第1章計算機網(wǎng)絡(luò)概論

第一章計算機網(wǎng)絡(luò)概述及體系結(jié)構(gòu)問題？計算機網(wǎng)絡(luò)到底是什么？計算機網(wǎng)絡(luò)是怎么發(fā)展來的？計算機網(wǎng)絡(luò)能做什么？2第一章計算機網(wǎng)絡(luò)概述及體系結(jié)構(gòu)本章內(nèi)容：1.1計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.2計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.3開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI/RM）1.4TCP/IP體系結(jié)構(gòu)3了解：1、計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用2、相關(guān)的國際標準化組織3、網(wǎng)絡(luò)分層的意義4、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義5、OSI參考模型和TCP/IP參考模型各層的基本服務(wù)功能4掌握：1、計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展階段2、計算機網(wǎng)絡(luò)的概念及定義3、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)4、計算機網(wǎng)絡(luò)的分類5、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念6、OSI參考模型及各層次名稱7、TCP/IP參考模型及各層次名稱8、上述兩種參考模型中數(shù)據(jù)在源與目標設(shè)備間的傳送過程

51.1計算機網(wǎng)絡(luò)概述

1.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展階段

1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的概念及定義

1.1.3計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

1.1.4計算機網(wǎng)絡(luò)的分類

1.1.5計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

1.1.6相關(guān)的國際標準化組織61.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展階段（從體系結(jié)構(gòu)角度）

以主機為中心的聯(lián)機終端系統(tǒng)（面向終端的計算機網(wǎng)絡(luò)）－－20世紀50年代

以通信子網(wǎng)為中心的主機互連（ARPA網(wǎng)為代表的計算機網(wǎng)絡(luò)）－－20世紀60年代后期

計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)標準化－－20世紀70年代后期

局域網(wǎng)－－20世紀80年代

因特網(wǎng)時代－－20世紀90年代嚴格地講：這不是計算機網(wǎng)絡(luò)7(1)以主機為中心的聯(lián)機終端系統(tǒng)（“計算機－終端”系統(tǒng)）特征：終端共享主機的軟硬件資源單臺主機：執(zhí)行數(shù)據(jù)處理和通信任務(wù)多臺終端：執(zhí)行用戶交互

(終端集中器/終端服務(wù)器)分時多用戶系統(tǒng)連接方式：本地或遠程TTHOSTT8

例子：美國半自動化地面防空系統(tǒng)SAGE防區(qū)+各觀測站、機場、陣地+通信線路飛機訂票系統(tǒng)HOST(總部)+Terminals(訂票點)+通信線路(電話線路)9

缺點主機負荷重——數(shù)據(jù)處理＋通信線路利用率低集中控制方式，可靠性低

改進多點通信線路終端集中器（P3，圖1.1b）前端處理機（FrontEndProcessor,FEP），通信任務(wù)分離主機TTTTTHOSTT10(2)以通信子網(wǎng)為中心的主機互連

特征多個終端聯(lián)機系統(tǒng)互聯(lián)，形成了多主機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從“主機－終端”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鳈C－主機”HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信線路11主機－主機網(wǎng)絡(luò)的演變

演變階段1通信任務(wù)從主機中分離，由通信控制處理器（CCP）完成CCP：處理主機之間通信任務(wù)的專用設(shè)備CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT12

兩層網(wǎng)絡(luò)概念的出現(xiàn)由CCP組成的傳輸網(wǎng)絡(luò)——通信子網(wǎng)，提供信息傳輸服務(wù)建立在通信子網(wǎng)基礎(chǔ)上的主機集合——資源子網(wǎng)，提供計算資源CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子網(wǎng)13

演變階段2通信子網(wǎng)規(guī)模逐漸擴大私有→社會公用公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)PSTNX.25優(yōu)點降低用戶系統(tǒng)建設(shè)成本提高通信線路利用率兼容性好公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT14兩層網(wǎng)絡(luò)的概念結(jié)構(gòu)CCCHHH資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)在通信子網(wǎng)上可以有多個資源子網(wǎng)，共享通信子網(wǎng)的服務(wù)HH15☆例子因特網(wǎng)的前身——ARPANET美蘇冷戰(zhàn)時期由美國國防部高級研究計劃署（DARPA）建立的實驗性網(wǎng)絡(luò)最初4個節(jié)點（大學(xué)）→70年代的60多個節(jié)點地域跨越美洲、歐洲具有現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的許多特征，例如資源共享分散控制報文分組交換分層次的網(wǎng)絡(luò)體系，促進TCP/IP協(xié)議發(fā)展較為完善的通信協(xié)議采用專門的通信控制處理器16☆例子英國國家物理實驗室（NPL）網(wǎng)絡(luò)英國郵政局的EPSS公用分組交換網(wǎng)法國信息與自動化研究所（IRIA）的CYCLADES分布式數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)加拿大的DATAPAC公用分組交換網(wǎng)日本電報電話公司的DDX-3公用數(shù)據(jù)網(wǎng)17(3)計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)標準化

為什么需要標準化？

出現(xiàn)不同廠商、研究部門的計算機網(wǎng)絡(luò)，難以互連不同網(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)的標準化的原動力而兼容性和互操作性的最終目的仍是資源共享

標準化的時機？先制定標準再開發(fā)還是先開發(fā)再制定標準？各廠商、研究機構(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基礎(chǔ)18

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標準化過程的演變：廠商標準：IBM-SNA，DEC-DNA等缺點：適用范圍：兼容性？技術(shù)壟斷：競爭？標準不統(tǒng)一：用戶利益？國際標準（ISOOSI/RM）OSI參考模型--開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OpenSystemInterconnection/RecommendedModel）OSI參考模型是一種概念上的網(wǎng)絡(luò)模型，規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的框架：7個層次；只說明了做什么而未規(guī)定怎樣做；太復(fù)雜，幾乎沒有與之完全符合的網(wǎng)絡(luò)。事實上的標準：TCP/IP(因特網(wǎng)的骨干協(xié)議)19(4)局域網(wǎng)

1972，美國加州大學(xué)研制的Newhallloop網(wǎng)

1974，英國劍橋大學(xué)計算機實驗室建立劍橋環(huán)（CambridgeRing）網(wǎng)

1975，施樂公司PaloAlto研究中心研制以太網(wǎng)，現(xiàn)在以太網(wǎng)是LAN的主流網(wǎng)絡(luò)

20世紀80年代，多種類型局域網(wǎng)出現(xiàn)，并投入市場20(5)因特網(wǎng)時代

全球性網(wǎng)絡(luò)--因特網(wǎng)的出現(xiàn)標志著網(wǎng)絡(luò)時代的到來

因特網(wǎng)由ARPANET發(fā)展演化而來

1986，美國國家科學(xué)基金會（NSF）建立美國國家科學(xué)基金網(wǎng)NSFNET連接美國100多所大學(xué)和研究機構(gòu)三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：主干網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)和校園網(wǎng)主干的傳輸速率開始為56kbps→1.544Mbps

20世紀90年代初，IBM、MCI和Merit三家公司組建ANSNET，速率為44.746Mbps

歐洲主干網(wǎng)EBONE，加拿大的Canet，英國的PIPEX、JANET和日本的WIDE21(5)因特網(wǎng)時代

豐富的信息和便利的使用是其規(guī)模迅速增長的主要驅(qū)動力

截止到2000年,Internet的規(guī)模為網(wǎng)絡(luò)數(shù)達到105數(shù)量級,主機數(shù)達到107數(shù)量級,用戶數(shù)108數(shù)量級，主干速率大于2.5Gbit/s。

截止2012年6月底，我國網(wǎng)民數(shù)量達到5.38億人，互聯(lián)網(wǎng)普及率已經(jīng)達到39.9%。

“下一代因特網(wǎng)計劃”目標：更快、更強大、更安全、更高的服務(wù)質(zhì)量和更方便的使用使用IPv6，支持更高速、更豐富的下一代互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)22(5)下一代網(wǎng)絡(luò)

以軟交換為核心的，能夠提供包括語音、數(shù)據(jù)、視頻和多媒體業(yè)務(wù)的基于分組技術(shù)的綜合開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，代表了通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向

具有的技術(shù)優(yōu)勢開放的、分層的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架體系業(yè)務(wù)與呼叫控制分離、呼叫控制與承載相分離支持各種業(yè)務(wù)和用戶無拘束的接入可與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)互通支持移動性電信級的硬件平臺

23

計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)和通信技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，它涉及到計算機與通信兩個領(lǐng)域。它的誕生使計算機體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，在當今社會經(jīng)濟中起著非常重要的作用，它對人類社會的進步做出了巨大貢獻。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)水平，而且已經(jīng)成為衡量其國力及現(xiàn)代化程度的重要標志之一。計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展階段小結(jié)241.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的概念及定義計算機網(wǎng)絡(luò)：把分布在不同地理位置的多個獨立工作的計算機、終端及附屬設(shè)備在物理上互連，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，由功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件管理，以共享硬件，軟件和數(shù)據(jù)資源為目的的計算機系統(tǒng)。自治：能獨立運行，不依賴于其他計算機互連：以任何可能的通信連接方式25

從定義中可以看出其特點：計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)和通信技術(shù)的結(jié)合。（技術(shù)上的保證）目的是共享硬件，軟件和數(shù)據(jù)資源。（實際應(yīng)用的需要）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。（是計算機網(wǎng)絡(luò)的語言）

26問題：與多機系統(tǒng)、終端分時系統(tǒng)、分布式計算機系統(tǒng)的區(qū)別是什么?多機系統(tǒng)由多臺大型主機互連組成功能強大、能高速并行處理的計算機系統(tǒng)緊耦合度終端分時系統(tǒng)系統(tǒng)中的終端不具有獨立功能，要依賴于中央主機。分布式系統(tǒng)——容易與計算機網(wǎng)絡(luò)混淆，關(guān)鍵是看系統(tǒng)中資源的管理方式。分布式系統(tǒng)的用戶不必了解資源分布情況，資源的位置與使用對用戶都是透明的；分布式系統(tǒng)的耦合度比計算機網(wǎng)絡(luò)要高一些；分布式系統(tǒng)一般要依賴計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)系統(tǒng)中資源的調(diào)度。271.1.3

計算機網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)

1)從功能組成的角度2)從物理組成的角度281)

從功能組成的角度從功能組成的角度，計算機網(wǎng)絡(luò)主要分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。（1）資源子網(wǎng)（也稱為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)）資源子網(wǎng)一般由主機、終端、相關(guān)的輸入/輸出設(shè)備和各種軟硬件資源、數(shù)據(jù)資源組成，負責(zé)數(shù)據(jù)處理、存儲功能。相當于計算機系統(tǒng)。（2）通信子網(wǎng)（也稱為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)）通信子網(wǎng)負責(zé)數(shù)據(jù)通信處理，包括網(wǎng)卡、線纜、集線器、中繼器、網(wǎng)橋、路由器、交換機等設(shè)備和相應(yīng)協(xié)議。是為了連網(wǎng)的通信設(shè)備和通信線路等。不同類型的網(wǎng)絡(luò)，其通信子網(wǎng)的物理組成各不相同，如局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。292)從物理組成的角度（1）硬件網(wǎng)絡(luò)節(jié)點端節(jié)點：通信的源節(jié)點和目的節(jié)點，如計算機、服務(wù)器中間節(jié)點（轉(zhuǎn)接節(jié)點）：網(wǎng)絡(luò)通信過程中起控制和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)作用的節(jié)點，如交換機、集中器、通信處理機、復(fù)用器、路由器、中繼器通信線路：信息傳輸?shù)耐ǖ牢锢恚簜鬏斀橘|(zhì)邏輯：信道（2）軟件通信軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件）網(wǎng)絡(luò)管理/安全控制軟件、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件（3）協(xié)議301.1.4

計算機網(wǎng)絡(luò)的分類1)按地域范圍分類（廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)）2)按拓撲結(jié)構(gòu)分類（星形、總線形、環(huán)形等）3)按傳輸介質(zhì)分類（有線、無線）4)按用戶分類（公用、專用）5)按網(wǎng)絡(luò)控制方式分類（集中式、分布式）6)按網(wǎng)絡(luò)的交換功能分類（電路、報文、分組交換）7)按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分類（以太網(wǎng)、令牌環(huán)等）8)按信息傳播方式分類（點到點、廣播方式）311.1.4計算機網(wǎng)絡(luò)的分類1)按地域范圍分類：局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork，LAN)范圍：小，＜100KM速率：10-1000Mbps拓撲結(jié)構(gòu)：總線，星形傳輸技術(shù)：基帶，延遲低，出錯率低（10-11）廣播式網(wǎng)絡(luò)，信道共享物理、鏈路兩層優(yōu)點：組網(wǎng)方便，使用靈活321)按地域范圍分類：廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，WAN)范圍：大，＞100KM速率：主干已達2.5Gbps拓撲結(jié)構(gòu)：不規(guī)則，點到點傳輸傳輸技術(shù)：寬帶，延遲大，出錯率高多路復(fù)用，提高線路利用率物理、鏈路、網(wǎng)絡(luò)層典型代表：ARPANET，CHINANET，CERNET等城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork，MAN)范圍：中等，＜100KM傳輸技術(shù)：寬帶/基帶設(shè)計目的：滿足大量企業(yè)、公司的多個局域網(wǎng)互連的需要332)按拓撲結(jié)構(gòu)分類：網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是指計算機網(wǎng)絡(luò)連接使用的電纜所構(gòu)成的幾何形狀。星形有一個中心節(jié)點，其它節(jié)點與其構(gòu)成點到點連接總線所有節(jié)點掛接到一條總線上，廣播式信道需要有介質(zhì)訪問控制規(guī)程以防止沖突星形拓撲總線形拓撲34環(huán)形所有節(jié)點連接成一個閉合的環(huán)，結(jié)點之間為點到點連接樹形（總線的擴展）一個根結(jié)點、多個中間分支節(jié)點和葉子節(jié)點構(gòu)成環(huán)形拓撲樹形拓撲35全連接點到點全連接，連接數(shù)隨節(jié)點數(shù)的增長迅速增長，使建造成本大大提高，只適用于節(jié)點數(shù)很少的廣域網(wǎng)中不規(guī)則（網(wǎng)狀）點到點部分連接，多用于廣域網(wǎng)，由于連接的不完全性，需要有交換節(jié)點不規(guī)則拓撲全連接拓撲36常用拓撲結(jié)構(gòu)比較星型的特點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，組網(wǎng)容易，易于擴充，成本低網(wǎng)絡(luò)延遲短，誤碼率低可以同時使用多種物理介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)共享能力較差，線路利用率不高，中央結(jié)點負擔(dān)過重總線的特點：結(jié)構(gòu)簡單靈活，便于擴充價格低，安裝方便共享資源能力強，便于廣播式工作當節(jié)點通信量增加時，性能會急劇下降37環(huán)形的特點：路由選擇相對簡單可靠性高時間延遲確定擴充不方便樹形的特點：是一種層次網(wǎng)，擴充方便點到點網(wǎng)絡(luò)有容錯能力，一個分支的故障不影響另一個分支的工作38全連接的特點：無須路由選擇，通信方便連接復(fù)雜，適合節(jié)點少，距離近的環(huán)境網(wǎng)狀的特點：用于大型或廣域網(wǎng)需要中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)393)按傳輸介質(zhì)分類：有線網(wǎng)無線網(wǎng)4)按用戶分類：公用網(wǎng)，電信部門建設(shè)，需交費才可以使用專用網(wǎng)，只為擁有者提供服務(wù)，不向擁有者以外的人提供服務(wù)，比如軍事、鐵路、電力、教育等系統(tǒng)專用5)按網(wǎng)絡(luò)控制方式分類集中式，信息處理和控制功能集中在少數(shù)節(jié)點，所有的信息流都必須經(jīng)過這些節(jié)點之一分布式，不存在一個控制中心，信息從一個節(jié)點到另一個節(jié)點，可以有多條路徑406)按網(wǎng)絡(luò)的交換功能分類(7.6節(jié)講述)電路交換報文交換分組交換7)按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分類：以太網(wǎng)（IEEE802.3）令牌環(huán)網(wǎng)（IEEE802.5）FDDI網(wǎng)ATM網(wǎng)（異步傳輸方式）41

交換機

“交換”(switching)的含義就是轉(zhuǎn)接——把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話線，使它們連通起來。從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。電路交換的特點電路交換必定是面向連接的。電路交換的三個階段：建立連接通信釋放連接電路交換舉例A和B通話經(jīng)過四個交換機通話在A到B的連接上進行((((交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換舉例C和D通話只經(jīng)過一個本地交換機通話在C到D的連接上進行((((交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換傳送計算機數(shù)據(jù)效率低計算機數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。H1H5H2H4H3H6路由器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)核心部分主機H1H5H2H4H3H6發(fā)送的分組路由器AEDBC網(wǎng)絡(luò)核心部分主機分組交換網(wǎng)的示意圖H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5

發(fā)送分組H2向H6

發(fā)送分組注意分組路徑的變化！路由器主機注意分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組路由器主機在路由器

E

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達目的主機

H5在路由器

C

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在路由器

A

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口報文分組交換的主要特點在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。1101000110101010110101011100010011010010假定這個報文較長不便于傳輸數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報文添加首部構(gòu)成分組每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組

1分組

2分組

3請注意：現(xiàn)在左邊是“前面”分組交換的傳輸單元分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3收到分組后剝?nèi)ナ撞拷邮斩耸盏椒纸M后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3收到的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)最后還原成原來的報文最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來的報文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯，在轉(zhuǎn)發(fā)時也沒有被丟棄。報文1101000110101010110101011100010011010010三種交換的比較P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報文報文報文ABCDABCDABCD報文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報文P2P1連接釋放數(shù)據(jù)傳送的特點比特流直達終點報文報文報文分組分組分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)（1）電路交換：由于電路交換在通信之前要在通信雙方之間建立一條被雙方獨占的物理通路（由通信雙方之間的交換設(shè)備和鏈路逐段連接而成），因而有以下優(yōu)缺點。

優(yōu)點：

①由于通信線路為通信雙方用戶專用，數(shù)據(jù)直達，所以傳輸數(shù)據(jù)的時延非常小。

②通信雙方之間的物理通路一旦建立，雙方可以隨時通信，實時性強。

③雙方通信時按發(fā)送順序傳送數(shù)據(jù)，不存在失序問題。

④電路交換既適用于傳輸模擬信號，也適用于傳輸數(shù)字信號。

⑤電路交換的交換的交換設(shè)備（交換機等）及控制均較簡單。

缺點：

①電路交換連接建立后，物理通路被通信雙方獨占，即使通信線路空閑，也不能供其他用戶使用，因而信道利用低。電路交換的平均連接建立時間對計算機通信來說嫌長。

②電路交換時，數(shù)據(jù)直達，不同類型、不同規(guī)格、不同速率的終端很難相互進行通信，也難以在通信過程中進行差錯控制。

（2）報文交換(報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換)：報文交換是以報文為數(shù)據(jù)交換的單位，報文攜帶有目標地址、源地址等信息。（3）分組交換（報文分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換）：分組交換仍采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)傳輸方式，但將一個長報文先分割為若干個較短的分組，然后把這些分組（攜帶源、目的地址和編號信息）逐個地發(fā)送出去。588)按信息傳播方式分類：--點對點傳輸方式的網(wǎng)絡(luò)：由一對對機器間的多條傳輸鏈路構(gòu)成。--信源與信宿之間的通信需經(jīng)過一臺和多臺中間設(shè)備進行傳輸。需要分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇。--網(wǎng)狀、環(huán)形、樹形、星形--廣播方式網(wǎng)絡(luò)：一臺計算機發(fā)送的信息可被網(wǎng)絡(luò)上所有的計算機接收?？偩€形、無線（微波、衛(wèi)星）局域網(wǎng)絡(luò)通常使用廣播方式，廣域網(wǎng)絡(luò)通常使用點對點方式(也有例外)。59

點―點通信方式

60廣播式通信方式611.1.5計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域企業(yè)信息化電子商務(wù)信息發(fā)布與檢索個人通信家庭娛樂

計算機網(wǎng)絡(luò)帶來的社會問題計算機網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用對經(jīng)濟、文化、教育、科學(xué)的發(fā)展與人類生活質(zhì)量的提高產(chǎn)生重要影響，同時也不可避免帶來一些新的社會、道德、政治與法律問題。“網(wǎng)絡(luò)社會”中的“道德”與“法律”，對于人類是一個新的課題。621.6與計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的國際標準化組織國際標準化組織國際標準化組織（ISO）電氣電子工程師協(xié)會（IEEE）Internet標準化組織因特網(wǎng)協(xié)會（InternetSociety，ISOC）因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究委員會（InternetArchitectureBoard，IAB）因特網(wǎng)工程任務(wù)部（InternetEngineeringTaskForce，IETF）因特網(wǎng)工程指導(dǎo)組（InternetEngineeringSteeringGroup，IESG）因特網(wǎng)研究指導(dǎo)組（InternetResearchSteeringGroup，IRSG）因特網(wǎng)編號管理機構(gòu)（InternetAssignedNumberAuthority，IANA）電信標準化組織國際電信聯(lián)盟ITU（InternationalTelecommunicationUnion）國際電報電話咨詢委員會CCITT（ConsultativeCommitteeInternationalTelegraphandTelephone）1.2計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提出的背景1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義1.2.3計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層原理1.2.4通信協(xié)議641.2

計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.2.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提出的背景舉例：網(wǎng)絡(luò)中的兩臺計算機要進行通信，需要做哪些事情？發(fā)起方要激活線路，發(fā)出信令；對于差錯、故障，如何保證能收到正確數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時，應(yīng)該走哪條路？告訴網(wǎng)絡(luò)如何識別接收數(shù)據(jù)的計算機；雙方的格式是否兼容；確認對方計算機中的文件管理程序是否已經(jīng)做好準備。651.2

計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.2.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提出的背景——計算機網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性、異質(zhì)性不同的通信介質(zhì)——有線、無線、……不同種類的設(shè)備——主機、路由器、交換機、復(fù)用設(shè)備、……不同的操作系統(tǒng)——Unix、Windows、……不同的軟/硬件、接口和通信約定（協(xié)議）不同的應(yīng)用環(huán)境——固定、移動、……不同種類業(yè)務(wù)——分時、交互、實時、……寶貴的投資和積累——有形、無形、……用戶業(yè)務(wù)的延續(xù)性——不允許出現(xiàn)大的跌宕起伏解決方法：分而治之層次化方法！層次化方法在其它領(lǐng)域的應(yīng)用程序設(shè)計把一個大的程序分解為若干個層次的小模塊來實現(xiàn)，如結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計。郵政系統(tǒng)郵遞員、郵政分局、郵政總局、郵政運輸1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義計算機網(wǎng)絡(luò)中也采用了分層方法。

——把復(fù)雜的問題劃分為若干個較小的、單一的局部問題，在不同層上予以解決。定義：計算機網(wǎng)絡(luò)中，層次及每層功能、層間接口和協(xié)議的集合被稱為計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。計算機網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)方法要解決的問題：網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有哪些層次？每一層的功能是什么？（分層與功能）－分而治之同一個系統(tǒng)的各層之間的關(guān)系是怎樣的？它們?nèi)绾芜M行交互？（服務(wù)與接口）－如郵箱就是發(fā)信人和郵遞員之間的接口。通信雙方的數(shù)據(jù)傳輸要遵循哪些通信規(guī)則？（協(xié)議）－如寫信的約定語言和信封格式。69對等通信示例：兩個人收發(fā)快遞想一想：買方與賣方之間、快遞公司之間，是在直接通信嗎？快遞公司、運輸系統(tǒng)各向誰提供什么樣的服務(wù)？快遞公司、買賣雙方各使用誰提供的什么服務(wù)？包裹郵件地址貨物地址賣方快遞公司運輸系統(tǒng)包裹郵件地址貨物地址買方對信件內(nèi)容的約定對信件如何傳遞的約定對貨物如何運輸?shù)募s定協(xié)議P3公路，鐵路，航空快遞公司運輸系統(tǒng)協(xié)議P2協(xié)議P1系統(tǒng)A系統(tǒng)B實體對等層對等實體接口服務(wù)物理網(wǎng)絡(luò)分層模擬圖服務(wù)訪問點1.2.3計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層原理第1層第2層第3層實體：每一層中實現(xiàn)該層功能的軟件或硬件。（任何可以發(fā)送或接收信息的硬件/軟件進程）接口：相鄰兩層之間交互的界面，定義相鄰兩層之間的操作及下層對上層的服務(wù)。服務(wù)：某一層及其以下各層的一種能力，通過接口提供給其相鄰上層。服務(wù)訪問點：同一結(jié)點中，相鄰兩層的實體相互作用的地方。是上下層實體之間信息交換的接口。（簡稱SAP）協(xié)議1.2.3計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層原理基本概念：縱向：實體：每一層中實現(xiàn)該層功能的軟件或硬件。（任何可以發(fā)送或接收信息的硬件/軟件進程）接口：相鄰兩層之間交互的界面，定義相鄰兩層之間的操作及下層對上層的服務(wù)。服務(wù)：某一層及其以下各層的一種能力，通過接口提供給其相鄰上層。服務(wù)訪問點：同一結(jié)點中，相鄰兩層的實體相互作用的地方。是上下層實體之間信息交換的接口。（簡稱SAP）橫向：對等層：兩個不同系統(tǒng)的同級層次。對等實體：分別位于不同系統(tǒng)對等層中的兩個實體。協(xié)議：通信雙方在通信中必須遵守的規(guī)則。計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中通信的實質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中的任何一個系統(tǒng)都是按照層次結(jié)構(gòu)來組織的同一網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個端系統(tǒng)必須具有相同的層次網(wǎng)絡(luò)中每一層必須依靠下層提供的服務(wù)來與另一臺主機的對等層通信。上層使用下層提供的服務(wù)——Serviceuser(服務(wù)用戶)；下層向上層提供服務(wù)——Serviceprovider（服務(wù)提供者）。第n+1層是第n層的服務(wù)用戶，第n-1層是第n層的服務(wù)提供者第n層的服務(wù)也依賴于第n-1層以及以下各層的服務(wù)通信是對等層實體之間的通信，但它們實現(xiàn)的是虛擬的邏輯通信；實際通信在最底層通過物理線路的傳輸完成。鄰層間通過接口進行交互SAP:服務(wù)訪問點IDU：接口數(shù)據(jù)單元SDU:服務(wù)數(shù)據(jù)單元PDU：協(xié)議數(shù)據(jù)單元ICI:接口控制信息PCI:協(xié)議控制信息ICISDUICISDUN+1接口NSAPIDUPCISDU(N)PDU74重要概念(n)協(xié)議控制信息PCI(ProtocolControlInformation)：(n)實體為了協(xié)調(diào)其共同操作和使用(n-1)接口而交換的信息。(n)用戶數(shù)據(jù)UD(UserData)：以(n+1)實體的名義在(n)實體之間傳送的數(shù)據(jù)。(n)協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU(ProtocolDataUnit)：在一個（n）協(xié)議中規(guī)定的數(shù)據(jù)單元。由(n)協(xié)議控制信息和可能的(n)用戶數(shù)據(jù)組成。(n)服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU(ServiceDataUnit)：(n)接口數(shù)據(jù)的總和。75重要概念(n)接口控制信息ICI(InterfaceControlInformation)：在(n+1)實體和(n)實體之間為協(xié)調(diào)其共同操作而傳送的信息。(n)接口數(shù)據(jù)ID(InterfaceData)：在(n)連接上，為了傳送給一個通信(n+1)實體而從(n+1)實體遞交給(n)實體的信息。或在(n)連接上，收到通信(n+1)實體的信息后從(n)實體遞交給(n+1)實體的信息。(n)接口數(shù)據(jù)單元IDU(InterfaceDataUnit)：在(n+1)實體和(n)實體之間，在一次交互作用中穿過服務(wù)訪問點傳輸?shù)男畔卧?n)服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU(ServiceDataUnit)：(n)接口數(shù)據(jù)的總和。人相互交流的協(xié)議和通信協(xié)議之間的對比timeHiHiWhat’s

thetime?2:00請求連接傳送文件：xxxxx.xxx<文件>連接確認1.2.4通信協(xié)議1.2.4

通信協(xié)議協(xié)議的定義：

是某一層中指導(dǎo)實體之間通信的規(guī)則。定義網(wǎng)絡(luò)實體間發(fā)送和接收報文的格式、順序以及當傳送和接收消息時應(yīng)采取的行動。（語義、語法和時序）。說明：計算機系統(tǒng)之間網(wǎng)絡(luò)中所有的通信活動（交換數(shù)據(jù)與控制信息）都是由協(xié)議所控制781.2.4通信協(xié)議通信協(xié)議的三要素：語義-對協(xié)議中各協(xié)議元素的含義的解釋，包括需發(fā)出何種控制信息，完成何種動作或做何種應(yīng)答。Whattodo?例如：在HDLC協(xié)議中，標志Flag(7EH)表示報文的開始和結(jié)束。語法-控制信息或數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和格式,包括數(shù)據(jù)格式、編碼、信號電平。Howtodo?例如：

HDLC高級數(shù)據(jù)鏈路控制（HighlevelDataLinkControl)時序-通信過程中，通信雙方操作的執(zhí)行順序和規(guī)則(也稱同步，即實體通信實現(xiàn)順序的詳細說明

)Whentodo?FlagAddressCtrlDataFCSFlagHDLC79確認釋放連接釋放確認釋放確認連接確認數(shù)據(jù)連接請求連接確認tt時序例：釋放連接數(shù)據(jù)傳輸建立連接計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中層與協(xié)議的關(guān)系：每層可能會有若干個協(xié)議一個協(xié)議只屬于一個層次協(xié)議的實現(xiàn)：網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議等軟件網(wǎng)絡(luò)硬件常用協(xié)議組：TCP/IP（Windows、Unix、Linux、…）NetBEUI（Windows）IPX/SPX（NetWare、Windows）81服務(wù)與協(xié)議之間的關(guān)系區(qū)別：服務(wù)是某層向上層提供的原語或操作，不涉及具體操作實現(xiàn)。協(xié)議是一組規(guī)則，規(guī)定同一層上的對等實體間交換信息或分組的格式和含義。聯(lián)系：實體是利用協(xié)議來實現(xiàn)對于服務(wù)的定義。82兩種服務(wù)

連接：對等實體為進行數(shù)據(jù)通信而進行的一種關(guān)聯(lián)結(jié)合。面向連接服務(wù)（虛電路服務(wù)）在數(shù)據(jù)交換之前，必須先建立連接，當數(shù)據(jù)交換結(jié)束后，則應(yīng)終止這個連接。具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放三個階段。無連接服務(wù)是指兩個實體之間的通信無須先建立一個連接，因此，無須預(yù)留通信時所需要的資源，而是在傳輸數(shù)據(jù)時再動態(tài)地進行分配。83兩種服務(wù)的比較ConnectionOrientedConnectionless參考模式電話系統(tǒng)郵政系統(tǒng)特點靜態(tài)分配資源；傳輸前需要建立連接動態(tài)分配資源可靠性提供可靠的傳輸服務(wù)：無錯、按序、無丟失/無重復(fù)不能防止報文的損壞、失序、丟失和重復(fù)對目的地址的要求僅在連接階段需要完整的目的地址需要為每一個報文提供完整的目的地址適用場合在一段時間內(nèi)向同一目的地發(fā)送大量報文;實時性要求少量零星報文分類及示例1.可靠消息流

-文件傳輸2.可靠字節(jié)流

-遠程登錄3.不可靠連接-數(shù)字化聲音1.數(shù)據(jù)報-廣播/組播2.可靠的數(shù)據(jù)報-掛號郵件3.請求應(yīng)答-數(shù)據(jù)庫查詢84無連接服務(wù)的類型數(shù)據(jù)報（datagram）

它的特點不需要接收端做出任何響應(yīng)，因而是一種不可靠的服務(wù)?！氨M力而為”確認交付（confirmeddelivery）

這種服務(wù)要求接收端對收到的每一個報文都要產(chǎn)生一個證實發(fā)送給發(fā)送端，該證實只能保證報文已經(jīng)發(fā)送到遠端的目的地了，但不能保證目的地的用戶已收到這個報文。請求應(yīng)答（request-reply） 這種類型的數(shù)據(jù)報要求接收端用戶每收到一個報文，就要向發(fā)送端用戶發(fā)送一個應(yīng)答報文。85服務(wù)原語服務(wù)原語（ServicePrimitive）專供用戶和其他實體訪問服務(wù)。服務(wù)原語只是對服務(wù)進行概念性的功能描述，至于如何實現(xiàn)并不作明確規(guī)定。

原語類型含義請求(Request)（N+1）實體請求（N）實體提供服務(wù)指示(Indication)（N）實體通知（N+1）實體發(fā)生了某一事件響應(yīng)(Response)（N+1）實體對（N）實體指示的響應(yīng)確認(Confirm)（N）實體向（N+1）實體確認，（N+1）實體請求的服務(wù)已完成86一個面向連接例子中使用的原語CONNECT.request：請求建立連接CONNECT.indication：指示有連接建立請求CONNECT.response：被呼叫方用來表示接收／拒絕建立連接的請求CONNECT.confirm：通知呼叫方建立連接的請求是否被接受DATA.request：請求發(fā)送數(shù)據(jù)DATA.indication：表示數(shù)據(jù)已到達DISCONNECT.request：請求釋放連接DISCONNECT.indication：通知對等實體釋放連接的完成情況87網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程最早的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)有IBM的SNA和DEC的DNA等；SNA：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，1974；DNA：數(shù)字網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)由國際化標準組織ISO制定的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)國際標準是OSI/RM；1983實際中應(yīng)用最廣泛的是TCP/IP體系結(jié)構(gòu)成為事實上的標準。1983層次結(jié)構(gòu)方法的優(yōu)點獨立性強把網(wǎng)絡(luò)操作分成低復(fù)雜性單元，上層只需了解下層通過層間接口提供什么服務(wù)。適應(yīng)性強只要服務(wù)和接口不變，每層的實現(xiàn)方法可任意，也容易用新技術(shù)對某一層進行更新。靈活性好，易于設(shè)計、實現(xiàn)和維護把復(fù)雜的系統(tǒng)分解成若干個涉及范圍小、功能簡單的子單元：使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)清晰，實現(xiàn)、調(diào)試和維護變得簡單和容易。使設(shè)計人員能專心設(shè)計和開發(fā)所關(guān)心的功能模塊。促進標準化允許各個供應(yīng)商進行開發(fā)。891.3.1OSI參考模型的基本概念

1.3.2OSI/RM參考模型的結(jié)構(gòu)1.3.3

OSI/RM

參考模型的各層功能1.3開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI/RM）901.3.1OSI參考模型的基本概念

（1）1984，ISO（國際化標準組織,InternationalOrganizationforStandardization）發(fā)表了OSI（開放系統(tǒng)互連）模型，OpenSystemInterconnectionReferenceModel，OSI/RM），實際上，在制定計算機網(wǎng)絡(luò)標準方面，起著很大作用的兩大國際組織是：

國際電報與電話咨詢委員會（CCITT，ConsultativeCommitteeofInternationalTelegraphandTelephone）主要是考慮通信標準的制定。

國際標準化組織（ISO），主要是考慮信息處理與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。（2）在OSI中的“開放”是指希望只要遵循OSI標準，一個系統(tǒng)就可以與同樣遵循同一標準的其它任何系統(tǒng)進行通信。1.3開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI/RM）1.3.2OSI/RM參考模型的結(jié)構(gòu)回憶：計算機網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)按照功能組成劃分，可分成什么？資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)資源子網(wǎng)：負責(zé)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，向用戶提供網(wǎng)絡(luò)資源和服務(wù)。通信子網(wǎng)：完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，轉(zhuǎn)發(fā)等通信任務(wù)。92…

圖廣域網(wǎng)結(jié)構(gòu)與OSI參考模型的關(guān)系示意圖

中間結(jié)點

中間結(jié)點

…

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

物理層

數(shù)據(jù)鏈路層

網(wǎng)絡(luò)層

物理層

數(shù)據(jù)鏈路層

網(wǎng)絡(luò)層

設(shè)備A

設(shè)備B

端到端協(xié)議

7

6

5

4

3

2

1

-

通信子網(wǎng)

資源子網(wǎng)

93OSI/RM的高層(或稱為上三層)構(gòu)成資源子網(wǎng)，主要面向用戶的應(yīng)用進程，進行分布的信息處理。應(yīng)用層(A)表示層(P)會話層(S)中間的第四層為傳輸層(T)，它是計算機通信的關(guān)鍵層次，為高低層間提供接口與服務(wù)，起到通信兩端橋梁的作用。下三層，統(tǒng)稱為低層，稱為通信子網(wǎng)，構(gòu)成了開放的網(wǎng)絡(luò)通信平臺，實現(xiàn)OSI/RM面向通信(含傳輸和交換)的功能。網(wǎng)絡(luò)層(N)數(shù)據(jù)鏈路層(DL)物理層(PH)OSI/RM參考模型的結(jié)構(gòu)分為7層應(yīng)用層Application表示層Presentation會話層Session傳輸層Transport物理層Physical數(shù)據(jù)鏈路層DataLink網(wǎng)絡(luò)層Network7654321為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供服務(wù)數(shù)據(jù)表示（加密、壓縮等）在用戶間建立及維護會話關(guān)系不同主機進程間的通信在主機間傳輸分組在節(jié)點間可靠地傳輸幀Bit位流的透明傳輸1.3.2OSI/RM參考模型的結(jié)構(gòu)95協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，對等層之間交換的信息報文統(tǒng)稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ProtocolDataUnit，PDU）。傳輸層及以下各層的PDU另外還有各自特定的名稱：傳輸層——段（Segment）網(wǎng)絡(luò)層——分組/包（Packet）數(shù)據(jù)鏈路層——幀（Frame）物理層——比特（Bit）PDU由協(xié)議控制信息（協(xié)議頭）和數(shù)據(jù)（SDU）組成:協(xié)議頭部中含有完成數(shù)據(jù)傳輸所需的控制信息:地址、序號、長度、分段標志、差錯控制信息……協(xié)議控制信息數(shù)據(jù)（SDU）96下層把上層的PDU作為本層的數(shù)據(jù)加以封裝，然后加入本層的協(xié)議頭部（和尾部）形成本層的PDU。封裝：就是在數(shù)據(jù)前面加上特定的協(xié)議頭部。解封裝：上述的逆向過程。因此，數(shù)據(jù)在源站自上而下遞交的過程實際上就是不斷封裝的過程。到達目的地后自下而上遞交的過程就是不斷拆封的過程?！惐龋喊l(fā)送信件數(shù)據(jù)在傳輸時，其外面實際上要被包封多層“信封”。數(shù)據(jù)協(xié)議頭數(shù)據(jù)N+1層PDUN層PDU主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2應(yīng)用進程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層

PDU7654321AP27654321AP1主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2應(yīng)用層PDU再傳送到表示層加上表示層首部，成為表示層報文7654321AP27654321AP1主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2表示層PDU再傳送到會話層加上會話層首部，成為會話層報文7654321AP27654321AP1主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2應(yīng)用層PDU再傳送到傳輸層加上傳輸層首部，成為傳輸層報文7654321AP27654321AP1主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2傳輸層報文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為IP數(shù)據(jù)報（或分組）7654321AP27654321AP1主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2IP數(shù)據(jù)報再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀7654321AP17654321AP2主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體7654321AP17654321AP2主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)物理傳輸媒體主機

1電信號（或光信號）在物理媒體中傳播從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層主機

27654321AP27654321AP1主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層7654321AP17654321AP2主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊咳〕鰯?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層7654321AP17654321AP2主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給傳輸層7654321AP17654321AP2主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2傳輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給會話層7654321AP17654321AP2主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2會話層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給表示層7654321AP17654321AP2主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2表示層剝?nèi)ナ撞浚〕鰯?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層7654321AP17654321AP2主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出?yīng)用程序數(shù)據(jù)上交給應(yīng)用進程7654321AP17654321AP2主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)主機

1主機

2我收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！7654321AP17654321AP2主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2應(yīng)用程序數(shù)據(jù)應(yīng)用層首部H510100110100101比特流110101110101注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒?yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4傳輸層首部H3網(wǎng)絡(luò)層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

210100110100101比特流110101110101計算機2的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給傳輸層H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2傳輸層剝?nèi)笪氖撞亢蟀褕笪牡臄?shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層PDU首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進程主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2我收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！120OSI/RM模型的數(shù)據(jù)流向該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，PDU該層的協(xié)議頭或PCI注意：每一層只處理本層的協(xié)議頭部！主機A主機B該層的服務(wù)數(shù)據(jù)單元或SDU下層的服務(wù)數(shù)據(jù)單元，SDU121OSI模型的意義和缺陷提供了網(wǎng)絡(luò)間互連的參考模型。成為實際網(wǎng)絡(luò)建模、設(shè)計的重要參考工具和理論依據(jù)。OSI/RM的思想為我們提供了進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與分析的方法。實際的網(wǎng)絡(luò)幾乎都是分層結(jié)構(gòu)，功能分層，協(xié)議分層，只是根據(jù)實際需要，層次有多有少。模塊化的結(jié)構(gòu)便于同時開發(fā)、升級換代、維護管理。OSI模型設(shè)計亦有一定缺陷，以及與其相關(guān)的服務(wù)定義和協(xié)議極其復(fù)雜，實現(xiàn)起來困難且操作效率不高。實際應(yīng)用中幾乎沒有完全按OSI七層模型設(shè)計的產(chǎn)品。122（一）物理層它直接與物理信道相連，起到數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸介質(zhì)之間的邏輯接口作用，提供建立、維護和釋放物理連接的方法。任務(wù)：在物理介質(zhì)上正確地、透明地傳送比特bit流。1.3.3OSI/RM參考模型的各層功能（一）物理層主要功能：物理連接：點對點，點對多點差錯檢驗：奇偶錯，格式錯等的報錯服務(wù)：串行和并行協(xié)議(標準)：規(guī)定了物理接口的各種特性：機械：物理連接器的尺寸、形狀、規(guī)格電氣：信號電平，信號的脈沖寬度和頻率，數(shù)據(jù)傳送速率，最大傳輸距離等功能：接口引（線）腳的功能和作用規(guī)程：信號時序，應(yīng)答關(guān)系，操作過程例：RS-232、RS-449、V.24、V.35、G.703/G.704123124（二）數(shù)據(jù)鏈路層（Datalinklayer）任務(wù)：在兩個相鄰結(jié)點間可靠地傳輸數(shù)據(jù)，使之對網(wǎng)絡(luò)層呈現(xiàn)為一條無錯的鏈路。在相鄰結(jié)點之間建立鏈路；傳送以幀（Frame）為單位的數(shù)據(jù)信息；并且進行檢錯和糾錯。設(shè)計數(shù)據(jù)鏈路層的主要目的是在有差錯的物理線路的基礎(chǔ)上，采取差錯檢測、差錯控制與流量控制等方法，將有差錯的物理線路改進成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，向網(wǎng)絡(luò)層提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。125（二）數(shù)據(jù)鏈路層（Datalinklayer）功能：鏈路管理：建立與拆除數(shù)據(jù)鏈路連接組幀：幀封裝，按順序傳送，處理返回的確認幀物理尋址：MAC地址/物理地址定界與同步：產(chǎn)生/識別幀邊界錯誤檢測/恢復(fù)：可靠的傳輸，CRC（循環(huán)冗余校驗編碼），ARQ（選擇重傳）流量控制：抑止發(fā)送方的傳輸速率，使接收方來得及接收126（二）數(shù)據(jù)鏈路層（Datalinklayer）服務(wù)無確認無連接服務(wù)有確認無連接服務(wù)面向連接的服務(wù)根據(jù)確認的發(fā)送條件，將確認機制分為三種方式：正向確認雙向確認負向確認127（二）數(shù)據(jù)鏈路層（Datalinklayer）協(xié)議：面向字符的：數(shù)據(jù)以字符為單位傳輸，用控制字符控制通信IBM的BSC規(guī)程面向比特的：數(shù)據(jù)以位為單位傳輸，用幀中的控制字段控制通信ISO的HDLC規(guī)程共享信道問題(LANorWireless)：如何控制對共享信道的訪問？將數(shù)據(jù)鏈路層劃分為邏輯鏈路控制(LogicalLinkControl,LLC)和介質(zhì)訪問控制(MediaAccessControl,MAC)兩個子層，由MAC子層解決共享介質(zhì)訪問控制問題。LAN使用的兩種主要介質(zhì)訪問控制方法：CSMA/CD（CarrySenseMultipleAccessWithCollisionDetect）TOKENPASSING128尋址并選擇合適的路由，把數(shù)據(jù)報從源端傳送到目的端，在需要時對上層的數(shù)據(jù)進行分段和重組。向上面的資源子網(wǎng)提供服務(wù)。PDU：數(shù)據(jù)報（Datagram，IP-分組Packet）功能：路由選擇流量控制和擁塞控制異種網(wǎng)絡(luò)互連IP協(xié)議[RFC791]（三）網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer，InternetLayer）129服務(wù)數(shù)據(jù)報（Datagram）服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層從傳輸層接受報文（發(fā)送時）并拆分為報文分組，把每一個分組作為一個獨立的信息單位傳送。特征：不需建立連接、每個數(shù)據(jù)報都附有網(wǎng)絡(luò)地址、要求路由選擇、數(shù)據(jù)報不能保證按序到達目的地、對故障的適應(yīng)性強、易于平衡網(wǎng)絡(luò)流量.虛電路（VirtualCircuit）服務(wù)在源主機要與目的主機通信之前，應(yīng)先建立一條網(wǎng)絡(luò)連接。特征：要求先建立連接、全網(wǎng)地址、路由選擇、按序到達、可靠性較高、適用于交互式作用永久虛電路呼叫虛電路（三）網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer，InternetLayer）130數(shù)據(jù)報服務(wù)與虛電路服務(wù)項目虛電路數(shù)據(jù)報目的主機地址建立連接時需要每個分組都需要初始化設(shè)置需要不需要分組順序由通信子網(wǎng)負責(zé)保證通信子網(wǎng)不負責(zé)差錯控制由通信子網(wǎng)負責(zé)，對主機透明由主機負責(zé)流量控制通信子網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)層不提供連接的建立和釋放需要不需要131路由選擇如何在多條通信路徑中找一條最佳路徑？依據(jù)：速度、距離(步跳數(shù))、價格、擁塞程度路由器——路由表建立與維護靜態(tài)：人工設(shè)置，只適用于小型網(wǎng)絡(luò)動態(tài)：運行過程中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況自動地動態(tài)維護路由算法——建立與維護路由表的方法距離向量算法：RIP、CGP等鏈路狀態(tài)算法：OSPF等132鏈路層的任務(wù)兩節(jié)點間可靠的數(shù)據(jù)傳輸Ethernet,X.25,ATM,…網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)沿兩端點間的最佳路由傳輸數(shù)據(jù)（主機間的邏輯通信）Ethernet,X.25,ATM,…133對網(wǎng)絡(luò)層的連接進行管理，在源端與目的端之間提供可靠的、透明的數(shù)據(jù)傳輸，使上層服務(wù)用戶不必關(guān)心通信子網(wǎng)的實現(xiàn)細節(jié)。傳輸層的特點以上各層：面向應(yīng)用，本層及以下各層：面向傳輸；與網(wǎng)絡(luò)層的部分服務(wù)有重疊交叉，功能取舍取決于網(wǎng)絡(luò)層功能的強弱；只存在于端主機中；實現(xiàn)源主機到目的主機“端到端”的連接在這一點上與網(wǎng)絡(luò)層的區(qū)別是什么？網(wǎng)絡(luò)層：為主機之間提供邏輯傳輸傳輸層：為應(yīng)用進程之間提供邏輯傳輸（四）傳輸層（TransportLayer）134功能：地址映射：源端進程地址映射到網(wǎng)絡(luò)地址，或反之；多路復(fù)用與分割：多個傳輸連接共用一條網(wǎng)絡(luò)連接；一條傳輸連接使用多個網(wǎng)絡(luò)連接；進行數(shù)據(jù)分段并在目的端重新組裝；傳輸連接的建立與釋放；提供“面向連接”和“無連接”兩種服務(wù)：TCP/IP協(xié)議：TCP和UDP傳輸差錯校驗與恢復(fù)；流量控制（滑動窗口），防止數(shù)據(jù)傳輸過載。135傳輸層與網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)層則提供網(wǎng)絡(luò)中主機間的“邏輯通信”；而傳輸層提供主機中的進程間的“邏輯通信”。二者之間的差別：微妙而又重要類比主機：學(xué)校的傳達室進程：學(xué)校中的學(xué)生應(yīng)用層報文：信件網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議=郵局的投遞服務(wù)，只負責(zé)遞送到傳達室傳輸層協(xié)議=傳達室負責(zé)人的收發(fā)服務(wù)，負責(zé)遞送到每個學(xué)生136網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)沿兩端點間的最佳路由傳輸數(shù)據(jù)（主機間的邏輯通信）Ethernet,X.25,ATM,…傳輸層的任務(wù)……兩端點間可靠的透明數(shù)據(jù)傳輸（應(yīng)用進程間的邏輯通信）通信子網(wǎng)137（五）會話層（Sessionlayer）會話層是利用傳輸層提供的端到端的服務(wù)，向表示層或會話用戶提供會話服務(wù)，建立、組織和協(xié)調(diào)應(yīng)用進程之間的交互過程。是用戶和網(wǎng)絡(luò)的接口。功能：為用戶建立、引導(dǎo)和釋放會話連接。服務(wù)類型：雙向同時(雙工)、雙向交替(半雙工)和單向(單工)在ISO/OSI環(huán)境中，所謂一次會話，就是兩個用戶進程之間為完成一次完整的通信而進行的過程，包括建立、維護和結(jié)束會話連接。即通訊的雙方在正式傳輸前的溝通。138（六）表示層（Presentationlayer）定義用戶或應(yīng)用程序之間交換數(shù)據(jù)的格式，提供數(shù)據(jù)表示之間的轉(zhuǎn)換服務(wù)，保證傳輸?shù)男畔⒌竭_目的端后意義不變。它主要涉及被傳輸信息的內(nèi)容和表示形式，如文字、圖形、聲音的表示。功能：對源站內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼，形成適合于傳輸?shù)谋忍亓?符合“傳輸語法”)，到了目的站再進行解碼，轉(zhuǎn)換成目的站用戶所要求的格式(符合目的站“局部語法”)，保持傳輸數(shù)據(jù)的意義不變。服務(wù)：信息的表示方式（一般用編碼的方式），不同類型計算機中內(nèi)部格式的轉(zhuǎn)換、密碼轉(zhuǎn)換和文本壓縮的轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)采用什么編碼方式?，是JPEG，ASCII，EBCDIC。139（七）應(yīng)用層（Applicationlayer）最直觀，是計算機網(wǎng)絡(luò)與最終用戶間的接口。任務(wù)：為用戶的應(yīng)用進程提供網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)。功能：提供各種不同的應(yīng)用協(xié)議以滿足應(yīng)用進程的需求；識別并證實目的通信方的可用性；使協(xié)同工作的應(yīng)用進程之間進行同步；為通信過程申請資源。常用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)包括文件服務(wù)、電子郵件服務(wù)、打印服務(wù)、集成通信服務(wù)、目錄服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)、安全服務(wù)、多協(xié)議路由與路由互連服務(wù)、分布式數(shù)據(jù)庫服務(wù)、虛擬終端服務(wù)等。Telnet，SMTP，HTTP，F(xiàn)TP140小結(jié)：OSI參考模型各層的主要功能層次功能應(yīng)用層為應(yīng)用進程提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的接口服務(wù)，如電子郵件服務(wù)、文件傳輸服務(wù)等表示層數(shù)據(jù)的公共表示、數(shù)據(jù)的加密和解密等會話層會話管理、會話同步傳輸層向上層提供可靠、透明的傳輸服務(wù)。TCP，UDP網(wǎng)絡(luò)層通信子網(wǎng)中的路由選擇、擁塞控制等。IP，IPX數(shù)據(jù)鏈路層組幀、流量控制、差錯控制。802.3/802.2，HDLC物理層為數(shù)據(jù)比特流的傳輸提供機械特性、電氣特性、規(guī)程特性和功能特性。EIA/TIA－232，V.35（地位最低、任務(wù)最重、傳輸“比特”）（位居老二、在節(jié)點間傳遞“幀”）（位居老三、在網(wǎng)絡(luò)中尋路傳送“包”）

（位居老四、關(guān)鍵位置、端到端地傳輸“段”）（位居老五、準備對話，信息）（位居老六，表示數(shù)據(jù)，信息）

（位居老七、提供服務(wù)，信息）1411.4TCP/IP體系結(jié)構(gòu)1.4.1TCP/IP參考模型的發(fā)展1.4.2TCP/IP參考模型的結(jié)構(gòu)1.4.3TCP/IP協(xié)議綜述1.4.4兩種體系結(jié)構(gòu)的比較

1421.4.1

TCP/IP參考模型的發(fā)展

1974年Kahn定義了最早的TCP/IP參考模型；

1985年Leiner等人進一步對它開展了研究；

1988年Clark在參考模型出現(xiàn)之后對其設(shè)計思想進行了討論;

TCP/IP協(xié)議一共出現(xiàn)了6個版本，后3個版本是版本

4、版本5與版本6；

目前我們使用的是版本4，一般被稱為IPv4；

IPv6被稱為下一代的IP協(xié)議。TCP/IP體系結(jié)構(gòu)分為4層：應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層＝數(shù)據(jù)鏈路層＋物理層應(yīng)用層

傳輸層

網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層數(shù)據(jù)鏈路層物理層注：TCP/IP體系結(jié)構(gòu)有時也采用5層表示方法，即用數(shù)據(jù)鏈路層和物理層代替網(wǎng)絡(luò)接口層。1.4.2TCP/IP參考模型的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層表示層會話層144

TCP頭應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)

TCP頭應(yīng)用層數(shù)據(jù)IP頭幀頭

TCP頭應(yīng)用層數(shù)據(jù)IP頭幀尾實例：TCP/IP協(xié)議的傳輸過程應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層145

1.4.3TCP/IP協(xié)議綜述開放的協(xié)議標準;獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng)；獨立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于因特網(wǎng)中；統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)中都具有唯一的地址；標準化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務(wù)。（1）TCP/IP協(xié)議的特點146TCP/IP不是一個單個的協(xié)議，而是由數(shù)十個具有層次結(jié)構(gòu)的協(xié)議組成的一個協(xié)議集，其中TCP和IP是該協(xié)議集中的兩個最重要的核心協(xié)議。TCP/IP是Internet上的標準通信協(xié)議集。TCP/IP以“請求注釋”（RFC）文檔發(fā)布：TCP[RFC768],UDP[RFC793]IP[RFC791]DNS[RFC1034,1035],FTP[RFC959,1635]（2）TCP/IP協(xié)議概述RFC(RequestForComments)包含了關(guān)于Internet的幾乎所有重要的文字資料，制定于1969年（當時Internet是ARPANET）。RFC文檔主要涉及計算處理和計算機通信方面的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)協(xié)議、過程、程序和理論概念。這種英特網(wǎng)協(xié)議組規(guī)范文檔，由Internet工程任務(wù)組（IETF）及Internet工程指導(dǎo)小組（IESG）共同制定，命名為RFC。147Message（報文）Segment（段）Packet（分組，包）Frame（幀）Bit（比特）TCP/IP協(xié)議集對應(yīng)的PDU應(yīng)用層HTTP,FTP,SMTP,DNS,Telnet傳輸層TCP,UDP網(wǎng)際層IP,ICMP,ARP,RARP網(wǎng)絡(luò)接口（數(shù)據(jù)鏈路層+物理層）PPP,Ethernet,Tokenring,ATM（3）TCP/IP的各層介紹應(yīng)用層表示層會話層傳輸層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層7654321OSI/RM應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層TCP/IPPPP,HDLC,FDDI,Ethernet,802.3,802.5等等TCP/IP支持所有標準的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議兩種體系結(jié)構(gòu)的比較

TCP/IP與OSI/RM的對應(yīng)關(guān)系149OSI和TCP/IP有著許多的共同點：采用了協(xié)議分層方法，將