计算机网络课件

電腦網絡技術*第一章電腦網絡基礎1.1.網路的形成與發展電腦網絡的發展階段1)20世紀50年代——理論基礎2)20世紀60年代——APPANET與分組交換技術3)20世紀70年代——ISO推進標準化建設4)90年代開始——其他技術的興起：internet與ATM*電腦網絡的形成；三個階段：面向終端的電腦網絡電腦—電腦網絡開放標準化網路(ISO)*電腦網絡發展史

電腦網絡的產生和演變過程經歷了從簡單到複雜、從低級到高級、從單機系統到多機系統的發展過程，其演變過程可概括為三個階段：具有遠程通信功能的單機系統為第一階段，這一階段已具備了電腦網絡的雛形；具有遠程通信功能的多機系統為第二階段，以資源共用為目的的電腦-電腦網絡為第三階段，這一階段的電腦網絡才是今天意義上的電腦網絡。*1．具有遠程通信功能的單機系統終端通信設備主機Data主機系統圖1.1具有遠程通信功能的單機系統*具有遠程通信功能的單機系統

這種系統的主機具有通信功能,將遠端用戶的I/O設備同主機相連,這樣用戶就可以在遠端錄入程式和數據了,然後提交給主機進行處理,然後再將結果回饋到客戶端.又稱為終端-電腦網絡,是早期電腦網絡的主要形式.*2．具有遠程通信功能的多機系統

圖1-2具有遠程通信功能的多機系統*具有遠程通信功能的多機系統這種系統是對以前系統的改良,增加了FEP(FrontEndProcessor),專門負責與終端的通信工作,且功能也增強,協助主機對資訊進行預處理,提高了主機的數據處理效率.同時在用戶增加了Concentrator.提高了線路的利用率.*3．具有統一體系結構、國際化標準協議的電腦網絡

圖1-3電腦-電腦網絡具有統一體系結構、國際化標準協議的電腦網絡1.跨地域2.資源共用3.不同系統間的互聯4.拒絕壟斷*1.2.1電腦網絡的定義

電腦網絡：用通訊線路將分散在不同地點的具有獨立自主的電腦系統相互連接,並按網路協議進行數據通訊和實現資源共用的電腦集合,稱為電腦網絡。*1.3.1網路功能硬體資源共用軟體資源共用用戶間資訊交換*1.3.2電腦網絡的分類

根據網路的傳輸技術進行分類根據網路的覆蓋範圍進行分類按網路的拓撲結構分類按傳輸介質分類按網路使用的目的分類按服務方式分類按網路的使用範圍分類*根據網路的傳輸技術進行分類1．廣播式網路在廣播式網路中，所有聯網電腦都共用一個公共通信道。數據在共用介質中傳輸。無線網和匯流排型網路屬於這種類型2．點到點式網路與廣播式網路相反，在點到點式網路中，每條物理線路連接一對電腦。數據以點到點的方式在電腦或通信設備中傳輸。星型網、環形網採用這種傳輸方式。*根據網路的覆蓋範圍進行分類

1．局域網LAN(LocationAreaNetwork)局域網用於將有限範圍內（如一個實驗室、一幢大樓、一個校園）的各種電腦、終端與外部設備互連成網，小於10km的範圍，通常採用有線的方式連接起來

2．城域網MAN(MetropolitanAreaNetworks)城市地區網路常簡稱為城域網。城域網是介於廣域網與局域網之間的一種高速網路，10～100km的區域

*廣域網WAN(WideAreaNetwork)廣域網也稱為遠程網。它所覆蓋的地理範圍從幾十公里到幾千公里，網路跨越國界、洲界，甚至全球範圍目前局域網和廣域網是網路的熱點。局域網是組成其他兩種類型網路的基礎，城域網一般都加入了廣域網。廣域網的典型代表是Internet網。

*按網路的使用範圍（1）公用網:一般是國家的電信部門建造的網路。公用網也可稱為公眾網。

例：中國公用電腦互聯網(CHINANET)、中國金橋資訊網(CHINAGBN)。（2）專用網:是某個部門為本系統的特殊業務工作的需要而建造的網路。

例：中國科技網(CSTNET)、中國教育和科研電腦網(CERNET)。

分為：公用網、專用網。*按傳輸介質分類有線網採用同軸電纜和雙絞線來連接的電腦網絡。同軸電纜網是常見的一種連網方式。它比較經濟，安裝較為便利，傳輸率和抗干擾能力一般，傳輸距離較短。雙絞線網是目前最常見的連網方式。它價格便宜，安裝方便，但易受干擾，傳輸率較低，傳輸距離比同軸電纜要短。*光纖網光纖網也是有線網的一種，但由於其特殊性而單獨列出，光纖網採用光導纖維作傳輸介質。光纖傳輸距離長，傳輸率高，可達數千兆bps，抗干擾性強，不會受到電子監聽設備的監聽，是高安全性網路的理想選擇。*無線網採用空氣作傳輸介質，用電磁波作為載體來傳輸數據，目前無線網聯網費用較高，還不太普及。但由於聯網方式靈活方便，是一種很有前途的連網方式。局域網通常採用單一的傳輸介質，而城域網和廣域網採用多種傳輸介質。*按網路使用的目的分類

共用資源網：使用者可共用網路中的各種資源，如檔、掃描器、繪圖儀、印表機以及各種服務。Internet網是典型的共用資源網。數據處理網：用於處理數據的網路，例如科學計算網路、企業經營管理用網路。數據傳輸網：用來收集、交換、傳輸數據的網路，如情報檢索網路等。目前網路使用目的都不是唯一的。*按服務方式分類

客戶機/伺服器網路（C/S）

伺服器是指專門提供服務的高性能電腦或專用設備，客戶機是用戶電腦。這是客戶機向伺服器發出請求並獲得服務的一種網路形式，多臺客戶機可以共用伺服器提供的各種資源。這是最常用、最重要的一種網路類型。不僅適合於同類電腦聯網，也適合於不同類型的電腦聯網，如PC機、Mac機的混合聯網。這種網路安全性容易得到保證，電腦的許可權、優先順序易於控制，監控容易實現，網絡管理能夠規範化。網路性能在很大程度上取決於伺服器的性能和客戶機的數量。目前針對這類網路有很多優化性能的伺服器稱為專用伺服器。銀行、證券公司都採用這種類型的網路。*對等網（Peer-Peer）對等網不要求檔伺服器，每臺客戶機都可以與其他每臺客戶機對話，共用彼此的資訊資源和硬體資源，組網的電腦一般類型相同。這種網路方式靈活方便，但是較難實現集中管理與監控，安全性也低，較適合於部門內部協同工作的小型網路。*1.4電腦網絡的拓撲結構

在電腦網絡中拋開網路中的具體設備，把象工作站、伺服器、交換機等網路單元抽象為“點”，把網路中的電纜等通信介質抽象為“線”，然後從拓撲學的觀點看電腦和網路系統，就形成了點和線組成的幾何圖形，從而抽象出了網路系統的具體結構。我們稱這種採用拓撲學方法抽象的網路結構為電腦網絡的拓撲結構。電腦網絡拓撲是通過網中節點與通信線路之間的幾何關係表示網路結構，反映出網路中各實體間的結構關係。拓撲設計是建設電腦網絡的首步，電腦網絡拓撲主要是指通信子網的拓撲構型。*網路拓撲結構分類物理拓撲分類:匯流排型環型星型擴展星型樹型網狀型*網路拓撲結構分類匯流排型獨立的主幹網路所有的主機直接連接到主幹匯流排兩端要有終結器環形沒有主幹每一臺主機直接連接鄰居星形所有的網路設備連接到一個中心點星形的中心一般用HUB或者Switch*網路拓撲結構分類擴展星形把多個星形拓撲連接在一起星形的中間是HUB或者Switch擴展了網路的長度和大小樹形類似於擴展星形網狀形每一個主機到網路中的其他主機都有直接連接*1.4.3電腦網絡數據交換方式電路交換CS——CircuitSwitching類似電話系統：通道利用率低，但即時性、保密性好報文交換MS——MessageSwitching其數據單元是要發送的一個完整報文，報文長度無限制，採用存儲——轉發原理。不要建立專用通道，通道利用率高，傳輸率高，但即時性差。分組交換PS——PacketSwitching即包交換。*1.5.1我國電腦網絡的發展

1．我國公用網的初步建立2．大型國有企業、機關專用電腦網絡的建立3．中小型企業、機關局域網的建立4．我國“三金”工程的建成5．我國Internet的建立*我國公用網的初步建立1.1989年11月我國第一個公用分組交換網CNPAC(後為CHINAPAC)通過試運行和驗收.達到了開通業務的條件,1993年,端口數量達13萬個,通信速率達64kbps.CHINAPAC是為適應電腦通信而建立的,以CCITTX.25協議為基礎,可以滿足不同的需要,實現資源共用.2.在90年代,建成了CHINADDN(中國數字數據網),它是利用光纖數字電路傳輸和數字交叉複用節點組成的數字數據傳輸網.它有較高的傳輸品質,延遲小,可用帶寬較大,傳輸品質高,可靠性高.*大型國有企業、機關專用電腦網絡的建立我國較早在鐵道部建立了自己的專用電腦網絡,在80年代後期,還有一些國民經濟的重要部門,如銀行,民航,海關,證券,衛生等部門也建立了自己的電腦網絡.*我國“三金”工程的建成“三金”工程是“金橋”,“金卡”,“金關”工程“金橋”就是建設我國社會經濟資訊平臺,即建設國家公用經濟資訊網.以光纖,衛星,微波,程式控制,無線移動等多種方式,與郵電部系統數據網互為備用,它是三金工程的基礎.“金卡”是指電子貨幣工程,是銀行信用卡支付系統工程.它是金融電子化和商業流通現代化的重要組成部分.“金關”是指國家對外經濟貿易資訊網工程,當前主要推廣電子數據交換(EDI),實現無紙貿易.*我國Internet的建立20世紀90年代,我國的互聯網快速的發展.主要的幾大網絡是:中國公用電腦互聯網CHINAnet,中國電信電腦網CERnet,中國教育科研網CSTnet,中國科學技術網CHINAGBN,中國金橋資訊網UNInet,中國聯通電腦互聯網*CHINAnet始建於1995年,該網是Internet網在中國的延伸,是中國Internet骨幹網,由中國電信運營,CHINAnet由核心層,用戶層和網管中心三個層次構成,全國各地的用戶可通過電話網(PSTN),分組網(CHINAPAC),數字數據網(CHINADDN),等方式入網,其主幹網由各直轄市和各省會城市的網路節點構成.目前主幹網路速率達到2.5Gbps,*CERnet始建於1994年,其目的是將各研究所和有關大學通過CERnet網連接起來,為科研人員提供電子郵件工具,WWW以及各種資訊檢索等服務.它是一個包括主幹網,地區網和校園網組成的三級結構網路,CERnet網路中心設在清華大學.*CSTnet是中國科學院負責建設和管理的網路,它是我國最早與因特網相連的互聯網,目前,CSTnet已從94年北京中關村教育科研示範網延伸到全國100多年中科院系統的科研院所.*CHINAGBN是為國民經濟住處化服務的網路工程,即金橋工程.由吉通通信有限責任公司負責,是一個利用衛星網和光纖網構成的網路。*UNInet是成立於1994年7月的中國聯通數據網,它採用ATM+IP組網模式,以ATM信元交換為核心,是一個具有電信級安全可靠保證的運營網路.*1.6電腦網絡的組成與結構電腦網絡要完成數據處理與數據通信兩大主要任務，在結構上分成兩個部分：負責處理數據的主機與終端負責處理數據通信的通信控制處理機（CCP）與通信線路從邏輯功能上分為：資源子網與通信子網*1.6.1資源子網由電腦系統、終端、終端控制器、聯網外設、各種軟體資源與資訊資源組成負責處理全網的數據處理業務，向網路用戶提供各種網路資源與網路服務。*1.6.2通信子網通信子網是電腦網絡中負責數據通信的部分，傳輸介質可以是架空明線、雙絞線、同軸電纜、光纖等有線通信線路，也可以是微波、通信衛星等無線通信線路。硬體設備有路由器，交換機，傻交換設備等。*1.7網路介質

網路的介質是一種數據從中傳輸的材料，是通信網絡中發送方和接收方之間的物理通路。常用介質如下:雙絞線

同軸電纜光纖無線電短波通信地面微波接力通信紅外線和鐳射衛星通信VSAT衛星通信*雙絞線雙絞線由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導線組成。把兩條導線按一定密度對扭在一起可以減少相互間的電磁干擾。雙絞線和雙絞線電纜

雙絞線芯一般是銅質的，能提供良好的傳導率。雙絞線一般分為非遮罩雙絞線（UTP）和遮罩雙絞線（STP）兩種。

(1)非遮罩雙絞線（UTP）將一對或多對雙絞線線對放入一個絕緣套管。*國際電器工業協會(EIA)為雙絞線定義了1到5類不同的品質級別。電腦網絡中常用的是3類和5類：

3類

適用速率小於16Mbps的電腦網絡，例如，10Mbps以太網

5類

支持快速以太網（100Mbps）

超5類支持千兆以太網（1000Mbps）

(2)遮罩雙絞線（STP）在一對或多對雙絞線線對的外面加上一個用金屬絲編織成的遮罩層，然後再放入一個絕緣套管。按遮罩層設置的不同又分為外層遮罩雙絞線和全遮罩雙絞線*雙絞線

表1-3是UTP電纜的常見類型，10BaseT局域網中主要使用3類和5類線，它們的有效傳輸距離一般在100m左右。另外還有超5類雙絞線電纜，通過對其“通道”性能測試結果表明，與普通5類雙絞線電纜比較，它的近端串擾、衰減和結構回波等主要性能指標都有很大提高。*UTP電纜常見類型雙絞線的54321規則同軸電纜典型的同軸電纜（CoaxialCable）由一根內導體銅質芯線外加絕緣層、密集網狀編織導電金屬遮罩層以及外包裝保護塑橡材料組成，其結構如圖1-7所示。*表1-4是在網路工程施工中常常用到的一些IEEE802.310BaseT系列網路拓撲經驗，僅供參考。*光纖*光纖光導纖維是一種細小柔軟並能傳導光線的介質光導纖維是通過內部的全反射來傳輸信號光損耗低、頻帶寬、傳輸速度快、抗電磁干擾性強，但價格偏貴*光纖光纖分類單模光纖光纖在介質內部無反射，沿直線傳播，傳播距離更遠。多模光纖光纖在介質內部以不同的反射角度傳播。*光纖的連接光纖的連接有兩種方式：人工摩接機器熔接*無線電短波通信

在一些電纜光纖難於通過或施工困難的場合，例如，高山、湖泊或島嶼等，即使在城市中挖開馬路敷設電纜有時也很不划算，特別是通信距離很遠，對通信安全性要求不高，敷設電纜或光纖既昂貴又費時，若利用無線電波等無線傳輸介質在自由空間傳播，就會有較大的機動靈活性，可以輕鬆實現多種通信，抗自然災害能力和可靠性也較高。*地面微波接力通信

無線電數字微波通信系統在長途大容量的數據通信中佔有及其重要的地位，其頻率範圍為300MHz～300GHz。微波通信主要有兩種方式：地面微波接力通信和衛星通信。微波在空間主要是直線傳播，並且能穿透電離層進入宇宙空間，它不像短波那樣經電離層反射傳播到地面上其他很遠的地方，由於地球表面是個曲面，因此其傳播距離受到限制且與天線的高度有關，一般只有50km左右，長途通信時必須建立多個中繼站，中繼站把前一站發來的信號經過放大後再發往下一站，類似於“接力”，如果中繼站採用100m高的天線塔，則接力距離可增大到100km。*紅外線和鐳射

紅外線通信和鐳射通信就是把要傳輸的信號分別轉換成紅外光信號和鐳射信號直接在自由空間沿直線進行傳播，它比微波通信具有更強的方向性，難以竊聽、插入數據和進行干擾，但紅外線和鐳射對雨霧等環境干擾特別敏感。

*衛星通信

衛星通信就是利用位於3萬6千公里高空的人造地球同步衛星作為太空無人值守的微波中繼站的一種特殊形式的微波接力通信。衛星通信可以克服地面微波通信的距離限制，其最大特點就是通信距離遠，且通信費用與通信距離無關。

衛星通信的優點是:衛星通信的頻帶比微波接力通信更寬，通信容量更大，信號所受到的干擾也較小，誤碼率也較小，通信比較穩定可靠。

衛星通信的缺點是：傳播時延較長。

*VSAT衛星通信

VSAT（VerySmallApertureTerminal，甚小口徑地球終端）是20世紀80年代末發展起來並於90年代得到廣泛應用的新一代數字衛星通信系統。VSAT網通常由一個衛星轉發器、一個大型主站和大量的VSAT小站組成，能單雙向傳輸數據、語音、圖像、視頻等多媒體綜合業務。VSAT具有很多優點，如：設備簡單、體積小、耗電少、組網靈活、安裝維護簡便、通信效率高等，尤其適用於大量分散的業務量較小的用戶共用主站，所以許多部門和企業多使用VSAT網來建設內部專用網。*圖1-11VSAT網路組成1.7電腦網絡體系結構1974年，美國IBM公司首先公佈了世界上第一個電腦網絡體系結構（SNA，SystemNetworkArchitecture），凡是遵循SNA的網路設備都可以很方便地進行互連。1977年3月，國際標準化組織ISO的技術委員會TC97成立了一個新的技術分委會SC16專門研究“開放系統互連”，並於1984年提出了開放系統互連參考模型，即著名的ISO7498國際標準（我國相應的國家標準是GB9387），記為OSI/RM。*1..7.1網路術語網路協議（Protocol）“protocols”(協議)指的是所有網路為了互相交流而共同採用的規則。不同的協議描述了不同的技術規範，它們使得電腦之間能夠進行資訊的交換，而不管電腦的種類以及連接它們所採用的技術是否相同。軟體和硬體供應商都希望自己的產品能夠應用於Internet,因此他們將確保這些產品能理解Internet協議，並在其下正常工作。*協議Protocols：演算法編寫出的規則，按最優方式表述數據傳輸物理網路是怎樣建立的電腦怎樣被連接到網路傳輸的數據的格式是怎樣的數據是怎樣被傳輸的各種錯誤是怎樣被處理的*協議三要素語法：是用戶數據與控制資訊的結構與格式語義：是需要發出何種控制資訊，以及要完成的動作與應做出的回應時序：是對事件實現順序控制的時間*分層次是用於處理複雜問題而設置的結構和處理的方法，是根據功能進行劃分的特點：高層使用低層提供的服務，但並不需要知道低層服務的具體方法，低層為上層提供服務*介面(interface)是同一個結點或結點內相鄰層之間交換資訊的連接點*體系結構（Architecture）把網路層次結構模型與各層次協議的集合定義為電腦網絡體系結構，簡稱體系結構。體系結構是抽象的，而實現是具體的，它是能夠運行的一些硬體和軟體*提出網路體系結構的好處各層之間相互獨立靈活性好各層都可採用最合適的技術來實現易於實現設計與維護有利於促進標準化*OSI/RM參考模型OSI（OpenSystemInterconnection）參考模型：由國際標準化組織（ISO）提出，目的是實現異種機互連。“開放”：表示任何兩個遵守OSI標準的系統可以互連

“系統”：指電腦、終端或外部設備等*OSI模型應用層：與用戶最接近的一層表示層：通用的數據格式，語法會話層：控制會話傳輸層：流控、保證可靠性網路層：路徑選擇、路由及邏輯選路資料鏈路層：幀、介質訪問控制物理層：規定信號和介質*表1-1OSI/RM七層協議模型OSI/RM各層的功能(1)物理層

物理層是OSI參考模型的最低層，它利用傳輸介質為數據鏈路層提供物理連接。為此，該層定義了物理鏈路的建立、維護和拆除有關的機械、電氣、功能和規程特性。包括信號線的功能、“0”和“1”信號的電平表示、數據傳輸速率、物理連接器規格及其相關的屬性等。物理層的作用是通過傳輸介質發送和接收二進位比特流。*資料鏈路層

資料鏈路層是為網路層提供服務的，解決兩個相鄰結點之間的通信問題，傳送的協議數據單元稱為數據幀。數據幀中包含物理地址（又稱MAC地址）、控制碼、數據及校驗碼等資訊。該層的主要作用是通過校驗、確認和回饋重發等手段，將不可靠的物理鏈路轉換成對網路層來說無差錯的資料鏈路。此外，資料鏈路層還要協調收發雙方的數據傳輸速率，即進行流量控制，以防止接收方因來不及處理發送方來的高速數據而導致緩衝器溢出及線路阻塞。*網路層

網路層是為傳輸層提供服務的，傳送的協議數據單元稱為數據包或分組。該層的主要作用是解決如何使數據包通過各結點傳送的問題，即通過路徑選擇演算法（路由）將數據包送到目的地。另外，為避免通信子網中出現過多的數據包而造成網路阻塞，需要對流入的數據包數量進行控制（擁塞控制）。當數據包要跨越多個通信子網才能到達目的地時，還要解決網際互連的問題*傳輸層

傳輸層的作用是為上層協議提供端到端的可靠和透明的數據傳輸服務，包括處理差錯控制和流量控制等問題。該層向高層遮罩了下層數據通信的細節，使高層用戶看到的只是在兩個傳輸實體間的一條主機到主機的、可由用戶控制和設定的、可靠的數據通路。傳輸層傳送的協議數據單元稱為段或報文*會話層

會話層主要功能是管理和協調不同主機上各種進程之間的通信（對話），即負責建立、管理和終止應用程式之間的會話。會話層得名的原因是它很類似於兩個實體間的會話概念。例如，一個交互的用戶會話以登錄到電腦開始，以註銷結束*表示層

表示層處理流經結點的數據編碼的表示方式問題，以保證一個系統應用層發出的資訊可被另一系統的應用層讀出。如果必要，該層可提供一種標準表示形式，用於將電腦內部的多種數據表示格式轉換成網路通信中採用的標準表示形式。數據壓縮和加密也是表示層可提供的轉換功能之一。*應用層

應用層是OSI參考模型的最高層，是用戶與網路的介面。該層通過應用程式來完成網路用戶的應用需求，如檔傳輸、收發電子郵件等*OSI參考模型中的數據傳輸過程在OSI參考模型中，不同主機對等層之間按相應協議進行通信，同一主機不同層之間通過介面進行通信。除了最低層的物理層是通過傳輸介質進行物理數據傳輸外，其他對等層之間的通信均為邏輯通信。在這個模型中，每一層將上層傳遞過來的通信數據加上若干控制位後再傳遞給下一層，最終由物理層傳遞到對方物理層，再逐級上傳，從而實現對等層之間的邏輯通信*1.8.2協議和服務的區別及相互關係在開放系統互連參考模型OSI/RM中採用了七層協議體系結構，除最高層和最低層以外的任何一層，均可記為（N），表示“第N層”。在OSI/RM模型中，協議和服務是兩個非常重要的不同概念。控制兩個（N）層對等實體進行通信的規則的集合稱為（N）協議；兩個（N）層實體間的通信在（N）協議的控制下，能夠使（N）層向上一層提供服務，這種服務就稱為（N）服務，接受（N）服務的（N）層服務用戶是（N＋1）層實體。上述關於協議和服務的基本概念及相互關係如圖1-1所示。*圖1-1協議與服務的概念

服務訪問點服務訪問點（SAP，ServiceAccessPoint）是指同一系統中相鄰兩層實體之間進行交換資訊之處，即（N）層實體和（N＋1）層實體之間的邏輯介面，也稱為插口（Socket）或端口（Port）。一個（N）層服務是由一個（N）層實體作用在一個（N）層SAP上來完成的，雖然兩層之間可以允許有多個SAP，但一個（N）層SAP只能被一個（N）層實體所使用，並且也只能為一個（N＋1）層實體所使用；但一個（N）層實體卻可以向多個（N）層SAP提供服務，這稱為連接複用；一個（N＋1）層實體也可以使用多個（N）層SAP，這稱為連接分裂。*1.8.3數據封裝

源的某一層進行的工作在目的地的對應層上作相反的工作。我們稱源的工作叫做封裝，目的地所作的工作叫做解封裝應用層：應用層控制報頭+數據

數據1表示層：表示層控制報頭+數據1

數據2會話層：會話層控制報頭+數據2

數據3傳輸層：數據3進行分段

data1+data2+……傳輸層控制報頭+data分段：形成報文網路層：網路層控制報頭+報文數據

分組：形成數據報（Pocket）資料鏈路層：鏈路層控制報頭+數據報

分幀：形成數據幀（Frame）*封裝過程數據數據數據數據數據數據數據應用層表示層會話層傳輸層網路層鏈路層物理層數據數據數據分段分組分幀Bit流數據在各層之間的傳遞過程主機A主機B應用進程A應用層運輸層網際層資料鏈路層物理層應用進程B應用層運輸層網際層資料鏈路層物理層物理傳輸媒體01100010…比特流…10011100數據部分首部尾部

數據部分首部

數據部分首部

數據部分首部應用程式數據1.9TCP/IP模型什麼是TCP/IP模型？TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）是國際互聯網路事實上的工業標準，ARPANET最初設計的TCP稱為網路控制程式NCP，在上面傳送的數據單位是報文（Message），實際上就是現在的TPDU。隨著ARPANET逐漸變成了Internet，子網的可靠性也就下降了，於是NCP就演變成了今天的TCP。與TCP配合使用的網路層協議是IP。特點：可路由性、一系列協議目前異種網路通信使用的唯一協議體系TCP/IP協議在硬體基礎上分為4個層次*TCP/IP體系結構應用層表示層會話層運輸層網路層資料鏈路層物理層運輸層網際層應用層（各種應用層協議如FTP,TELNET,SMTP等）網路介面層(a)OSI體系結構(b)TCP/IP體系結構TCP/IP協議族是Internet的事實上的國際標準*圖1-3TCP/IP與相應OSI/RM層次對比應用層傳輸層網際層網路介面層對應於OSI第4層的協議有3個，如下：（1）運輸控制協議TCP：這是最主要的一個面向連接的協議。（2）用戶數據報協議（UDP，UserDatagramProtocol）：這是主機和主機之間的無連接數據報協議，UDP使用IP提供的數據報服務，但對IP進行了擴充，如增加了端口編號等。（3）網路話音協議（NVP，NetworkVoiceProtocol）：即分組話音通信協議。在軍事通信領域中比較有用。*對應於OSI/RM第5～7層的高層協議有：（1）遠程登錄協議TELNET。（2）檔傳輸協議（FTP，FileTransferProtocol）。（3）簡單電子郵件傳送協議（SMTP，SimpleMailTransferProtocol）。（4）功能變數名稱服務（DNS，DomainNameService）。（5）簡單網路管理協議（SNMP，SimpleNetworkManagementProtocol）。*1.9.2TCP報文段格式

（1）源端口（SourcePort）字段和目的端口（Destination）字段（2）序列號（SequenceNumber）字段（4）數據偏移字段（5）檢驗和字段*圖3-12是TCP的TPDU首部的格式，其首部的最小長度為5個32bit，即20個位元組。下麵介紹各字段的意義。圖3-12TCP報文段格式端口：每個TCP段都包含源端和目的端的端口號，用於尋找發端和收端應用進程。這兩個值加上IP首部中的源端IP地址和目的端IP地址唯一確定一個TCP連接。有時，一個IP地址和一個端口號也稱為一個插口（socket）。）(包含客戶IP地址、客戶端口號、伺服器IP地址和服務器端口號的四元組)可唯一確定互聯網路中每個TCP連接的雙方。*序列號：序號用來標識從TCP發端向TCP收端發送的數據字節流，它表示在這個報文段中的的第一個數據位元組。確認號：確認序號包含發送確認的一端所期望收到的下一個序號。因此，確認序號應當是上次已成功收到數據字節序號加1。只有ACK標誌為1時確認序號字段才有效。*URG緊急指針（urgentpointer）有效ACK確認序號有效。PSH接收方應該儘快將這個報文段交給應用層。RST重建連接。SYN同步序號用來發起一個連接。FIN發端完成發送任務*滑動窗口：TCP的流量控制由連接的每一端通過聲明的窗口大小來提供。窗口大小為位元組數，起始於確認序號字段指明的值，這個值是接收端正期望接收的位元組。窗口大小是一個16bit字段，因而窗口大小最大為65535位元組校驗和：檢驗和覆蓋了整個的TCP報文段：TCP首部和TCP數據。這是一個強制性的字段，一定是由發端計算和存儲，並由收端進行驗證。TCP檢驗和的計算和UDP檢驗和的計算相似。*緊急指針：只有當URG標誌置1時緊急指針才有效,TC