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1、4.3 TCP/IP协议与网络互联协议与网络互联4.3.1 分组交换分组交换4.3.2 网络分层与网络分层与TCP/IP4.3.3 IP与路由与路由24.4 因特网的组成什么是分组交换什么是分组交换(Packet Switching)?n分组交换的要点：分组交换的要点：n被传输的数据必须划分为若干被传输的数据必须划分为若干“分组分组”(packet,简称简称“包包”)进行进行传输传输n每个分组中必须包含收发双方的地址每个分组中必须包含收发双方的地址n每个分组由分组交换机进行处理、存储和转发才能送达目的地每个分组由分组交换机进行处理、存储和转发才能送达目的地n每个分组的格式如下：每个分组的格式如
2、下：有效载荷有效载荷(传输的数据传输的数据)校验校验信息信息发送计算机发送计算机地址地址目的计算机目的计算机地址地址编编号号n分组交换示意：分组交换示意：321（c）132（b）不同的包在不同链不同的包在不同链路上进行传输路上进行传输1233 2 1（d）到接收方到接收方后，再将后，再将收到的包收到的包按顺序组按顺序组合在一起合在一起3213 2 1（a）发送方发送方将数据将数据分成分成3个个包包表示分组交换机表示分组交换机34.4 因特网的组成分组交换的优点和技术基础分组交换的优点和技术基础n优点：优点：n可同时处理许多不同的传输任务，线路利用率较高可同时处理许多不同的传输任务，线路利用率较
3、高n收发双方不必同步工作，当接收方忙时，数据可留在分组交换收发双方不必同步工作，当接收方忙时，数据可留在分组交换机中缓冲机中缓冲n可以给数据建立优先级，使得重要的数据能优先传送可以给数据建立优先级，使得重要的数据能优先传送n实现分组交换的条件实现分组交换的条件“分组交换机分组交换机”n分组交换机的任务是：负责包的转发分组交换机的任务是：负责包的转发n实现分组交换的原理是：存储转发实现分组交换的原理是：存储转发+路由选择路由选择n分组交换机有许多端口，用来连接计算机和远程数字通信线路分组交换机有许多端口，用来连接计算机和远程数字通信线路n分组交换机可以互连，以扩大网络的规模和任意延伸网络的连分组
4、交换机可以互连，以扩大网络的规模和任意延伸网络的连接距离接距离44.4 因特网的组成使用分组交换机构建广域网使用分组交换机构建广域网计算机的编址方案计算机的编址方案使用两个整数表示：使用两个整数表示：第第1个数表示分组交个数表示分组交换机号，第换机号，第2个数表个数表示计算机连接到该示计算机连接到该交换机上的端口号交换机上的端口号交交换换机机1 1123412345交交换换机机2 2123412345交换机交换机3 31 2 3 4 51 2 3 4 交换机交换机4 41 2 3 4 51 2 3 4 高速数字通信干线高速数字通信干线1,21,53,23,54,1 4,34,52,3分组交换机
5、有许多端口，低速端口用来连接计算机，高速端口则通过远程分组交换机有许多端口，低速端口用来连接计算机，高速端口则通过远程数字通信线路连接另一交换机数字通信线路连接另一交换机,每个端口既可输入也可输出每个端口既可输入也可输出54.4 因特网的组成分组交换与存储转发的过程分组交换与存储转发的过程 1.发送数据的计算机将包发给它所连接的分组交换机发送数据的计算机将包发给它所连接的分组交换机2.交换机每收到一个包，就检查该包的目的地地址：交换机每收到一个包，就检查该包的目的地地址：n若数据包目的地是直接与之相连的计算机，交换机就将包发往该计算机若数据包目的地是直接与之相连的计算机，交换机就将包发往该计算
6、机n若目的地不是本分组交换机上的计算机，则若目的地不是本分组交换机上的计算机，则选择一个输出端口选择一个输出端口，通过连，通过连接该端口的高速数字线路转发给另一台交换机（如果线路忙，则可放在接该端口的高速数字线路转发给另一台交换机（如果线路忙，则可放在对应的缓冲器中排队等候）对应的缓冲器中排队等候）3.下一台交换机收到数据包之后，重复过程下一台交换机收到数据包之后，重复过程2直到数据包到达目的计算机为直到数据包到达目的计算机为止止例例1：计算机：计算机C发送数据包发送数据包给计算机给计算机H例例2：计算机：计算机A发送数据包发送数据包给计算机给计算机G交交换换机机1 1123412345交交换
7、换机机2 2123412345交换机交换机3 31 2 3 4 51 2 3 4 交换机交换机4 41 2 3 4 51 2 3 4 高速数字通信干线高速数字通信干线1,21,53,23,54,14,3 4,52,3ABCDEFGH64.4 因特网的组成分组交换机的路由表分组交换机的路由表 n网络中所有交换机都必须有一张路由表，用来网络中所有交换机都必须有一张路由表，用来指出发送给哪台目的计算机的包应该从哪个端指出发送给哪台目的计算机的包应该从哪个端口转发出去口转发出去n例：当交换机例：当交换机3收到目的地地址为收到目的地地址为2,3的包时，的包时，就把此包发往端口就把此包发往端口3的队列中，
8、等待从端口的队列中，等待从端口3发送至交换机发送至交换机2。如果包的目的地地址是。如果包的目的地地址是3,2，那么交换机就把该包直接发给计算机，那么交换机就把该包直接发给计算机Cn交换机交换机3的路由表的路由表目的地目的地出口出口端口端口2端口端口2端口端口3计算机计算机C计算机计算机D端口端口4端口端口44,13,53,24,32,31,51,2端口端口44,5下一站下一站交换机交换机1交换机交换机1交换机交换机2交换机交换机4交换机交换机4交换机交换机4目的地目的地出口出口端口端口2端口端口3本地计算机本地计算机端口端口44,X3,X2,X1,X下一站下一站交换机交换机1交换机交换机2交换
9、机交换机4（第第1次次 简化简化）n 路由表的简化：路由表的简化：n下一站（出口）既不依赖于包的源地下一站（出口）既不依赖于包的源地址，也不依赖于包所走过的路径，它址，也不依赖于包所走过的路径，它仅依赖于包的目的地址仅依赖于包的目的地址n下一站相同时，即目的地地址中的第下一站相同时，即目的地地址中的第1 1部分部分(交换机地址交换机地址)相同时，都会从相同时，都会从同一个出口转发同一个出口转发目的地交换目的地交换机机4321下一站交换下一站交换机机 交换机交换机1交换机交换机2交换机交换机4（第第2次次 简化简化）123474.4 因特网的组成关于路由表的说明关于路由表的说明n每台分组交换机均
10、有路由表每台分组交换机均有路由表1324目的地目的地 下一站下一站(1,3)4321(1,3)(1,3)目的地目的地 下一站下一站(2,3)4321(2,3)(2,4)目的地目的地 下一站下一站(3,1)(3,2)4321(3,4)目的地目的地 下一站下一站(4,3)(4,2)4321(4,3)(a)拓扑图拓扑图(b)交换机交换机1(c)交换机交换机2(d)交换机交换机3(e)交换机交换机4n实际网络中包含了大量的网络和交换机，因此交换机中实际网络中包含了大量的网络和交换机，因此交换机中的路由表非常庞大和复杂的路由表非常庞大和复杂n由于交换机之间的连接以及计算机的接入情况经常发生由于交换机之间
11、的连接以及计算机的接入情况经常发生变化，因此路由表需要不断进行更新，路由器经常向其变化，因此路由表需要不断进行更新，路由器经常向其它路由器广播自己的路由信息，并获取其他路由器的路它路由器广播自己的路由信息，并获取其他路由器的路由信息由信息 n路由表是通过软件自动计算得到的，算法比较复杂路由表是通过软件自动计算得到的，算法比较复杂 123484.4 因特网的组成附：分组交换机的结构原理附：分组交换机的结构原理n分组交换机原理上可以看成为一台共享存储器的专用计分组交换机原理上可以看成为一台共享存储器的专用计算机，其关键技术是高速存储器和快速查表算法算机，其关键技术是高速存储器和快速查表算法输入输入
12、端口端口 存储器存储器写控制写控制 读控制读控制输出输出端口端口输输 入入 分分 组组输输 出出 分分 组组每个到达的分组，由写控制电路检查每个到达的分组，由写控制电路检查其头部信息中的目的地地址，然后查其头部信息中的目的地地址，然后查路由表，将该分组写入相应输出端口路由表，将该分组写入相应输出端口的缓冲器中的缓冲器中读控制电路从每个缓冲器中取读控制电路从每个缓冲器中取出分组，将它们分别送到适当出分组，将它们分别送到适当的端口，并通过通信线路发送的端口，并通过通信线路发送出去出去存储器被划分为若干存储器被划分为若干缓冲器，每个缓冲器缓冲器，每个缓冲器对应着一个输出端口对应着一个输出端口 路由表
13、路由表94.4 因特网的组成附：如何检测数据传输有无错误？附：如何检测数据传输有无错误？n由于种种原因数据在传输中可能会发生错误，因此需采由于种种原因数据在传输中可能会发生错误，因此需采取措施检测有无错误发生，并进而采取措施予以修正取措施检测有无错误发生，并进而采取措施予以修正(纠纠错错)n措施之一是在数据分组措施之一是在数据分组(包包)中中增加校验信息，例如：增加校验信息，例如：n奇偶校验位奇偶校验位(Parity bit)(Parity bit)例如：例如：ASCIIASCII码是码是7 7位码，第位码，第8 8位可作为奇偶校验位位可作为奇偶校验位n校验和校验和(checksum)例如：例
14、如：1 2 3 4，5 6 7 8，9 0 A B的校验和是：的校验和是：F 9 5 7n循环冗余码循环冗余码CRC（Cyclic Redundancy Code）：）：可检测出所有的单错、双错和一些突发错可检测出所有的单错、双错和一些突发错,在以太网数据帧中使在以太网数据帧中使用用n到达接收方之后，接收方重新计算可以到达接收方之后，接收方重新计算可以校验位、校验和或者校验位、校验和或者CRCCRC，然后进行比较，若不一致，则表示数据传输有错然后进行比较，若不一致，则表示数据传输有错 1 2 3 41 2 3 4 5 6 7 8 5 6 7 8+9 0 A B+9 0 A B F 9 5 7
15、F 9 5 7因为：因为：104.4 因特网的组成发送分组发送分组1启动计时器启动计时器收到接收端发回的收到接收端发回的ACK1分组分组发送分组发送分组2启动计时器启动计时器计时器到点计时器到点重发分组重发分组2启动计时器启动计时器接收接收ACK2附：数据传输错误或丢失如何处理？附：数据传输错误或丢失如何处理？包丢失包丢失收到发送来的分组收到发送来的分组1计算并核对校验信息计算并核对校验信息若正确，发回确认信息若正确，发回确认信息(ACK1)（若错误，丢弃该分组）（若错误，丢弃该分组）收到发送来的分组收到发送来的分组2计算并核对校验信息计算并核对校验信息若正确，发回确认信息若正确，发回确认信息
16、(ACK1)（若错误，丢弃该分组）（若错误，丢弃该分组）发送方计算机发送方计算机 接收方计算机接收方计算机114.4 因特网的组成4.3.2 网络分层与网络分层与TCP/IP协议协议（1）网络分层结构）网络分层结构（2）TCP/IP协议协议(栈栈)（3）IP协议（协议（IP地址和地址和IP数据报）数据报）（4）路由器和）路由器和IP数据报的传输数据报的传输124.4 因特网的组成协议协议n网络协议的定义：为计算机网络中进行数据交换而网络协议的定义：为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。建立的规则、标准或约定的集合。n例如，网络中一个微机用户和一个大型主机的操例如，网络中一个
17、微机用户和一个大型主机的操作员进行通信，由于这两个数据终端所用字符集不作员进行通信，由于这两个数据终端所用字符集不同，因此操作员所输入的命令彼此不认识。为了能同，因此操作员所输入的命令彼此不认识。为了能进行通信，规定每个终端都要将各自字符集中的字进行通信，规定每个终端都要将各自字符集中的字符先变换为标准字符集的字符后，才进入网络传送，符先变换为标准字符集的字符后，才进入网络传送，到达目的终端之后，再变换为该终端字符集的字符。到达目的终端之后，再变换为该终端字符集的字符。所以协议是通信双方为了实现通信所进行的约定或所以协议是通信双方为了实现通信所进行的约定或对话规则。对话规则。134.4 因特网
18、的组成分层结构分层结构n网络协议的层次结构网络协议的层次结构n由于网络节点之间联系的复杂性，在制定协议时，通常把由于网络节点之间联系的复杂性，在制定协议时，通常把复杂成分分解成一些简单成分，然后再将它们复合起来。最复杂成分分解成一些简单成分，然后再将它们复合起来。最常用的复合技术就是层次方式，网络协议的层次结构如下：常用的复合技术就是层次方式，网络协议的层次结构如下：n（1）结构中的每一层都规定有明确的人物及接口标准。）结构中的每一层都规定有明确的人物及接口标准。n（2）把用户的应用程序作为最高层）把用户的应用程序作为最高层n（3）除了最高层外，中间的每一层都向上一层提供服务，）除了最高层外，
19、中间的每一层都向上一层提供服务，同时又是下一层的用户。同时又是下一层的用户。n（4）把物理通信线路作为最低层，它使用从最高层传送）把物理通信线路作为最低层，它使用从最高层传送来的参数，是提供服务的基础。来的参数，是提供服务的基础。144.4 因特网的组成 计算机网络体系结构的形成计算机网络体系结构的形成n首先，首先，19741974年，美国的年，美国的IBMIBM公司宣布了它研制的公司宣布了它研制的系统网系统网络体系结构络体系结构SNA(System Network Architecture)SNA(System Network Architecture)。现。现在它是世界上使用得相当广泛的一
20、种网络体系结构。在它是世界上使用得相当广泛的一种网络体系结构。n后后来来，为为了了使使不不同同体体系系结结构构的的计计算算机机网网络络都都能能互互连连，国国际际标标准准化化组组织织ISOISO于于19771977年年成成立立了了专专门门机机构构研研究究该该问问题题。不不久久，他他们们就就提提出出一一个个试试图图使使各各种种计计算算机机在在世世界界范范围围内内互互连连成成网网的的标标准准框框架架，即即著著名名的的开开放放系系统统互互连连基基本本参参考考模模型型OSI/RM OSI/RM(Open(Open Systems Systems Interconnection Reference Mod
21、el)Interconnection Reference Model)，简称为，简称为OSIOSI。154.4 因特网的组成关于开放系统互连参考模型关于开放系统互连参考模型OSI/RMn只要遵循只要遵循 OSI OSI 标准，一个系统就可以和位于标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。他任何系统进行通信。n在市场化方面在市场化方面 OSI OSI 却失败了。却失败了。nOSI 的专家们在完成的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力；标准时没有商业驱动力；nOSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；的协议
22、实现起来过分复杂，且运行效率很低；nOSI 标准的制定周期太长，因而使得按标准的制定周期太长，因而使得按 OSI 标准生标准生产的设备无法及时进入市场；产的设备无法及时进入市场；nOSI 的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。次中重复出现。164.4 因特网的组成两种国际标准两种国际标准n法律上的法律上的(de jurede jure)国际标准国际标准 OSI OSI 并没有并没有得到市场的认可。得到市场的认可。n是非国际标准是非国际标准 TCP/IP TCP/IP 现在获得了最广泛现在获得了最广泛的应用。的应用。nTCP/IP 常被称为
23、常被称为事实上的事实上的(de facto)国际国际标准标准。174.4 因特网的组成协议与划分层次协议与划分层次n计算机网络中的数据交换计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的必须遵守事先约定好的规则规则。n这些这些规则规则明确规定了所交换的数据的格式以及有明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题（同步含有时序的意思）。关的同步问题（同步含有时序的意思）。n为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即约定即网络协议网络协议(network protocol)，简称为协议简称为协议。184.4 因特网的组成划分层次的概念举例划分层次的概念举
24、例 n计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 通过网络发送文件。通过网络发送文件。n可以将要做的工作进行如下的划分。可以将要做的工作进行如下的划分。n第一类工作与传送文件直接有关。第一类工作与传送文件直接有关。n确信对方已做好接收和存储文件的准备。确信对方已做好接收和存储文件的准备。n双方协调好一致的文件格式。双方协调好一致的文件格式。n两个计算机将两个计算机将文件传送模块文件传送模块作为最高的一层作为最高的一层。剩下的工作由下面的模块负责。剩下的工作由下面的模块负责。194.4 因特网的组成两个计算机交换文件两个计算机交换文件 文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块只看这两个文件传送模
25、块好像文件及文件传送命令是按照水平方向的虚线传送的把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块解决文件格式不匹配问题204.4 因特网的组成再设计一个通信服务模块再设计一个通信服务模块 文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块只看这两个通信服务模块好像可直接把文件可靠地传送到对方把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块通信服务模块通信服务模块不能使文件模块完成所有细节，这样会使文件模块过于复杂。解决办法：解决办法：再设计一个通信模块，用来保证文件和文件传送命令可靠地在两个系统之间交换。即让位于上面的文件传送模块利用下面的通信模块提供服务。此时需要再设计一个通信模块专门负责通
26、信214.4 因特网的组成再设计一个网络接入模块再设计一个网络接入模块 文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块通信服务模块通信服务模块网络接入模块网络接入模块通信网络网络接口网络接口网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。224.4 因特网的组成分层的好处分层的好处 n各层之间是独立的：某一层并不需要知道它的下一各层之间是独立的：某一层并不需要知道它的下一层是如何实现，而仅需知道该层通过层间接口层是如何实现，而仅需知道该层通过层间接口(即即界面界面)所提供的服务。所提供的服务。n灵活性好：任何一层发生变化时灵活性好：任何一层发生变化时(如由于技术
27、变化如由于技术变化)，只要层间的接口关系不变，则这层以上或以下只要层间的接口关系不变，则这层以上或以下均不受影响。均不受影响。n结构上可分割开：各层都可以采用最合适技术来实结构上可分割开：各层都可以采用最合适技术来实现。现。n易于实现和维护。易于实现和维护。n能促进标准化工作。能促进标准化工作。234.4 因特网的组成层数多少要适当层数多少要适当 n若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。n层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。任务时遇到较多的困难。n每一层所要实现的一般功能往往是下面的一种
28、或每一层所要实现的一般功能往往是下面的一种或多种功能：多种功能：(1)(1)差错控制差错控制 (2)(2)流量控制流量控制 (3)(3)分段或重装分段或重装 (4)(4)复用和分用复用和分用 (5)(5)连接建立或释放连接建立或释放 244.4 因特网的组成OSI 与与 TCP/IP体系结构的比较体系结构的比较 应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI 的体系结构应用层网络接口层网际层 IP(各种应用层协议如TELNET,FTP,SMTP 等)运输层(TCP 或 UDP)TCP/IP 的体系结构无连接分组交付服务运输服务(可靠或不可靠)各种应用服务TCP/IP 的三个
29、服务层次254.4 因特网的组成TCP/IP 四层协议四层协议的表示方法举例的表示方法举例 应用层运输层网际层网络接口层主机A主机B路由器网络 2网络 1应用层运输层网际层网络接口层网际层网络接口层4321264.4 因特网的组成 参考：具有五层协议的网络体系结构参考：具有五层协议的网络体系结构 nTCP/IP TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。网际层和网络接口层。n最下面的网络接口层并没有具体内容。最下面的网络接口层并没有具体内容。n因此往往采取折中的办法，即综合因此往往采取折中的办法，即综合 OSI OSI 和和 TCP/
30、IPTCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系的优点，采用一种只有五层协议的体系结构结构 。274.4 因特网的组成五层协议的体系结构五层协议的体系结构 n应用层应用层(application layer)n运输层运输层(transport layer)n网络层网络层(network layer)n数据链路层数据链路层(data link layer)n物理层物理层(physical layer)数据链路层5 应用层4 运输层3 网络层2 数据链路层1 物理层284.4 因特网的组成应用层应用层n最高层；最高层；n应应用用层层是是原原理理体体系系结结构构中中的的最最高高层层。应应用用层层
31、确确定定进进程程之之间间通通信信的的性性质质以以满满足足用用户户的的需需要要(这这反反映映在在用用户所产生的服务请求户所产生的服务请求)。n常用常用HTTPHTTP、FTPFTP等属于应用层协议。等属于应用层协议。294.4 因特网的组成运输运输层层n运运输输层层的的任任务务就就是是负负责责主主机机中中两两个个进进程程之之间间的的通通信信，其其数数据据传传输输的的单单位位是是报报文文段段(segment)(segment)。运运输输层层具具有有复复用用(multiplexing)(multiplexing)和和分用分用(demultiplexing)的功能的功能。n因因特特网网的的运运输输层层
32、可可使使用用两两种种不不同同协协议议。即即面面向向连连接接的的传传输输控控制制协协议议TCP TCP(Transmission(Transmission Control Control Protocol)Protocol)，和和无无连连接接的的用用户户数数据据报报协协议议UDP UDP(User Datagram Protocol)。304.4 因特网的组成网络层网络层n网网络络层层负负责责为为分分组组交交换换网网上上的的不不同同主主机机提提供供通通信信。在在网网络络层层，数数据据的的传传送送单单位位是是分分组组或或包包。在在TCP/IPTCP/IP体系中，分组也叫作体系中，分组也叫作IPIP
33、数据报数据报，或简称为或简称为数据报数据报。314.4 因特网的组成n 因特网是一个很大的互联网，它由大量的异构因特网是一个很大的互联网，它由大量的异构 (heterogeneous)(heterogeneous)网络通过路由器网络通过路由器 (router)(router)相互相互连接起来。因特网主要的网络层协议是无连接的网连接起来。因特网主要的网络层协议是无连接的网际协议际协议IPIP（Internet ProtocolInternet Protocol）和许多种路由选）和许多种路由选择协议，因此，因特网的网络层也叫做网际层或择协议，因此，因特网的网络层也叫做网际层或IPIP层。层。324
34、.4 因特网的组成数据链路数据链路层层n数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以地传送以帧帧(frame)(frame)为单位的数据。每一帧包括数据和为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。数据链路层有时也常简称为必要的控制信息。数据链路层有时也常简称为链路层链路层。n数数据据链链路路层层就就把把一一条条有有可可能能出出差差错错的的实实际际链链路路，转转变变成成为让网络层向下看去好像是一条不出差错的链路。为让网络层向下看去好像是一条不出差错的链路。334.4 因特网的组成物理层物理层n任务：透明地传送比特流。在物理层上所传送
35、的单任务：透明地传送比特流。在物理层上所传送的单位是比特。位是比特。n注意：传递信息所利用的一些物理媒体如双绞线、注意：传递信息所利用的一些物理媒体如双绞线、同轴电缆不包括在该层内同轴电缆不包括在该层内n透明含义：透明含义：某一实际存在的事物看起来好像并不存某一实际存在的事物看起来好像并不存在一样。在一样。“透明地传送比特流透明地传送比特流”表示经实际电路传表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化。送后的比特流没有发生变化。n物理层要考虑用多大的电压代表物理层要考虑用多大的电压代表1或或0，以及在发送，以及在发送端发出端发出1时，在接收端如何识别这是时，在接收端如何识别这是1而不是而不是0.物
36、理物理层还要考虑连接电缆的插头应当有多少根线以及这层还要考虑连接电缆的插头应当有多少根线以及这些线如何连接。些线如何连接。344.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层 PDU354.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层 PDU 再传送到运输层加上运输层首部，成为运输层报文364.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432
37、154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）374.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2IP 数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧384.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体394.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 n应用层
38、应用层(application layer)5432154321物理传输媒体计算机 1AP2AP1电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层计算机 2404.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2物理层接收到比特流，上交给数据链路层414.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层424.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送
39、数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络层剥去首部，取出数据部分上交给运输层434.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层444.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程454.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到
40、了 AP1 发来的应用程序数据！464.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应 用 程 序 数 据应用层首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部474.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算
41、机 210100110100101 比 特 流 110101110101计算机 2 的物理层收到比特流后交给数据链路层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据484.4 因特网的组成H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据494.4 因特网的组成H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1
42、AP2AP1计算机 2网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层504.4 因特网的组成H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层514.4 因特网的组成应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层剥去应用层 PDU 首部后把应用程序数据交给应用进程524.4 因特网的组成计算机计算机 1 向计算机向计算
43、机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！534.4 因特网的组成 TCP/IP协议是什么？协议是什么？544.4 因特网的组成网络互连问题网络互连问题n为了把不同类型的网络互连成为一个巨大而统一的网络，为了把不同类型的网络互连成为一个巨大而统一的网络，允许网络中的所有计算机均可相互通信，必须解决：允许网络中的所有计算机均可相互通信，必须解决：n所有计算机应统一编址所有计算机应统一编址n传输的数据包格式应该统一传输的数据包格式应该统一n(b)用户所看到的网络用户所看到的网络统一的计算机网络统一的计算机网络Ethernet
44、FDDIATM(a)实际的物理网络实际的物理网络IP路由器路由器n 解决方案：解决方案：统一采用统一采用TCP/IP协议进行网络互连！协议进行网络互连！554.4 因特网的组成异构网络的互连技术异构网络的互连技术n网络互连的基本构件：网络互连的基本构件：n各种不同类型的局域网各种不同类型的局域网和广域网和广域网n必须解决的问题：必须解决的问题：1)1)所有计算机应统一编址所有计算机应统一编址2)2)传输的数据包格式应该传输的数据包格式应该统一统一n解决方案：解决方案：n采用统一的网络通信协采用统一的网络通信协议议TCP/IPn使用的网络互连设备：使用的网络互连设备：n路由器路由器TCP/IPE
45、thernetFDDICSMA/CD10M-10G令牌令牌100MATM面向连接面向连接100M-2GX.25（光纤、微波、卫星、同轴、电话、双绞线）（光纤、微波、卫星、同轴、电话、双绞线）虚电路虚电路广域网广域网局域网局域网路由器路由器路由器路由器路由器路由器局域网局域网主机主机A主机主机C主机主机D主机主机B局域网局域网564.4 因特网的组成TCP/IP协议协议nTCP/IP是是网网络络互互连连的的工工业业标标准准，它它包包含含了了100多多个个协协议议，其其中中：TCP（传传输输控控制制协协议议)和和IP(网网际际协协议议)是是两两个个最最基基本本、最重要的协议最重要的协议4321网络
46、接口和硬件层网络接口和硬件层(以太网以太网,FDDI,X.25,ATM等等)网络互连层（网络互连层（IP）传输层（传输层（TCP或或UDP）应用层应用层(SMTP,HTTP,FTP等等)如如电电子子邮邮件件、HTML文文档档等应用数据等应用数据应应用用数数据据转转换换为为1个个或或多多个个TCP数据段或数据段或UDP数据段数据段TCP或或UDP数数据据报报封封装装为为IP数据报数据报IP数数据据报报封封装装为为以以太太网网信信息息帧帧或或ATM信元后进行传输信元后进行传输负责把数据封装为负责把数据封装为TCP或或UDP数据报，数据报，在两个应用程序之间传送数据在两个应用程序之间传送数据负责把数
47、据封装为负责把数据封装为IP数据数据报，并负责把报，并负责把IP数据报从数据报从发送方计算机通过物理网发送方计算机通过物理网络传送到接受方计算机络传送到接受方计算机负责将负责将IP数据报封装成能在物理数据报封装成能在物理网络（局域网、广域网）中传输网络（局域网、广域网）中传输的帧，并进行传输的帧，并进行传输应用程序应用程序与应用程与应用程序之间通序之间通信时使用信时使用的协议的协议574.4 因特网的组成例例:浏览网页时使用的浏览网页时使用的TCP/IP协议协议4321网络接口和硬件层网络接口和硬件层(以太网以太网)网络互连层（网络互连层（IP）传输层（传输层（TCP协议）协议）应用层应用层(
48、HTTP协议协议)HTML文档（网页）文档（网页）HTML文档转换为多个文档转换为多个 TCP数据报数据报 TCP数数据据报报封封装装为为IP数数据据报报 IP数据报封装为以太网信息帧数据报封装为以太网信息帧 进行传输进行传输浏览器使浏览器使用用HTTP协协议向议向Web服务器请服务器请求网页求网页网页所对应的网页所对应的HTML文档拆分并封装文档拆分并封装为若干个为若干个TCP数据报，由数据报，由Web服务服务器一个一个地进行发送器一个一个地进行发送负责把每个负责把每个TCP报封装为报封装为IP数数据报，在路由器之间进行传送，据报，在路由器之间进行传送，直到目的计算机所在局域网连直到目的计算
49、机所在局域网连接的路由器为止接的路由器为止路由器负责将路由器负责将IP数据报数据报封装成以太网帧，在局封装成以太网帧，在局域网中传输给浏览器域网中传输给浏览器584.4 因特网的组成IP地址和路由器地址和路由器（IP协议第协议第4版）版）594.4 因特网的组成因特网上的计算机如何统一编址？因特网上的计算机如何统一编址？n因特网上的每台计算机使用因特网上的每台计算机使用“IP地址地址”作为其标识作为其标识nIP地址的特点：地址的特点：n惟一性：网络上的每台计算机都有一个与众不同的惟一的惟一性：网络上的每台计算机都有一个与众不同的惟一的IP地址地址n简明性：所有地址的长度都是简明性：所有地址的长
50、度都是32个二进位个二进位nIP地址的格式：包含地址的格式：包含类型号类型号、网络号网络号和和主机号主机号 3个部分个部分A A A A类地址类地址类地址类地址B B B B类类类类地址地址地址地址C C C C类类类类地址地址地址地址主机号（主机号（2424位）位）网络号网络号0 0主机号主机号(8(8位位)网络号网络号0 01 11 1主机号（主机号（1616位）位）网络号网络号0 01 1指明计算机所指明计算机所属网络的编号属网络的编号指明计算机在该指明计算机在该网络中的编号网络中的编号指明该指明该IP地址的类型：分为地址的类型：分为A,B,C,D,E五类五类IP地址地址604.4 因特