1、計算機網絡計算機網絡計算機網絡計算機網絡1 1、網絡協議、網絡協議問題：為何要使用網絡協議？問題：為何要使用網絡協議？概念：概念：為計算機網絡中的數據交換而建立的規(guī)則、標準或約定的為計算機網絡中的數據交換而建立的規(guī)則、標準或約定的集合。集合。 協議的特點：具有層次性和可靠性。協議的特點：具有層次性和可靠性。 協議的三要素：協議的三要素：語法：語法：數據和控制信息的結構與格式。即數據和控制信息的結構與格式。即“如何講如何講”語義：語義：對具體事件應發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以對具體事件應發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種應答。即及做出何種應答。即“講什么講什么”時序：時序：對事件實現

2、順序的詳細說明。對事件實現順序的詳細說明。網絡協議實質上是實體間通信時使用的語言。網絡協議實質上是實體間通信時使用的語言。計算機網絡計算機網絡2 2、開放系統(tǒng)互聯參考模型、開放系統(tǒng)互聯參考模型在制定計算機網絡標準方面，起著很大作用的兩大國際組織在制定計算機網絡標準方面，起著很大作用的兩大國際組織：國際電報與電話咨詢委員會國際電報與電話咨詢委員會（Consultative Committee on International Telegraph Consultative Committee on International Telegraph and Telephoneand Telephone

3、，CCITT CCITT ）；）；國際標準化組織國際標準化組織（International Standards Organization International Standards Organization ，ISOISO）開放系統(tǒng)互聯參考模型以層次（開放系統(tǒng)互聯參考模型以層次（LayerLayer）觀念為主，將計算）觀念為主，將計算機網絡的體系結構劃分為機網絡的體系結構劃分為7 7層，每層都有獨自負責的功能，層，每層都有獨自負責的功能，但又息息相關。但又息息相關。計算機網絡計算機網絡（1 1）計算機網絡系統(tǒng)采用層次結構及其原則）計算機網絡系統(tǒng)采用層次結構及其原則分層的原因：分層的原因：將

4、一個復雜系統(tǒng)分解為若干個容易處理的子系統(tǒng)，是將一個復雜系統(tǒng)分解為若干個容易處理的子系統(tǒng)，是工程中常用的方法。工程中常用的方法。每一層實現一種相對獨立的功能，同時互相聯系。每一層實現一種相對獨立的功能，同時互相聯系。分層原則：分層原則：網絡中各結點都具有相同的層次。網絡中各結點都具有相同的層次。不同結點的同等層具有相同功能。不同結點的同等層具有相同功能。同一結點內相鄰層之間通過接口通信。同一結點內相鄰層之間通過接口通信。 每層使用下層提供的服務，并向其上層提供服務。每層使用下層提供的服務，并向其上層提供服務。不同結點的同等層通過協議來實現通信。不同結點的同等層通過協議來實現通信。層數應適中。層數

5、太少，則每層的協議太復雜；層數層數應適中。層數太少，則每層的協議太復雜；層數太多，則體系結構復雜。太多，則體系結構復雜。計算機網絡計算機網絡（2 2）OSI/RMOSI/RM七層模型七層模型應 用 層表 示 層會 話 層傳 輸 層網 絡 層數據鏈路層物 理 層傳輸介質傳輸介質傳輸介質主機主機CCPCCP網 絡 層數據鏈路層物 理 層應 用 層表 示 層會 話 層傳 輸 層網 絡 層數據鏈路層物 理 層主機主機CCPCCP網 絡 層數據鏈路層物 理 層計算機網絡計算機網絡說明：說明：“開放開放”的含義：只要遵守的含義：只要遵守OSIOSI標準，一個系統(tǒng)可以位于世標準，一個系統(tǒng)可以位于世界任何地方

6、，與遵循同樣標準的系統(tǒng)通信。界任何地方，與遵循同樣標準的系統(tǒng)通信。OSI/RMOSI/RM定義了開放系統(tǒng)的層次結構、層次間關系，以及各定義了開放系統(tǒng)的層次結構、層次間關系，以及各層所包括的可能服務。層所包括的可能服務。OSI/RMOSI/RM并沒有提供一個可以實現的方法，它只是描述了網并沒有提供一個可以實現的方法，它只是描述了網絡構建標準的一個概念性的框架。絡構建標準的一個概念性的框架。計算機網絡計算機網絡（3 3）幾個概念）幾個概念實體實體：每層中具有數據收發(fā)能力的活動單元，可以是軟實：每層中具有數據收發(fā)能力的活動單元，可以是軟實體（如進程）或硬件實體（網卡）。體（如進程）或硬件實體（網卡）

7、。對等實體對等實體：不同計算機中同一層的實體叫做對等（：不同計算機中同一層的實體叫做對等（PeerPeer）實體。實體。服務服務：網絡中各層向上層提供的一組功能（操作）。：網絡中各層向上層提供的一組功能（操作）。 在網絡中服務分為：在網絡中服務分為：面向連接的服務面向連接的服務和和無連接服務無連接服務 服務定義了兩層之間的接口，上層是服務的用戶，下層是服務定義了兩層之間的接口，上層是服務的用戶，下層是服務的提供者。服務的提供者。服務訪問點（服務訪問點（SAPSAP）：上層訪問本層服務的地址。：上層訪問本層服務的地址。服務原語服務原語：上層通過與下層交換一些命令來使用下層為它：上層通過與下層交換

8、一些命令來使用下層為它提供的服務，這些命令稱為服務原語。分為四種：請求、提供的服務，這些命令稱為服務原語。分為四種：請求、指示、響應和確認。指示、響應和確認。計算機網絡計算機網絡例：例： 1. COENNCT.request1. COENNCT.request：呼叫方請求建立連接：呼叫方請求建立連接2. CONNECT.indication2. CONNECT.indication：被呼叫方指示有人請求建立連接：被呼叫方指示有人請求建立連接3. CONNECT.response3. CONNECT.response：被呼叫方表示接受：被呼叫方表示接受/ /拒絕建立連接拒絕建立連接請求請求4.

9、CONNECT.confirm4. CONNECT.confirm：通知呼叫方建立連接的請求是否被：通知呼叫方建立連接的請求是否被接受接受 計算機網絡計算機網絡數據單元：數據單元：網絡中信息傳送的單位，分為協議數據單元、網絡中信息傳送的單位，分為協議數據單元、服務數據單元和接口數據單元。服務數據單元和接口數據單元。協議數據單元協議數據單元PDUPDU：傳輸的數據信息稱為傳輸的數據信息稱為PDUPDU。協議控制信息協議控制信息PCI:PCI:在在PDUPDU進入下層之前，會在進入下層之前，會在PDUPDU中加入新中加入新的控制信息，這種控制信息稱為的控制信息，這種控制信息稱為PCIPCI。接口控

10、制信息接口控制信息ICIICI：在在PDUPDU中加入發(fā)送給下層的指令。中加入發(fā)送給下層的指令。接口數據單元接口數據單元IDUIDU：PDUPDU、PCIPCI與與ICIICI共同構成了共同構成了IDUIDU，它為，它為經過層間接口的數據單元。經過層間接口的數據單元。服務數據單元服務數據單元SDUSDU：下層接收到下層接收到IDUIDU后，從中除掉后，從中除掉ICIICI，此，此時的數據包稱為時的數據包稱為SDUSDU。計算機網絡計算機網絡面向連接的服務面向連接的服務特點（類似于電話系統(tǒng)服務模式）：特點（類似于電話系統(tǒng)服務模式）：1 1、數據傳輸過程必須經過建立連接、連接維護與終止連接、數據傳

11、輸過程必須經過建立連接、連接維護與終止連接的三個過程；的三個過程；2 2、面向連接服務的傳輸連接類似一個通信管道，發(fā)送者在、面向連接服務的傳輸連接類似一個通信管道，發(fā)送者在一端放入數據，接收者從另一端取出數據；一端放入數據，接收者從另一端取出數據；3 3、數據傳輸時，數據包不必攜帶目的結點的地址；、數據傳輸時，數據包不必攜帶目的結點的地址；4 4、接收到的數據與發(fā)送方發(fā)出的數據在內容和順序上保持、接收到的數據與發(fā)送方發(fā)出的數據在內容和順序上保持一致，傳輸可靠性好，但是協議復雜，通信效率不高。一致，傳輸可靠性好，但是協議復雜，通信效率不高。計算機網絡計算機網絡無連接服務無連接服務特點（類似于郵政

12、系統(tǒng)服務模式）：特點（類似于郵政系統(tǒng)服務模式）：1 1、無連接服務中的數據傳輸過程不需要經過建立連接、連、無連接服務中的數據傳輸過程不需要經過建立連接、連接維護與終止連接三個過程；接維護與終止連接三個過程；2 2、無連接服務的每個分組都攜帶完整的目的結點地址，各、無連接服務的每個分組都攜帶完整的目的結點地址，各分組在系統(tǒng)中是獨立傳送的；分組在系統(tǒng)中是獨立傳送的；3 3、數據分組傳輸過程中，目的結點接收的數據分組可能出、數據分組傳輸過程中，目的結點接收的數據分組可能出現亂序、重復與丟失的現象；現亂序、重復與丟失的現象；4 4、無連接服務的可靠性不好，但是協議相對簡單，通信效、無連接服務的可靠性不

13、好，但是協議相對簡單，通信效率較高。率較高。計算機網絡計算機網絡（4 4）OSIOSI各層各層n物理層物理層物理層為物理層為OSIOSI的最底層，直接面向通信介質。的最底層，直接面向通信介質。物理層的功能物理層的功能利用傳輸介質為網絡結點之間建立、管理和釋放物理連接利用傳輸介質為網絡結點之間建立、管理和釋放物理連接利用物理介質為數據鏈路層提供物理連接，利用物理連接利用物理介質為數據鏈路層提供物理連接，利用物理連接透明地傳輸比特流；透明地傳輸比特流；物理層的數據傳輸單元是物理層的數據傳輸單元是比特（位）比特（位）。物理層常用的設備：物理層常用的設備：DTE和和DCE。DTE為數據終端設備，如計算

14、機、終端等；為數據終端設備，如計算機、終端等；DCE為數據電路連接設備，如調制解調器、中繼器、集線為數據電路連接設備，如調制解調器、中繼器、集線器等。器等。計算機網絡計算機網絡n數據鏈路層數據鏈路層為何設置數據鏈路層？為何設置數據鏈路層？原因：原因： 在原始物理傳輸線路上傳輸數據信號是有差錯的；在原始物理傳輸線路上傳輸數據信號是有差錯的；目的：目的： 將有差錯的物理線路改進成無差錯的數據鏈路；將有差錯的物理線路改進成無差錯的數據鏈路；作用：作用： 改善數據傳輸質量，向網絡層提供高質量的服務。改善數據傳輸質量，向網絡層提供高質量的服務。數據鏈路層的功能數據鏈路層的功能數據鏈路管理：通信的兩個實體

15、之間數據鏈路的建立、數據鏈路管理：通信的兩個實體之間數據鏈路的建立、維護與釋放。維護與釋放。采用差錯控制與流量控制方法，使有差錯的物理線路變采用差錯控制與流量控制方法，使有差錯的物理線路變成無差錯的數據鏈路。成無差錯的數據鏈路。數據鏈路層數據傳送單位為數據鏈路層數據傳送單位為幀幀。思考：數據鏈路與物理線路有什么區(qū)別？思考：數據鏈路與物理線路有什么區(qū)別？計算機網絡計算機網絡n網絡層網絡層網絡中通信的兩個計算機之間要經過許多的節(jié)點和鏈路或幾網絡中通信的兩個計算機之間要經過許多的節(jié)點和鏈路或幾個個通信子網，由于網絡層數據傳送單位是分組，因此網絡層的通信子網，由于網絡層數據傳送單位是分組，因此網絡層的

16、主主要任務是在復雜的網絡環(huán)境中選擇合適的路由，使得數據分要任務是在復雜的網絡環(huán)境中選擇合適的路由，使得數據分組組能夠正確的到達目的結點。能夠正確的到達目的結點。網絡層的特點網絡層的特點完成網絡中任意結點間的數據傳輸；完成網絡中任意結點間的數據傳輸；數據傳送單位是數據傳送單位是分組分組；通過路由選擇算法為分組在通信子網中選擇最適當的路通過路由選擇算法為分組在通信子網中選擇最適當的路徑徑為數據在結點之間傳輸創(chuàng)建邏輯鏈路；實現擁塞控制、為數據在結點之間傳輸創(chuàng)建邏輯鏈路；實現擁塞控制、網絡互連等功能。網絡互連等功能。說明：說明：OSIOSI七層模型中的物理層、數據鏈路層和網絡層是面向七層模型中的物理層

17、、數據鏈路層和網絡層是面向網絡通信的低三層協議，該三層構成通信子網，一般由硬件網絡通信的低三層協議，該三層構成通信子網，一般由硬件完成。完成。計算機網絡計算機網絡n傳輸層傳輸層傳輸層是傳輸層是7 7層中最關鍵的一層，位于面向網絡通信的通信子網層中最關鍵的一層，位于面向網絡通信的通信子網和面向網絡應用的資源子網之間。和面向網絡應用的資源子網之間。傳輸層功能傳輸層功能傳輸層向高層屏蔽下層數據通信的細節(jié)；傳輸層以上層傳輸層向高層屏蔽下層數據通信的細節(jié)；傳輸層以上層不再管理信息的傳送問題。不再管理信息的傳送問題。接收會話層發(fā)來的數據，把其分成更小的單元，根據通接收會話層發(fā)來的數據，把其分成更小的單元，

18、根據通信子網的特性最佳的利用網絡資源，以可靠的方式，建信子網的特性最佳的利用網絡資源，以可靠的方式，建立一個端到端的連接；立一個端到端的連接；傳輸層數據傳輸單位是傳輸層數據傳輸單位是報文報文。計算機網絡計算機網絡n會話層會話層“會話會話”的含義：兩個應用進程為交換數據信息而按一定的規(guī)的含義：兩個應用進程為交換數據信息而按一定的規(guī)則則建立起來的一個暫時聯系。建立起來的一個暫時聯系。會話層功能會話層功能會話層不參與具體的網絡傳輸，主要功能是對數據進行管理，會話層不參與具體的網絡傳輸，主要功能是對數據進行管理，它為相互通信的兩個進程之間提供一套會話設施，組織和同步它為相互通信的兩個進程之間提供一套會

19、話設施，組織和同步他們的會話活動，管理他們的數據交換過程。他們的會話活動，管理他們的數據交換過程。計算機網絡計算機網絡n表示層表示層處理實體間交換數據的語法，解決格式和數據表示的差別，處理實體間交換數據的語法，解決格式和數據表示的差別，從從而為應用層提供一個一致的數據格式。而為應用層提供一個一致的數據格式。主要功能：主要功能：用于處理在兩個通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式；用于處理在兩個通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式；數據格式變換；數據格式變換；數據加密與解密；數據加密與解密；數據壓縮與恢復。數據壓縮與恢復。計算機網絡計算機網絡n應用層應用層應用層功能應用層功能為應用程序提供網絡服務為應用程序提供網

20、絡服務; ;應用層需要識別并保證通信對方的可用性，使得協同工應用層需要識別并保證通信對方的可用性，使得協同工作的應用程序之間的同步作的應用程序之間的同步; ;建立傳輸錯誤糾正與保證數據完整性的控制機制。建立傳輸錯誤糾正與保證數據完整性的控制機制。說明：說明：OSIOSI七層模型中的會話層、表示層和應用層是面向網絡七層模型中的會話層、表示層和應用層是面向網絡應用的高層，將這三層合并為應用層，組成網絡的資源子應用的高層，將這三層合并為應用層，組成網絡的資源子網網, ,一般由軟件方式實現。一般由軟件方式實現。傳輸層是通信子網和資源子網的接口，負責兩個子網之間的傳輸層是通信子網和資源子網的接口，負責兩

21、個子網之間的溝溝通。通。計算機網絡計算機網絡（5 5）OSIOSI環(huán)境中數據的傳輸過程環(huán)境中數據的傳輸過程nOSIOSI環(huán)境環(huán)境網 絡 層數據鏈路層物 理 層數據鏈路層物 理 層應 用 層表 示 層會 話 層傳 輸 層網 絡 層 數據鏈路層物 理 層應 用 層表 示 層會 話 層傳 輸 層網 絡 層數據鏈路層物 理 層傳輸介質傳輸介質傳輸介質C CC CP P網 絡 層應用進程AO OS SI I環(huán)環(huán)境境應用進程B主主機機A A主主機機B BA AC CC CP PB B計算機網絡計算機網絡步驟：進程步驟：進程A A要與進程要與進程B B交換數據。進程交換數據。進程A A、進程、進程B B分別

22、處于主分別處于主機機A A與主機與主機B B的本地系統(tǒng)中。的本地系統(tǒng)中。主機主機A A的應用層將進程的應用層將進程A A的通信請求傳輸到表示層，表示的通信請求傳輸到表示層，表示層再向會話層傳送，直至物理層。層再向會話層傳送，直至物理層。物理層通過與主機物理層通過與主機A A連接的路由器連接的路由器A A，將數據傳輸到路由，將數據傳輸到路由器器A A上。路由器上。路由器A A的物理層接收到數據后，通過數據鏈路的物理層接收到數據后，通過數據鏈路層進行檢測，若沒有錯誤由網絡層確定下面應該把數據層進行檢測，若沒有錯誤由網絡層確定下面應該把數據傳輸到哪個路由器。傳輸到哪個路由器。通過路由選擇算法，確定下

23、一個結點是路由器通過路由選擇算法，確定下一個結點是路由器B B，則把數，則把數據傳輸到路由器據傳輸到路由器B B。路由器。路由器B B采用同樣的方法，將數據傳采用同樣的方法，將數據傳輸到主機輸到主機B B上。上。主機主機B B將接到的數據從物理層傳輸到應用層。應用層再將將接到的數據從物理層傳輸到應用層。應用層再將數據傳輸給主機數據傳輸給主機B B的進程的進程B B。計算機網絡計算機網絡nOSIOSI環(huán)境中的數據傳輸過程環(huán)境中的數據傳輸過程應 用 層表 示 層會 話 層傳 輸 層網 絡 層 數據鏈路層物 理 層應 用 層表 示 層會 話 層傳 輸 層網 絡 層數據鏈路層物 理 層應用進程A應用進

24、程B比特序列幀分組報文數據單元數據單元數據數據傳輸介質主主機機A A主主機機B B計算機網絡計算機網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2應用進程數據先傳送到應用層加上應用層首部，成為應用層 PDU計算機網絡計算機網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2應用層 PDU 再傳送到運輸層加上運輸層首部，成為運輸層報文計算機網絡計算機網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2運輸層報文再傳送到網絡層加上網絡層首部，成為 IP 數據報（或分組）計算機網絡計算機網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2IP 數據報再傳送到數據鏈路層加上鏈路層首

25、部和尾部，成為數據鏈路層幀計算機網絡計算機網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2數據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計算機網絡計算機網絡u應用層(application layer) 5432154321物理傳輸媒體計算機 1AP2AP1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計算機 2計算機網絡計算機網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2物理層接收到比特流，上交給數據鏈路層計算機網絡計算機網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2數據鏈路層剝去幀首部和幀尾部取出數據部分，上交給網絡層計算機網

26、絡計算機網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2網絡層剝去首部，取出數據部分上交給運輸層計算機網絡計算機網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2運輸層剝去首部，取出數據部分上交給應用層計算機網絡計算機網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2應用層剝去首部，取出應用程序數據上交給應用進程計算機網絡計算機網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2我收到了 AP1 發(fā)來的應用程序數據！計算機網絡計算機網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2應 用 程 序 數 據應用層首部H510100110100101 比 特 流 110

27、101110101注意觀察加入或剝去首部（尾部）的層次應 用 程 序 數 據H5應 用 程 序 數 據H4H5應 用 程 序 數 據H3H4H5應 用 程 序 數 據H4運輸層首部H3網絡層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部計算機網絡計算機網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 210100110100101 比 特 流 110101110101計算機 2 的物理層收到比特流后交給數據鏈路層H2T2H3H4H5應 用 程 序 數 據計算機網絡計算機網絡H3H4H5應 用 程 序 數 據5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2數據鏈路層剝去幀首部和幀尾部后把幀的數據部分交

28、給網絡層H2T2H3H4H5應 用 程 序 數 據計算機網絡計算機網絡H4H5應 用 程 序 數 據H3H4H5應 用 程 序 數 據5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2網絡層剝去分組首部后把分組的數據部分交給運輸層計算機網絡計算機網絡H5應 用 程 序 數 據H4H5應 用 程 序 數 據5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2運輸層剝去報文首部后把報文的數據部分交給應用層計算機網絡計算機網絡應 用 程 序 數 據H5應 用 程 序 數 據5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2應用層剝去應用層 PDU 首部后把應用程序數據交給應用進程計算機網絡計算機

29、網絡5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2我收到了 AP1 發(fā)來的應用程序數據！計算機網絡計算機網絡TCP/IPTCP/IP協議是美國國防部高級計劃研究局為實現協議是美國國防部高級計劃研究局為實現ARPANET(ARPANET(后后來發(fā)展為來發(fā)展為Internet)Internet)互連網而開發(fā)的。目前，互連網而開發(fā)的。目前，ITERNETITERNET采用采用TCP/IPTCP/IP協議，它成為一個事實上的網絡標準。協議，它成為一個事實上的網絡標準。1 1、TCP/IPTCP/IP的含義的含義TCPTCP（Transmission Control ProtocolTransmission Control Protocol）：傳輸控制協議）：傳輸控制協議IPIP（Internet ProtocolInternet Protocol）: :網際協議網際協議TCP/IPTCP/IP是