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1、16 6 计算机网络计算机网络 Computer Networks Computer Networks 2q描述网络标准、物理结构和网络分类状况描述网络标准、物理结构和网络分类状况q描述作为因特网网络模型的描述作为因特网网络模型的TCP/IP协议族协议族q定义定义TCP/IP协议族中各层以及它们的关系协议族中各层以及它们的关系q探讨因特网的客户探讨因特网的客户/服务器体系结构服务器体系结构q了解三种因特网应用：电子邮件、文件传输、远程登录了解三种因特网应用：电子邮件、文件传输、远程登录 q了解作为因特网最常见应用的万维网及其组成了解作为因特网最常见应用的万维网及其组成 q区分三种因特网文档：静
2、态文档、动态文档、活动文档区分三种因特网文档：静态文档、动态文档、活动文档 q列出其他因特网应用，如视频会议、分组探讨、闲聊列出其他因特网应用，如视频会议、分组探讨、闲聊 目标目标通过本章的学习，同学们应当能够通过本章的学习，同学们应当能够:3n引言引言n网络标准网络标准n物理结构物理结构n网络分类、互联网、因特网网络分类、互联网、因特网nTCP/IP协议族协议族及分层及分层nTCP/IP协议协议n应用层、传输层、网络层、数据链路层、应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层物理层 n因特网的因特网的应用应用n电子邮件、电子邮件、FTP、WWWn其他因特网的应用其他因特网的应用46-1 引言引
3、言 INTRODUCTION n计算机网络计算机网络n硬件和软件的组合，硬件和软件的组合，它把数据从一个地方发它把数据从一个地方发送到另一个地方。送到另一个地方。n硬件：把信号从网络硬件：把信号从网络中的一点传送到另一点中的一点传送到另一点的物理设备。的物理设备。n软件：由指令组成，软件：由指令组成，这些指令使得从网络获这些指令使得从网络获得服务成为可能。得服务成为可能。5网络标准（评价指标）网络标准（评价指标）Network criteria 网络必需符合一系列标准。最重要的包括：网络必需符合一系列标准。最重要的包括：n性能：多种方式度量，包括传输时间和响应时间。性能：多种方式度量，包括传输
4、时间和响应时间。n 传输时间：信息从一个设备传输到另一个设备所需的传输时间：信息从一个设备传输到另一个设备所需的时间总量。响应时间：查询和响应的时间间隔。时间总量。响应时间：查询和响应的时间间隔。n 网络的性能依靠很多因素，包括：用户数、传输介质、网络的性能依靠很多因素，包括：用户数、传输介质、硬件连接实力、软件效率等。硬件连接实力、软件效率等。n牢靠性：包括：发送精确性、发生故障的频率、从故障牢靠性：包括：发送精确性、发生故障的频率、从故障中复原的时间、网络健壮性等。中复原的时间、网络健壮性等。n平安：包括爱护数据，防止非授权访问、损坏、修改，平安：包括爱护数据，防止非授权访问、损坏、修改，
5、实现从数据破坏和数据丢失中复原的策略和程序。实现从数据破坏和数据丢失中复原的策略和程序。6物理结构物理结构 Physical structures n物理结构物理结构连接类型连接类型n链路：链路是数据从一个设备传输到另一个设链路：链路是数据从一个设备传输到另一个设备的通信通道。为了进行通信，两个设备必需备的通信通道。为了进行通信，两个设备必需运用某种方式同时连接到同一个链路。运用某种方式同时连接到同一个链路。n网络连接类型：网络连接类型：n点对点（两个设备专用一个链路，信道容量被点对点（两个设备专用一个链路，信道容量被二者拥有）二者拥有）n多点连接（两个以上设备共享一个链路，信道多点连接（两个
6、以上设备共享一个链路，信道容量被共享）容量被共享）7物理结构物理结构 Physical structures Figure 6.1 连接类型：点对点、多点连接类型：点对点、多点 n物理结构物理结构连接类型连接类型8n物理结构物理结构拓扑拓扑n物理拓扑：物理拓扑：网络在物理上的布置方式。两网络在物理上的布置方式。两个或多个设备连接到一个链路，一个或多个或多个设备连接到一个链路，一个或多个链路形成拓扑。个链路形成拓扑。n网络拓扑：全部链路和设备（节点）之间网络拓扑：全部链路和设备（节点）之间关系的几何表示。关系的几何表示。n基本结构：网状型、星型、总线型、环型基本结构：网状型、星型、总线型、环型物
7、理结构物理结构 Physical structures 9Figure 6-2 四种物理拓扑四种物理拓扑 物理结构物理结构 Physical structures 10网状拓扑网状拓扑每个设备都有专用的点对点链路与其他每个设备都有专用的点对点链路与其他每个设备相连。每个设备相连。每个连接都能传输自身的数据。每个连接都能传输自身的数据。11网状拓扑网状拓扑n优点：一条链路不行用，不会影响整个网络，优点：一条链路不行用，不会影响整个网络，健壮性好。健壮性好。n缺点：结构困难，建设成本较高缺点：结构困难，建设成本较高。n应用：网状拓扑结构一般用于应用：网状拓扑结构一般用于Internet骨干网骨干网
8、上，运用路由算法来计算发送数据的最佳路径。上，运用路由算法来计算发送数据的最佳路径。12星型拓扑星型拓扑每个设备都有专用的点对点链路，只与集每个设备都有专用的点对点链路，只与集线器相连。线器相连。属于集中限制型网络。属于集中限制型网络。发送节点将要发送的数据发送到中心节点，发送节点将要发送的数据发送到中心节点，再由中心节点将数据送到目的节点。再由中心节点将数据送到目的节点。13u优点：优点：u限制简洁。任何节点只和中心节点相连，易于限制简洁。任何节点只和中心节点相连，易于网络监控和管理。网络监控和管理。u故障诊断和隔离简洁。中心节点可以逐一对连故障诊断和隔离简洁。中心节点可以逐一对连接线路进行
9、故障检测和定位，单个节点的故障接线路进行故障检测和定位，单个节点的故障只影响一个设备，不会影响全网。只影响一个设备，不会影响全网。u便利服务。中心节点可便利地对节点供应服务便利服务。中心节点可便利地对节点供应服务和网络重新配置。和网络重新配置。u缺点：中心节点负担重，一旦发生故障，则全缺点：中心节点负担重，一旦发生故障，则全网受影响。网受影响。u应用：是目前局域网普遍接受的一种拓扑结构。应用：是目前局域网普遍接受的一种拓扑结构。星型拓扑星型拓扑14总线拓扑总线拓扑运用多点链路。运用多点链路。一根长电缆（总线）把网络中全部设备连接一根长电缆（总线）把网络中全部设备连接在一起，即接受总线传输作为共
10、用的传输在一起，即接受总线传输作为共用的传输介质。介质。网络中全部计算机运用分支线和连接头与共网络中全部计算机运用分支线和连接头与共享总线相连。享总线相连。15n优点：安装简洁，骨干电缆可以放置在最有效优点：安装简洁，骨干电缆可以放置在最有效的路径上，通过长度不一的分支线与节点相连。的路径上，通过长度不一的分支线与节点相连。n缺点：总线电缆故障或断裂将终止全部传输，缺点：总线电缆故障或断裂将终止全部传输，即使故障发生在同一侧的两个设备也不能传输即使故障发生在同一侧的两个设备也不能传输。n应用：适用于较少计算机的局域网，常见的总应用：适用于较少计算机的局域网，常见的总线拓扑结构是以太网（接受共享
11、总线型传输媒线拓扑结构是以太网（接受共享总线型传输媒体方式的局域网体方式的局域网）总线拓扑总线拓扑16环型拓扑环型拓扑每个设备有专用的点对点链路，只与两边设每个设备有专用的点对点链路，只与两边设备相连。备相连。信号沿着环按确定方向从一个设备传输到另信号沿着环按确定方向从一个设备传输到另一个设备。一个设备。令牌（令牌（Token）沿着环形总线在计算机间依次）沿着环形总线在计算机间依次传递，令牌是特殊格式的帧，本身并不包传递，令牌是特殊格式的帧，本身并不包含信息，仅限制数据发送，确保在同一时含信息，仅限制数据发送，确保在同一时刻只有一个节点能够发送数据。刻只有一个节点能够发送数据。17l优点：简洁
12、安装和重构，全部节点公允访问网络优点：简洁安装和重构，全部节点公允访问网络。l缺点：环的断裂会导致整个网络不行用缺点：环的断裂会导致整个网络不行用。l应用：应用：IBM引入局域网令牌环时，环型拓扑占主导地位。引入局域网令牌环时，环型拓扑占主导地位。环型拓扑环型拓扑环型拓扑环型拓扑当环上节点都空闲时，令牌绕环行进。节点只有取得令当环上节点都空闲时，令牌绕环行进。节点只有取得令牌后才能发送数据，因此不会发生碰撞。牌后才能发送数据，因此不会发生碰撞。当设备收到要传输到另一个设备的信号时，由中继器当设备收到要传输到另一个设备的信号时，由中继器（放大）重新生成二进制位，并传输。（放大）重新生成二进制位，
13、并传输。18网络分类网络分类Categories of networks 局域网局域网(local-area networks，LANs)城域网城域网(metropolitan area networks，MANs)广域网广域网(wide-area networks，WANs)19局域网局域网(local-area networks，LANs)局局域域网网的的大大小小局局限限于于几几公公里里内内，通通常常连连接接办办公公室室、大楼或校内里的设备。大楼或校内里的设备。Figure 6.3 将将8台计算机连接到一个集线器的孤立台计算机连接到一个集线器的孤立LAN 20Figure 6.4 点对点点
14、对点WAN和骨干和骨干WAN vWAN供应长距离的多媒体信息的传输。供应长距离的多媒体信息的传输。v骨干骨干WAN是由服务供应商运营的困难网络，是由服务供应商运营的困难网络，通常连接因特网服务供应商。通常连接因特网服务供应商。v点对点的点对点的WAN是两个设备间的单一连线，是两个设备间的单一连线，如拨号线路或电缆线如拨号线路或电缆线。广域网广域网(wide-area networks，WANs)21v城域网大小介于城域网大小介于LAN和和WAN之间，通常之间，通常须要覆盖一个镇或一个城市。须要覆盖一个镇或一个城市。vMAN用来为那些须要高速连接（通常是用来为那些须要高速连接（通常是连接因特网）
15、，且终端分布在一个城市或连接因特网），且终端分布在一个城市或城市的一部分客户服务。城市的一部分客户服务。城域网城域网(metropolitan area networks，MANs)22互联网互联网 internet 当两个或多个网络连接在一起时当两个或多个网络连接在一起时,它们就变成互联网它们就变成互联网,或或 internet(小写的小写的“i”).Figure 6.5 由由WAN、LAN和路由器构成的互联网和路由器构成的互联网 网络是一组连接在一起的通信设备，互联网是能够相互网络是一组连接在一起的通信设备，互联网是能够相互通信的两个或多个网络。通信的两个或多个网络。23因特网因特网 In
16、ternet 最著名的互联网是因特网，由成千上万个网络组成。最著名的互联网是因特网，由成千上万个网络组成。大多数用户运用因特网服务供应商大多数用户运用因特网服务供应商(ISPs)的服务，的服务，ISP是是具有一台或多台通过高速链路连到因特网的服务器的组织。具有一台或多台通过高速链路连到因特网的服务器的组织。Figure 6.6 因特网的层次组织因特网的层次组织 因特网是把信息资源带到人们的指尖，并为人们所用因特网是把信息资源带到人们的指尖，并为人们所用的通信系统，影响生活的方方面面。的通信系统，影响生活的方方面面。246-2 TCP/IP协议族协议族 TCP/IP PROTOCOL SUITE
17、 n计算机解决问题的基础工作是由硬件完成的。若只运计算机解决问题的基础工作是由硬件完成的。若只运用硬件，任务繁杂；若有软件可用，任务就简洁多了。用硬件，任务繁杂；若有软件可用，任务就简洁多了。在最高层，程序能指挥问题求解过程。实际硬件如何在最高层，程序能指挥问题求解过程。实际硬件如何来完成的细微环节问题，留给了被高层调用的软件。来完成的细微环节问题，留给了被高层调用的软件。n这可与计算机网络供应的服务进行比较。在世界上，这可与计算机网络供应的服务进行比较。在世界上，从一个地方到另一个地方的数据传输（如电子邮件的从一个地方到另一个地方的数据传输（如电子邮件的发送）可以被分解成几个任务，每层完成一
18、个任务。发送）可以被分解成几个任务，每层完成一个任务。n每层运用更低层的服务。在最底层，信号或信号组被每层运用更低层的服务。在最底层，信号或信号组被从源传输到目的。从源传输到目的。25nTCP/IPn为了分解完成所需的服务，创建了一组规则，称为了分解完成所需的服务，创建了一组规则，称为协议。为协议。n这些协议允许运用不同技术的局域网和广域网相这些协议允许运用不同技术的局域网和广域网相互连接到一起，从一点向另一点传送信息。互连接到一起，从一点向另一点传送信息。n限制因特网的一组协议称为限制因特网的一组协议称为 TCP/IP协议族。协议族。n分层：分解任务、每层完成一个任务、每层运用分层：分解任务
19、、每层完成一个任务、每层运用更低层的服务。更低层的服务。TCP/IP协议族协议族 26v原原始始的的TCP/IP协协议议族族被被定定义义成成四四层层：主主机机到到网网络络层层、网络层、传输层、应用层。网络层、传输层、应用层。v如今的如今的TCP/IP协议族通常定义成五层。协议族通常定义成五层。Figure 6.7 TCP/IP 协议族协议族 TCP/IP 协议的分层协议的分层 27当消息从设备当消息从设备A发送到设备发送到设备B时涉及的层。时涉及的层。可能经过很多路由器，路由器只运用前三层。可能经过很多路由器，路由器只运用前三层。Figure 6.8 TCP/IP协议族的层间交互协议族的层间交
20、互 TCP/IP 协议的分层协议的分层 28 包交换与分层协议包交换与分层协议l包：在网络中，将文件和信息分解成包（包：在网络中，将文件和信息分解成包（Packet），），在这些包上打上信息源和目的地址的电子标签在这些包上打上信息源和目的地址的电子标签.l包交换：在计算机通信中，数据是以包为单位进行包交换：在计算机通信中，数据是以包为单位进行传输的。节点在交换数据时要确定包的传输路径，传输的。节点在交换数据时要确定包的传输路径，并处理数据在传输中发生的差错。并处理数据在传输中发生的差错。ABCDFEG296-3 层层 (LAYERS)描述描述TCP/IP协议族中每一层的功能。协议族中每一层的功
21、能。显显示示消消息息如如何何通通过过不不同同的的层层直直至至物物理理层层以及消息是如何通过传输介质发送的。以及消息是如何通过传输介质发送的。30 应用层应用层 Application layer应用层负责向用户供应服务。应用层负责向用户供应服务。iv应用层允许用户（人或软件）访问网络。应用层允许用户（人或软件）访问网络。v它它供供应应对对电电子子邮邮件件、远远程程文文件件访访问问和和传传输输、阅读万维网等服务的支持。阅读万维网等服务的支持。v应应用用层层是是唯唯一一一一个个大大多多数数因因特特网网用用户户能能够够看到的层。看到的层。31计算机间通信计算机间通信两种体系结构两种体系结构 n对等体
22、系结构：资源对等对等体系结构：资源对等n客户客户/服务器体系结构服务器体系结构（客户端程序和服（客户端程序和服务器端程序，务器端程序，S-始终运行，始终运行，C-须要时运行）须要时运行）v运行在该结构中的程序称为进程运行在该结构中的程序称为进程v客户端程序和服务端程序间的通信称为进程客户端程序和服务端程序间的通信称为进程到进程的通信到进程的通信v须要服务器进程服务的客户运行客户端程序，须要服务器进程服务的客户运行客户端程序，客户端服务恳求进程，该服务将被服务器进客户端服务恳求进程，该服务将被服务器进程响应程响应 32客户客户/服务器体系结构服务器体系结构 Figure 6.9 应用层的通信应用
23、层的通信 33应用层地址应用层地址 Application-layer addressFigure 6.10 应用层地址应用层地址 n当用户须要向服务器发送恳求时，须要服务器应用当用户须要向服务器发送恳求时，须要服务器应用层的地址。为了识别一个层的地址。为了识别一个HTTP站点，运用统一资站点，运用统一资源定位符源定位符Uniform Resource Locator(URL)。n服务器应用层地址不是用来发送消息的，它只是帮服务器应用层地址不是用来发送消息的，它只是帮助客户找到服务器计算机的实际地址（通过助客户找到服务器计算机的实际地址（通过DNS）。）。（类似知道人名投信）（类似知道人名投信
24、）34应用层地址应用层地址 Application-layer addressnURL构成：协议构成：协议+IP地址地址+端口端口+书目书目+文件文件n:/:/文件名文件名 n例如：例如：:/baidu :80/view/2136.html n :协议名称协议名称(超文本传输协议超文本传输协议)n baidu :主机名称主机名称(指定指定Web服务器的服务器的IP地址或域地址或域名地址名地址)n80：端口地址：端口地址nview:存放书目存放书目（要访问的文件在服务器上的位置，（要访问的文件在服务器上的位置，分级（分级（/）n2136.html:文件名称文件名称（要访问的文件名称（要访问的文件
25、名称）35应用层地址应用层地址 Application-layer addressvURL构成：协议构成：协议+IP地址地址+端口端口+书目书目+文件文件v在在URL语法格式中，协议名称及主机名称是确语法格式中，协议名称及主机名称是确定必需有的之外，其余像端口地址、存放书目定必需有的之外，其余像端口地址、存放书目等都可以不要。等都可以不要。vtelnet 代表运用远程登录的服务代表运用远程登录的服务vtelnet:/bbs.nstd.edu vftp 通过互联网传输文件通过互联网传输文件 vftp:/ftp.microsoft /36传输层传输层 Transport layer n传输层负责整
26、个消息的进程到进程的传输：建传输层负责整个消息的进程到进程的传输：建立客户和服务器计算机的传输层的逻辑通信。立客户和服务器计算机的传输层的逻辑通信。n虽然物理通信是两个物理层间的通信（通过很虽然物理通信是两个物理层间的通信（通过很多可能的链路和路由器），但两个应用层把传多可能的链路和路由器），但两个应用层把传输层看成是负责消息传输的代理。输层看成是负责消息传输的代理。传输层负责传输层负责客户和服务器进程间客户和服务器进程间的消息的逻辑传输的消息的逻辑传输 i37Figure 6.11 传输层的通信传输层的通信 38传输层地址（端口号）传输层地址（端口号）Transport-layer addr
27、esses(port numbers)n服务器的服务器的IP地址对于通信是必需的。但服地址对于通信是必需的。但服务器可能同时运行多个进程，务器可能同时运行多个进程，例如例如FTP和和HTTP服务器进程。服务器进程。n当消息到达服务器端时，当消息到达服务器端时，它必需被指向它必需被指向正确的进程。正确的进程。n须要另一个地址来标识服务器进程，称为须要另一个地址来标识服务器进程，称为端口号。端口号。nIP地址大楼地址，端口号房间号。地址大楼地址，端口号房间号。39传输层地址（端口号）传输层地址（端口号）Transport-layer addresses(port numbers)Figure 6.
28、12 传输层地址传输层地址 n服务器端口地址已设定，客户端端口号由运行服务器端口地址已设定，客户端端口号由运行客户端进程的计算机临时确定客户端进程的计算机临时确定(d4为端口号，为端口号，s4为临时端口号为临时端口号).nFTP：21，Telnet：23，HTTP：80，QQ：1080，SMTP：25 （限制临时端口地址范围）（限制临时端口地址范围）40n多路复用和解多路复用多路复用和解多路复用n传输层为不同的进程做相同的工作，从进程中传输层为不同的进程做相同的工作，从进程中收集要发出的信息收集要发出的信息(多路复用，类似门卫收信多路复用，类似门卫收信件件)，并将到达的信息分发给进程，并将到达
29、的信息分发给进程(解多路复用，解多路复用，类似分发信件类似分发信件)。n运用端口号（唯一）完成多路复用和解多路复运用端口号（唯一）完成多路复用和解多路复用（服务器运用众所周知的端口号，客户端运用（服务器运用众所周知的端口号，客户端运用临时端口号）用临时端口号）n拥塞限制拥塞限制n下层网络可能发生拥塞，导致数据包丢失下层网络可能发生拥塞，导致数据包丢失n运用缓冲区，检测到拥塞，暂缓发送（类似交运用缓冲区，检测到拥塞，暂缓发送（类似交通信号灯）通信号灯）传输层功能传输层功能 41n流量限制流量限制n发送端监控接收端接收到的数据包是否过发送端监控接收端接收到的数据包是否过量（确认机制）量（确认机制）
30、n差错限制差错限制n消息在传输过程中可能被：损坏、丢失、消息在传输过程中可能被：损坏、丢失、重复、乱序。重复、乱序。n可以在缓冲区保留消息副本，直到从接收可以在缓冲区保留消息副本，直到从接收端收到包确认。端收到包确认。n为每个包加上次序号，为每个确认加上确为每个包加上次序号，为每个确认加上确认号认号。传输层功能传输层功能 42传输层协议传输层协议Transport-layer protocols定义了三种传输层协议定义了三种传输层协议:vUDP：用户数据报协议：用户数据报协议v（User Datagram Protocol）vTCP：传输限制协议：传输限制协议v（Transmission Co
31、ntrol Protocol）vSCTP：流限制传输协议：流限制传输协议v（Stream Control Transmission Protocol）43UDP：用户数据报协议：用户数据报协议User Datagram protocolUDP也称无连接协议，是三个协议中最简洁的：也称无连接协议，是三个协议中最简洁的：通过给数据包增加源和目的端口号，完成多路复用和通过给数据包增加源和目的端口号，完成多路复用和解多路复用。解多路复用。给包增加校验和来进行差错限制（是与否）。若该包给包增加校验和来进行差错限制（是与否）。若该包被损坏，则丢弃，而不通知发送者重新发送。被损坏，则丢弃，而不通知发送者重新
32、发送。因缺乏序号，因缺乏序号，UDP中每个包是单独实体（与其他无关）中每个包是单独实体（与其他无关）。不供应属于单个消息的数据包间的逻辑连接。不供应属于单个消息的数据包间的逻辑连接。传送更少的信息，速度快，效率高。传送更少的信息，速度快，效率高。主要应用：刚好性比精确性更重要的应用。实时图像、主要应用：刚好性比精确性更重要的应用。实时图像、音频视频音频视频44n在两个传输层间供应逻辑连接，面对连接的协议在两个传输层间供应逻辑连接，面对连接的协议n支持传输层全部职责。没有支持传输层全部职责。没有UDP快。快。nTCP运用序号、确认号、检验和。在发送方运用缓运用序号、确认号、检验和。在发送方运用缓
33、冲区，供应了多路复用、解多路复用、流量限制、冲区，供应了多路复用、解多路复用、流量限制、拥拥塞限制、差错限制。塞限制、差错限制。nTCP的牢靠性的牢靠性n按序按序n无差错无差错n不丢失、不重复不丢失、不重复n不适合音频和视频的实时传输，重新发送数据包会不适合音频和视频的实时传输，重新发送数据包会破坏数据包的同步。破坏数据包的同步。正确投递数据正确投递数据正确投递数据正确投递数据TCP：传输限制协议：传输限制协议Transmission Control Protocol45n差错限制差错限制n检测：校验和、确认、超时检测：校验和、确认、超时n订正：重传订正：重传n确认机制确认机制 带重传的确定确
34、认带重传的确定确认n接收方收到正确的数据后，向源站回送接收方收到正确的数据后，向源站回送ACK报文报文n发送方重传错误数据（受损报文、丢失报文）发送方重传错误数据（受损报文、丢失报文）n序号的运用维持了连接，若数据包到达的依次出错序号的运用维持了连接，若数据包到达的依次出错或丢失，都将重传。或丢失，都将重传。nTCP的拥塞限制的拥塞限制nTCP的拥塞表现为时延增加的拥塞表现为时延增加n超时重传机制会进一步加重网络拥塞超时重传机制会进一步加重网络拥塞TCP：传输限制协议：传输限制协议Transmission Control Protocol46nSCTP面对连接的协议。面对连接的协议。n为了一些
35、预期的因特网服务而设计的，如因为了一些预期的因特网服务而设计的，如因特网电话和视频流。特网电话和视频流。n结合了结合了UDP和和TCP的优点。包括适当的拥塞的优点。包括适当的拥塞限制、防止泛滥和伪装攻击、更优的实时性限制、防止泛滥和伪装攻击、更优的实时性能和多归属性支持。能和多归属性支持。n应用：应用：n像像UDP，SCTP适于音频和视频的实时传输。适于音频和视频的实时传输。n像像TCP，SCTP供应差错限制和流量限制。供应差错限制和流量限制。SCTP：流限制传输协议：流限制传输协议Stream Control Transmission Protocol47网络层网络层The network
36、layer n网络层负责从源到目的地（主机到主机）网络层负责从源到目的地（主机到主机）的数据包发送，它可能跨越多个网络的数据包发送，它可能跨越多个网络（链路）。（链路）。n网络层保证每个数据包从源到目的地。网络层保证每个数据包从源到目的地。网络层负责单个数据包网络层负责单个数据包从源主机到目的主机从源主机到目的主机的发送的发送 i48网络层地址网络层地址 Network-layer addressesFigure 6.13 网络层地址网络层地址 n从客户端到服务器的数据包和从服务器返回的数据包从客户端到服务器的数据包和从服务器返回的数据包须要网络层地址。须要网络层地址。n服务器地址由服务器供应
37、，而客户端地址是客户端计服务器地址由服务器供应，而客户端地址是客户端计算机所知道的。算机所知道的。n网络层运用路由表找到下一跳的逻辑地址，把该地址网络层运用路由表找到下一跳的逻辑地址，把该地址传给数据链路层，运用这个逻辑地址来找下一个路由传给数据链路层，运用这个逻辑地址来找下一个路由器的数据链路层地址器的数据链路层地址。49路由选择路由选择 Routingn网络层有一个特殊的职责：路由选择。即确定网络层有一个特殊的职责：路由选择。即确定数据包的部分或全部路径。数据包的部分或全部路径。n因特网是因特网是LANs,WANs,MANs的集合，因此，的集合，因此，从源到目的的数据包发送可能是几个发送的
38、组从源到目的的数据包发送可能是几个发送的组合：源到路由器的发送、路由器到路由器的发合：源到路由器的发送、路由器到路由器的发送、路由器到目的地的发送。送、路由器到目的地的发送。n路由基于目的地址和可用的最佳路径来选择。路由基于目的地址和可用的最佳路径来选择。路由选择的确定是由每个路由器做出的。路由选择的确定是由每个路由器做出的。n当路由器当路由器A收到数据包时，检查路由表，找寻收到数据包时，检查路由表，找寻最佳路途，路由表供应了下一跳路由器最佳路途，路由表供应了下一跳路由器B的的IP，当数据包到达，当数据包到达B时，时，B再做出新的确定。再做出新的确定。50Figure 6.14 网络层的路由选
39、择网络层的路由选择 51网络层协议网络层协议 Network-layer protocolsnInternet Protocol(IP)nTCP/IP协议族中协议族中,网络层的主协议是因特网协议网络层的主协议是因特网协议Internet Protocol(IP).（IPV4、IPV6）IP 地址是通过一个唯一的号码和一个名字地址是通过一个唯一的号码和一个名字 识别机器的方法。识别机器的方法。I INTERNET P PROTOCOL（32位）位）00001010 00011001 10101100 0000111110.25.172.15（点分十进制）（点分十进制）在消息头部，在消息头部，IP
40、v4把源和目的的把源和目的的IP地址加到从应用层地址加到从应用层发来的数据包中，之后数据包准备传输。发来的数据包中，之后数据包准备传输。52 IPv6长度：长度：128位，一个位，一个IP地址由地址由8部分组成，每一部分组成，每一部分含部分含16个地址位，以个地址位，以4个个16进制书写。转换：进制书写。转换：IPv6192.56.1.1 96个个0位位+32位位IPv40000:0000:0000:0000:0000:0000:c038:0101IPv4网络层网络层 Network-layer protocolsIP供应了尽力而为的服务，它不保证数据包无供应了尽力而为的服务，它不保证数据包无
41、误到达或依次到达。误到达或依次到达。可以运用可以运用TCP或本身实现差错限制来补充或本身实现差错限制来补充IP供供应的服务。类似平信和挂号信应的服务。类似平信和挂号信.53数据链路层数据链路层 Data link layer v网络层数据包从源传输到目的可经过多个路由器。网络层数据包从源传输到目的可经过多个路由器。v从从一一个个节节点点到到另另一一个个节节点点传传送送数数据据是是数数据据链链路路层层的的职责。职责。(这个节点可以是计算机或路由器这个节点可以是计算机或路由器)v源源A确确定定将将数数据据包包发发送送到到路路由由器器R1后后，用用数数据据帧帧封封装装数数据据包包，在在包包头头增增加
42、加R1的的数数据据链链路路层层地地址址作作为为目目的的地地址址，源源地地址址是是A的的数数据据链链路路层层地地址址，然然后后发发送送数据包数据包v每每个个连连接接到到该该LAN的的设设备备都都收收到到该该包包，但但只只有有R1打打开它开它数据链路层负责数据链路层负责数据帧的节点到节点的发送数据帧的节点到节点的发送 i54Figure 6.15 数据链路层的通信数据链路层的通信 55数据链路层地址数据链路层地址Data-link layer addresses Figure 6.16 数据链路层地址数据链路层地址 n计算机计算机A如何知道路由器如何知道路由器R1的数据链路层地址？路由的数据链路层
43、地址？路由器器R1如何知道路由器如何知道路由器R4的数据链路层地址？的数据链路层地址？n可以静态或动态地找到设备的数据链路层地址：可以静态或动态地找到设备的数据链路层地址：静态静态:设备创建两列表，存储网络层和数据链路层地址设备创建两列表，存储网络层和数据链路层地址 动态动态:设备广播一个包含有下一设备设备广播一个包含有下一设备IP地址的特定数据包，地址的特定数据包，并用这个并用这个IP询问邻居节点，邻居返回其数据链路层地址。询问邻居节点，邻居返回其数据链路层地址。56v与与IP地地址址不不同同，数数据据链链路路层层地地址址不不是是通通用用的的。每每个个数数据据链链路路层层协协议议可可能能运运
44、用用不不同同的的地地址址格格式式和大小。和大小。v以以太太网网协协议议（主主流流局局域域网网）运运用用48位位地地址址，通通常常被被写写成成十十六六进进制制格格式式（分分成成6部部分分，每每部部分分2位十六进制），如：位十六进制），如：通常称为物理地址或介质访问限制（通常称为物理地址或介质访问限制（MAC）地址）地址数据链路层地址数据链路层地址Data-link layer addresses 57物理层物理层Physical layer l物理层完成在物理介质上传输二进制流所须要的功能物理层完成在物理介质上传输二进制流所须要的功能l数据链路层负责从一个节点到另一个节点的帧传送数据链路层负责从
45、一个节点到另一个节点的帧传送l物物理理层层负负责责组组成成帧帧的的二二进进制制位位从从一一个个节节点点到到另另一一个个节节点的传送点的传送l帧中的每个位被转化为电磁信号，通过物理介质传播帧中的每个位被转化为电磁信号，通过物理介质传播 Figure 6.17 物理层的职责物理层的职责 58层的总结层的总结 Summary of layers TCP/IP协议中每层的职责和每层涉及的地址如图所示协议中每层的职责和每层涉及的地址如图所示.Figure 6.18 因特网中的四层地址因特网中的四层地址 59Figure 6.19 运用运用TCP/IP 模型的信息交换模型的信息交换 层的总结层的总结 Su
46、mmary of layers 606-4 因特网应用因特网应用 INTERNET APPLICATIONS nE-mail：电子邮件：电子邮件nFTP：文件传输：文件传输 nTELNET：远程登录：远程登录nWWW：万维网：万维网 n其他：视频会议、分组探讨、闲聊其他：视频会议、分组探讨、闲聊 61电子邮件电子邮件 Electronic-mail Figure 6.20 电子邮件体系结构电子邮件体系结构 62n邮件发送：接受简洁邮件传输协议邮件发送：接受简洁邮件传输协议SMTP，完成，完成MTA客户端向服务器端发送邮件客户端向服务器端发送邮件n邮件接收：发送过来的邮件接收：发送过来的Emai
47、l保留在邮件保留在邮件服务器中，接收者运用邮件访问协议服务器中，接收者运用邮件访问协议（POP3/IMAP）可以取走邮件）可以取走邮件电子邮件电子邮件 Electronic-mail 63n邮件接收：邮件接收：nPOP（邮局协议）：客户端发送用户名和密码（邮局协议）：客户端发送用户名和密码来访问邮箱取走邮件。来访问邮箱取走邮件。n不足：不允许在服务器上组织不足：不允许在服务器上组织Email、不允许、不允许用户在下载邮件前检查其内容用户在下载邮件前检查其内容nIMAP（因特网邮件访问协议）：更强大、更（因特网邮件访问协议）：更强大、更困难。优势：困难。优势：n下载前可检查下载前可检查Email
48、的头的头n下载前可搜寻下载前可搜寻Email的内容的内容n部分下载部分下载Emailn在邮件服务器上创建或删除邮箱在邮件服务器上创建或删除邮箱电子邮件电子邮件 Electronic-mail 64Figure 6.21 电子邮件地址电子邮件地址 n邮件地址：本地部分邮件地址：本地部分域名域名n本地部分：定义了指定文件的名字，即用户的本地部分：定义了指定文件的名字，即用户的邮箱邮箱n域名：赐予每个邮件服务器的名字，来自域名域名：赐予每个邮件服务器的名字，来自域名系统系统DNS（Domain name system）电子邮件电子邮件 Electronic-mail 65多用途因特网邮件扩充协议多用
49、途因特网邮件扩充协议 Multi-purpose Internet Mail Extension(MIME)nSMTP不能为不支持不能为不支持7位位ASCII字符的语言字符的语言(如：汉、如：汉、法、日、德法、日、德)运用，也不能用来发送音频或视频运用，也不能用来发送音频或视频n多用途因特网邮件扩充协议多用途因特网邮件扩充协议(MIME)是补充协议，是补充协议，允许非允许非ASCII数据通过数据通过SMTP传输。传输。MIME不是电不是电子邮件协议，只是子邮件协议，只是SMTP的扩展，不能替代的扩展，不能替代SMTPFigure 6.22 多用途因特网邮件扩充协议多用途因特网邮件扩充协议 66
50、文件传输协议文件传输协议File Transfer Protocol(FTP)FTP是是因因特特网网上上最最常常见见任任务务的的标标准准机机制制，用用于于从从一一台计算机到另一台计算机拷贝文件。台计算机到另一台计算机拷贝文件。在在两两主主机机间间建建立立两两个个连连接接：一一个个传传输输数数据据，一一个个限限制信息。吩咐和数据的分开传输使制信息。吩咐和数据的分开传输使FTP效率更高。效率更高。客客户户端端：用用户户接接口口、客客户户端端限限制制进进程程、数数据据传传输输进进程程。服服务务器器端端：服服务务器器限限制制进进程程、服服务务器器数数据据传传输输进进程程。Figure 6.23 文件传