計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課件 項目三

1.理解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)模型。2.熟悉計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中OSI參考模型各個層次的實現(xiàn)原理。3.掌握TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及傳輸控制協(xié)議(TCP)和網(wǎng)際互連協(xié)議(IP)的作用。項目三

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議任務(wù)一了解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及

協(xié)議的概念一、網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)0103050204第N層中的實體在實現(xiàn)自身定義的功能時,可直接使用第N-1層提供的服務(wù)(由于第N-1層使用了第N-2層的服務(wù),因此第N層間接利用了第N-2層的服務(wù))最底層是只提供服務(wù)而不使用其他層提供服務(wù)的基本層中間層既是下一層的服務(wù)使用者,又是上一層的服務(wù)提供者最高層是應(yīng)用,它只使用相鄰下層提供的服務(wù),而不為其他層提供服務(wù)第N層將以下各層的功能“增值”,即加上自己的功能,為第N+1層提供更完善的服務(wù),同時屏蔽具體實現(xiàn)這些功能的細(xì)節(jié)層次結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是,每一層都建立在前一層的基礎(chǔ)之上,低層為高層提供服務(wù),具體可以分為以下5個方面。網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)二、協(xié)議、服務(wù)和接口每一層中的活動元素稱為實體。位于不同機(jī)器上同一層中的實體稱為對等實體,不同系統(tǒng)間進(jìn)行的通信實際上是各對等實體間的通信。在某層上進(jìn)行通信所使用的規(guī)則集合稱該層的協(xié)議,各層協(xié)議按層次順序排列而成的協(xié)議序列稱為網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧。第N層實體向第N+1層實體提供的在第N層上的通信能力稱為第N層的服務(wù)。相鄰實體間的通信是通過它們的邊界進(jìn)行的,該邊界稱為相鄰層間的接口。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次模型任務(wù)二熟悉開放式系統(tǒng)互連參考模型的原理一、OSI參考模型概述為了有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)解決各種計算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)問題,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)組織了大批科學(xué)家制定了一個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)稱為開放式系統(tǒng)互連參考模型。213645二、OSI參考模型位于OSI參考模型的最高層,負(fù)責(zé)為用戶的應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用層位于OSI參考模型的最底層,其作用是傳輸原始的二進(jìn)制比特流物理層通過通信線路在不同設(shè)備之間進(jìn)行程序和數(shù)據(jù)的交換,主要負(fù)責(zé)端到端之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制功能傳輸層傳輸單位是數(shù)據(jù)包(數(shù)據(jù)分組),它負(fù)責(zé)控制通信子網(wǎng)的工作,即控制報文分組的傳輸網(wǎng)絡(luò)層在兩個節(jié)點(diǎn)間建立、維護(hù)和釋放面向用戶的連接,包括使用權(quán)、差錯恢復(fù)和會話活動管理等會話層傳輸單位是幀,它在網(wǎng)絡(luò)兩點(diǎn)之間的鏈路上控制信息幀的傳輸,并進(jìn)行差錯檢測數(shù)據(jù)鏈路層7在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部實現(xiàn)不同語句格式和編碼之間的轉(zhuǎn)換和表示,為應(yīng)用層提供服務(wù)表示層任務(wù)三掌握TCP/IP的體系

結(jié)構(gòu)與協(xié)議一、TCP/IP模型與體系結(jié)構(gòu)OSI參考模型與TCP/IP模型的對應(yīng)關(guān)系A(chǔ)RPANET是美國國防部高級研究計劃署建立的網(wǎng)絡(luò),對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn),計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的許多概念和方法都源于ARPANET。在ARPANET中使用的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)稱為TCP/IP參考模型,它是由傳輸層協(xié)議TCP和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP這兩個主要協(xié)議組成的,通常稱為TCP/IP協(xié)議。TCP/IP協(xié)議使用范圍廣,既可用于廣域網(wǎng),又可用于局域網(wǎng)、內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)中,許多單機(jī)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)也都采用或含有TCP/IP協(xié)議。一、TCP/IP模型與體系結(jié)構(gòu)在源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)的兩個對等實體間提供可靠的端到端的數(shù)據(jù)通信。傳輸層有兩個端到端的協(xié)議,分別為傳輸控制協(xié)議和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議。3.傳輸層解決了兩個不同IP地址的計算機(jī)之間的通信問題,具體包括形成IP數(shù)據(jù)報、尋址、檢驗數(shù)據(jù)報的有效性、去掉報頭和選擇路徑等功能,將數(shù)據(jù)報(分組)轉(zhuǎn)發(fā)到目的計算機(jī)2.網(wǎng)際層為用戶提供了調(diào)用和訪問網(wǎng)絡(luò)上各種應(yīng)用程序的接口,并向用戶提供各種標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序及相應(yīng)的協(xié)議4.應(yīng)用層TCP/IP與各種物理網(wǎng)絡(luò)的接口稱為網(wǎng)絡(luò)接口層,負(fù)責(zé)接收從網(wǎng)際層送來的IP數(shù)據(jù)報,并將IP數(shù)據(jù)報通過底層物理網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去1.網(wǎng)絡(luò)接口層二、IP協(xié)議A類地址第一字節(jié)十進(jìn)制取值范圍為0~127A類地址C類地址第一字節(jié)十進(jìn)制取值范圍為192~223C類地址D類地址第一字節(jié)十進(jìn)制取值范圍為224~239D類地址E類地址第一字節(jié)十進(jìn)制取值范圍為240~255E類地址B類地址第一字節(jié)十進(jìn)制取值范圍為128~191B類地址IP地址IP地址的分類IPv4數(shù)據(jù)報格式IP地址結(jié)構(gòu)二、IP協(xié)議采用子網(wǎng)編址可以將同一類(如同一單位)的主機(jī)劃分為一個子網(wǎng),以便管理。應(yīng)用子網(wǎng)編址的IP地址由3部分構(gòu)成,分別為網(wǎng)絡(luò)號、子網(wǎng)號和主機(jī)號(其中,子網(wǎng)號來自原來的IP地址中主機(jī)號的前若干位)。子網(wǎng)掩碼同IP地址一樣是由4字節(jié)二進(jìn)制數(shù)組成的,它區(qū)別于IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號與主機(jī)號,當(dāng)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)相互通信時,就可利用子網(wǎng)掩碼得知這些主機(jī)是否在相同的網(wǎng)絡(luò)區(qū)段內(nèi)。在子網(wǎng)掩碼中,二進(jìn)制位為1的部分表示網(wǎng)絡(luò)編號,二進(jìn)制位為0的部分表示主機(jī)編號。在分配IPv4地址時,同時也指定一個子網(wǎng)掩碼。在判斷網(wǎng)絡(luò)地址時,使用IP地址和子網(wǎng)掩碼進(jìn)行一個邏輯與運(yùn)算,計算出該IP地址中的網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)絡(luò)地址計算過程劃分子網(wǎng)后IP地址結(jié)構(gòu)變化子網(wǎng)技術(shù)二、IP協(xié)議路由協(xié)議是一種指定數(shù)據(jù)包傳輸方式的網(wǎng)上協(xié)議。路由協(xié)議決定數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸路徑。路由是指由路由器把一個數(shù)據(jù)包從一個設(shè)備發(fā)送到不同網(wǎng)絡(luò)里的另一個設(shè)備上。路由協(xié)議分為路由傳輸協(xié)議和路由選擇協(xié)議兩大類。路由傳輸協(xié)議沿著已選定路徑傳送數(shù)據(jù)包；路由選擇協(xié)議使用一定的路由算法找出到達(dá)目標(biāo)主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑。路由表是指路由器或其他互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上存儲的表。路由器的主要工作就是,為經(jīng)過路由器的每個數(shù)據(jù)包尋找一條最佳傳輸路徑,并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點(diǎn)。路由表可分為靜態(tài)路由表和動態(tài)路由表。在IP數(shù)據(jù)包傳送的過程中,沿途所經(jīng)每個路由器必須能為IP數(shù)據(jù)包選擇正確的路徑,才能讓IP數(shù)據(jù)包順利到達(dá)目的地。IP路由IP數(shù)據(jù)包的路由選擇過程二、IP協(xié)議IPv6使用了新的協(xié)議頭格式,報文頭由基本的固定頭部和擴(kuò)展頭部組成。IPv4和IPv6將會共存相當(dāng)長的時間,因此IETF(國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)研究了3種過渡技術(shù),用以完成IPv4到IPv6的過渡。這三種過渡技術(shù)為隧道技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換/協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)和雙協(xié)議棧技術(shù)。隧道技術(shù)就是將一種協(xié)議的數(shù)據(jù)報封裝到另一種協(xié)議中的技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換/協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)可以實現(xiàn)純IPv6節(jié)點(diǎn)和純IPv4節(jié)點(diǎn)間的通信。雙協(xié)議棧技術(shù)是指在一個節(jié)點(diǎn)中同時運(yùn)行IPv4和IPv6兩個協(xié)議棧。IPv6IPv6的包頭結(jié)構(gòu)IPv6基本頭部格式三、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP常用的端口號UDP的數(shù)據(jù)報報文封裝格式UDP的數(shù)據(jù)報格式用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)是最簡單的傳輸層協(xié)議,它和IP協(xié)議一樣提供面向無連接的、不可靠的數(shù)據(jù)報傳輸服務(wù)。與IP協(xié)議不同的是,UDP協(xié)議提供了協(xié)議端口號,以保證進(jìn)程間的通信。UDP產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包稱為用戶數(shù)據(jù)報。雖然有時端口號匹配,但如果相應(yīng)端口的緩沖區(qū)已滿,那么UDP也會拋棄該數(shù)據(jù)報,且UDP傳輸數(shù)據(jù)報時沒有確認(rèn)和重傳機(jī)制。213645四、傳輸控制協(xié)議TCP提供了一個流接口,應(yīng)用程序可以利用它發(fā)送一個連續(xù)的字節(jié)流流接口TCP提供的是面向連接的服務(wù),一個應(yīng)用程序在通信前,需通過TCP先請求一個到目的節(jié)點(diǎn)的連接,然后使用這個連接來傳輸數(shù)據(jù)報面向連接應(yīng)用程序打開一個連接,傳輸完數(shù)據(jù)就請求終止連接完美的連接終止TCP要求當(dāng)兩個應(yīng)用創(chuàng)建一個連接時,兩端必須使用這個新的連接可靠的連接建立每個TCP連接是兩個端點(diǎn)間的點(diǎn)到點(diǎn)的通信點(diǎn)對點(diǎn)通信TCP能確保一個連接傳輸數(shù)據(jù)后,不會發(fā)生數(shù)據(jù)的丟失或亂序傳輸可靠性7TCP允許數(shù)據(jù)以全雙工的方式進(jìn)行通信,并允許應(yīng)用程序在任意時刻發(fā)送數(shù)據(jù)全雙工通信傳輸控制協(xié)議(TCP)是一個面向連接的協(xié)議,提供有序的、可靠的、全雙工的虛電路傳輸服務(wù)。它通過采用認(rèn)證、重傳機(jī)制等方式確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸,為應(yīng)用程序提供完整的傳輸層服務(wù)。四、傳輸控制協(xié)議TCP的段格式由于TCP是應(yīng)用于大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)那闆r,因此需要將長數(shù)據(jù)流分段。TCP的段格式包括頭部與數(shù)據(jù)。TCP是通過犧牲傳輸速度(需要進(jìn)行連接建立、等待確認(rèn)和連接釋放)來提高可靠性的,因此其格式比UDP格式復(fù)雜。TCP是面向連接的控制協(xié)議,即在傳輸數(shù)據(jù)前要建立邏輯連接,數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后還需要釋放連接。