第01章 网络基础

计算机网络应用基础计算机网络应用基础课程简介：

开设计算机网络应用基础课程是我院大学计算机基础课实施教育教学改革的一项重要举措。该课程主要介绍网络基础知识和基本操作、局域网基础及其组建技术、Internet基础及其接入技术、网络应用技术、网络安全技术。大学计算机基础=计算机基础（windows、office）+计算机网络应用基础+SQL数据库程序设计基础课程目的：

学习网络基础知识，学会组建小型简单局域网络，学习各种Internet接入技术，学习网络应用，学会数字生存，能够充分运用网络为专业学习服务。计算机网络应用基础计算机网络应用基础课程学时安排：

教学周数：20周教学时数：4学时/每周，共80学时理论教学时数：18*2=36学时实践教学时数：17*2=34学时复习：一周4学时考试：一周4学时机动：2学时计算机网络应用基础计算机网络应用基础课程要求：

1、认真听课，不断总结；2、做好准备，精心上机；3、及时复习，完成作业；4、理论联系实际，利用一切机会多动手，多实践，学习组网、管网、用网。课程考核：

网上作业（10%）+上机实验（20%）+期中成绩（10%）+期末笔试（60%）凡复制网上作业、抄袭上机实验报告者，无论抄袭与被抄，成绩均为0！谨记！计算机网络应用基础对学生学习本课的几点建议

随着计算机网络技术的飞速发展和广泛应用，大学计算机相关专业都开设了计算机网络基础课程和各自专业所需要的其他计算机课程。要进行这些专业的计算机教育，应该明确这些专业计算机教育的教育目标，这个目标不同于专业教育目标，但它是专业教育的基础，是实现专业教育目标不可缺少的重要条件，是一种适应新技术环境、掌握新技术手段的能力教育。计算机网络应用基础对学生学习本课的几点建议

在学习本课的初始阶段，同学们要接触很多新的计算机网络名词概念，这些可能会使你感到陌生、抽象、难懂，这是正常的，也是学习新知识的最初境界。这时一定要告诫自己努力、坚持，勤做笔记，多去图书馆翻阅有关资料，在理论学习的同时，还必须注重上机实践，认真分析上机实验过程，完成实验报告。这样你就会渐入佳境，找到学习本课的突破口，感受到其中的乐趣，为后续专业网络课程的学习奠定基础。计算机网络应用基础学习的三种境界昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路。衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴。蓦然回首,那人却在灯火阑珊处。计算机网络应用基础

第一章网络基础知识理论教学学时：6学时（1-3周）实验教学学时：4学时（2-3周）本章主要内容第一节计算机网络概述第二节计算机网络的组成与结构第三节计算机网络的体系结构计算机网络应用基础本章教学目标：掌握计算机网络的定义、网络的分类；掌握计算机网络的功能；了解计算机网络的发展；掌握计算机网络的组成与结构；认识计算机网络体系结构掌握OSI参考模型、TCP/IP参考模型掌握网络协议的定义并认识3种常用网络通信协议计算机网络应用基础第一章网络基础知识当今世界正经历着一场信息革命，信息已成为人类赖以生存的重要资源。信息的流通离不开通信，信息的处理离不开计算机，计算机网络正是计算机技术与通信技术密切结合的产物。网络使人类的工作方式、学习方式乃至思维方式发生了深刻变革。第一节

计算机网络概述

主要内容计算机网络的定义计算机网络的分类计算机网络的功能与应用计算机网络的发展计算机网络应用基础1.1.1计算机网络的定义

计算机网络是将分散在不同地点且具有独立功能的多个计算机系统，利用通信设备和线路相互连接起来，在网络协议和软件的支持下进行数据通信，实现资源共享的计算机系统的集合。如图示

计算机网络应用基础典型的计算机网络示例计算机网络应用基础这个定义涉及到以下几个方面的问题：1．两台或两台以上的计算机相互连接起来才能构成网络。网络中的各计算机具有独立功能。2．计算机之间要通信，要交换信息，彼此就需要有某些约定和规则，这些约定和规则就是网络协议。网络协议是计算机网络工作的基础。3．网络中的各计算机间进行相互通信，需要有一条通道以及必要的通信设备。通道指网络传输介质，它可以是有线的（如双绞线，同轴电缆线等），也可以是无线的（如激光、微波等）。通信设备是在计算机与通信线路之间按照一定通信协议传输数据的设备。4．计算机网络的主要目的是实现计算机资源共享，使用户能够共享网络中的所有硬件、软件和数据资源。计算机网络应用基础效果图计算机网络应用基础效果图计算机网络应用基础效果图计算机网络应用基础效果图计算机网络应用基础操作系统地理覆盖范围通信介质拓扑结构传输速率1.1.2计算机网络的分类计算机网络应用基础1.1.2计算机网络的分类按地理覆盖范围分类局域网（LocalAreaNetwork简称LAN）城域网（MetropolitanAreaNetwork简称MAN）广域网（WideAreaNetwork简称WAN）互联网（Internet)计算机网络应用基础局域网（LAN，LocalAreaNetwork）传输距离有限，一般在1公里以内传输速率高，可达10Mbps以上误码率低一般有共享式局域网和交换式局域网2种。举例：实验机房、宿舍网、校园网、网吧等。按地理覆盖范围分类计算机网络应用基础城域网(MAN,MetropolitanAreaNetwork)

基本上是一种大型LAN，使用与局域网相似的技术，是介于局域网与广域网之间的网络。目前城域网多采用ATM技术做骨干网，成本高。地理覆盖范围在几十公里到一百公里。例如：杭州教育网、龙城热线、各地市政府公务网等。按地理覆盖范围分类计算机网络应用基础广域网(WAN,WideAreaNetwork)

传输距离广，一般在几百公里以上，亦称远程网，一般用于不同城市之间的LAN或者MAN网络的互联。传输速率低，信息衰减严重。一般租用公共通信线路（电话网、有线电视网、计算机数据网）广域网采用分组交换技术、ATM技术等。典型例子：邮电部的CHINANET，CHINAPAC，和CHINADDN网。

按地理覆盖范围分类计算机网络应用基础互联网（Internet）无论从地理范围，还是从网络规模来讲它都是最大的一种网络。Internet实现了全球计算机的互联，信息量大，传播广，因为这种网络的复杂性，所以这种网络实现的技术也是非常复杂的。按地理覆盖范围分类计算机网络应用基础广域网、城域网以及局域网的关系

城域网城域网接入网接入网接入网接入网接入网接入网广域网局域网局域网校园网企业网……计算机网络应用基础三级结构的因特网各网络之间需要使用路由器来连接。校园网企业网企业网校园网校园网企业网国家主干网地区网地区网地区网路由器计算机网络应用基础按通信介质分类有线网（双绞线网、同轴线网、光纤网）无线网（微波通信、激光通信、卫星通信、红外线通信）双绞线计算机网络应用基础按通信介质分类计算机网络应用基础点对点传输方式的网络：由一对对机器间的多条传输链路构成。信源与信宿之间的通信需经过一台和多台中间设备进行传输。网状、环形、树形、星形广播方式网络：一台计算机发送的信息可被网络上所有的计算机接收。总线形、无线（微波、卫星）

局域网络通常使用广播方式，广域网络通常使用点对点方式(也有例外)。按通信传播方式分类计算机网络应用基础计算机网络的分类按网络的拓扑结构分类什么是拓扑拓扑（Topology）：是数学图论中的一个概念，是一种研究与大小形状无关的点、线、面几何排列的方法。返回计算机网络应用基础网络的拓扑结构

网络的拓扑结构：抛开网络中具体设备的类型，把工作站、服务器、通信设备抽象为“点”，把网络中的通信介质抽象为“线”。这样计算机网络的结构就抽象为点和线组成的几何图形——网络的拓扑结构。常用网络拓扑结构：总线、星型、环形、树型等。网络拓扑结构对整个网络的设计、功能、可靠性、费用等方面有着重要的影响。返回计算机网络应用基础星形有一个中心节点，其它节点与其构成点到点连接树形一个根结点、多个中间分支节点和叶子节点构成星形拓扑树形拓扑常用网络拓扑结构计算机网络应用基础总线所有节点挂接到一条总线上，广播式信道。需要有介质访问控制规程以防止冲突。环形所有节点连接成一个闭合的环，结点之间为点到点连接。总线形拓扑环形拓扑常用拓扑结构计算机网络应用基础全连接（网状）点到点全连接，连接数随节点数的增长迅速增长（N(N-1)/2），使建造成本大大提高，只适用于节点数很少的广域网中不规则（网状）点到点部分连接，多用于广域网，由于连接的不完全性，需要有交换节点不规则拓扑全连接拓扑常用拓扑结构计算机网络应用基础按拓扑结构分类按网络拓扑结构分类，网络可划分为总线型网、星型网、环型网、树型网等。计算机网络应用基础总线型拓扑结构网络工作站终接器终接器工作站工作站工作站返回计算机网络应用基础星型拓扑结构网络工作站工作站工作站工作站工作站工作站集线器返回计算机网络应用基础环型拓扑结构网络工作站工作站工作站工作站工作站工作站返回计算机网络应用基础树型拓扑结构网络工作站工作站工作站工作站返回计算机网络应用基础网型拓扑结构网络工作站工作站工作站工作站工作站工作站返回计算机网络应用基础混合型拓扑结构网络返回计算机网络应用基础计算机网络的分类按网络的传输速率分类按网络中使用的操作系统分类按网络带宽分类按交换方式分类计算机网络应用基础传输速率10M网100M网1000M网按网络的传输速率分类计算机网络应用基础操作系统WindowsNT网UNIX网LINUX网按网络的操作系统分类计算机网络应用基础计算机网络应用基础1.1.3计算机网络的功能1．数据通信：数据通信是计算机网络的最基本功能。

（1）传输文件（2）电子邮件、IP电话、视频会议、信息发布、交互式娱乐、音乐2．资源共享：组建计算机网络的主要目的是资源共享。（1）共享硬件资源（2）共享软件资源（3）共享数据资源。3．分布与协同处理4.平衡负载5．提高计算机系统的可靠性和可用性计算机网络应用基础计算机网络的应用（1）管理信息系统（2）办公自动化系统。（3）信息检索系统（4）电子收款机系统（5）分布式控制系统（6）计算机集成与制造系统（7）电子数据交换和电子商务系统（8）信息服务系统返回计算机网络应用基础计算机网络应用举例11.共享打印机等各种硬件设备计算机网络应用基础计算机网络应用举例（2）2.共享数据资源计算机网络应用基础计算机网络应用举例（3）3.共享应用程序计算机网络应用基础1.1.4计算机网络的发展早期的计算机应用模式——单机大、中、小型机—庞大，昂贵，资源无法共享计算机构成了一个个的信息“孤岛”计算机网络产生的原因：资源共享的需求（计算能力、外设、软件、数据）大型项目的合作（进行工程项目协作）人与人之间的信息沟通（数据通信）计算机网络应用基础计算机网络的发展第一代：面向终端的计算机网络，以主机为中心。第二代：计算机－计算机网络，以通信子网为中心。第三代：开放式、体系结构标准化网络。第四代：宽带化、综合化、数字化网络下一代网络（NGN）返回计算机网络应用基础第一代计算机网络——面向终端的计算机网络返回这一阶段主要在20世纪50～60年代，即以主机为中心，通过计算机实现与远程终端的数据通信。典型代表：美国飞机订票系统HOST(航空公司总部)Terminals(订票点)通信线路(电话线路)计算机网络应用基础第一代计算机网络——面向终端的计算机网络计算机网络应用基础第一代计算机网络——面向终端的计算机网络典型代表：美国SAGE系统“半自动地面防空系统”

将远距离的雷达和其他设备的信息，通过总长达241万公里的通信线路汇集到一台IBM旋风型计算机上，实现了集中的防空信息处理与计算机远程控制。计算机网络应用基础第一代计算机网络——面向终端的计算机网络以主机为中心，面向终端。分时访问和使用中心计算机上的信息资源。中心计算机的性能和运算速度决定连接终端用户的数量。终端都不具备自主处理能力。计算机网络应用基础第一代计算机网络——面向终端的计算机网络特征：终端(Terminal)共享主机(Host)的软硬件资源单台主机：执行计算和通信任务多台终端：执行用户交互连接方式：本地或远程TSTTTTTTHOST通信线路T计算机网络应用基础第一代计算机网络——面向终端的计算机网络存在问题：中心计算机负担重；

线路利用率低，通信费用高；集中控制方式，可靠性低。计算机网络应用基础第二代计算机网络——计算机-计算机网络

这一阶段是在20世纪的60～70年代之间，这一阶段是以通信子网为中心，通过公用通信子网实现了计算机之间的通信，它是真正的计算机网络。返回计算机网络应用基础以通信子网为中心的主机互连特征多个终端联机系统互联，形成了多主机互联网络网络结构从“主机－终端”转变为“主机－主机”HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路计算机网络应用基础主机－主机网络的演变演变阶段1通信任务从主机中分离，由通信控制处理机（CCP）完成CCP：处理主机之间通信任务的专用计算机CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT计算机网络应用基础两层网络概念的出现由CCP组成的传输网络——通信子网，提供信息传输服务。建立在通信子网基础上的主机集合——资源子网，提供资源共享。CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子网计算机网络应用基础两层网络的概念结构CCCHHH资源子网通信子网在通信子网上可有多个资源子网，共享通信子网的服务HH计算机网络应用基础演变阶段2通信子网规模逐渐扩大私有→社会公用公用数据通信网PSTNX.25优点降低用户系统建设成本提高通信线路利用率兼容性好公用数据通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT主机－主机网络的演变计算机网络应用基础第二代计算机网络——计算机-计算机网络典型代表：美国国防部开发的ARPANET网（它也是世界上第一个计算机网络）美苏冷战时期由美国军方建立的实验性网络最初4个节点→60多个节点通过有线、无线与卫星通信线路的连接，覆盖从美国本土到欧洲与夏威夷等广阔地域的网络连接具有现代网络的许多特征分组交换分层次的网络体系较为完善的通信协议（TCP/IP)计算机网络应用基础第二代计算机网络——计算机-计算机网络1969年9月，3位青年学者克达因·洛克、文森·约瑟夫和罗伯特·卡恩第1次实现了有4个站点的计算机与中间服务器之间的连接。1977年7月，文森·约瑟夫和罗伯特·卡恩等10余人在美国南加州大学的信息科学研究所里，举行了一次具有历史意义的实验，他们将1个有数据的信息包通过点对点的卫星网络，跨越太平洋抵达挪威，经海底电缆到达伦敦，最后通过卫星信息网连接ARPA网传回南加州大学的实验室里，行程4万英里，没有丢失1个比特的数据信息。

计算机网络应用基础第二代计算机网络——计算机-计算机网络继ARPANET之后，各大网络公司纷纷推出自己的网络体系结构，各体系结构各自为政，没有统一的标准，使得各种不同体系结构的计算机网络互联起来将十分困难。例如，把一台IBM公司生产的计算机接入该公司的SNA（SystemNetworkArchitecture）网是可以的，但把一台HP公司生产的计算机接入SNA网就不是一件容易的事。这种情况限制了网络及信息社会日益发展的需要。若要扩大网络发展规模，实现更大范围的信息交换与资源共享，就必须将网络体系结构标准化，这是网络发展的客观需求。计算机网络应用基础著名的网络体系结构SNA体系结构(IBM公司)DNA体系结构(Digital公司)BNA体系结构(宝莱)DSA体系结构(好利获得)ISO成立专门机构研究开放系统互连参考模型OSI/RMTCP/IP体系结构

计算机网络应用基础ISO/OSI数据链路层物理层网络层传输层应用层表示层会话层通路控制数据链路控制物理层传输控制端用户功能管理服务数据流控制路由控制传输组数据链路控制物理层网络服务端用户网络应用会话控制传输控制IMP-IMP物理层HOST-HOST用户层文件传输协议远程通信协议源IMP-目的IMP数据链路物理层IPTCP/UDP应用ARPASNADNATCP/IP计算机网络应用基础第二代计算机网络——计算机-计算机网络特点：多台独立的计算机（主机）相互连接而成的。通过数据通信（通信子网），实现资源共享（资源子网）。它是真正的计算机网络。缺点：无统一的网络体系结构标准，自成系统，不同的公司开发的网络系统各不相同，不能实现互连互通，无法实现更大范围的信息交换和共享，限制了计算机网络规模的发展。计算机网络应用基础第三代计算机网络—开放式、体系结构标准化网络返回20世纪80年代开始进入了计算机网络的标准化时代。为什么需要标准化？不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力。而兼容性和互操作性的最终目的仍是资源共享标准化的时机？先制定标准再开发还是先开发再制定标准？各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是基础。计算机网络应用基础第三代计算机网络—开放式、体系结构标准化网络国际标准（ISOOSI/RM）OpenSystemInterconnection/RecommendedModel(开放系统互联参考模型，简称OSI参考模型)OSI参考模型是一种概念上的网络模型，规定了网络体系结构的框架：7个层次只说明了做什么（WHATTODO）而未规定怎样做（HOWTODO）太复杂，几乎没有与之完全符合的网络事实上的标准：TCP/IP(因特网的骨干协议)从体系结构上看，它是OSI参考模型的简化（4层）源于ARPANET网络具有良好的开放性与互联性计算机网络应用基础第三代计算机网络—开放式、体系结构标准化网络典型代表：Internet

网络数达到105数量级,主机数达到107数量级,用户数108数量级，主干速率大于2.5Gbit/s。美国政府资助的“下一代因特网计划”目标是：主干网的速率比现在的因特网高1000倍端到端的速率要达到100Mbit/s~10Gbit/s特点：具有统一的网络体系结构；遵循国际上统一的约定和规则（即：均遵守TCP/IP协议）。计算机网络应用基础第四代计算机网络——宽带化、综合化、数字化网络返回进入20世纪90年代后，计算机网络开始向宽带化、综合化、数字化方向发展。目前计算机网络正处于第4个发展阶段，这是一个智能化、全球化、高速化、个性化的网络时代。网络的高速发展时期.网络在社会生活中的大量应用阶段。网络经济的快速发展时期。计算机网络应用基础下一代计算机网络NGNNGN就是指下一代网络，是可以同时提供话音、数据、多媒体等多种业务的综合性的、全开放的宽频网络平台体系，至少可实现千兆光纤到户。另外还能把用于长途电话的低资费IP电话引入本地市话，有望大大降低本地通话费的成本和价格。NGN是以交换为核心。NGN定义：P5返回计算机网络应用基础第二节

计算机网络的组成与结构

主要内容计算机网络的基本组成资源子网和通信子网返回计算机网络应用基础1.2.1计算机网络的基本组成根据网络的定义，一个典型的计算机网络主要是由计算机系统、数据通信系统、网络软件及协议三大部分组成。计算机系统是网络的基本模块，为网络内的其他计算机提供共享资源；数据通信系统是连接网络基本模块的桥梁，它提供各种连接技术和信息交换技术；网络软件是网络的组织者和管理者，在网络协议的支持下，为网络用户提供数据通讯与资源共享服务。计算机网络应用基础提供各种连接技术和信息交换技术，包括网卡、传输介质、网络互连设备为网络内的其他计算机提供共享资源,如：服务器、工作站为网络用户提供数据通讯与资源共享服务，包括网络协议、网络操作系统、网络通信软件、网络管理软件等1.2.1计算机网络的基本组成计算机系统数据通信系统网络软件及协议一个典型的计算机网络主要是由计算机系统、数据通信系统、网络软件及协议三大部分组成。计算机网络应用基础1.2.1计算机网络的基本组成

计算机系统服务器：是一台高档的计算机或专用服务器。工作站：可为一台中低档计算机。作用1：提供“共享资源”2：负责“数据处理”数据通信系统网络适配器：是主机与网络连接的接口电路板传输介质：有双绞线、同轴电缆、光缆、微波网络互连设备：包括中继器、集线器、交换机、路由器、网桥、网关等。作用1：连接作用：把网络中的各个部件连接起来。2：数据转换作用：对数据作放大、缓冲、变换等。3：数据传送作用：对数据进行转发。返回计算机网络应用基础1.2.1计算机网络的基本组成网络软件及网络协议网络软件是在网络环境下，用于控制和管理网络，使之能正常工作的计算机程序。按功能分，有网络系统软件和网络应用软件两类。网络协议是通信双方必须共同遵守的约定和规则或标准。作用：规范通信。协议是通信中不可缺少的标准。若有一方不遵守协议，将导致双方通信的失败。协议多以软件的形式存在。计算机网络应用基础计算机网络应用基础1.2.1计算机网络的基本组成从“计算机网络的功能”出发来讨论计算机网络的组成：

计算机网络的主要功能是资源共享和数据通信两大基本功能，所以，从网络功能上看，计算机网络是由资源子网及通信子网两个子网构成的。通信控制处理机主计算机+软件+数据资源子网通信子网计算机网络应用基础1.2.2资源子网和通信子网返回计算机网络应用基础资源子网由服务器、工作站、终端、连网外设及各种软件资源和信息资源组成。主机：提供接入服务、信息服务的计算机。早期主要由大型机、中型机、小型机承担，现在也用微型机。终端：是用户访问网络的计算机，可以是哑终端或智能终端。计算机网络应用基础通信子网由通信处理机、通信线路、通信设备组成。通信处理机：一方面作为与资源子网的主机、终端连接的接口，另一方面作为通信子网中的分组存储转发结点。通信线路：连接主机、通信处理机，为它们之间传输数据提供通道。计算机网络应用基础资源子网与通信子网所谓通信子网就是计算机网络中负责数据通信的部分；所谓资源子网就是计算机网络中面向用户的部分，负责全网络面向应用的数据处理工作；而通信双方必须共同遵守的规则和约定就称为通信协议。所以从这一点上来说，我们应该更能明白计算机网络为什么是计算机技术和通信技术发展的产物了。计算机网络应用基础第三节

计算机网络的体系结构

主要内容网络体系结构的基本概念ISO的OSI参考模型TCP/IP参考模型

ISO的OSI参考模型与TCP/IP参考模型得比较常用网络通信协议选择网络通信协议的原则

返回计算机网络应用基础一个完整的网络需要一系列网络协议构成一套完整的网络协议集，协议的设计和实现非常复杂。在网络中，相互通信的两个计算机系统必须高度协调一致工作才行，而这种“协调”也是相当复杂的。知识回顾——网络协议的基本概念计算机网络应用基础1.3.1计算机网络体系结构的基本概念■“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。■大多数网络在设计时，是将网络划分为若干个相互联系而又各自独立的层次模型，然后针对每个层次及每个层次间的关系制定相应的协议。这样可以减少协议设计的复杂性。

计算机网络的层次模型及其协议的集合就称为计算机网络的体系结构。计算机网络应用基础划分层次模型

分层后层内简单层间清晰不分层通信协议复杂计算机网络应用基础为什么要划分层次模型？网络中两个实体之间的通信是一个相当复杂的过程，如果不划分层次模型，协议的制定、调试将相当麻烦。按层组织网络的目的是减小协议设计的复杂性，每一层都建立在它的下层之上。不同的网络，其层的数量、各层的名字、内容和功能都不尽相同。但在所有的网络中，每一层的目的，都是向它的上一层提供一定的服务。而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。计算机网络应用基础1.3.1网络体系结构的基本概念层次：是人们对复杂问题处理的基本方法。接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的操作及下层对上层的服务。服务：是下层通过层间的接口为上层提供其实现的某种特定功能。实体：是指网络中发送或接收信息的设备或进程，在大多数情况下是一个特定的软件模块。计算机网络应用基础计算机网络的体系结构

接口是相邻层之间的通信约定；服务是垂直的，n-1层为n层提供服务，n层为n+1层提供服务，；协议是水平的，n层协议是控制两节点中同处于n层中的实体间通信的规则，是实现服务的基础。计算机网络应用基础网络体系结构的特点以功能作为划分层次的基础。第n层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第n-1层提供的服务。第n层在向第n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。计算机网络应用基础划分层次的原则：每层的功能明确且相互独立。层内功能内聚层间接口清晰，跨越接口的信息量尽可能少。层间耦合松散层数适中。层数太少，就会使每一层的协议太复杂；层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。1.3.1网络体系结构的基本概念计算机网络应用基础层次划分的好处各层之间相互独立灵活性好每层都可以采用最合适的实现技术易于实现和维护有利于网络标准化1.3.1网络体系结构的基本概念计算机网络应用基础各种网络体系结构在计算机网络的发展过程中，曾出现过多种网络体系结构，各体系结构各自为政，没有统一的网络体系结构标准，使得各种不同体系结构的计算机网络互联起来十分困难。例如，把一台IBM公司生产的计算机接入该公司的SNA（SystemNetworkArchitecture）网是可以的，但把一台HP公司生产的计算机接入SNA网就不是一件容易的事。这种情况限制了网络及信息社会日益发展的需要。若要扩大网络发展规模，实现更大范围的信息交换与资源共享，就必须将网络体系结构标准化，这是网络发展的客观需求。计算机网络应用基础各种网络体系结构1974年，世界上第一个网络体系结构SNA，IBMDNA体系结构(Digital公司)BNA体系结构(宝莱)DSA体系结构(好利获得)1983年，ISO/OSI体系结构TCP/IP体系结构五层体系结构计算机网络应用基础ISO/OSI数据链路层物理层网络层传输层应用层表示层会话层通路控制数据链路控制物理层传输控制端用户功能管理服务数据流控制路由控制传输组数据链路控制物理层网络服务端用户网络应用会话控制传输控制IMP-IMP物理层HOST-HOST用户层文件传输协议远程通信协议源IMP-目的IMP数据链路物理层IPTCP/UDP应用ARPASNADNATCP/IP计算机网络应用基础1.3.2ISO/OSI体系结构1977国际标准化组织（ISO）为开放系统互联成立专门委员会，1980年草拟参考模型协议书，1983年正式批准为国际标准。OSI参考模型的提出：1983年，国际标准化组织（ISO）正式制定了ISO/IEC7498国际标准。即开放系统互连（OSI,OpenSystemInterconnection）参考模型。OSI体系结构定义了网络互联的7层框架，如图所示。“开放”的含义：表示可使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统进行连接。计算机网络应用基础ISO/OSI的7层参考模型计算机网络应用基础1.3.2开放系统互连参考模型(OSI/RM)OSI参考模型是一个描述网络层次结构的模型。

OSI参考模型定义的主要内容：信息在网络中的传输过程及各层的功能和架构。OSI参考模型是网络设计的蓝图，并非指一个现实的网络计算机网络应用基础OSI参考模型的基本思想计算机网络应用基础

OSI各功能层物理层（physicallayer）如何利用传输介质走每一步数据链路层（datalinklayer）每步如何走

网络层（networklayer）走哪条路可到达该处

传输层（transportlayer）对方在何处

会话层（sessionlayer）轮到谁讲话和从何处讲

表示层（presentationlayer）对方看起来像什么

应用层（applicationlayer）做什么计算机网络应用基础物理层(Physical如何利用物理媒体走每一步)实现在物理媒体上透明地传送原始比特流。定义了网络设备之间机械的、电气的、过程的和功能的特性机械特性：物理连接器的尺寸、形状、规格电气特性：信号电平，脉冲宽度，频率，数据传送速率，最大传送距离等功能特性：接口引脚的功能作用过程特性：信号时序，应答关系，操作过程返回计算机网络应用基础数据链路层(DataLink每步如何走)把从物理层来的原始数据打包成帧。负责帧在计算机之间的无差错传递，使相邻结点间的链路对网络层呈现为一条无差错的链路。帧是放置数据的、逻辑的、结构化的包。所关心的问题包括：物理地址、链路维护；组帧：把数据封装在帧中,按顺序传送；定界与同步：产生/识别帧边界；差错恢复：采用重传（ARQ）的方法；流量控制：收发双方传输速率的匹配。典型协议：多路访问控制协议(MAC，MultipleAccessControlprotocol)返回计算机网络应用基础网络层（走哪条路可到达该处）负责网络中两主机间的数据交换，由于通信的两台计算机间可能要经过许多个节点,也可能经过多个通信子网,故网络层的任务是：选择合适的路径将信息送到目的站,这就是所谓的路由选择。进行流量控制,以防止网络拥塞引起的网络功能下降。网络层传输的信息以报文分组为单位。网络层最著名的协议是国际电报电话咨询委员会CCITT的X.25协议,对应OSI的下三层，相当于ISO8473/8348标准，提供数据报和虚电路两种类型的接口。IP协议。返回计算机网络应用基础传输层(Transport对方在何处)为信源进程与信宿进程的通信提供数据传输服务；屏蔽各类通信子网的差异，使应用层不受通信子网技术变化的影响。进行数据分段并组装成报文流；传输单位为：报文提供端到端的服务提供“面向连接”（虚电路）和“无连接”（数据报）两种服务；传输差错校验与恢复；信息流控制，防止数据传输过载。传输层是资源子网和通信子网的接口层。返回计算机网络应用基础会话层（Session轮到谁讲话和从何处讲）对不同开放系统中两个进程间通信的过程进行管理和协调不参与数据传输表示层（Presentation对方看起来像什么）向应用进程提供资料表示，如信息编码、数据转换、数据压缩与恢复等。返回会话层及表示层计算机网络应用基础应用层(Application做什么)为用户的应用进程提供网络通信服务识别并证实目的通信方的可用性使协同工作的应用程序之间实现同步判断是否为通信过程申请了足够的资源处理被传送数据的表示问题，即信息的语义。应用层协议的例子：

远程登录协议Telnet、文件传输协议FTP、超文本传输协议HTTP、域名服务DNS、简单邮件传输协议SMTP、邮局协议POP3等返回计算机网络应用基础OSI中数据的传输两个开放系统之间的通信——对等层通信网络体系结构禁止不同主机的对等层之间的直接通信。(想一想，为什么?)

实际上，每一层必须依靠相邻层提供的服务来与另一台主机的对应层通信。上层使用下层提供的服务—Serviceuser下层向上层提供服务—Serviceprovider以两个人使用信件进行信息交流为例(见下页图)计算机网络应用基础■生活中信件的封装、传递与解封计算机网络应用基础对等层通信示例：问题：1、收信人与发信人之间、邮政局之间，他们是在直接通信吗？2、邮政局、运输系统各向谁提供什么样的服务？3、邮政局、收发信人各使用谁提供的什么服务？用户（发信人）邮政局运输系统用户／邮局约定用户（收信人）邮政局运输系统对信件内容的约定对信件如何传递的约定对货物如何运输的约定P3P2P1公路，铁路，航空邮局／运输系统约定计算机网络应用基础直接通信与虚通信计算机网络应用基础网络中数据的封装与解封计算机网络应用基础■完整的OSI数据传递与流动过程计算机网络应用基础OSI的参考模型计算机网络应用基础数据段头数据段头数据网络头帧头段头数据网络头帧尾数据段数据包帧比特电脉冲011101000011000010100101111010110数据多层封装封装拆封计算机网络应用基础OSI环境中的数据传输过程

OSI环境:包括连网计算机系统中的应用层到物理层7层以及通信子网.OSI环境中数据传输过程:计算机网络应用基础1.3.3TCP/IP体系结构TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署(ARPA)的一项研究计划——实现若干台主机之间的相互通信。现在TCP/IP已成为Internet上通信的标准。TCP/IP模型包括4个概念层次：应用层（application）传输层（transport）网际层（internet）网络接口（networkinterface）计算机网络应用基础■TCP/IP分层体系结构计算机网络应用基础TCP/IP参考模型TCP/IP协议具有以下几个特点：开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网、更可用于互联网；统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。计算机网络应用基础TCP/IP体系结构与OSI参考模型的对应关系计算机网络应用基础TCP/IP与应用层应用层协议支持了文件传输、电子邮件、远程登录、网络管理、Web浏览等应用，包括了所有的高层协议。应用层传输层网络接口网际层文件传输

●FTP、TFTP、NFS电子邮件

●SMTP、POP3WWW应用

●HTTP远程登录

●Telnet、rlogin网络管理

●SNMP名字管理

●DNS计算机网络应用基础TCP/IP传输层传输层负责在源主机与目的主机的应用进程间建立端-端通信。其主要功能：流量控制可靠传输传输层提供了TCP和UDP两种传输协议：TCP是面向连接的、可靠的传输协议。它把报文分解为多个段进行传输，在目的站再重新装配这些段，必要时重新发送没有收到的段。UDP是无连接的。由于对发送的段不进行校验和确认，因此它是“不可靠”的。计算机网络应用基础应用层传输层网络接口网际层面向连接的

●TCP无连接的

●UDP传输层提供了两种传输协议计算机网络应用基础TCP/IP网络层网络层负责通过网络发送和接收IP数据报，其主要协议——IP。本层提供无连接的传输服务（不保证送达，不保序）。本层的主要功能是寻找一条能够把数据报送到目的地的路径。网际层的数据表示PDU称为IP数据报；

ICMP（InternetControlMessageProtocol）提供控制和传递消息的功能；ARP（AddressResolutionProtocol）为已知的IP地址确定相应的MAC地址；RARP（ReverseAddressResolutionProtocol）根据MAC地址确定相应的IP地址。计算机网络应用基础TCP/IP实际并未定义任何数据链路层协议和物理层协议，它可运行在现有的任何一种数据链路层和物理层之上TCP/IP数据链路层和物理层计算机网络应用基础网络接口层网际层运输层应用层HTTPSMTPDNSFTPTCPUDPIPEther接口PPP接口X.25接口右图说明:TCP应用层为用户提供丰富的服务;网络接口层可以连接多种网络.计算机网络应用基础1.3.4OSI与TCP的简单比较OSI与TCP的共同点:层次化的结构OSI/RM清晰地定义了服务,接口和协议三个概念,将功能与实现细节分开,概括性强,理论完整,便于理解,普遍实用性强,至今仍被用于理论学习和系统分析;但OSI协议实现复杂,没有商业驱动力,未被实际采用.OSI的主要问题定义复杂实现困难有些功能在每一层重复出现效率低下计算机网络应用基础TCP/IP的主要问题●网络接口层并不是实际的一层●TCP/IP体系在服务,接口和协议的区别不清,功能描述和实现细节混在一起,对采用新技术设计网络的指导意义不大;但实践证明,它是成功的,互连网的发展给了它巨大的支持