计算机网络体系结构与协议

计算机网络体系结构与协议

一，基本概念（1）网络协议在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确规定了所交换的数据格式以及有关的同步问题1，定义：计算机网络是由多个互连的结点组成，结点之间要不断地交换数据和控制信息。为进行网络中的数据交换而建立的规则、准则或约定即称为网络协议。2，组成：一个网络协议主要由以下三个要素组成（也可称为关键要素）①语法：即数据与控制信息的结构或格式②语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作及做出何种应答③即事件实现顺序的详细说明3，分层的好处对于复杂的网络协议，其结构最好采用层次式。分层可以有以下几个好处：①各层之间是独立的

②灵活性好③结构上可分隔开④易于实现和维护⑤有利于标准化工作网络协议对计算机网络是不可缺少的，一个功能完备的计算机网络需要制定一套复杂的协议集，对于复杂的计算机网络协议最好的组织方式是层次结构模型。我们将计算机网络层次结构模型和各层协议的集合定义为计算机网络体系结构。换句话说，网络体系结构是计算机网络所应完成的功能的精确定义。体系结构与其具体实现是不同的，网络体系结构是抽象的，是对功能的精确描述，而实现是具体的是真正运行的硬件和软件。（2）相关概念

下面介绍一些与网络协议有关的相关的重要概念1，系统和实体系统也叫做网络节点或简称结点。是网络中有自治能力的计算机或交换设备。实体包括硬件实体和软件实体。是指每个层次中能够发送和接受信息的任何东西。2，协议栈是指特定系统中所有层次的协议的列表

3，网络体系结构是指层次结构与协议的集合

4，接口与服务

接口是相邻两层之间的边界，底层通过接口为上层提供服务服务的使用者和提供者通过服务访问点直接联系所谓服务访问点是指相邻两层实体之间通过接口调用服务或提供服务的联系点

5，面向连接的服务和无连接的服务服务分为面向连接的服务和无连接的服务。面向连接的服务有一个面向连接的过程，这种服务可靠性高，而且保证数据顺序传输。无连接的服务不需要维持连接，可靠性低，也不保证数据的传输顺序。6，服务原语服务通常由一系列的服务原语来描述的，所谓原语就是不可再细分的意思7，服务访问点服务访问点是相邻两层实体之间通过接口调用服务方式或提供服务的联系点8，协议数据单元协议数据单元是对等实体之间通过协议传送的单元位于不同系统的同一层次的实体叫做对等实体

9，接口数据单元接口数据单元又称服务数据单元，是相邻层之间通过接口传递的数据单元。10，服务与协议的关系实体使用协议的最终目的是为了实现它所需提供的服务，每一层可以根据需要选择和改变本层所使用的协议，而不影响高层软件的实现3.2OSI参考模型

1，OSI参考模型的基本概念国际标准化组织ISO发布的最著名的标准是ISO/IEC7498，又称为X.200建议,该体系结构标准定义了网络互联的七层框架,即ISO开放系统互联参考模型.开放系统互联参考描述了通过网络传输介质、信息或数据是如何从一台计算机的一个应用程序到达网络中的另一台计算机的一个应用程序。开放系统互联OSI中的“开放”是指只要遵循OSI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他任何系统进行通信。国际互联涉及到把两个网络连接在一起的问题。2，OSI参考模型在OSI参考模型中，计算机之间传送信息的问题被分为7个较小的且更易于管理的问题。每一个小问题都是由模型中的一层来解决。把7个更小更易于管理的问题映射为不同的网络功能叫分层。模型中的每一层都解决一个不同的问题OSI参考模型的底层（1-3）负责在网络中进行数据的传送常常又把它们叫做介质层。OSI参考模型的上层（4-7）在下3层进行数据传输的基础上，保证数据传输的可靠性，又常叫做主机层大多数网络设备按7层实现主机层：保证主机之间精确的数据传输介质层：控制网络上信息的物理传输3，OSI参考模型的层次结构1，第7层应用层应用层是OSI模型中最靠近用户的一层，它为用户的应用程序提供网络服务它不同于其他层的地方就在于它不为OSI模型7层协议中任何其他层提供服务，但它为在OSI模型以外的应用程序提供服务。

2，第6层表示层所谓表示层就是由一个端点用户所产生的报文要在另一个端点用户上表示出来的形式。表示层保证一个系统应用层发出的信息被另一个系统的应用层读出。如果必要，表示层用一种通用的数据表示格式在多种数据之间进行转换。3，第5层会话层会话层负责在应用进程之间建立、组织和同步会话。解决应用进程之间会话的许多具体问题。会话层为表示层提供服务，同时会话层也同步表示层实体之间的对话，管理它们之间的数据交换。4，第4层传输层传输层是整个协议层次结构中最核心的一层，传输层把数据分段并且组装成数据流，传输层为数据的传输提供服务

特别重要要的是：：网络中中的数据据的可靠靠传输是是如何完完成的，，是传输输层最关关心的问问题。为为了提供供可靠的的服务，，传输层层提供建建立、维维护和有有序地中中断虚电电路，传传输差错错校验和和恢复以以及信息息流控制制机制。。5，第3层网网络层层网络层是是一个复复杂的层层，它为为处在两两个不同同地理位位置上的的网络系系统中的的终端设设备之间间提供连连接和路路径选择择6，第2层数数据链链路层数据链路路层在物物理线路路上提供供可靠的的数据传传输，因因此，数数据链路路层关心心的问题题包括物物理地址址、网络络拓扑、、线路的的规划等等7，第1层物物理层层物理层定定义了激激活，维维护和关关闭终端端用户之之间电气气的、机机械的、过程程的和功功能的特特性。4，对等等通信在OSI参考模模型中，，两个不不同的终终端系统统通信过过程，不不包括对对等层之之间的直直接通信信，为了了完成这这些任务务，它必必须使用用别的方方式和另另一个系系统中的的对等层层进行通通信。我们可为为每个对对等层协协议之间间要交换换的信息息单元起起一个统统一的名名字，叫叫协议数数据单元元5，数据据封装为了理解解网络中中的结构构和工作作原理，，用户应应该记住住网络中中的数据据都是从从源端发发出经过过网络传传送到目目的端。。在网络中中发送的的信息叫叫做数据据或数据据包。如果一台台计算机机要发送送数据到到另一台台计算机机数据首首先必须须打包，，该过程程叫做封封装。数据封封装过过程（以发发送E-MAIL为为例））5个个转换换步骤骤：1，生生成数数据2，打打包生生成端端到端端传输输的数数据3，在在头部部加入入网络络地址址4，把把物理理地址址加入入到数数据链链路层层的数数据头头部5，把把信息息转换换为比比特流流3.3TCP/IP参考考模型型1，发发展过过程INTERNET在在全世世界的的飞速速发展展与TCP/IP协协议应应用对对网络络技术术的发发展都都有很很深的的影响响ARPANET是最最早出出现的的计算算机网网络之之一，，现代代计算算机网网络的的很多多概念念和方方法都都是从从APRANET基基础上上发展展出来来的最初ARPANET使用用的是是租用用线路路，当当卫星星通信信系统统与通通信网网发展展起来来之后后，ARPANET最初初开发发的网网络协协议使使用在在通信信可靠靠性较较差的的通信信子网网中出出现了了不少少问题题，这这就导导致了了新的的网络协议议TCP/IP的出出现虽然TCP协议议，IP协协议都都不是是OSI标标准，，但他他们是是目前前最流流行的的商业业化的的协议议，并并被公公认为为当前前的工工业标标准或或事实实上的的标准准。在TCP/IP协议议出现现之后后，出出现了了TCP/IP参考考模型型。TCP/IP参参考模模型最最早是是由KAHN在在1974年定定义的的，1985年年LEINER等人人进一一步对对它发发展了了研究究，1988年年CLARK在在参考考模型型出现现之后后对其其设计计思想想进行行了讨讨论①TCP/IP网络络协议议TCP/IP（（传输输控制制协议议/网网际协协议））网络络体系系结构构源于于美国国ARPANET工工程，，由它它的两两个主主要协协议即即TCP协协议和和IP协议议而得得名。。实际际上TCP/IP框框架包包含大大量的的协议议和应应用，，TCP/IP是多多个独独立定定义的的协议议的集集合，，简称称TCP/IP协议议集。。②TCP/IP参考考模型型与层层次1，模模型分分析2，层层次主机-网络络层：是TCP/IP参参考模模型的的最低低层，，负责责通过过网络络发送送和接接受IP数数据报报。主主机-网络络层也也称为为网络络接口口层，，负责责将数数据包包送到到电缆缆上，，是实实际的的网络络硬件件接口口。网网络接接口层层协议议定义义了主主机如如何连连接到到网络络，管管理着着特定定的物物理介介质。。互连层层：主要要功能能是负负责将将源主主机的的报文文分组组发送送到目目的主主机，，源主主机与与目的的主机机可以以在一一个网网上，，也可可以在在不同同的网网上。。网络络互连连层是是TCP/IP模型型的关关键部部分，，它所所使用用的协协议是是IP协议议。它它把传传输层层送来来的消消息组组装成成IP数据据报文文，并并把IP数数据报报文传传递给给主机机-网网络层层传输层：TCP/IP参考模模型的传输输层定义了了两种协议议，即传输输控制协议议（TCP）与用户户数据报协协议（UDP）应用层：应用层包括括了所有的的高层协议议，并且不不断有新的的协议加入入。3.4OSI与TCP/IP的比较较1,模型对对比①OSI采用的是是七层模型型,而TCP/IP是四层结结构(实际际上是三层层结构)②TCP/IP参参考模型的的网络接口口层实际上上没有真正正的定义,而OSI参考模型型不仅分了了两层,,而且每一一层的功能能都很详尽尽③TCP/IP参考考模型中,没有了会会话层和表表示层④传输层层3.5NovellNetware参参考模模型目前使用最最多的网络络体系结构构模型还有有NOVELLNETWARE参考考模型1,NOVELLNETWARE与与OSI参参考模型对对比图2,它使用用IPX/SPX协协议,该协协议专门为为局域网而而研制,是是NOVELLNETWARE体系系结构中最最重要的协协议3.6局局域网协协议举例1,NetBEUI协议这是网络基基本输入输输出系统扩扩展用户接接口协议,通常用于于小于200台计算算机的部门门级局域网网协议.它它不具备跨跨网段工作作的功能,也就是不不具备路由由功能,因因此不具备备组建大型型网络的能能力.2,IPX/SPX协议IPX/IP协议它它具有强大大的路由功功能,可以以连接多个个网段适合大型网网络使用,IPX协协议不能保保证数据被被有序和正正确地传输输到接收方方,它是一一种无连接接的服务,SPX会会检测数据据包是否被被正确和完完整地传输输到了接收收方,是一一个面向连连接的协议议.补充:操作作题目1,协议的的安装2,协议的的绑定9、静夜四无邻邻，荒居旧业业贫。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黄叶叶树，灯下下白头人。。。20:49:3420:49:3420:4912/29/20228:49:34PM11、以我我独沈沈久，，愧君君相见见频。。。12月月-2220:49:3420:49Dec-2229-Dec-2212、故人江海别别，几度隔山山川。。20:49:3420:49:3420:49Thursday,December29,202213、乍见翻疑梦梦，相悲各问问年。。12月-2212月-2220:49:3420:49:34December29,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。29十二月月20228:49:34下午20:49:3412月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月228:49下下午午12月月-2220:49December29,202216、行动出成成果，工作作出财富。。。2022/12/2920:49:3420:49:3429December202217、做前，能够够环视四周；；做时，你只只能或者最好好沿着以脚为为起点的射线线向前。。8:49:34下午8:49下下午20:49:3412月-229、没没有有失失败败，，只只有有暂暂时时停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多事事情努力力了未必必有结果果，但是是不努力力却什么么改变也也没有。。。20:49:3420:49:3420:4912/29/20228:49:34PM11、成成功功就就是是日日复复一一日日那那一一点点点点小小小小努努力力的的积积累累。。。。12月月-2220:49:3420:49Dec-2229-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。20:49:3420:49:3420:49Thursday,December29,202213、不知香积积寺，数里里入云峰。。。12月-2212月-2220:49:3420:49:34December29,202214、意志志坚强强的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥块一一样任任意揉揉捏。。29十十二二月20228:49:34下下午20:49:3412月月-2215、楚塞三湘接接，荆门九派派通。。。十二月228:49下下午12月-2220:49December29,202216、少年十五五二十时，，步行夺得得胡马骑。。。2022/12/2920:49:3420:49:3429December202217、空山新新雨后，，天气晚晚来秋。。。8:49:34下午午8:49下午午20:49:3412月-229、杨柳散和和风，青山山澹吾虑。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、阅阅读读一一切切好好书书如如