計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)教案-1.4網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基礎(chǔ)

1、1.4網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基礎(chǔ)。教學(xué)目的：了解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基礎(chǔ)。教學(xué)重難點：網(wǎng)絡(luò)參考模型各層的功能劃分。教學(xué)課時：2課時教學(xué)過程：一、OSI參考模型。ISO開放系統(tǒng)互連參考模型。OSI是Open System Interconnect的縮寫，意為開放式系統(tǒng)互聯(lián)。 一般都叫OSI參考模型，是ISO（國際標準化組織）組織在1985年研究的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型。該體系結(jié)構(gòu)標準定義了網(wǎng)絡(luò)互連的七層框架（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層）劃分原則ISO為了更好的使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用更為普及，就推出了OSI參考模型。其含義就是推薦所有公司使用這個規(guī)范

2、來控制網(wǎng)絡(luò)。這樣所有公司都有相同的規(guī)范，就能互聯(lián)了。提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是非常復(fù)雜的。根據(jù)分而治之的原則，ISO將整個通信功能劃分為七個層次，劃分原則是：（1）網(wǎng)路中各節(jié)點都有相同的層次；（2）不同節(jié)點的同等層具有相同的功能；（3）同一節(jié)點內(nèi)相鄰層之間通過接口通信；（4）每一層使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)；（5）不同節(jié)點的同等層按照協(xié)議實現(xiàn)對等層之間的通信。分層功能第7層應(yīng)用層：OSI中的最高層。為特定類型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了訪問OSI環(huán)境的手段。應(yīng)用層確定進程之間通信的性質(zhì)，以滿足用戶的需要。應(yīng)用層不僅要提供應(yīng)用進程所需要的信息交換和遠程操作，而且還要作為應(yīng)用進程的用戶

3、代理，來完成一些為進行信息交換所必需的功能。它包括：文件傳送訪問和管理FTAM、虛擬終端VT、事務(wù)處理TP、遠程數(shù)據(jù)庫訪問RDA、制造報文規(guī)范MMS、目錄服務(wù)DS等協(xié)議；應(yīng)用層能與應(yīng)用程序界面溝通，以達到展示給用戶的目的。 在此常見的協(xié)議有:HTTP，HTTPS，F(xiàn)TP，TELNET，SSH，SMTP，POP3等。第6層表示層：主要用于處理兩個通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式。為上層用戶解決用戶信息的語法問題。它包括數(shù)據(jù)格式交換、數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與終端類型的轉(zhuǎn)換。第5層會話層：在兩個節(jié)點之間建立端連接。為端系統(tǒng)的應(yīng)用程序之間提供了對話控制機制。此服務(wù)包括建立連接是以全雙工還是以半雙工的方式

4、進行設(shè)置，盡管可以在層4中處理雙工方式 ；會話層管理登入和注銷過程。它具體管理兩個用戶和進程之間的對話。如果在某一時刻只允許一個用戶執(zhí)行一項特定的操作，會話層協(xié)議就會管理這些操作，如阻止兩個用戶同時更新數(shù)據(jù)庫中的同一組數(shù)據(jù)。第4層傳輸層：常規(guī)數(shù)據(jù)遞送面向連接或無連接。為會話層用戶提供一個端到端的可靠、透明和優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)機制。包括全雙工或半雙工、流控制和錯誤恢復(fù)服務(wù)；傳輸層把消息分成若干個分組，并在接收端對它們進行重組。不同的分組可以通過不同的連接傳送到主機。這樣既能獲得較高的帶寬，又不影響會話層。在建立連接時傳輸層可以請求服務(wù)質(zhì)量，該服務(wù)質(zhì)量指定可接受的誤碼率、延遲量、安全性等參數(shù)，還可

5、以實現(xiàn)基于端到端的流量控制功能。第3層網(wǎng)絡(luò)層：本層通過尋址來建立兩個節(jié)點之間的連接，為源端的運輸層送來的分組，選擇合適的路由和交換節(jié)點，正確無誤地按照地址傳送給目的端的運輸層。它包括通過互連網(wǎng)絡(luò)來路由和中繼數(shù)據(jù) ；除了選擇路由之外，網(wǎng)絡(luò)層還負責(zé)建立和維護連接，控制網(wǎng)絡(luò)上的擁塞以及在必要的時候生成計費信息。第2層數(shù)據(jù)鏈路層：在此層將數(shù)據(jù)分幀，并處理流控制。屏蔽物理層，為網(wǎng)絡(luò)層提供一個數(shù)據(jù)鏈路的連接，在一條有可能出差錯的物理連接上，進行幾乎無差錯的數(shù)據(jù)傳輸（差錯控制）。本層指定拓撲結(jié)構(gòu)并提供硬件尋址；第1層物理層：處于OSI參考模型的最底層。物理層的主要功能是利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連

6、接，以便透明的傳送比特流。數(shù)據(jù)發(fā)送時，從第七層傳到第一層，接收數(shù)據(jù)則相反。上三層總稱應(yīng)用層，用來控制軟件方面。下四層總稱數(shù)據(jù)流層，用來管理硬件。除了物理層之外其他層都是用軟件實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)在發(fā)至數(shù)據(jù)流層的時候?qū)⒈徊鸱?。在傳輸層的?shù)據(jù)叫段，網(wǎng)絡(luò)層叫包，數(shù)據(jù)鏈路層叫幀，物理層叫比特流，這樣的叫法叫PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）二、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。TCP/IP協(xié)議不是TCP和IP這兩個協(xié)議的合稱，而是指因特網(wǎng)整個TCP/IP協(xié)議族。 TCP/IP協(xié)議模塊關(guān)系從協(xié)議分層模型方面來講，TCP/IP由四個層次組成：網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層。網(wǎng)絡(luò)接口層物理層是定義物理介質(zhì)的各種特性：1、機械特性；2、

7、電子特性；3、功能特性；4、規(guī)程特性。數(shù)據(jù)鏈路層是負責(zé)接收IP數(shù)據(jù)包并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，或者從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)包，交給IP層。常見的接口層協(xié)議有：Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame relay、HDLC、PPP ATM等。網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)相鄰計算機之間的通信。其功能包括三方面。處理來自傳輸層的分組發(fā)送請求，收到請求后，將分組裝入IP數(shù)據(jù)報，填充報頭，選擇去往信宿機的路徑，然后將數(shù)據(jù)報發(fā)往適當?shù)木W(wǎng)絡(luò)接口。處理輸入數(shù)據(jù)報：首先檢查其合法性，然后進行尋徑-假如該數(shù)據(jù)報已到達信宿機，則去掉報頭，將剩下部分交給適當?shù)膫鬏攨f(xié)議；假如該數(shù)據(jù)報尚未到達信宿

8、，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報。處理路徑、流控、擁塞等問題。網(wǎng)絡(luò)層包括：IP(Internet Protocol）協(xié)議、ICMP(Internet Control Message Protocol)控制報文協(xié)議、ARP(Address Resolution Protocol）地址轉(zhuǎn)換協(xié)議、RARP(Reverse ARP)反向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議。IP是網(wǎng)絡(luò)層的核心，通過路由選擇將下一條IP封裝后交給接口層。IP數(shù)據(jù)報是無連接服務(wù)。ICMP是網(wǎng)絡(luò)層的補充，可以回送報文。用來檢測網(wǎng)絡(luò)是否通暢。Ping命令就是發(fā)送ICMP的echo包，通過回送的echo relay進行網(wǎng)絡(luò)測試。ARP是正向地址解析協(xié)議，通過已知的IP

9、，尋找對應(yīng)主機的MAC地址。RARP是反向地址解析協(xié)議，通過MAC地址確定IP地址。比如無盤工作站還有DHCP服務(wù)。傳輸層提供應(yīng)用程序間的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠傳輸。為實現(xiàn)后者，傳輸層協(xié)議規(guī)定接收端必須發(fā)回確認，并且假如分組丟失，必須重新發(fā)送，即耳熟能詳?shù)摹叭挝帐帧边^程，從而提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸層協(xié)議主要是：傳輸控制協(xié)議TCP(Transmission Control Protocol）和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP(User Datagram protocol）。應(yīng)用層向用戶提供一組常用的應(yīng)用程序，比如電子郵件、文件傳輸訪問、遠程登錄等。遠程登錄TELNET使用TEL

10、NET協(xié)議提供在網(wǎng)絡(luò)其它主機上注冊的接口。TELNET會話提供了基于字符的虛擬終端。文件傳輸訪問FTP使用FTP協(xié)議來提供網(wǎng)絡(luò)內(nèi)機器間的文件拷貝功能。應(yīng)用層協(xié)議主要包括如下幾個：FTP、TELNET、DNS、SMTP、NFS、HTTP。FTP(File Transfer Protocol）是文件傳輸協(xié)議，一般上傳下載用FTP服務(wù)，數(shù)據(jù)端口是20H，控制端口是21H。Telnet服務(wù)是用戶遠程登錄服務(wù)，使用23H端口，使用明碼傳送，保密性差、簡單方便。DNS(Domain Name Service）是域名解析服務(wù)，提供域名到IP地址之間的轉(zhuǎn)換，使用端口53。SMTP(Simple Mail Transfer Protocol）是簡單郵件傳輸協(xié)議，用來控制信件的發(fā)