第6章_计算机网络协议

1、第第6 6章章 计算机网络协议计算机网络协议 上次回顾 数据通信基础数据通信基础 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 点点- -点通信方式点通信方式 传输信号错误检测技术传输信号错误检测技术 数据链路控制数据链路控制 链路复用链路复用 本讲目标 计算机网络协议概述计算机网络协议概述 TCP/IPTCP/IP协议的体系结构协议的体系结构 OSIOSI协议的体系结构协议的体系结构 LANLAN协议协议 宽带综合业务数字网宽带综合业务数字网(B-ISDN)(B-ISDN)和异步传输和异步传输 模式模式(ATM)(ATM)及其协议简介及其协议简介 计算机网络协议概述 1.网络体系结构 计算机网络是一

2、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

3、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，任何一种协议在计算机网络的一整套规则中，任何一种协议 都需要解决都需要解决语义、语法和定时语义、语法和定时的问题。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

4、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

5、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.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

6、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.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

7、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

8、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（ISOISO）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

9、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）

10、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和目标DCE之间的通信建立、维护和终止网络连 接,并通

11、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

12、信网络的情况,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 运输层服务分为三类： 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。 根据运输层提供的服务质量ISO/OSI把运输层协议 分为5

13、类 0类协议最简单。 1类协议处理由于N-RESET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DB 3 为用户执行会话服务

14、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FTAM 2 虚拟终端协议VTP。 3 报文处理系统MHS。 4 作业传递与操作JTM 5 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

15、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