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1、第6章 计算机网络协议上次回顾数据通信基础数据通信的基本概念点-点通信方式传输信号错误检测技术数据链路控制链路复用本讲目标计算机网络协议概述TCP/IP协议的体系结构OSI协议的体系结构LAN协议宽带综合业务数字网(B-ISDN)和异步传输模式(ATM)及其协议简介计算机网络协议概述1.网络体系结构计算机网络是一种十分复杂的系统逻辑结构:执行各种网络操作任务所需的功能物理结构:实现网络逻辑功能最优先分配的各种网络子系统和设备软件结构:网络软件的结构,这些网络软件就是在各网络部件中执行网络功能的程序。计算机网络的体系结构是计算机网络及其组成部分的功能的精确定义2.2.协议的本质协议的本质网络中的
2、计算机之间进行通信时的语言被称为网络中的计算机之间进行通信时的语言被称为“协议协议”。只有能够。只有能够讲、而且可以理解这些讲、而且可以理解这些“语言语言”的计算机才能在网络上与其他计算机彼的计算机才能在网络上与其他计算机彼此通信。从这个意义上讲，此通信。从这个意义上讲，“协议协议”就是网络的本质。就是网络的本质。协议定义了网络上的各种计算机和设备之间相互通信、数据管理、协议定义了网络上的各种计算机和设备之间相互通信、数据管理、数据交换的整套规则。数据交换的整套规则。在计算机网络的一整套规则中，任何一种协议都在计算机网络的一整套规则中，任何一种协议都需要解决需要解决语义、语法和定时语义、语法和
3、定时的问题。的问题。1.1.协议的语义（讲什么）问题协议的语义（讲什么）问题2.2.协议的语法（如何讲）问题协议的语法（如何讲）问题3.3.协议的定时（讲话次序）问题协议的定时（讲话次序）问题3.TCP/IP协议的五个层次TCP/IP协议的体系结构用于internet，按分层方法制定，分为5层 应用层主机到主机层或运输层互联网层网络接入层物理层A.物理层:定义了数据传输设备和传输媒体或网络间的接口。这一层涉及对于传输媒质特性、信号特性、数据速率和相关内容的确定B.网络接入层:给网络接入层以上层次的通信软件提供一个与网络接入类型无关的服务，使这些通信软件可以不用关心任何接入细节C.互联网层:处理
4、两个不同网络之间的数据传输过程D.主机到主机层或运输层:确保网络对所有数据都具有一个相同服务质量的传输性能 E.应用层:支持各种用户应用程序所需的逻辑功能。如SMTP、FTP、TELNET、DNS 4.TCP和UDP的关系TCP/IP中的两个运输层协议：1 TCP（传输控制协议）提供面向连接的可靠的服务2 UDP（数据报协议）提供高效的但不可靠的服务TCP为应用程序之间的数据传送提供可靠连接,而用户数据表协议(UDP)为应用层过程提供无连接服务,它并不保证一定传到,也不保证按序传送和不重复传送。UDP能够使一个应用程序用最少的协议机制向另一个应用程序发送报文。UDP仅仅对IP增加了端口寻址功能
5、 5.IPv6的基本概念IPv6对现有IP（称为IPv4）作了许多功能上的增强IPv6是为适应当今网络的高速化趋势和数据融合趋势而设计的IPv6包括各有128bit长的源地址和目的地址字段6.TCP/IP的工作方式1.在源主机上，应用层将一串应用数据流传送给传输层。2.传输层将应用层的数据流截成分组，并加上TCP报头形成TCP段，送交网络层。3.在网络层给TCP段加上包括源、目的主机IP地址的IP报头，生成一个IP数据包，并将IP数据包送交链路层。4.链路层在其MAC帧的数据部分装上IP数据包，再加上源、目的主机的MAC地址和帧头，并根据其目的MAC地址，将MAC帧发往目的主机或IP路由器5.
6、在目的主机，链路层将MAC帧的帧头去掉，并将IP数据包送交网络层。6.网络层检查IP报头，如果报头中校验和与计算结果不一致，则丢弃该IP数据包；若校验和与计算结果一致，则去掉IP报头，将TCP段送交传输层。7.传输层检查顺序号，判断是否是正确的TCP分组，然后检查TCP报头数据。若正确，则向源主机发确认信息；若不正确或丢包，则向源主机要求重发信息。8.在目的主机，传输层去掉TCP报头，将排好顺序的分组组成应用数据流送给应用程序。这样目的主机接收到的来自源主机的字节流，就像是直接接收来自源主机的字节流一样7.TCP/IP提供的应用程序A.简单邮件传送协议(SMTP)SWTP提供了基本的电子邮件功
7、能,它提供了一个将报文在各个主机之间传送的机制B.文件传送协议(FTP)FTP协议在用户命令的指示下从一个系统向另一个系统发送文件,无论文本格式还是二进制格式的文件都可以传送C.TELNET协议TELNET协议提供远程登录功能8.以TCP/IP为基础的因特网标准 一个规约要成为标准必须满足以下准则:已经稳定下来并易于理解;技术适当;已具有多种独立的可互操作的实现,并具备充分的运 行经验;具有明显的广泛支持;在因特网的某些部分或全部组成部分中有明确的用途;上述准则与国际标准制定的准则的一个重要区别就是这里强调运营经验;9.开放系统互连(OSI)参考模型 国际标准化组织（国际标准化组织（ISOIS
8、O）颁布的开放系统互连参考模型（）颁布的开放系统互连参考模型（OSI/RMOSI/RM），），即七层网络通信模型即七层网络通信模型OSI/RMOSI/RM体系结构七层模型从上到下依次为体系结构七层模型从上到下依次为应用层、表示层、会话层、应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层传输层、网络层、数据链路层和物理层10.物理层:(OSI最底层)利用物理、电气、功能和规程的特性，在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保持和拆除 四个特征:1）机械特性；2）电气特性；3）功能特性；4）规程特性。物理层提供的服务：1）物理连接物理连接分为点-点连接和多点连接两类。2）物理服务数据单
9、元物理层提供串行传输方式和并行传输方式两类物理服务数据单元。3）顺序化4）数据电路标识5）故障情况报告6）服务质量指标质量指标包括误码率、服务可用性、数据传输速率和传输延时物理层功能1）物理连接的建立与拆除2）物理服务数据单元传输3）物理层管理 11.数据链路层:为在相邻网络实体之间建立、维持和释放数据链路连接,并传输数据链路服务数据单元数据链路层的功能和服务1）数据链路连接的建立和释放服务可分为无应答无连接服务、有应答无连接服务和面向连接的服务 三种。2）数据链路数据单元的构成3）数据链路连接的分裂4）定界与同步5）顺序和流量控制6）差错的检测和恢复 数据链路层12.网络层:为实现源DCE和
10、目标DCE之间的通信建立、维护和终止网络连接,并通过网络连接交换网络服务数据单元网络层功能：1）建立和拆除网络连接2）路径选择和中继3）网络连接多路复用4）分段和组块5）传输和流量控制6）加速数据传递7）复位8）差错的检测与恢复9）服务选择 网络层提供两种类型的服务：1 无连接服务（数据报服务）特征：特征：1 不需建立连接2 采用全网地址3 要求路由选择4 数据报不能按序到达目标5 对故障的适应性强6 易于平衡网络流量 2 面向连接的服务（虚电路服务)特征：特征：1 要求先建立连接；2 全网地址3 路由选择4 按序到达5 可靠性较高6 用于交互式作用 13.路由选择的概念指网络中的结点根据通信
11、网络的情况,按照一定的策略选择一条可用的传输路由,把信息发往目标DTE路由选择算法的要求：1 正确性、2 简单性、3 健壮性4 稳定性、5 公平性和最优化14.运输层:是整个协议层次结构中最核心的一层，它为源主机和目标主机之间提供性能可靠、价格合理的数据传输运输层的功能：1 映像运输地址到网络地址2 多路复用与分割3 运输连接的建立与释放 4 分段与重新组装5 组块与分块 网络层服务分为三类：A类：提供完善的服务B类：时常发出N-RESET服务原语。广域网常提供该类服务C类：服务是完全不可靠的。根据网络层提供的服务质量ISO/OSI把运输层协议分为5类0类协议最简单。1类协议处理由于N-RES
12、ET而产生的影响。2类协议多路复用。3类协议既可从N-RESET中恢复，也可多路复用。4类协议以C类网络服务为对象，是最复杂的运输层协议 15.会话层:为有序地、方便地控制这种信息交换提供控制机制会话层的主要功能有：1 会话连接到运输连接的映射2 数据传送。包括会话的常规数据、加速数据、特权数据和能力数据的传送。3 会话连接的恢复和释放。4 会话管理。16.表示层 目的：处理结点间或通信系统间信息表示方式方面的问题。处理的数据单元：报文。表示层主要功能：1 数据语法转换2 数据语法的表示DB3 为用户执行会话服务原语提供手段4 表示连接管理5 管理当前所需的数据结构集6 数据加密和数据压缩应用
13、层 17.应用层:是开放系统互联参考模型的最高层 功能：为了满足用户的需要，根据进程之间的通信性质，负责完成用户要完成的各种程序或网络服务的接口工作。处理的数据单元：报文。处理的地址：进程标识，端口号应用层协议有：1 文件传递、存取和管理FTAM2 虚拟终端协议VTP。3 报文处理系统MHS。4 作业传递与操作JTM5 事务处理TP等 OSIOSI参考模型的层次划分原则参考模型的层次划分原则 网络中各结点都划分为网络中各结点都划分为7 7个相同的层次结构。个相同的层次结构。不同结点的相同层次都有相同的功能。不同结点的相同层次都有相同的功能。同一结点内各相邻层次之间通过层间接口，并按照同一结点内
14、各相邻层次之间通过层间接口，并按照接口协议进行通信。接口协议进行通信。每一层直接使用下面一层提供的服务，间接的使用每一层直接使用下面一层提供的服务，间接的使用下面所有层的协议。下面所有层的协议。每一层都向上一层提供服务。每一层都向上一层提供服务。不同结点之间按同等层的同层协议的规定，实现对不同结点之间按同等层的同层协议的规定，实现对等层之间的通信。等层之间的通信。网络中还有其他的体系结构的模型的分层数目虽然各不网络中还有其他的体系结构的模型的分层数目虽然各不相同；但目的和分层思想都是类似的。相同；但目的和分层思想都是类似的。18.关于局域网协议的基本概念对局域网来说,人们最关心的是控制网络访问
15、的协议最普通的协议有令牌传送和载波侦听多路访问(CSMA)19.宽带综合业务数字网(B-ISDN)的原理和概念它是将各种业务,如话音、数据、图像和活动图像都综合在一个网络中传送，包括；1N-ISDN所有的业务功能20.异步传输模式(ATM)的基本概念就是建立在电路交换和分组交换的基础上的一种新的交换技术ATM的主要优点如下:(1)选择固定长度的短信元作为信息传输的单位,有利于综合业务传输和高速交换(2)能支持不同速率的各种业务(3)所有信息在最低层以面向连接的方式传送,以保持电路交换适合于传送实时性很强的业务的优点(4)提高了信元在网络中的传送速率宽带综合业务数字网(B-ISDN)使用的交换方式是异步传输模式,而ATM的物理基础是采用SDH标准的光钎传输网络总结计算机网络协议概述TCP/IP协议的体系结构OSI协议的体系结构LAN协议宽带综合业务数字网(B-ISDN)和异步传输模式(ATM)及其协议简介课后任务1.本章节完整阅读2.完成课后辅导练习