第1章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

、F4--

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中的作用

21世紀(jì)一個(gè)重要特征是：數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與信息化；

它的基礎(chǔ)是支持全社會(huì)的、強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)學(xué)科中發(fā)展最為迅速的技術(shù)

之一，也是計(jì)算機(jī)應(yīng)用中一個(gè)空前活躍的領(lǐng)域；

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正在改變著人們的工作方式、生活方式與

思維方式；

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用已成為影響一個(gè)國(guó)家與地區(qū)政治、

經(jīng)濟(jì)、軍事、科學(xué)與文化發(fā)展的重要因素之一。J

2

A

、力▲、▲

為什么網(wǎng)絡(luò)會(huì)對(duì)人類社會(huì)生活中產(chǎn)生如此重

大的影響？

社會(huì)學(xué)家指出：人類社會(huì)的生活方式與勞動(dòng)方式從根

本上說(shuō)具有群體性、交互性、分布性與協(xié)作性；

?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使人類這樣一種本質(zhì)的特征得到了

充分的體現(xiàn)；

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以大大地縮短人與人之間的時(shí)間

與空間距離，更進(jìn)一步擴(kuò)大了人類社會(huì)群體之間的交

互與協(xié)作范圍；

人們會(huì)很快地接受在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的工作方式；

3

、/▲—

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物，也是一門基

礎(chǔ)性課程

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相互滲透、密切

結(jié)合而形成的一門交叉科學(xué)；

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)應(yīng)用和軟件編程的基本環(huán)

境；

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門基礎(chǔ)性的

課程，很多課程的學(xué)習(xí)建立在學(xué)生掌握了網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的

基礎(chǔ)上。

___________________________________________________>

4

課程的性質(zhì)、作用和教學(xué)目標(biāo)

本課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)目標(biāo)

是通過(guò)講授計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信的基礎(chǔ)知識(shí)、傳

統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)、廣域網(wǎng)、高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、

Internet技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)管短等，使學(xué)星掌握計(jì)算

機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本技術(shù)，為以后的組向技未、網(wǎng)絡(luò)

編程、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)等課程打下基礎(chǔ)。

教學(xué)時(shí)數(shù)：40（理論）+24（實(shí)驗(yàn)）

5

本章教學(xué)目標(biāo)

?了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和分類

?認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

?了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

?掌握OSI參考模型

?掌握TCP/IP協(xié)議

?理解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)

6

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相互

滲透、密切結(jié)合而形成的一門交叉科學(xué)；

?兩種技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中不斷地相互促進(jìn)和

相互結(jié)合，導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展。

7

1?1?1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和分類

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義

由兩臺(tái)以上具有獨(dú)立操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)連

在一起，通過(guò)傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接組

成的相互共享軟硬件資源的集合體。

8

1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和分類

2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類

?按網(wǎng)絡(luò)的地理位置分類

?按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類

?按傳輸介質(zhì)分類

?按通信方式分類

?按網(wǎng)絡(luò)使用的目的分類

?按服務(wù)方式分類

9

1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和分類

(1)按網(wǎng)絡(luò)的地理位置分類

?局域網(wǎng)(LAN)

廣域網(wǎng)(WAN)

城域網(wǎng)(MAN)

10

局域網(wǎng)（LAN）

?是將較小地理區(qū)域內(nèi)的計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備

連接在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。

?特點(diǎn)：

?覆蓋的地理區(qū)域比較小，20km以內(nèi)；

傳輸速率高，1Mbps-10Gbps；

?誤碼率低；

?拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常用：總線型、星型、環(huán)型；

局域網(wǎng)通常歸屬一個(gè)單一的組織管理。

11

廣域網(wǎng)（WAN）

?是在一個(gè)廣闊的地理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)、語(yǔ)

音、圖象信息傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)。

?特點(diǎn)：

?覆蓋的地理區(qū)域大；

?廣域網(wǎng)連接常借用公用網(wǎng)絡(luò)；

傳輸速率比較低，64Kbps-2Mbps；

?網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜。

_________________________________________7

12

城域網(wǎng)（MAN）

是一種大型的LAN,覆蓋范圍介于局域網(wǎng)

和廣域網(wǎng)之間。即,覆蓋范圍在一個(gè)城市

內(nèi)。

13

廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及局域網(wǎng)的關(guān)系

廣域網(wǎng)

城域網(wǎng)一城域網(wǎng)

/\、

接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)

III」」」

___、___、

局域網(wǎng)校園網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)局域網(wǎng)

14

1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和分類

(2)按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類

?總線型網(wǎng)絡(luò)

環(huán)型網(wǎng)絡(luò)

?星型網(wǎng)絡(luò)

?樹型網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

15

1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和分類

(3)按傳輸介質(zhì)分類

?雙絞線網(wǎng)

同軸電纜網(wǎng)

?光纖網(wǎng)

無(wú)線網(wǎng)

16

1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和分類

(4)按通信方式分類

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸網(wǎng)絡(luò)

廣播式傳輸網(wǎng)絡(luò)

17

1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和分類

(5)按網(wǎng)絡(luò)使用的目的分類

共享資源網(wǎng)

數(shù)據(jù)處理網(wǎng)

數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)

___________________7

18

1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和分類

(6)按服務(wù)方式分類

?客戶機(jī)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)

?對(duì)等網(wǎng)

19

1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

第一階段：20世紀(jì)50年代

數(shù)據(jù)通信技術(shù)的研究與發(fā)展

第二階段：20世紀(jì)60年代

ARPANET與分組交換技術(shù)的研究與發(fā)展

第三階段：20世紀(jì)70年代

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的研究；廣域網(wǎng)、局域

網(wǎng)與公用分組交換網(wǎng)的研究與應(yīng)用

第四階段：20世紀(jì)90年代

Internet技術(shù)的廣泛應(yīng)用；網(wǎng)絡(luò)計(jì)算技術(shù)的研究與發(fā)

展；寬帶城域網(wǎng)與接入網(wǎng)技術(shù)的研究與發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)與

信息安全技術(shù)的研究與發(fā)展

20

1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

(1)面向終端的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)

——第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

圖一以單計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)

21

A

1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

主要特點(diǎn):

是終端到計(jì)算機(jī)的連接，而不是計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)

的連接。即“終端一通信線路一計(jì)算機(jī)”系統(tǒng)。

主機(jī)負(fù)擔(dān)太重。終端設(shè)備沒(méi)有自處理的功能，多

個(gè)終端共同使用一臺(tái)主計(jì)算機(jī)，主計(jì)算機(jī)既要處

理通信功能，又要處理作業(yè)，它的負(fù)擔(dān)過(guò)重。

__________________7

22

1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

(2)多個(gè)主計(jì)算機(jī)通過(guò)通信線路互連的計(jì)

算機(jī)網(wǎng)絡(luò)——第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

圖一計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

23

1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

主要特點(diǎn)：

是計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)的連接，即“計(jì)算機(jī)——計(jì)

算機(jī)”系統(tǒng)。

?是分布式系統(tǒng)，而不是集中式系統(tǒng)。

?從邏輯上被劃分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)。

_________________________________7

24

1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

(3)有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化

協(xié)議的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—第三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

主機(jī)I線崗按電隅I——F\

25

1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

存在的弊?。焊髯匝兄频木W(wǎng)絡(luò)沒(méi)有統(tǒng)一的

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，難以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)

?造成自成體系的系統(tǒng)：“封閉”系統(tǒng)

ISO頒布的OSI參考模型：開創(chuàng)了一個(gè)具有

統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)

議的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)新時(shí)代

26

1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

（4）高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一一第四代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

時(shí)期。

?網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的光纖化，信息高速公路的建設(shè)

多媒體網(wǎng)絡(luò)及寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的開發(fā)和應(yīng)

用

高速以太網(wǎng)、FDDI（光纖分布式數(shù)據(jù)接口）、

幀中繼、ATM（異步轉(zhuǎn)移模式）等等

___________________7

27

1?1?3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

、數(shù)據(jù)通信

2、資源共享

3、遠(yuǎn)程傳輸

4、分布式處理

5、均衡負(fù)載

6、數(shù)據(jù)信息的集中和綜合處理

__________________________________________________________________7

28

A

1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

辦公自動(dòng)化OA

?電子數(shù)據(jù)交換EDI

遠(yuǎn)程交換、遠(yuǎn)程教育DE、電子銀行EB、電子公

告板系統(tǒng)BBS

?校園網(wǎng)

?信息高速公路

智能大廈和結(jié)構(gòu)化綜合布線

?電子郵件、網(wǎng)絡(luò)電話、遠(yuǎn)程醫(yī)療、電子商務(wù)

、?Internet

29

A

1-2網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)和通信鏈

路所組成的幾何形狀。

常用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有如下幾種：

?總線形結(jié)構(gòu)

?環(huán)形結(jié)構(gòu)

?星形結(jié)構(gòu)

?樹形結(jié)構(gòu)

?網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

____?__混__合__形__結(jié)__構(gòu)________________________________>

30

1?2.1總線形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

總線形網(wǎng)絡(luò)是將若干個(gè)節(jié)點(diǎn)平等地連接到

一條高速公用總線上的網(wǎng)絡(luò)。

00

0。0

____________J

31

1.2.1總線形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

總線形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝，易于擴(kuò)展；

?共享能力強(qiáng)，便于廣播式傳輸；

局部站點(diǎn)故障不影響整體，可靠性較高。但總

線出現(xiàn)故障，則影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)；

總線結(jié)構(gòu)所M纜數(shù)量少，費(fèi)用低。

_____________________7

32

1.2.1總線形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

?總線形結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：

?故障診斷和隔離較困難：因?yàn)榭偩€拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)不是集中控

制，故障檢測(cè)需在各個(gè)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行，故障檢測(cè)不很容易；

?若故障在結(jié)點(diǎn)：將該結(jié)點(diǎn)從總線上去掉；

?若故障在傳輸媒體：整個(gè)這段總線要切斷。

?分布式協(xié)議不能保證信息的及時(shí)傳送，不保證實(shí)時(shí)功能；

?系統(tǒng)范圍受到限制：同軸電纜的工作長(zhǎng)度一般在2Km以

內(nèi)，在總線的干線基礎(chǔ)上擴(kuò)展長(zhǎng)度時(shí)，需使用中繼器擴(kuò)

展附加段。

___________________________________________________J

33

1?2?2環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

環(huán)形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)指網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)均與

下一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)與第一個(gè)

節(jié)點(diǎn)連接，構(gòu)成一個(gè)閉合的環(huán)路。

34

1.2.2環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

環(huán)形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

?各工作站間無(wú)主從關(guān)系，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；

信息流在網(wǎng)絡(luò)中沿環(huán)單向傳遞，延遲固定，實(shí)時(shí)性較好;

兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間僅有唯一的路徑，簡(jiǎn)化了路徑選擇；

?電纜長(zhǎng)度短，環(huán)型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)所需的電纜長(zhǎng)度和總線拓?fù)?/p>

網(wǎng)絡(luò)相似，但比星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)耍少得多；

可使用光纖，傳輸速度事；。

35

1.2.2環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

?環(huán)形結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：

?可靠性若，任何線路或結(jié)點(diǎn)的故障，都有可能

引起全網(wǎng)故障；

’故障檢測(cè)困難，與總線拓?fù)湎嗨疲驗(yàn)椴皇羌?/p>

中控制，故障檢測(cè)需在網(wǎng)上各個(gè)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行，故

障的檢測(cè)就不很容易；

?擴(kuò)展性差；

?當(dāng)負(fù)載輕時(shí)，信道利用率低。

________________________________________________>

36

1.2,3星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

任何兩節(jié)點(diǎn)之間的通信都要通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)

進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，中心節(jié)點(diǎn)通常是集線器。

37

1.2,3星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

?星形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

?控制簡(jiǎn)耳：任何一個(gè)站點(diǎn)只與中心結(jié)點(diǎn)相連，

因而媒體訪問(wèn)控制的方法很簡(jiǎn)單，協(xié)議也簡(jiǎn)單；

?方便服務(wù)：中心結(jié)點(diǎn)可方便地對(duì)各個(gè)站點(diǎn)提供

服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)重新配置，所以中心結(jié)點(diǎn)的可靠性

基本上決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性；

?易實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化布線；

?易擴(kuò)充，易升級(jí)。

____________)

38

1.2,3星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

?星形結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：

?電纜長(zhǎng)度和安裝工作量可觀：因?yàn)槊總€(gè)站點(diǎn)都

要和中心結(jié)點(diǎn)直接連接，需要耗費(fèi)大量的電纜。

安裝維護(hù)的工作量大；

?中心結(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)，易形成瓶頸，一旦出現(xiàn)故

障，會(huì)導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓，因而中心結(jié)點(diǎn)的可靠性

和冗余度方面的要求很高；

?各結(jié)點(diǎn)的分布處理能力較少。

__________________7

39

1-2.4樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

是星形的擴(kuò)展，分層結(jié)構(gòu)，有根結(jié)點(diǎn)和各

分支結(jié)點(diǎn)；屬集中控制；適用于分級(jí)管理

和控制系統(tǒng)。

集線器

集線需

集線給

集線器

40

A

1-2.4樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

?樹形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

?易于擴(kuò)展：從本質(zhì)上講，這種結(jié)構(gòu)可以延伸出

很多分支和子分支，這些新結(jié)點(diǎn)和新分支都很

容易地加入網(wǎng)內(nèi)；

?故障隔離較容易，可靠性高：如果某一分支的

結(jié)點(diǎn)或線路發(fā)生故障，很容易將故障分支和整

個(gè)系統(tǒng)隔離開來(lái)。

__________________7

41

1-2.4樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

?樹形結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：

?各環(huán)節(jié)對(duì)根的依賴性太大，如果根發(fā)生故障，

全網(wǎng)則不能正常工作，與星型相似；

?結(jié)構(gòu)比星型復(fù)雜，數(shù)據(jù)在傳輸中要經(jīng)過(guò)多條鏈

路，時(shí)延較大。

__________________7

42

1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從邏輯功能上分為：資源子網(wǎng)和通

信子網(wǎng)兩部分

43

1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

擁有資源的用戶主機(jī)

提供訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)和

r資源子網(wǎng)Y請(qǐng)求資源的用戶終端I

I處理數(shù)據(jù)的能力

I通信子網(wǎng)接口設(shè)備和軟件J

L結(jié)點(diǎn)交換機(jī)（交換）"提供網(wǎng)絡(luò)通信功能，

1通信子網(wǎng)Y?完成主機(jī)之間的數(shù)據(jù)

〔高速通信線路（傳輸）-

傳輸、交換控制和變

換等通信任務(wù)

44

1.3.1網(wǎng)絡(luò)軟件

為了協(xié)調(diào)系統(tǒng)資源，系統(tǒng)需要通過(guò)軟件工

具對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行全面的管理、調(diào)度和分

配。

?網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和協(xié)議軟件

網(wǎng)絡(luò)通信軟件

?網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)管理及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件

45

1.3.2網(wǎng)絡(luò)硬件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)。

?線路控制器LC

?通信控制器CC

?通信處理機(jī)CP

?前端處理機(jī)FEP

?集中器&多路選擇器

?主機(jī)

____?__終__端_________________________________________>

46

1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

1.4.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念

1.4.2OSI參考模型

143TCP/IP協(xié)議模型

1.4.4OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較

___________________7

47

1.4.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念

大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用層次式結(jié)構(gòu)。將一

個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為若干層次，處在高層次

的系統(tǒng)利用較低層次的系統(tǒng)提供的接口和

功能，而不需了解低層實(shí)現(xiàn)改功能所采用

的算法和協(xié)議，較低層次也僅使用從高層

傳送過(guò)來(lái)的參數(shù)，體現(xiàn)了層次間的無(wú)關(guān)性。

_________J

48

1.4.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念

1.層次結(jié)構(gòu)

為減少協(xié)議設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度，通常將網(wǎng)

絡(luò)協(xié)議按照層次設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)形成分層結(jié)

構(gòu)；

分層便于抽象，易于交流理解，有助于標(biāo)準(zhǔn)化，

便于分工并行協(xié)作開發(fā)；

每層完成一組特定的、獨(dú)立的、明確的功能集

合；

?每層只與上下層有接口。

________________________________________>

49

1.4.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念

劃分層次的必要性

?相互通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作

才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當(dāng)復(fù)雜的。

“分層”可將龐大而復(fù)雜的問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為若干

較小的局部問(wèn)題，而這些較小的局部問(wèn)題就比

較易于研究和處理。

O

O

/由大化小>

J由小化無(wú)

50

1.4.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念

層數(shù)多少要適當(dāng)

若層數(shù)太少，則層間功能的劃分會(huì)不明確,

多種功能混雜在一層中，造成每一層的協(xié)

議太復(fù)雜。

若層數(shù)太多，則體系結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，各層

組裝時(shí)的任務(wù)要變得困難。

?層間接口必須清晰，跨越接口的信息量應(yīng)

盡可能少。

51

1.4.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念

2.協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)中互連的計(jì)算機(jī)要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，必

須遵守事先約定好的規(guī)則，即為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)

中數(shù)據(jù)通信而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約

定——網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

___________________7

52

1.4.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念

?協(xié)議的三要素：

?語(yǔ)法：指數(shù)據(jù)或控制信息的格式、數(shù)據(jù)編碼等。

?語(yǔ)義：指控制信息的內(nèi)容，需要做出的動(dòng)作及

響應(yīng)。

?時(shí)序：事件先后順序和速度匹配。

___________________7

53

1?4?1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念

3.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。

網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)

體系結(jié)構(gòu)；

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)

行了精確的定義；

IBM公司SNA,Digital公司DNA,ARPANET參考

模型ARM都采用層次結(jié)構(gòu)

_________________________________7

54

1.4.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念

4.有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織

?ANSI：美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)

?ITU：國(guó)際電信聯(lián)盟

?EIA：電子工業(yè)協(xié)會(huì)

?IEEE：電氣和電子工程師協(xié)會(huì)

ISO：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織

55

1.4.2OSI參考模型

?開放系統(tǒng)互連參考模型

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO制定了開放式系統(tǒng)互連OSI參

考模型

OSI參考模型的目的——方便計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互連。

凡遵守OSI標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)可以互連，彼此能開放式地

進(jìn)行通信。

?OSI參考模型共有七層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)

絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。書P14

圖1-9。

_________J

56

A

1.4.2OSI參考模型

LOSI的服務(wù)原語(yǔ)

服務(wù)用戶與服務(wù)提供者之間要進(jìn)行交互，交互的信息稱

為服務(wù)原語(yǔ)。

?如：

請(qǐng)求：表示某實(shí)體希望開始調(diào)用服務(wù)做事。

指示：表示某實(shí)體被通知有事件發(fā)生。

響應(yīng)：表示某實(shí)體對(duì)事件做出響應(yīng)。

?確認(rèn)：表示對(duì)發(fā)回響應(yīng)的確認(rèn)。

?服務(wù)原語(yǔ)由原語(yǔ)名字、原語(yǔ)類型和原語(yǔ)參數(shù)組

____成___。_________________________________________________>

57

1.4.2OSI參考模型

2.OSI模型各層功能簡(jiǎn)介

(1)物理層

/利用傳輸介質(zhì)為通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間建立、

管理和釋放物理連接；

/實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸，為數(shù)據(jù)鏈路層提

供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；

物理層的數(shù)據(jù)傳輸單元是比特。

58

A

1.4.2OSI參考模型

物理層的主要任務(wù)——描述為確定與傳輸媒

體的接口的一些特性。

接口電纜接口電纜

DTE/DCE接口DTE/DCE接口

59

1.4.2OSI參考模型

2.OSI模型各層功能簡(jiǎn)介

(1)物理層

?機(jī)械特性

?電氣特性

?功能特性

規(guī)程特性

_________J

60

機(jī)械特性

規(guī)定接口所用接線器的形狀、幾何尺寸、引線

數(shù)目和排列方式、固定和鎖定裝置等。

OOOOO

OOOO

■如規(guī)定：25芯接頭、34芯、9芯；固定螺絲中

心之間的距離；引腳分上下排列等。

61

電氣特性

DTE與DCE之間有多條信號(hào)線，除地線外,

每條信號(hào)線都有其發(fā)送器和接收器。電氣

特性規(guī)定了這些信號(hào)的連接方式、發(fā)送器

和接收器的電氣參數(shù)。如：阻抗、電壓范

圍等。

62

功能特性

對(duì)接口連線的功能給出確切的定義。

63

規(guī)程特性

使用接口線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟僮鬟^(guò)程，即

在物理連接的建立、維持和解釋時(shí)，

DTE/DCE雙方在各電路上的動(dòng)作序列。

64

1.4.2OSI參考模型

2.OSI模型各層功能簡(jiǎn)介

(2)數(shù)據(jù)鏈路層

，在物理層提供的服務(wù)基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)鏈路層

在通信的實(shí)體間建立數(shù)據(jù)鏈路連接；

/傳輸以“幀”為單位的數(shù)據(jù)包；

,采用差錯(cuò)控制與流量控制方法，使有差錯(cuò)

的物理線路變成無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。

65

1.4.2OSI參考模型

2.OSI模型各層功能簡(jiǎn)介

(3)網(wǎng)絡(luò)層

/通過(guò)路由選擇算法為分組通過(guò)通信子網(wǎng)選

擇最適當(dāng)?shù)穆窂剑?/p>

,為數(shù)據(jù)在結(jié)點(diǎn)之間傳輸創(chuàng)建邏輯鏈路；

實(shí)現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)絡(luò)互連等功能。

66

1.4.2OSI參考模型

2.OSI模型各層功能簡(jiǎn)介

⑷傳輸層

向用戶提供可靠端到端(end-to-end)服務(wù)；

處理數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)包次序，以及其他一些

關(guān)鍵傳輸問(wèn)題；

傳輸層向高層屏蔽了下層數(shù)據(jù)通信的細(xì)節(jié)，是

計(jì)算機(jī)通信體系結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵的一層。

67

A

1.4.2OSI參考模型

2.OSI模型各層功能簡(jiǎn)介

(5)會(huì)話層

，負(fù)責(zé)維護(hù)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的傳輸鏈接，以便

確保點(diǎn)-點(diǎn)傳輸不中斷；

管理數(shù)據(jù)交換。

68

A

1.4.2OSI參考模型

2.OSI模型各層功能簡(jiǎn)介

(6)表示層

用于處理在兩個(gè)通信系統(tǒng)中交換信息的表

示方式；

/數(shù)據(jù)格式變換；

/數(shù)據(jù)加密與解密；

/數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)。

__________7

69

1.4.2OSI參考模型

2.OSI模型各層功能簡(jiǎn)介

(7)應(yīng)用層

,為應(yīng)用程序提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

/應(yīng)用層需要識(shí)別并保證通信對(duì)方的可用性,

使得協(xié)同工作的應(yīng)用程序之間的同步；

,建立傳輸錯(cuò)誤糾正與保證數(shù)據(jù)完整性的控

制機(jī)制。

70

A

1.4.2OSI參考模型交換單

元名稱

應(yīng)用協(xié)議APDU

表示協(xié)議PPDU

會(huì)話協(xié)議SPDU

傳輸協(xié)議

TPDU

分組

幀

比特

通信子網(wǎng)協(xié)議主機(jī)B

物窺官主筑勒山囂山欣

數(shù)據(jù)鏈路層主機(jī)-路由器協(xié)議通信子網(wǎng)邊界

網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)-路由器協(xié)議

71

OSI環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程

逆送進(jìn)程）③收進(jìn)省）

應(yīng)用層應(yīng)用協(xié)議一AH數(shù)據(jù)---------?應(yīng)用層1

垢K層表示協(xié)議TPH數(shù)據(jù)---------?表不層

會(huì)話層會(huì)話協(xié)議一SH---------?會(huì)話層

傳輸層傳軸協(xié)議?TH---------?傳輸層

網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一NH數(shù)據(jù)---------?網(wǎng)絡(luò)層

數(shù)據(jù)鏈路層V---D------H-數(shù)據(jù)DT---------?數(shù)據(jù)鏈路層

物理層----------bits----------物理層

土際數(shù)據(jù)傳輸路杼

72

兩種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

法律上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)OSI并沒(méi)有得到市

場(chǎng)的認(rèn)可。

非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP現(xiàn)在獲得了最廣

泛的應(yīng)用。

TCP/IP常被稱為事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

73

A

1.4.3TCP/IP協(xié)議模型

1.TCP/IP參考模型的發(fā)展

在TCP/IP協(xié)議研究時(shí)，并沒(méi)有提出參考模型；

1974年Kahn定義了最早的TCP/IP參考模型；

80年代Leiner、Clark等人對(duì)TCP/IP參考模型進(jìn)

一步的研究；

TCP/IP協(xié)議一共出現(xiàn)了6個(gè)版本，后3個(gè)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。

74

1.4.3TCP/IP協(xié)議模型

2.TCP/IP參考模型層次及其功能

應(yīng)用層(applicationlayer)

傳輸層(transportlayer)

互連層(internetlayer)

主機(jī)■網(wǎng)絡(luò)層(host-to-networklayer)

_________J

75

主機(jī)-網(wǎng)絡(luò)層

TCP/IP參考模型的最低層，負(fù)責(zé)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收IP

數(shù)據(jù)報(bào)；

允許主機(jī)連入網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用多種現(xiàn)成的與流行的協(xié)議，例

如局域網(wǎng)的Ethernet、令牌網(wǎng)、分組交換網(wǎng)的X.25、幀

中繼、ATM協(xié)議等；

當(dāng)一種物理網(wǎng)被用作傳送IP數(shù)據(jù)包的通道時(shí)，就可以認(rèn)

為是這一層的內(nèi)容；

充分體現(xiàn)出TCP/IP協(xié)議的兼容性與適應(yīng)性，它也為

TCP/IP的成功奠定了基礎(chǔ)。

________76>

互連層

?相當(dāng)OSI參考模型網(wǎng)絡(luò)層無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

處理互連的路由選擇、流控與擁塞問(wèn)題；

IP協(xié)議是一種無(wú)連接的、提供“盡力而為”

服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。

____________)

77

傳輸層

主要功能是在互連網(wǎng)中源主機(jī)與目的主機(jī)的對(duì)等實(shí)

體間建立用于會(huì)話的端-端連接；

?傳輸控制協(xié)議TCP是一種可靠的面向連接協(xié)議；

?用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP是一種不可靠的無(wú)連接協(xié)議。

_________J

78

應(yīng)用層

網(wǎng)絡(luò)終端協(xié)議Telnet

?文件傳輸協(xié)議FTP

?簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議SMTP

?域名系統(tǒng)DNS

?簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP

超文本傳輸協(xié)議HTTP

_________J

79

1.4.4OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較

OSI的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)

Z7/

7

應(yīng)用層/應(yīng)用層

6表不層（各種應(yīng)用層協(xié)議如

/TELNET,FTP,

5會(huì)話層

/SMTP等）/

4運(yùn)輸層

/運(yùn)輸層（TCP或UDP）/

3

網(wǎng)絡(luò)層/互連層/

2數(shù)據(jù)鏈路層

/主機(jī)一網(wǎng)絡(luò)層

1物理層

/

80

對(duì)OSI參考模型的評(píng)價(jià)

層次數(shù)量與內(nèi)容選擇不是很好，會(huì)話層很少用到，表示

層幾乎是空的，數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層有很多的子層插入;

OSI參考模型將“服務(wù)”與“協(xié)議”的定義結(jié)合起來(lái)，

使得參考模型變得格外復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)困難；

尋址、流控與差錯(cuò)控制在多個(gè)層都重復(fù)出現(xiàn)，降低系統(tǒng)

效率；

數(shù)據(jù)安全性、加密與網(wǎng)絡(luò)管理在參考模型的設(shè)計(jì)初期被

忽略了；嚴(yán)格按照層次模型編程的軟件效率很低。

___________________7

81

對(duì)TCP/IP參考模型的評(píng)價(jià)

在服務(wù)、接口與協(xié)議的區(qū)別上不很清楚，一個(gè)好

的軟件工程應(yīng)該將功能與實(shí)現(xiàn)方法區(qū)分開，參考

模型不適合于其它非TCP/IP協(xié)議族；

TCP/IP參考模型的主機(jī)?網(wǎng)絡(luò)層本身并不是實(shí)際

的一層；

?物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的劃分是必要和合理的，

但是TCP/IP參考模型卻沒(méi)有做到這點(diǎn)。

___________________7

82

五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

?TCP/IP是四層的體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、運(yùn)

輸層、互連層、主機(jī)一網(wǎng)絡(luò)層

?最下面的主機(jī)一網(wǎng)絡(luò)層并沒(méi)有具體內(nèi)容

?因此往往采取折中的辦法，即綜合OSI和

TCP/IP的優(yōu)點(diǎn)，采用一種只有五層協(xié)議

的體系結(jié)構(gòu)。

83

五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

7

5應(yīng)用層?應(yīng)用層(applicationlayer)

/

4運(yùn)輸層?運(yùn)輸層(transportlayer)

/

3網(wǎng)絡(luò)層?網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)

/

?數(shù)據(jù)鏈路層

2數(shù)據(jù)鏈路層(datalinklayer)

/

?物理層(physicallayer)

1物理層

84

85

86

87

88

89

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

/________/

APAP

__1_2

55

Z

44

33

2電信號(hào)（或光信號(hào)）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

1

II_____/

匚七^(guò)二>物理傳輸媒體=>~~EF

90

91

92

93

94

A

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

Z_______/

AP1AP2

___7

應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出?yīng)用程序數(shù)據(jù)

5

z上交給應(yīng)用進(jìn)程

44

z

33

/

22

z

11

2-

95

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1