)基本上都采用網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖工作站工作站工作站路由器工作站路由器路由器路由器優(yōu)點：具有較高的可靠性。某一線路或節(jié)點有故障時，不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的工作。

缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要路由選擇和流控制功能，網(wǎng)絡(luò)控制軟件復(fù)雜，硬件成本較高，不易管理和維護。1.6計算機網(wǎng)絡(luò)的分類從不同方向來進行分類網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍通信信道傳輸介質(zhì)傳輸技術(shù)由于計算機網(wǎng)絡(luò)自身的特點，其分類方法有多種。根據(jù)不同的分類原則，可以得到不同類型的計算機網(wǎng)絡(luò)。1.6.1按覆蓋范圍分類

⑴局部區(qū)域網(wǎng)：傳輸速率為1～20Mb/s,最大距離為25km,采用分組交換技術(shù),入網(wǎng)最大設(shè)備數(shù)為幾百到幾千。

⑵高速區(qū)域網(wǎng)：采用CATV電纜或光纜,傳輸速率一般50Mb/s，最大距離為1km,入網(wǎng)最大設(shè)備數(shù)為幾十個。圖1-11局域網(wǎng)連接示意圖服務(wù)器工作站工作站工作站打印機根據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接的地理范圍,可將計算機網(wǎng)絡(luò)分成局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)三種類型。

1、

局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）局域網(wǎng)的作用范圍是幾百到幾千米，通常用于組建企業(yè)網(wǎng)和校園網(wǎng)，并分為局部區(qū)域網(wǎng)和高速區(qū)域網(wǎng)。1.6.1按覆蓋范圍分類

2、

城域網(wǎng)（Metropolitan

AreaNetwork，MAN）

城域網(wǎng)是局域網(wǎng)的延伸,用于局域網(wǎng)之間的連接,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模局限在一座城市范圍內(nèi),覆蓋的地理范圍從幾十至幾百公里。城域網(wǎng)絡(luò)路由器計算機城域網(wǎng)鏈接示意圖1.6.1按覆蓋范圍分類3、廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）廣域網(wǎng)又稱遠(yuǎn)程網(wǎng)，是指在一個很大地理范圍（從數(shù)百公里到數(shù)千公里，甚至上萬公里）由許多局域網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)是將遠(yuǎn)距離的網(wǎng)絡(luò)和資源連接起來的任何系統(tǒng)，主要用在一個地區(qū)、行業(yè)甚至在全國范圍內(nèi)組網(wǎng),達到資源共享的目的。公用交換網(wǎng)MANLANMANLAN廣域網(wǎng)連接示意圖1.6.1按覆蓋范圍分類圖1-14廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)的連接關(guān)系示意圖

廣域網(wǎng)使用的主要技術(shù)為存儲-轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。城域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的連接是通過接入網(wǎng)來實現(xiàn)的。接入網(wǎng)又稱為本地接入網(wǎng)或居民接入網(wǎng)，它是近年來由于用戶對高速上網(wǎng)需求的增加而出現(xiàn)的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是局域網(wǎng)與城域網(wǎng)之間的橋接區(qū)。

WAN

MAN

MANLANLANLANLAN1.6.2按傳播方式分類路由器3DRS3/0DLCI:300DLCI:399S3/0S4/0S2/0幀中繼交換機DLCI：200DLCI：400S4/0S2/0路由器4路由器2

如果按照傳播方式不同，可將計算機網(wǎng)絡(luò)分為“廣播網(wǎng)絡(luò)”和“點-點網(wǎng)絡(luò)”兩大類。

廣播式網(wǎng)絡(luò)是指網(wǎng)絡(luò)中的計算機或者設(shè)備使用一個共享的通信介質(zhì)進行數(shù)據(jù)傳播，網(wǎng)絡(luò)中的所有結(jié)點都能收到任一結(jié)點發(fā)出的數(shù)據(jù)信息。廣播式網(wǎng)絡(luò)的基本連接如圖所示。1、廣播式網(wǎng)絡(luò)1.6.2按傳播方式分類目前，在廣播式網(wǎng)絡(luò)中的傳輸方式有3種：單播組播廣播采用一對一的發(fā)送形式將數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)所有目的節(jié)點。采用一對一組的發(fā)送形式,將數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的某一組主機。

采用一對所有的發(fā)送形式，將數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中所有目的節(jié)點。1.6.2按傳播方式分類點-點傳播方式主要應(yīng)用于WAN中，通常采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：星型、環(huán)型、樹型、網(wǎng)狀型。網(wǎng)狀型樹型環(huán)型星型

點-點式網(wǎng)絡(luò)是兩個結(jié)點之間的通信方式是點對點的。如果兩臺計算機之間沒有直接連接的線路，那么它們之間的分組傳輸就要通過中間結(jié)點的接收、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)，直至目的結(jié)點。2、點-點網(wǎng)絡(luò)（Point-to-pointNetwork）

1、有線網(wǎng)（WiredNetwork）

⑴雙絞線：其特點是比較經(jīng)濟、安裝方便、傳輸率和抗干擾能力一般，廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)中。

⑵同軸電纜：俗稱細(xì)纜，現(xiàn)在逐漸淘汰。

⑶光纖電纜：特點是光纖傳輸距離長、傳輸效率高、抗干擾性強，是高安全性網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。

2、

無線網(wǎng)（WirelessNetwork）

⑴無線電話網(wǎng)：是一種很有發(fā)展前途的連網(wǎng)方式。

⑵語音廣播網(wǎng)：價格低廉、使用方便，但安全性差。

⑶無線電視網(wǎng)：普及率高，但無法在一個頻道上和用戶進行實時交互。

⑷微波通信網(wǎng)：通信保密性和安全性較好。

⑸衛(wèi)星通信網(wǎng)：能進行遠(yuǎn)距離通信，但價格昂貴。1.6.3按傳輸介質(zhì)分類

1.6.4按傳輸技術(shù)分類

計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)依靠各種通信技術(shù)進行傳輸，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)分類，計算機網(wǎng)絡(luò)可分為以下5種類型：普通電信網(wǎng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)虛擬專用網(wǎng)普通電話線網(wǎng)，綜合數(shù)字電話網(wǎng)，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)。利用數(shù)字信道提供的永久或半永久性電路以傳輸數(shù)據(jù)信號為主的數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)。指客戶基于DDN智能化的特點，利用DDN的部分網(wǎng)絡(luò)資源所形成的一種虛擬網(wǎng)絡(luò)。1.6.5按傳輸技術(shù)分類

微波擴頻通信網(wǎng)衛(wèi)星通信網(wǎng)是電視傳播和企事業(yè)單位組建企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)和接入Internet的一種方法，在移動通信中十分重要。是近年發(fā)展起來的空中通信網(wǎng)絡(luò)。與地面通信網(wǎng)絡(luò)相比，衛(wèi)星通信網(wǎng)具有許多獨特的優(yōu)點。

事實上，網(wǎng)絡(luò)類型的劃分在實際組網(wǎng)中并不重要，重要的是組建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從功能、速度、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等方面能否滿足實際工作的需要；是否能在較長時間內(nèi)保持相對的先進性；能否為該部門（系統(tǒng)）帶來全新的管理理念、管理方法、社會效益和經(jīng)濟效益等。

2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議問題原由計算機網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過40年的發(fā)展,使得計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為一個海量、多樣化的復(fù)雜系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)需要解決很多復(fù)雜的技術(shù)問題:支持多種通信介質(zhì);支持多廠商和異種機互聯(lián);支持人機接口等。本章重點討論計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成、OSI/RM與TCP/IP模型、網(wǎng)絡(luò)地址的組成、域名地址、子網(wǎng)技術(shù)等。教學(xué)重點能力要求掌握：計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念、IP地址、

子網(wǎng)技術(shù)、域名地址的使用等。熟悉：OSI/RM參考模型、TCP/IP模型。了解：OSI/RM與TCP/IP的相同點和不同點。2.1OSI模型OSI是OpenSystemInterconnection的縮寫，意為開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型。OSI/RM整個網(wǎng)絡(luò)按照功能劃分成7個層次物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層通信介質(zhì)（物理媒體）開放系統(tǒng)A開放系統(tǒng)B應(yīng)用層協(xié)議表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議2.1OSI各層的功能OSI參考模型是一個在制定標(biāo)準(zhǔn)時所使用的概念性框架，沒有確切地描述用于各層的協(xié)議和服務(wù)，也沒有提供一個可以實現(xiàn)的方法，它僅僅告訴我們每一層應(yīng)該做什么，但其本身不含網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的全部內(nèi)容。不過，ISO已為各層制定了標(biāo)準(zhǔn)，但它不是參考模型的一部分，而是作為獨立的國際標(biāo)準(zhǔn)公布的。1、物理層定義了為建立、維護和拆除物理鏈路所需的機械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性，其作用是使原始的數(shù)據(jù)比特流能在物理媒體上傳輸。具體涉及接插件的規(guī)格、“0”、“1”信號的電平表示、收發(fā)雙方的協(xié)調(diào)等內(nèi)容。2.1OSI各層的功能2、數(shù)據(jù)鏈路層

比特流被組織成數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)單元(幀)進行傳輸，實現(xiàn)二進制正確的傳輸。將不可靠的物理鏈路改造成對網(wǎng)絡(luò)層來說無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層還要協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率，即進行流量控制，以防止接收方因來不及處理發(fā)送方來的高速數(shù)據(jù)而導(dǎo)致緩沖器溢出及線路阻塞。

3、網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(分組)為單位進行傳輸。主要解決如何使數(shù)據(jù)分組跨越各個子網(wǎng)從源地址傳送到目的地址的問題，這就需要在通信子網(wǎng)中進行路由選擇。另外，為避免通信子網(wǎng)中出現(xiàn)過多的分組而造成網(wǎng)絡(luò)阻塞，需要對流入的分組數(shù)量進行控制。當(dāng)分組要跨越多個通信子網(wǎng)才能到達目的地時，還要解決網(wǎng)際互連的問題。2.1OSI各層的功能4、傳輸層（TransportLayer）

傳輸層的主要任務(wù)是完成同處于資源子網(wǎng)中的源主機和目的主機之間的連接和數(shù)據(jù)傳輸，具體功能是：①為高層數(shù)據(jù)傳輸建立、維護和拆除傳輸連接，實現(xiàn)透明的端到端數(shù)據(jù)傳送。②提供端到端的錯誤恢復(fù)和流量控制。③信息分段與合并，將高層傳遞的大段數(shù)據(jù)分段形成傳輸層報文。④考慮復(fù)用多條網(wǎng)絡(luò)連接，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝?。傳輸層主要關(guān)心的問題是建立、維護和中斷虛電路、傳輸差錯校驗和恢復(fù)以及信息流量控制等。它提供“面向連接”（虛電路）和“無連接”（數(shù)據(jù)報）兩種服務(wù)。2.1OSI各層的功能5、會話層會話層的主要任務(wù)是實現(xiàn)會話進程間通信的管理和同步,允許不同機器上的用戶建立會話關(guān)系，允許進行類似傳輸層的普通數(shù)據(jù)的傳輸。會話層的具體功能是：①提供進程間會話連接的建立、維持和中止功能，可以提供單方向會話或雙向同時進行會話。②在數(shù)據(jù)流中插入適當(dāng)?shù)耐近c，當(dāng)發(fā)生差錯時，可以從同步點重新進行會話，而不需要重新發(fā)送全部數(shù)據(jù)。6、表示層

表示層的主要任務(wù)是完成語法格式轉(zhuǎn)換，在計算機所處理的數(shù)據(jù)格式與網(wǎng)絡(luò)傳輸所需要的數(shù)據(jù)格式之間進行轉(zhuǎn)換。表示層的具體功能是：2.1OSI各層的功能

①語法變換。表示層接收到應(yīng)用層傳遞過來的以某種語法形式表示的數(shù)據(jù)之后，將其轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合在網(wǎng)絡(luò)實體之間傳送的以公共語法表示的數(shù)據(jù)。具體包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換;字符集轉(zhuǎn)換；圖形、文字、聲音的表示；數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù);數(shù)據(jù)加密與解密；協(xié)議轉(zhuǎn)換等。②選擇并與接收方確認(rèn)采用的公共語法類型。③表示層對等實體之間連接的建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放。

7、應(yīng)用層應(yīng)用層是OSI模型的最高層,是計算機網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的界面，由若干個應(yīng)用進程(或程序)組成，包括電子郵件、目錄服務(wù)、文件傳輸?shù)葢?yīng)用程序。2.2

TCP/IP的層次結(jié)構(gòu)

1、結(jié)構(gòu)模型

TCP/IP參考模型分為四層：應(yīng)用層、傳輸層、互聯(lián)層、物理鏈路層。TCP/IP的結(jié)構(gòu)與OSI結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系如圖3-5所示。TCP/IP模型與OSI模型對照網(wǎng)絡(luò)互連層是整個TCP/IP協(xié)議棧的核心。它的功能是把分組發(fā)往目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)或主機。(從哪來，到哪去)應(yīng)用層面向不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用引入不同的應(yīng)用層協(xié)議。主機到網(wǎng)絡(luò)層物理鏈路層網(wǎng)絡(luò)互連層傳輸層應(yīng)用層(http,ftp,dns,dhcp)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層應(yīng)用層表示層這一層次未被定義，所以其具體的實現(xiàn)方法將隨著網(wǎng)絡(luò)類型的不同而不同。傳輸層的功能是使源端主機和目標(biāo)端主機上的對等實體可以進行會話?！癶ello”從電腦1發(fā)到電腦2：1.電腦2在哪里？怎么能發(fā)到他那邊去？(IP地址來規(guī)定)2.發(fā)的時候?qū)Ψ經(jīng)]收到怎么辦？(傳輸層/TCP/UDP)3.對方收到之后，我怎么知道對方收到了？(TCP)4.對方收到之后，怎么知道是從我這邊發(fā)過去的(IP地址)5.對方怎么發(fā)數(shù)據(jù)回來給我(IP/TCP)6.我怎么知道這個數(shù)據(jù)是對方發(fā)給我的，而不是別人發(fā)給我的(IP,MAC)7.收到的數(shù)據(jù)是什么東西？(應(yīng)用層協(xié)議)2.2

TCP/IP的層次結(jié)構(gòu)TCP/IP協(xié)議也采用對等層通信的模式，封裝和解除封裝也在各層進行。發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)時，應(yīng)用程序?qū)⒁l(fā)送的數(shù)據(jù)加上應(yīng)用層頭部交給傳輸層，TCP或UDP再將數(shù)據(jù)分成大小一定的數(shù)據(jù)段，然后加上本層的報文頭。數(shù)據(jù)傳輸如下圖所示。應(yīng)用層數(shù)據(jù)TCP11001110001110IPETH應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)TCP應(yīng)用層數(shù)據(jù)TCPIP應(yīng)用層數(shù)據(jù)TCP11001110001110IPETH應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)TCP應(yīng)用層數(shù)據(jù)TCPIP數(shù)據(jù)交換應(yīng)用層傳輸層互聯(lián)層主要功能是為用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，比如FTP、Telnet、DNS和SNMP等。主要功能是提供可靠的數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù),確保端到端應(yīng)用進程間無差錯地的通信,常稱為端到端（End-to-End）通信。負(fù)責(zé)異構(gòu)網(wǎng)或同構(gòu)網(wǎng)進程間的通信,將傳輸層分組封裝為數(shù)據(jù)報格式進行傳送,每個數(shù)據(jù)報必須包含目的地址和源地址。網(wǎng)絡(luò)接口層是網(wǎng)絡(luò)訪問層，其主要功能是負(fù)責(zé)與物理網(wǎng)絡(luò)的連接。2.3

TCP/IP各層的功能2.4

TCP/IP協(xié)議棧應(yīng)用層FTP、TELNET、HTTP、RTSPSNMP、TFTP、NTP、DHCP、RTP、RTCP傳輸層TCPUDP網(wǎng)絡(luò)互連層IP(IPV4,IPV6)主機到網(wǎng)絡(luò)層以太網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)802.2HDLC、PPP、FRAME-RELAY802.3EIA/TIA-232、499、V.35、V.211969年美國國防部高級研究計劃局（ARPA）按照層次結(jié)構(gòu)思想進行計算機網(wǎng)絡(luò)模塊化研究，開發(fā)了一組從上到下單向依賴關(guān)系的協(xié)議棧（ProtocolStack），也叫做協(xié)議族。2.5

IP地址

1、IP地址的概念

在Internet網(wǎng)上，每臺主機、終端、服務(wù)器、以及路由器都有自己的IP地址，這個IP地址是全球唯一的，用于標(biāo)識該機在Internet網(wǎng)中的位置。IP地址與IP地址的分類如下圖所示。類別網(wǎng)絡(luò)號主機號IP地址字節(jié)1（8位）字節(jié)4（8位）字節(jié)3（8位）字節(jié)2（8位）0網(wǎng)絡(luò)號主機號10網(wǎng)絡(luò)號主機號110網(wǎng)絡(luò)號主機號1110組播地址1111保留地址A：0-127B:128-191C:192-223D:224-239E:240-255IP地址類2.5子網(wǎng)技術(shù)

1、子網(wǎng)的劃分雖然網(wǎng)絡(luò)地址類別的劃分為信息傳遞帶來了許多方便,但也帶來了一些問題，比如有的單位雖然獲取了一個A類地址,但永遠(yuǎn)不會有16777214臺主機,這說明IP地址的設(shè)計不盡合理。據(jù)統(tǒng)計，有超過半數(shù)的B類地址所連接的主機不到50臺，而一個B類網(wǎng)絡(luò)卻可以容納65534臺主機,這就意味著有6萬多個IP地址被浪費掉了。這種不合理的地址方案一方面造成了極大的地址浪費，另一方面又使IP地址緊缺。為此，將網(wǎng)絡(luò)按照一定的原則劃分為不同的部分，每一部分都是一個獨立的邏輯網(wǎng)絡(luò),我們將其稱為子網(wǎng)(subnetwork).利用子網(wǎng)解決IP地址不合理問題的方案兩種。兩種方案的具體實現(xiàn)技術(shù)分別如下圖所示。2.5子網(wǎng)技術(shù)00010250計算機系的主機通信系的主機1200機電系的主機1網(wǎng)絡(luò)Internet某校網(wǎng)絡(luò)IP地址示意圖2.5子網(wǎng)技術(shù)劃分子網(wǎng)后的校園網(wǎng)示意圖通信系網(wǎng)絡(luò)120000150計算機系網(wǎng)絡(luò)機電系網(wǎng)絡(luò)0Internet2.5子網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)類別

子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼A11111111.00000000.00000000.00000000

B11111111.11111111.00000000.00000000

C11111111.11111111.11111111.00000000

2、子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼能分出IP地址中哪些位是網(wǎng)絡(luò)ID，哪些位是主機ID。通過它和IP地址進行按位“邏輯與（AND）”運算,可以屏蔽掉IP地址中的主機部分，得到IP地址的網(wǎng)絡(luò)ID。子網(wǎng)掩碼的另一個作用是將一個網(wǎng)絡(luò)ID再劃分為若干個子網(wǎng)，以解決網(wǎng)絡(luò)地址不夠的問題。2.6域名系統(tǒng)國內(nèi)外常用域名結(jié)構(gòu)情況美國商業(yè)組織政府組織教育機構(gòu)中國電信網(wǎng)頂層域comgoveducn第二層ibm（IBM公司）net(郵電網(wǎng)),edu(教育系統(tǒng)網(wǎng))第三層www(IBM的web服務(wù)器)Szptt(深圳電信局),pku(北京大學(xué))第四層第五層1、域名地址

Internet采用了一套和IP地址對應(yīng)的地址表示方法，稱為域名系統(tǒng)(DNS)。DNS使用與主機位置、作用、行業(yè)有關(guān)的一組字符來表示IP地址，這組字符類似于英文縮寫或漢語拼音。

2、域名結(jié)構(gòu)

Internet的域名系統(tǒng)和IP地址一樣,采用典型的層次結(jié)構(gòu)，每一層由域或標(biāo)號組成，其結(jié)構(gòu)如下表所示。2.6域名系統(tǒng)域名結(jié)構(gòu)示意圖域名域名：rootpkucneduhnrtuNet…域名：hnpubcom163sohu域名：域名3、域名分配

域名的層次結(jié)構(gòu)給域名的管理帶來了方便，每一部分授權(quán)給某個機構(gòu)管理，授權(quán)機構(gòu)可以將其所管轄的名字空間進一步劃分，最后形成樹形的層次結(jié)構(gòu)，如圖所示.

2.6域名系統(tǒng)4、DNS服務(wù)

用戶使用域名訪問Internet上的主機時,需要通過提供域名服務(wù)的DNS服務(wù)器將域名解析（轉(zhuǎn)換）成對應(yīng)的IP地址。主機消息主機Internet路由器查詢響應(yīng)6名字查詢轉(zhuǎn)發(fā)查詢請求主DNS服務(wù)器其他DNS服務(wù)器

DNS服務(wù)器把域名解析為IP地址2.7

IPv6協(xié)議1、IPv6的研究背景

由于IPv4本身存在一些局限性，因而面臨著以下問題。⑴IP地址的消耗引起地址空間不足：IP地址只有32位,可用的地址有限，最多接入的主機數(shù)不超過232。⑵IPv4缺乏對服務(wù)質(zhì)量優(yōu)先級、安全性的有效支持。⑶lPv4協(xié)議配置復(fù)雜,特別是隨著個人移動計算機設(shè)備上網(wǎng)、網(wǎng)上娛樂服務(wù)的增加、多媒體數(shù)據(jù)流的加入,以及出于安全性等方面的需求，迫切要求新一代IP協(xié)議的出現(xiàn)。

為此,互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組IETE開始著手下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的制定工作。IETE于1991年提出了請求說明，1994年9月提出了正式草案，1995年底確定了IPng的協(xié)議規(guī)范,被稱為“IPv6”，1995年12月開始進入Internet標(biāo)準(zhǔn)化進程。2.7

IPv6協(xié)議2、IPv6的技術(shù)特點

IPv6在技術(shù)上做了許多改進,它具有以下5個方面的特點。地址自動設(shè)定增加了安全認(rèn)證機制提高了路由器的轉(zhuǎn)發(fā)效率擴大了地址空間增強組播以及對流的支持2.7

IPv6協(xié)議版本優(yōu)先級流標(biāo)記負(fù)載長度下一頭標(biāo)跳數(shù)限制源地址目的地址

4、IPv6擴展頭結(jié)構(gòu)

IPv6將IPv4首部中選項的功能都放在擴展首部中,并將擴展首部留給路徑兩端的源站和目的站的主機來處理,而數(shù)據(jù)報途中經(jīng)過的路由器都不處理這些擴展首部,這樣就大大提高了路由器的處理效率。44241688128128ipv6數(shù)據(jù)報格式

3、IPv6數(shù)據(jù)報格式

IPv6數(shù)據(jù)報的報頭長度為40字節(jié)（320位），數(shù)據(jù)報格式由8部分組成，如圖3-23所示。2.7

IPv6協(xié)議5、IPv6的地址表示IPv6地址有三種格式,即首選格式、壓縮格式和內(nèi)嵌格式。⑴首選格式：在IPv6中,128位地址采用每16位一段，每段被轉(zhuǎn)換成4位十六進制數(shù),并用“：”分隔，結(jié)果用所謂的“冒號十六進制數(shù)”來表示。例如二進制格式的IPv6地址：0000000000000010l111100111011000000