互联网网络体系结构ppt课件

1、Chapter 2 网络体系构造 2.1 网络层次模块构造模型2.2 OSI参考模型7层层次协议2.3 TCP/IP分组交换网协议2.4 IEEE802 LAN体系构造2.5 网络协议与操作系统网络体系构造 计算机网络是计算机技术与通讯技术的结合。物理连线规范通讯规那么网络通讯层次规范协议规定2.1 网络层次模块构造模型定义：计算机网络的各层及其协议的集合。或计算机网络及其部件应完成的功能。计算机网络的原理体系构造包括5层运用层：提供OSI效能运输层：保证端到端的数据发送网络层：担任分组发送数据链路层：提供无过失帧传送物理层：透明的经实际电路传送比特流协议的必要性 运用裸硬件进展通讯就象用二进

2、制位的0和1编程一样。 联网的计算机运用软件，为运用程序提供方便的高层接口。这些软件自动处置大部分低层的通讯细节问题。协议的分层下一层为效能的提供者，上一层为效能用户。各层向上一层提供“一组原语的操作效能，不阐明这些操作是如何实现的。协 议 通讯双方关于通讯如何进展而达成的一致阐明或商定。 规定计算机信息交换中信息的格式和含义的协定。1. 面向衔接效能虚电路效能 通讯系统方式建立衔接数据传送运用衔接释放衔接各层的效能分为：2. 无衔接效能邮政通讯系统方式数据报确认交付回答效能缺陷：不能防止报文的丧失、反复或失序。2.2 OSI参考模型7层层次协议运用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层运

3、用层运用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层运用层运用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层传输介质传输介质系统系统A系统系统B用户数据用户数据用户数据用户数据ISO/OSI七层协议模型运用层：提供网络与最终用户之间的界面。运用层：提供网络与最终用户之间的界面。表示层：转化特定设备的数据和格式，使通讯与设备无关。表示层：转化特定设备的数据和格式，使通讯与设备无关。会话层：在运用程序之间建立衔接和会话，并验证用户身份。会话层：在运用程序之间建立衔接和会话，并验证用户身份。传输层：提供节点之间可靠的数据传输传输层：提供节点之

4、间可靠的数据传输,担任数据格式的转换。担任数据格式的转换。网络层：实现节点间数据包的传输网络层：实现节点间数据包的传输,处置通讯堵塞和介质传输速率等处置通讯堵塞和介质传输速率等问题。问题。链路层：保证在数据节点之间可靠地传输数据帧链路层：保证在数据节点之间可靠地传输数据帧物理层：规定物理线路的机械特性、电气特性、功能特性、过程特物理层：规定物理线路的机械特性、电气特性、功能特性、过程特性性ISO/OSI七层协议模型-功能物理层 担任提供和维护物理线路，并检测处置争用冲突，提供端到端错误恢复和流控制。 处置机械的、电气的、功能的和规程的特性。如何保证通讯信道传输的原始比特流的正确性。传输能否是两

5、个方向同时进展。最初的链接如何建立。完成通讯后如何终止。网络接插件有多少针，其用途如何。数据链路层加强物理传输原始比特的功能。产生和识别帧边境。处置由于帧的破坏、丧失和反复所出现的问题。流量调理机制，防止高速的发送方的数据把低速的接纳方的数据“淹没。双向传输中竞争线路的运用权。广播式网络中处置控制对共享信道的访问。网卡是这一层的典型设备。网络层 路由选择。确定分组从源端到目的端的路由选择。拥塞控制记帐功能异构网络互联路由器是这一层的典型设备。运输层 从会话层接纳数据，假设有必要，将数据分成较小的单元传送，确保到达对方的各段信息正确无误。建立运输衔接，提高吞吐量，降低费用使多路复用对会话层透明真

6、正的源到目的的“端到端层处置跨网络衔接的建立和撤除流量控制13层经过通讯子网链接47层是“端到端的链接会话层 进展高层通讯控制，允许不同机器上的用户建立会话关系。允许进展类似运输层的普通数据传输。可用于远程登录到分时系统或在两台机器之间的文件传输。1、管理睬话：例如令牌管理2、同步：建立检查点，当发现网络解体后，只需重新传送最后一个检查点后的数据。表示层完成某些特定的功能。网络上传输的信息的语法和语义。将数据在计算机内部的表示法与网络的表示法之间进展转换。运用层提供与用户运用有关的功能。网络阅读电子邮件文件传输虚拟终端软件过程作业输入目录查询各种通用和公用的功能2.3 TCP/IP分组交换网协

7、议2.3.1 TCP/IPTransmission control protocol/ Internet protocol 传输控制协议/网际协议2.TCP/IP协议构造TransportApplicationTCPUDPIPICMPARPInternetLAN TechnologiesWAN TechnologiesNetworkIGMP物理层运用层表示层会话层传输层网络层数据链路层TELNETFTPSMTPSNMPDNS3.TCP/IP协议模型和 OSI协议模型的对比4.TCP/IP存在的问题 对“效能、“协议、“接口等概念的区分不很去除。 通用性较差。 网络接口简单。2.3.2 TCP协

8、议运输层的协议。提供面向衔接的、可靠的效能。以报文段方式发送信息。义务原理 TCP的数据传输机制称为正向认可与重传。 在传输数据的过程中进展对方数据确实认。 同时，思索数据报的正确性，在收到报文段时，会首先计算校验和，决议报文的接纳与回绝。uTCP/IP的历史1965197019801985APANETcommissionedby DOD19691975Telnet1972FTP1973TCP1974IP1981TCP/IPProtocol Suite1982DNS1984TCP报文段格式见书上28页。2.3.3 IP协议 无衔接数据报发送、数据报路由选择和过失控制。 IP将报文传送到目的主机

9、后，不论传送正确与否都不进展检验，不回送确认，也不保证分组的正确顺序，这些功能都由TCP完成。TCP与IP比较TCP：面向链接。IP：无链接。TCP：可靠效能。IP：不可靠效能。由报头和数据两部分组成。报头：20个字节的固定长度。数据：可选恣意长度。IP数据报数据报与帧的区别物理网络中的帧由硬件识别。数据报由软件识别。封装 将数据报包装成符合物理网络要求的帧的格式的过程。最大传输单元MTU不同物理网络对帧的大小的限制。以太网：1500字节。X.25广域网：120字节IP数据报格式重点了解IPv4IP数据报格式版本字段：指示IP协议数据报的协议版本。报头长度：指示报头的长度。效能类型：占8比特，

10、指示如何处置数据报。数据报长度：占16比特，指示整个IP数据报的长度，包括报头和数据，最大取值为65535字节。标识域：占16比特，用来控制分片重组，每个数据报不论分成多少片都具有一样的标识号，用来确定该分片属于哪个数据报。生存时间：占8比特。用来确定数据报被允许在网络系统中传输最多可用多少秒。最大值为255。协议域：占8比特。用来指示传输协议类型。6代表TCP协议，7代表UDP协议。协议编号全球一致。源IP地址：目的IP地址：指明网络号和主机号。选项域：用于网络的控制。填充：中选项域缺乏40字节时，用0补充。二进制根本知识用0和1表示数据。二进制与十进制关系十进制 二进制 1 10 11 1

11、00 101 110 111 1000十进制 二进制0 0 104 100 1000 1000,032 1000,0064 1000,000 1000,0000255 1111,1111与运算0与0 结果为00与1 结果为01与0 结果为01与1 结果为11.IP地址定义：用于标识连入因特网上的每台主机，它是每台主机独一的标识。在IPv4中，一个IP地址由32个二进制比特数字组成，通常被分割为4段，每段8比特，并用点分十进制表示。aaa.bbb.ccc.ddd每段的取值范围是0255最多包容的机器数是：255255255255约42亿台。 互联网与物理网络是有区别的。互联网络的目的是产生一个无

12、缝的通讯系统。它由软件生成，是一个虚拟的网络。因此，需求屏蔽下层物理网络的细节，进展一致编制。发送方将目的地协议地址放在包中发送。 很多时候，用户甚至不知道对方的协议地址，而运用计算机名字，经过DNS转化。IP地址的层次 每个32位的IP地址被分为前缀和后缀两个部分。前缀：用于确定计算机从属的物理网络。后缀：用于确定该网络中的一台计算机。ISP担任向用户提供IP地址的前缀。IP地址层次的作用1、保证每台计算机分配一个独一的地址。2、保证虽然网络号分配必需全球一致，但后缀可本地分配，不需全球一致。A、B、C类为根本类D类用于组播传输E类保管IP地址分类Network ID and Host ID

13、Network IDHost ID32 Bitsw. x. y. z.4Example:Class BA类网：aaa的取值为1127，前8位中的首位为1，并表示网络地址，后24位表示主机地址，代表主机所在的网络为大型网。B类网：aaa的取值为128191，前两位为10，前16位表示网络地址，后16位表示主机地址，代表主机所在的网络为中型网。C类网： aaa的取值为192223，前三位为110，前24位表示网络地址，后8位表示主机地址。D类网：前4位为1110，后28位为组播地址。E类网：前5位为11110，后面各位保管。地址类别的计算计算机：利用地址的头几位经过位比较快速

14、获得。人：转化为10进制分析。IP地址的转换方法1111111112864321684218 Bits255 Decimal Value (2) IP地址的分类 Address ClassesClass CwxyzClass ANetworkIDHost ID0Class BNetwork IDHost ID1 0Network IDHost ID1 1 0地址分类总结12616,3842,097,15216,777,21465,5342541 ?126128 ?191192 ?223 请指出以下IP地址是哪类IP地址 4 12

15、24判别以下IP地址的类型 B类7 A类53 B类48 C类 A类 C类 (3) 特殊的IP地址全全0网络号网络号网络号网络号全全1127全全0全全0全全1全全1恣意恣意本机本机网络网络直接广播直接广播有限广播有限广播回送回送系统启动时运用系统启动时运用标识一个网络标识一个网络在特定网络上广播在特定网络上广播在本地网络上广播在本地网络上广播测试测试.08.255.255255.2

16、55.255.255IP地址分配原那么 在网络中的主机必需有IP地址 一台主机可以有多个IP地址，称该主机为多址主机multi-homed) 路由器有多个IP地址，分属不同的网络，标识了该网络与路由器的一个衔接。一台衔接多个网络的计算机，必需为每个衔接分配一个IP地址。 一个组织希望建立含有四个物理网络的TCP/IP互联网。其中一个小型网络，两个中型网络和一个大型网络。15路由器57Network ID 分配例如Router123124.x.y.z192.121.73.z131.107.y.zRou

17、terHost ID 分配例如RouterRouter789789124.x.y.z192.121.73.z131.107.0.z1232.子网 subnet 运用A类地址或B类地址的网络可以进一步划分子网段，称为子网。 子网划分的目的：便于管理。 子网掩码的功能 区分网络ID和主机ID 确定目的地是本地网络还是远程网络子网划分的方法用主机号的高位来标识子网号，其他位表示主机号。 子网掩码

18、由32位二进制位构成，与IP地址的每一位一一对应；表现方式子网掩码中每一位的定义与IP地址中Network ID对应的子网掩码位的取值定义为“1，与IP地址中Host ID对应的子网掩码位的取值定义为“0，制定规那么子网掩码有二进制和点分十进制两种表示方法；表示方式要求：以IP地址为的网段为例，划分4个子网。1. 属于哪类网：B类。1281912. 用哪几位来分割子网：aaa.bbb.ccc.ddd中的ccc的前两位来划分。由于aaa.bbb用于确定网段号。3. 详细的划分方法。8位中每位对应的10进制数的数值1111111112864321684218 Bits255

19、Decimal Valueccc: 128 64 32 16 8 4 2 00001166.166.0.xccc: 128 64 32 16 8 4 2 0ccc: 128 64 32 16 8 4 2 0ccc: 128 64 32 16 8 4 2 01011166.166.64.x166.166.128.x166.166.192.x子网掩码运算方法 将子网掩码与IP地址逐位与运算，经过得到的结果判别。缺省的子网掩码定义Class AClass BClass C11111111000000000000000000000000111111111111111100000000000000001

20、1111111111111111111111100000000 网络号各比特全为1，主机号各比特全为0。654请指出以下IP地址缺省的子网掩码区分网络号和主机号Class B Example16.20007.w.x.IP AddressSubnet MaskNetwork IDHost ID16.200y.z10000011 01101011 00010

21、000 1100100011111111 11111111 00000000 0000000010000011 01101011 00000000 00000000IP AddressSubnet MaskResult知：某个网段的IP地址为。子网掩码为。判别如下IP地址能否属于这个网段，假设属于，指明详细的子网。1. 32. 解：将子网掩码用32位2进制表示为：11111111,11111111,11000000,000000002. 分析子网的划分情况：由于网段IP地址为

22、阐明其属于B类网；根据子网掩码的值分析，该子网分为4个子段。分别为， ， ，。3. 分析3，将其转化为32位2进制。10100110,10100110,01011100,000000004. 两个2进制数相与的结果为:10100110,10100110,01000000,00000000对应的IP地址为:5. 是给定的三个网段中的一个,由此阐明3，属于第二个子网段。6. 同理分析

23、可得，属于远程网段。4. IP路由协议 IP数据报从源主机无衔接的、逐渐地传送到目的主机，这就是IP协议的路由选择。 IP协议是一个网络层协议，它所面对的是由多个路由器和物理网络所组成的网络。IP协议的义务是提供一个虚拟的网络找到下一个路由器和物理网络。路由表 经过目的网络号和路由器IP地址，指明到达目的主机的路由信息。 路由器经过查找路由表为数据报选择一条到达目的主机的路由。路由并不需求完好的端到端的链路，只需知道下一步应传给哪个路由器就可以了。 路由表有静态和动态之分。40.0.0.

24、7 目的地 子网掩码 下一跳 直接到 直接到 R2路由器的路由表 R2路由表构造目的地的网络号目

25、的地的网络号通向目的地的本地通向目的地的本地网关的网关的IP地址地址目的地网络的目的地网络的子网掩码子网掩码net3net1net2net45. IPv6将32位地址空间扩展为128比特。2.3.4 TCP/IP的高层协议 SMTP：简单邮件传输协议 DNS：域名系统效能 FTP：文件传输协议 Telnet：虚拟终端协议 NNTP：网络新闻传输协议 ：超文本传输协议SMTP：简单邮件传输协议Simple mail transfer pr

26、otocol用于收发电子邮件的协议。每个用户有一个邮箱。支持文本、语音、图像在内的多种信息格式。最终用户对邮件的访问是经过用户代理进展的。 邮件传输代理MTA，又称报文传输代理，担任建立与远程主机的通讯和传输邮件。在本地MTA和远程MTA之间要建立一个TCP衔接，用户代理和MTA之间进展交互义务。DNS：域名系统效能DNS将主机名映射到网络地址。为每一个拥有IP地址的主机分配一个便于记忆的域名地址顶级域名：cn组织机构：edu,org,net,gov,com,int,mil TCP/IP的域名系统的主要义务之一是提供一整套名字管理的方法，就是将一

27、个合法的主机名字转化成对应的IP地址。 域名的格式由底层开场，向上直到树根。其构造的优势是树中的每一级域的管理机构担任管理它本人的域。FTP：文件传输协议 允许文件从一个主机传送到另一个主机，主机的类型可以不同。 FTP在主机与远程机之间运用两个TCP衔接。一个用于传输命令和控制信息，另一个用来传输数据。Telnet：虚拟终端协议 以联机方式访问远程计算机资源的通用工具。 采用虚拟终端技术处置物理终端不同的问题。Rlogin 用于远地登录网上某一个主机。只适用于UNIX和Linux系统。：超文本传输协议属于Web协议集，用于因特网上获取主页。处于运用层。建立在TCP之上。具有面向对象的特点和丰

28、富的操作功能。2.3.5 UDP协议运输层的一个重要协议。提供无衔接、不可靠、无流量控制、不排序的效能。比TCP简单。可与IP或其他协议衔接。只充任数据报的发送者和接受者。普通用于传输数据较少的交互式业务。2.1.6 TCP/IP模型的其他各层协议1. ICMP协议2. IGMP协议3. ARP与RARP协议4. 数据链路层和物理层1. ICMP协议Internet control message protocol网际控制报文协议。 通常用于由路由问题而引起的过失报告和控制，它能从出错点向发送点发出错误报文或控制报文，发送点收到这种报文之后，由ICMP软件处置。2. IGMP协议Interne

29、t group management protocolInternet 组管理协议。 多播网关与参与多播传送的主机之间交换信息的协议。相关知识：单播、广播、多播 义务过程：某个主机参与一个新的多播组时，按“全主机多播地址将组员身份传播出去。本地多播网关收到该信息后，将此记录记入相应表格，同时向其他多播网关通知此组员的身份信息，以建立必要的途径。 为顺应组员身份的动态变化，本地多播网关周期性地查询本地主机，以确定哪些主机依然属于多播组。 假设查询结果阐明某个多播组中曾经没有本地主机成员，多播网关停顿通告相应的组员身份信息，同时不再接纳相应的多播数据报。3. ARP协议与RARP协议网络接口层协议

30、。ARP用于将IP地址转换成物理地址。RARP用于将物理地址转换成IP地址。以太网地址解析协议ARP音讯格式ARP地址解析方法ARP音讯的传输和处置ARP缓存的维护ARP音讯格式硬件地址类型硬件地址类型 2Byte 协议地址类型协议地址类型 2Byte硬件地址长度硬件地址长度 1Byte协议地址长度协议地址长度 1Byte操作操作(恳求恳求/应对应对) 2Byte发送者的硬件地址发送者的硬件地址发送方的协议地址发送方的协议地址目的的硬件地址目的的硬件地址目的的协议地址目的的协议地址0 x010 x00硬件地址长度硬件地址长度=48bit协议地址长度协议地址长度=32bit恳求恳求=1 应对应对

31、=2发送者的硬件地址发送者的硬件地址发送方的协议地址发送方的协议地址目的的硬件地址目的的硬件地址目的的协议地址目的的协议地址以太网，以太网，IP协议协议ARP协议的规定协议的规定ARP 地址解析方法 查表： 地址联编或映射信息存储在内存的一张表中 多用于广域网 相近方式计算： 根据一定的规那么为计算机选择协议地址和硬件地址，可以从协议地址计算出硬件地址 适用于动态物理地址的网络音讯交换：经过在网络上交换信息来获得硬件地址设计专门的地址解析效能器，完成解析义务一切的计算机都参与地址解析义务ARP音讯的传输和处置 发送一个ARP音讯：构造一个ARP帧 恳求：构造一个ARP硬件广播帧 帧的类型是AR

32、P类型 ARP音讯的操作设成恳求 帧的目的地地址为全网广播地址 应对：构造一个确定硬件地址的ARP应对帧 帧的类型是ARP类型 ARP音讯的操作设成应对 帧的目的地地址为发送恳求的主机的硬件地址处置一个ARP音讯根据帧类型断定是一个ARP帧将音讯中的操作类型取出断定是恳求还是应对恳求：比较恳求的协议地址能否与本地的协议地址一样，一样，那么将恳求方的协议地址和硬件地址存入本地缓存，然后构造一个应对音讯；应对：将音讯中的地址信息记入本人的缓存解析本地IP地址ARP Cache 08005. . .8 08004. . .ARP Cache131.107.

33、7.7 08004. . .ARPBroadcastIP Address = 8Hardware Address = 08004. . .IP Address = 9Hardware Address = 08007. . .Hardware Address = 08007. . .ping 9 ARP代理：假设ARP恳求解析另一个网络上的IP地址，那么，衔接这两个网络的路由器将做出应对，路由器称为ARP代理。将路由器设置成ARP代理，可以使原主机误以为目的主机与它在同一网络上。 直接查找网关的硬件地址：由原主机断定目的所在的网络

34、是在本地还是远程，然后查找本人的缺省网关的硬件地址，将数据发往缺省网关。解析远程IP地址解析远程IP地址ARouterBARPBroadcast for Router AARPfor Router BIP Address = 4Hardware Address = 08004. . .IP Address = 9Hardware Address = 08009. . .ARP Cache 08009. . . 08006. . .ARP Cache 08004. . .131.107.

35、3.10800.108006.ping 9ARP CacheARP Cache的维护55 =FFFFFFFFFFFF =0800096543214=080004321 =080006723111 =0800023456219=080009654441ARP命令Arp -a：查看缓存的内容。arp -s：添加静态的表项。arp -d：删除表项。4. 数据链路层和物理层 TCP/IP模型中没有真正描画这部分内容，可以看

36、作是利用OSI的下两层。这使TCP/IP具有相当的灵敏性，即与网络的物理特性无关。2.4 IEEE802 LAN体系构造对应于OSI模型的物理层和数据链路层IEEE802.1独立于拓扑构造IEEE802.2独立于拓扑构造IEEE802.3适用于以太网IEEE802.4适用于令牌网IEEE802.5适用于环型令牌网IEEE组织 电气与电子工程师协会。 努力于办公自动化和轻工业局域网体系构造规范化研讨和制定的机构之一。1.IEEE802.1独立于拓扑构造 定义了局域网体系构造、寻址、网络互连、网络管理与性能测试等规范。2.IEEE802.2独立于拓扑构造 定义一个被其他更低层协议运用的逻辑链路控制

37、LLC子层。 LLC协议在包中附加了一个指明与帧相关的高层协议的信息包头，这个包头也声明了每个包的源地址和目的地。(1)LLC子层界面效能原语： 在定义一层向其高一层提供效能时，所运用的方式化效能规范语句。指明了用途、调用方法。指示原语：效能提供者向效能用户指示某种外形效能。恳求原语：效能用户向效能提供者恳求特定的效能。(2) LLC的帧构造：ISO-OSI的数据链路层运用HDLC帧格式。(3) LLC的操作类型：包括两种类型：无衔接效能操作和衔接效能操作。3.IEEE802.3适用于以太网 主要担任将“过失的实际传输信道变换成对上层是可靠的传输信道，具有介质访问控制功能，并能提供多种介质访问控制方法。 MAC介质访问控制子层子层运用了一种CSMA/CD技术，是在以太网中广泛运用的技术。4.IEEE802.4适用于令牌网5. IEEE802.5适用于环型令牌网拓扑构造与协议 拓扑构造由几种要素决议，其中最重要的是访问方式的选用。在实际网络规划中必需分清网络的拓扑构造与当前网络中正在使用的