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1、第第1919章章 LinuxLinux网络环境网络环境 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议概述协议概述 客户机客户机/服务器模型服务器模型 传输控制协议传输控制协议 用户数据报协议用户数据报协议 小结小结19.1 19.1 计算机网络基础计算机网络基础计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。所谓计算机网络,就是把分布在不同地理区域的计物。所谓计算机网络,就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的网络系统,从而使众多的计算机可以方便地互功能
2、强的网络系统,从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息,共享硬件、软件、数据信息等资源。相传递信息,共享硬件、软件、数据信息等资源。19.1.1 19.1.1 计算机网络分类计算机网络分类计算机网络类型的划分标准有多种,从地理范围划计算机网络类型的划分标准有多种,从地理范围划分,是一种公认的通用网络划分标准。按计算机联网分,是一种公认的通用网络划分标准。按计算机联网的区域大小,可以划分为:的区域大小,可以划分为:l 局域网(局域网(LAN)l 城域网(城域网(MAN)l 广域网(广域网(WAN)19.1.2 19.1.2 网络拓扑结构网络拓扑结构网络拓扑结构是指用传输媒体互联各种设备的物理布局
3、。网络拓扑结构是指用传输媒体互联各种设备的物理布局。网络的拓扑结构反映了网络中各个实体的结构关系,是建设网络的拓扑结构反映了网络中各个实体的结构关系,是建设计算机网络的第一步,是实现各种网络协议的基础,它对网计算机网络的第一步,是实现各种网络协议的基础,它对网络的性能、系统的可靠性都有重大影响。目前主要的网络拓络的性能、系统的可靠性都有重大影响。目前主要的网络拓扑结构有:扑结构有:l 总线型拓扑总线型拓扑l 星型拓扑星型拓扑l 环环型拓扑型拓扑19.1.2 19.1.2 网络拓扑结构网络拓扑结构总线型拓扑结构总线型拓扑结构将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到将网络中的所有设备通过相应
4、的硬件接口直接连接到公共总线上,结点之间按广播方式通信,一个结点发出公共总线上,结点之间按广播方式通信,一个结点发出的信息,总线上的其它结点均可收听到。的信息,总线上的其它结点均可收听到。19.1.2 19.1.2 网络拓扑结构网络拓扑结构星形拓扑结构星形拓扑结构每个结点都由一条单独的通信线路与中央节点连接,每个结点都由一条单独的通信线路与中央节点连接,任何两个节点要进行通信都必须经过中央节点控制。任何两个节点要进行通信都必须经过中央节点控制。19.1.2 19.1.2 网络拓扑结构网络拓扑结构环形拓扑结构环形拓扑结构各节点通过通信线路组成闭合回路,环中数据只能单向各节点通过通信线路组成闭合回
5、路,环中数据只能单向传输,信息按固定方向流动(顺时针或逆时针方向)。传输,信息按固定方向流动(顺时针或逆时针方向)。19.1.3 19.1.3 网络通信协议网络通信协议为减少协议设计过程的复杂为减少协议设计过程的复杂性,多数网络的实现都按分层性,多数网络的实现都按分层次的方式来组织。次的方式来组织。每一层完成每一层完成其特定的功能,同时,每一其特定的功能,同时,每一层又建立在它的下层之上。层又建立在它的下层之上。不同的网络标准,其分层的不同的网络标准,其分层的数量、层次的功能和内容都数量、层次的功能和内容都不尽相同。但是,对于每层不尽相同。但是,对于每层来说,都是通过层间的接口来说,都是通过层
6、间的接口向上一层提供特定的服务,向上一层提供特定的服务,而这种服务是以何种方式实而这种服务是以何种方式实现的对上层屏蔽。现的对上层屏蔽。19.1.4 OSI19.1.4 OSI参考模型参考模型OSI参考模型采参考模型采用了分层的结构化用了分层的结构化技术,共分七层,技术,共分七层,即物理层、数据链即物理层、数据链路层、网络层、传路层、网络层、传输层、会话层、表输层、会话层、表示层和应用层。示层和应用层。19.1.4 OSI19.1.4 OSI参考模型参考模型19.2 TCP/IP19.2 TCP/IP协议概述协议概述l TCP/IP分层模型分层模型l TCP/IP协议族协议族l 网络地址网络地
7、址l 端口端口19.2.1 TCP/IP19.2.1 TCP/IP分层模型分层模型与与OSI参考模型类似,参考模型类似,TCP/IP也是一种分层模型。它是也是一种分层模型。它是基于硬件层次上的四个概念性层次构成,即网络接口层、基于硬件层次上的四个概念性层次构成,即网络接口层、IP层、传输层和应用层。层、传输层和应用层。19.2.2 TCP/IP19.2.2 TCP/IP协议族协议族TCP/IP协议实际上并不仅仅包含协议实际上并不仅仅包含TCP和和IP协议,它是协议,它是包括包括TCP和和IP协议在内的若干协议的总称,这些协议分协议在内的若干协议的总称,这些协议分布在不同的协议层次中。布在不同的
8、协议层次中。19.2.3 19.2.3 网络地址网络地址无论采用何种通信协议,都需要给网络设备分配网络无论采用何种通信协议,都需要给网络设备分配网络地址。网络地址在整个网络中应是惟一的。在地址。网络地址在整个网络中应是惟一的。在TCP/IP协协议中,这个地址也称为议中,这个地址也称为IP地址。参与网络通信的每台主地址。参与网络通信的每台主机都至少应该分配一个机都至少应该分配一个IP地址。地址。IP协议使用这个地址在协议使用这个地址在主机间传递信息。主机间传递信息。IP地址的长度是地址的长度是32位(位(4个字节)。为个字节)。为便于记忆,将便于记忆,将32位地址从逻辑上划分为位地址从逻辑上划分
9、为4段,每段段,每段8位。位。19.2.3 19.2.3 网络地址网络地址最初设计互联网络时,为了便于寻址以及层次化构造最初设计互联网络时,为了便于寻址以及层次化构造网络,每个网络,每个IP地址包括两个标识码,即网络标识和主机地址包括两个标识码,即网络标识和主机标识。标识。IP地址根据网络标识的不同划分为五种类型,地址根据网络标识的不同划分为五种类型,A类类地址、地址、B类地址、类地址、C类地址、类地址、D类地址和类地址和E类地址。类地址。19.2.4 19.2.4 端口端口端口号是端口号是16个二进制位的整形数,其取值范围为个二进制位的整形数,其取值范围为165535。为实现系统提供的公用网
10、络服务,。为实现系统提供的公用网络服务,11023间间的端口号由系统保留,这部分端口号称为知名端口号。的端口号由系统保留,这部分端口号称为知名端口号。在在TCP/IP协议中,与协议中,与TCP协议和协议和UDP协议相对应,端协议相对应,端口主要有两种:口主要有两种:TCP端口和端口和UDP端口。由于端口。由于TCP和和UDP 两个协议是独立的,因此各自的端口号也相互独立。两个协议是独立的,因此各自的端口号也相互独立。19.3 19.3 客户机客户机/ /服务器模型服务器模型客户机客户机/服务器结构是一种基于信息的组合式结构,意服务器结构是一种基于信息的组合式结构,意在共享大型机的资源。客户机被
11、定义为一种服务请求器,在共享大型机的资源。客户机被定义为一种服务请求器,服务器被定义为一种服务供应商。单个机器既可以作为客服务器被定义为一种服务供应商。单个机器既可以作为客户机也可以作为服务器,这主要取决于软件配置和执行功户机也可以作为服务器,这主要取决于软件配置和执行功能类型。能类型。19.3 19.3 客户机客户机/ /服务器模型服务器模型重复服务器的工作流程:重复服务器的工作流程:1)等待一个客户请求的到来)等待一个客户请求的到来2)处理客户请求)处理客户请求3)发送响应给发送请求的客户)发送响应给发送请求的客户4)返回步骤)返回步骤1)19.3 19.3 客户机客户机/ /服务器模型服
12、务器模型并发服务器的工作流程:并发服务器的工作流程:1)创建主服务器,并等待一个客户请求的到来)创建主服务器,并等待一个客户请求的到来2)启动一个新的服务器来处理这个客户的请求)启动一个新的服务器来处理这个客户的请求3)返回步骤)返回步骤1)19.4 19.4 传输控制协议传输控制协议传输控制协议(传输控制协议(TCP)的主要作用是在不可靠的网络服)的主要作用是在不可靠的网络服务上为应用层提供面向连接的、端到端的可靠字节流服务。务上为应用层提供面向连接的、端到端的可靠字节流服务。TCP是一种面向连接的运输协议,在进行数据传输时首先必是一种面向连接的运输协议,在进行数据传输时首先必须建立一条运输
13、连接,数据传输完成之后释放连接。须建立一条运输连接,数据传输完成之后释放连接。TCP协议具有以下特点:协议具有以下特点:l TCP数据传输服务是全双工的数据传输服务是全双工的l TCP连接是点对点的连接是点对点的l TCP连接是面向字节流的连接是面向字节流的l TCP实体支持数据缓冲和立即发送实体支持数据缓冲和立即发送l TCP提供紧急数据功能提供紧急数据功能19.4.1 19.4.1 连接建立连接建立TCP是基于连接的协议,在正式收发数据前,必须和是基于连接的协议,在正式收发数据前,必须和对方建立可靠的连接。一个对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次握连接必须要经过三次握手才能建立
14、起来。手才能建立起来。19.4.2 19.4.2 连接关闭连接关闭数据传输完成后,任何一方都可以关闭一个数据传输完成后,任何一方都可以关闭一个TCP连连接。关闭连接的过程可以形象地称之为四次握手。这是接。关闭连接的过程可以形象地称之为四次握手。这是由于由于TCL连接是全双工,即数据在两个方向上能同时传连接是全双工,即数据在两个方向上能同时传递,因此每个方向必须单独地进行关闭。递,因此每个方向必须单独地进行关闭。19.4.3 TCP19.4.3 TCP数据报格式数据报格式每层协议在向下层传送时,都要加上自定义的包头。每层协议在向下层传送时,都要加上自定义的包头。TCP接收到来自应用层的数据包,在前面填充接收到来自应用层的数据包,在前面填充TCP头部后,头部后,将报文送至网络层。将报文送至网络层。19.5 19.5 用户数据报协议用户数据报协议UDP协议是一种面向无连接的协议。协议是一种面向无连接的协议。面向无连接面向无连接就是就是在正式通信前不必与对方先建立连接,不管对方状态就在正式通信前不必与对方先建立连接,不管对方状态就直接发送。直接发送。19.6
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