计算机网络基础微课版 课件 模块2　规划网络宏伟蓝图-网络体系结构

网络体系结构主讲人：XXX计算机网络基础思维导图课前回顾课前回顾1.如图所示为三国时期“曹冲称象”的场景，我们从这个故事中得到什么启示？在现实生活中，人们在面对复杂问题时也采用了与此类似的方法来处理，你能举例说明吗？课前回顾2．假如你在重庆，需要通过书信与美国芝加哥的朋友进行沟通交流。考虑到通信距离较远，信件无法直接由你自己交到你的朋友手中，信件的分拣和投递需要交给邮政局来处理，信件的转送和运输需要交给运输部门来处理，如图所示。请根据邮政通信系统的业务运行过程，回答下列问题。课前回顾（1）根据图中提示，将空白处补充完整。（2）通信双方需要知道去对方的具体路径吗？邮政局或运输部门需要了解通信双方的信件内容吗？（3）邮政通信系统从逻辑上划分为几个步骤或几个层次的优点是什么？（4）将邮政通信系统业务运行过程进一步抽象，画出抽象模型图。学习提示132实现计算机网络通信需要具备哪些条件？为什么需要对计算机网络结构进行分层？什么是计算机网络分层结构？7

学习目标知识目标本节目标1.了解分层结构的好处。2.理解协议对网络通信的作用和遵守规则的意义。3.掌握计算机网络体系结构的概念。1.通过介绍网络协议的内涵，引导学生遵守规则和纪律的重要性，养成遵守法律或约定俗成的社会规则的意识。2.通过学习协议分层和网络体系结构的概念，培养学生化繁为简、分而治之、从抽象到具体的分析与解决问题的思维方法。素质目标能力目标1.能够安装和使用协议分析工具。课程导入重点本节目标1.层次结构理解2.计算机网络体系结构理解层次结构理解难点主题一：计算机网络协议分层结构学习目标了解层次结构的好处；理解协议对网络通信的作用和遵守协议栈的意义；掌握计算机网络体系结构的概念；11

分层实例享用牛奶的人未必了解其生产过程我不管怎么做的，好喝就行。12

层次结构分层实例使用网络的人未必知道数据的传输过程我不管怎么传的，能聊就行。13

层次结构邮政系统的层次结构模型写信人收信人邮局收发邮件邮局收发邮件邮局分拣邮件邮局分拣邮件写信、贴邮票收集信件、盖邮戳分拣信件运输邮件拆信、阅读信件分发邮件分拣信件运输邮件通信者之间约定收件规则分拣规则运输部门之间的约定信纸信信袋信纸信信袋邮局运输部门邮局运输部门接口14

层次结构四川重庆分层：将复杂的流程分解为几个功能相对单一的子过程层次结构邮政系统的分层设计方法，成功的解决了亿万人民信件传送的问题。可见分层思维能够帮助解决复杂问题。15

分层思维新冠疫情防控中的分层思维：邮政系统的分层设计方法，成功的解决了亿万人民新建传送的问题。为我们设计计算机网络系统提供了思路。16

（1）主机和端系统与通信子网，以及网络中节点间的物理连接处，用于实现物理连接。（2）网络中相邻节点之间实现可靠的数据传输。（3）源主机和目的主机节点之间实现跨网络的数据传输。（4）源主机和目的主机上实现不同应用进程的可靠传输。（5）网络应用之间的可靠传输。分层思维层次结构网络分层结构的好处按功能进行划分，便于理解和掌握便于标准化工作，利于不同系统之间兼容各层功能相对独立，易于开发和实现某层功能实现变动，不会对给其它各层带来影响便于管理和维护网络故障问题17

层次结构你好Hello语言不通无法沟通协议不一致无法通信AB网络协议是指通信双方为了实现通信而设计的约定或会话规则。AHelloHelloB语言一样方可沟通协议一致才能通信Internet网络中的通信就需要网络协议18

网络协议是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序的意义，表示要怎么做。例如，报文中内容的组织形式，报文中内容的顺序、形式等就是协议的语法问题。语法19

网络协议三要素用于解释传输数据每一部分的含义。它规定了需要发出何种控制信息，以及完成的动作与响应。例如，对于报文，它由什么部分组成，哪些部分用于控制数据，哪些部分是真正的通信内容。这就是协议的语义问题。通俗讲就是要做什么。语义20

网络协议三要素又称同步，协议定义了何时进行通信，先讲什么，后讲什么，讲话的速度等，这就是时序问题，即对事件实现顺序的详细说明，表示要什么时候做。例如在双方进行通信时，发送端发出一个数据报文，如果目标端正确收到，则回答源端接收正确；若接收到错误的信息，则要求源端重发一次。时序21

网络协议三要素为什么要分层主机A主机B数据封装将计算机数据转为信号告知网络如何识别目的端测试接收方是否开机，连接是否正常保证数据能被安全地发送到接收端……计算机网络的通信是一个非常复杂的过程为了减少网络协议的复杂性分层的方法设计网络协议协议1功能1协议2功能222

网络协议分层网络协议各层次之间关系从邮政通信系统得到的启示，进一步抽象为网络协议分层模型分层模型特点：N+1层N层N-1层实体实体实体实体实体实体N+1层N层N-1层N+1层协议N层协议N-1层协议接口接口接口接口1.同一结点内相邻层间通过接口通信2.不同结点的同等层具有相同的功能3.各层功能通过协议实现23

网络协议分层网络协议各层次之间关系实体与对等实体N+1层N层N-1层实体实体实体实体实体实体N+1层N层N-1层N+1层协议N层协议N-1层协议接口接口接口接口

不同机器上位于同一层次、完成相同功能的实体称为对等实体。24

网络协议分层

任何可以发送或者接收信息的硬件或者软件进程称为实体。网络协议各层次之间关系服务N+1层N层N-1层实体实体实体实体实体实体N+1层N层N-1层N+1层协议N层协议N-1层协议接口接口接口接口1.每一层为相邻的上一层所提供的功能称为服务2.上层通过接口向下层请求服务25

网络协议分层网络协议各层次之间关系接口N+1层N层N-1层实体实体实体实体实体实体N+1层N层N-1层N+1层协议N层协议N-1层协议接口接口接口接口1.相邻层之间交换信息的连接点2.同一节点内的各相邻层之间都应有明确的接口，高层通过接口向低层提出服务请求，底层通过接口向高层提供服务26

网络协议分层层、服务、接口之间的关系通信的两端，具有相同的层次服务定义了本层做什么，而不是具体实现本层向相邻上层提供服务，利用相邻下层的服务，是“垂直”关系层与层之间通过接口完成服务请求和服务提供，只要求提供调用的参数或中间结果相同层次之间的信息交互是通过协议来实现的，属于内部事务，是“水平”关系记住：协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则服务是“垂直的”，即服务是由下层向紧邻的上层通过层间接口提供的27

网络协议的格式28

例如，人们熟知的TCP/IP协议栈是一系列以TCP和IP协议为核心的协议，是Internet的通信语言。如今计算机连接Internet都要进行TCP/IP协议设置，TCP/IP协议成了Internet中人与人之间通信的“牵手协议”。一系列网络协议的集合。提供了使用计算机能够进行网络通信的软件。网络协议栈网络协议栈提供了能够进行网络通信的软件TCP/IP---传输控制协议/因特网互联协议

广泛使用IPX/SPX---互联网络数据包交换/序列分组交换协议NetWare系统使用

NetBEUI---NetBios增强用户接口

为IBM开发的非路由协议AppleTalk---苹果交流协议Apple创建，用于Apple系列的个人计算机SNA--IBM系统网络体系结构IBM开发的网络体系结构，广泛应用于IBM的主机环境29

网络协议栈协议数据单元（PDU）PDU：是在不同站点的各层对等实体之间，为实现该层协议所交换的信息单元PDU由控制部分和数据部分组成控制部分由若干字段组成，表示通信中用到的双方可以理解和遵循的协议和规则

PDU是各层功能的集中体现者30

网络协议的格式31

由于网络协议是分层来描述的，因此计算机网络中的每一层次都有该层对应的PDU。人们经常说的协议打包（封装），指的是发送方从高层到低层，高层的PDU到低层时，成为该层PDU的数据部分的内容。网络协议的格式协议数据单元（PDU）每一层传输的数据都需要重新封装，封装的目的是适合这一层传输，因此每一层的PDU是不同的OSI参考模型各层的协议数据单元，需要记住TCP报文段/UDP用户数据段IP数据报（分组）以太网MAC帧比特流用户数据应用层数据应用层传输层应用层数据网络层传输层报段数据链路层IP分组FCSMAC帧首部源MAC目的MAC…IP首部源IP目的IP首部检验和……TCP/UDP首部源端口目的端口检验和……物理层以太网帧帧定界码32

网络协议的格式协议数据单元（PDU）封装：数据要通过网络进行传输，要从高层一层一层地向下传送，如果一个主机要传送数据到别的主机，为了可靠准确地发送到目的地，并且高效地利用传输资源（传输设备和传输线路），事先要对数据包进行拆分和打包，在所发送的数据包上附加上目标地址，本地地址，以及一些用于纠错的字节，安全性和可靠性较高时，还要进行加密处理等等，这些操作就叫数据封装33

网络协议的格式协议数据单元（PDU）数据传输过程hellohelloTCP/UDP头helloTCP/UDP头IP包头helloTCP/UDP头IP包头LLC子层helloTCP/UDP头IP包头LLC子层MAC子层FCS34

网络协议的格式协议数据单元（PDU）解封装：数据被封装并通过网络传输后，接收设备将删除添加的信息，并根据报头中的信息决定如何将数据沿协议栈向上传给合适的应用程序35

网络协议的格式国际标准化组织提出试图使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架。于1983年正式发布著名的ISO7498国际标准。也就是所谓的七层协议体系架构。OSI开放系统互联参考模型1984年，美国国防部将TCP/IP作为所有计算机网络的标准。1985年，因特网架构理事会举行了关于计算产业使用TCP/IP的工作会议，帮助TCP/IP协议成为商业应用最广泛的协议。TCP/IP协议1974年，美国IBM宣布系统网络体系结构（SystemNetworkArchitecture），该结构采用分层方法制定。SNA网络体系结构197419831984网络体系结构网络体系结构的演进1.网络报文内容的组织形式，这属于网络协议三要素中的（

）。2.在计算机网络中，不同节点的相同层次的功能是不一样的。（

）3.同一结点内相邻层之间通过协议通信。（

）4.协议的标准化使得遵循相同协议的不同的硬件产品通信成为可能。（）5.

OSI/RM是互联网上广为使用的通信协议。（）6.不同系统上的同等功能层之间按相同的协议进行通信。（

）37

课堂练习谢谢！规划网络宏伟蓝图-网络体系结构主讲人：XXX计算机网络基础课前回顾课前回顾1．网络模型也称为网络架构或网络蓝图，指的是一组综合性文档。这些文档分别描述了实现网络所需的一小部分功能，它们共同定义了计算机网络运行过程。请结合所学知识，回答下列问题。（1）是否有必要为每一个计算机网络系统分别设计一个分层结构模型？（2）在构建计算机网络时，目前有没有可供借鉴的网络分层结构模型？课前回顾2．右图是邮政通信系统业务运行过程的分层结构描述，反映了服务、接口和协议之间的关系，请仔细观察并回答下列问题。（1）通信的两端，是否要求具有相同的层次？不同系统的相同层次是否具有相同的功能？课前回顾（2）服务反映了相邻层之间__________功能的调用关系，本层向相邻上层提供服务，利用相邻下层的服务。例如，图中的邮政局利用了相邻下层南京站提供的运输服务，同时向相邻的上层发信人提供信件投递服务。（3）接口是完成相邻层之间完成服务请求和服务提供的信息交换点，如图中画圈的位置，请说出发信人与邮政局相邻层之间的接口名称是__________。（4）不同系统的相同层次之间的信息交互是通过__________协议来实现的。学习提示132什么是OSI参考模型？OSI体系结构与TCP/IP体系结构有何不同？什么是TCP/IP的体系结构？44

学习目标知识目标本节目标1.了解OSI参考模型的概念。2.掌握OSI参考模型的分层、服务和功能。3.掌握TCP/IP协议模型的层次结构及各层功能。1.通过介绍为异构网络互联提供了理论指导的OSI/RM和应用实践解决方案的TCP/IP参考模型，引导学生在处理个人、社会的矛盾问题时，能够灵活运用求同存异的智慧。素质目标能力目标1.能够安装TCP/IP协议栈并掌握验证TCP/IP协议栈正常工作的方法。课程导入重点本节目标OSI和TCP/IP模型每一层表示的含义TCP/IP模型每一层功能难点主题二：计算机网络模型学习目标了解OSI参考模型的概念；掌握OSI参考模型的分层、服务和功能；掌握TCP/IP协议模型的层次结构及各层功能；48

从邮政系统得到的启示49

运输规则运输规则铁路信纸信信袋南京地址、邮编、分发规则发信人邮局南京站芝加哥机场上海站芝加哥信纸信邮包航空南京芝加哥接口约定上海机场收信人邮局存在发信和收信两端发信一端逐层封装，收信一端逐层剥离封装两端相同层之间都有相应的约定运输过程由于运输工具不同存在信件重新封装的过程从邮政系统得到的启示50

运输规则运输规则铁路信纸信信袋南京地址、邮编、分发规则发信人邮局南京站芝加哥机场上海站芝加哥信纸信邮包航空南京芝加哥接口约定上海机场收信人邮局网络层以太网接口PSTN接口浏览器Ｗeb服务器HTTPTCPIPIP网络互连设备网络接口层网际层传输层应用层网络接口层网际层传输层应用层点到点点到点端到端通过浏览器访问Web服务器接收端发送端互连设备OSI参考模型新构建网络体系结构，其过程是极其繁琐的。在网络领域中，最常用的方法是选取一个模板或范例。常见的网络模型有两种基本类型：协议模型和参考模型。51

OSI参考模型①把网络结构分成7层；②实现复杂，运行效率低；③层次划分不合理，有些功能在多个层次重复出现；TCP/IP协议模型①各层之间独立；②灵活性好；③结构上可分割；④易于实现和维护；OSI参考模型52

OSI参考模型是什么ISO是国际化标准组织的简称OSI/RM(OpenSystemInterconnection/ReferenceModel)开放式系统互联参考模型开放表示能使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统进行连接互联是指将不同的系统互相连接起来，以达到相互交换信息，共享资源的目的OSI主要解决了什么问题

主要解决不同网络系统之间互联的兼容性问题OSI能带给网络人员哪些好处提供网络故障诊断的一种工具或方法提供描述网络的通用语言OSI参考模型53

OSI参考模型的结构OSI参考模型的7个层次从上向下是哪些层？从下向上是哪些层？每一层的英文词汇或简称怎么表达？注意：提及某个协议在第几层，默认情况是从向下向上方向进行计数每一层的PDU怎么描述1—Bits，2—Frame，3—Packet，4—Segment，5~7--Message注意：应用层没有上层，向用户提供网络服务；物理层没有下层，与介质相连实现真正的数据通信；其余各层次中有紧邻的上层和下层，对等层之间通过对等层协议实现虚通信OSI参考模型54

OSI参考模型的组织两级网络结构数据处理和数据通信通信功能分离对应资源子网和通信子网计算机网络结构的低级抽象OSI参考模型55

OSI参考模型的组织七层模型结构三大层次：低3层、高三层和中间层次三级抽象：协议、服务和体系结构计算机网络结构的高级抽象面向数据处理1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型面向数据通信系统的体系结构并没有提出任何具体协议，也没有给出任何具体实现方法。服务定义协议规格说明OSI参考模型56

OSI参考模型的通信过程传输层网络层链路层物理层会话层表示层应用层传输层网络层链路层物理层会话层表示层应用层网络层链路层物理层网络层链路层物理层网络层链路层物理层终端A分组交换机1终端C分组交换机3分组交换机2终端A到终端C传输路径思考：每一层是否都直接和对方的同等层进行通信？同等层之间的通信是何种类型的通信？在进行数据传输的过程中，发送方和接收方对数据进行了何种操作？OSI参考模型57

OSI参考模型的通信过程发送端接收端路由器应用层表示层应用程序会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用程序网络层数据链路层物理层应用层协议表示层协议会话层协议传输层协议10101110……10101110……封装解封装10101110……10101110……OSI参考模型58

OSI各层功能概述如何掌握OSI参考模型的各层功能

从利用了低层的何种服务、本层定义了何种服务和向高层提供了何种服务三个层次去理解；注意归纳总结相邻节点概念的理解：是由同一物理链路直接连接的所有节点。具体形式有：点到点网络环境中的两个节点同一物理线路连接的共享介质网络环境中的所有节点位于不同物理线路上，但由物理层设备互联的节点透明概念的理解：是指经实际电路传输后比特没有发生变化OSI参考模型各层功能59

1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型实现了比特流的透明传输物理层利用了传输介质提供的信号传输服务；实现了相邻节点之间的比特流的透明传输；不涉及具体的网络设备和传输介质，定义了建立、维护和拆除物理链路的规范、协议和通信接口标准（机械的、电气的、功能的和规程的四种特性）；向数据链路层屏蔽了底层实现的技术细节主机A主机B010101010101OSI参考模型各层功能60

1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型负责物理层面上互连的、节点之间的通信传输数据链路层利用了物理层相邻节点之间的数据传输服务；节点或设备之间的寻址—发给谁；数据的定界(识别帧)—如何区分开始和结束；数据的准确性—如何知道数据是否有损坏或丢失（差错控制）？收发双方速率不匹配问题(流量控制)；在广播式网络中数据链路层需要解决节点对共享信道的访问控制新问题；向网络层无差错的透明数据传输服务。010101010101主机A主机B数据帧与比特流之间的转换负责节点之间的数据传输OSI参考模型各层功能61

1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型传输以“分组”为单位的数据，完成目标寻址、路由转发的功能网络层利用了数据链路层相邻节点之间数据的可靠传输服务；如何定位主机在网络中的位置—寻址（IP地址）；源和目标节点之间存在多条路径，如何选择最佳路径—路由；源和目标节点之间可能跨越多个LAN、MAN或WAN，如何实现数据跨网络传输—网络互联；如何解决传输路径上流量不均的问题—拥塞控制；如同数据链路层，也会产生收发双方速率不匹配问题---流量控制；向网络层提供主机到主机之间的数据传输服务。主机A主机B网路层负责选择一条路径将数据传送到目的端OSI参考模型各层功能62

1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型在两个节点之间通信链路已建立的基础上，实现节点间端到端的传输传输层利用了网络层主机之间数据的传输服务；向高层可靠的数据，应避免数据出错、丢失、乱序、重复等现象—差错控制、流量控制；数据交互给主机上运行的那个应用程序，需要一种标识方法—端口号寻址主机A主机B传输层在网络层的基础上实现端到端的传输微信微信OSI参考模型各层功能63

一些分配的常见端口号端口协议用途20，21FTP文件传输22SSH远程登录，Telnet的替代品25SMTP电子邮件80HTTP万维网110POP-3访问远程邮件443HTTPS安全的Web（SSL/TLS之上的HTTP）631IPP打印共享OSI参考模型各层功能64

1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型管理和协调不同主机上各种进程之间的通信会话层在两个节点之间建立、维持和释放面向用户的连接；对会话进行管理，会话连接方式：一对一、一对多和多对一；数据交换管理：单工、半双工和全双工；会话同步管理：在数据流中定义检查点把会话分割成若干单元，当网络出现故障时，从最后一个检查点开始重传数据。OSI参考模型各层功能65

1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型关心的是所传输的数据的表现方式，它的语法和语义表示层关心信息传输的语法和语义；处理多个通信系统之间交换信息的表示方法：数据格式的转换、数据加密和解密、数据压缩和解压缩。OSI参考模型各层功能66

1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型定义某个应用的消息格式和实现过程应用层不为任何其它任何OSI层提供服务，只为OSI参考模型以外的应用程序提供服务；为网络用户提供各种网络服务；如HTTP就定义了浏览器访问Web服务器所涉及的命令、响应格式及相互作用过程OSI参考模型各层功能67

OSI各层需要进一步讨论的问题在OSI参考模型中，提供流量控制的是哪几层数据链路层（相邻节点）网络层（主机到主机）传输层（进程到进程））从以上可以看出，OSI参考模型中，多个层次都存在流量控制和差错控制等机制，与每层功能应独立相违背，从而使模型变得相当复杂，缺乏实现上的可操作性OSI参考模型各层功能68

OSI各层功能总结层次主要功能应用层为用户的应用进程提供网络服务，不为其它任何OSI层提供服务表示层为应用进程之间传输信息提供传输服务。需要解决数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与解压缩等一系列问题会话层提供一个面向用户的连接服务。解决会话的传输方式、会话质量和同步控制等一系列问题。传输层实现通信系统之间端到端的数据传输服务。需要解决流量控制、差错控制、数据传输管理、复用和分用管理等一系列问题。网络层实现源和目标节点（主机）之间的数据传输服务。需要解决路径选择、寻址、拥塞控制、异构网络互联等一系列问题。数据链路层实现相邻节点之间的可靠数据传输。需要解决寻址、成帧、流量控制、差错控制、链路管理等一系列问题。物理层在传输介质上提供原始比特流的透明传输服务。需解决传输媒体、信道类型、数据与信号之间的转换、信号传输中的衰减和噪声、物理接口等一系列问题。课堂练习69

TCP/IP协议70

提出背景A公司C公司B公司使用统一的通信模型方可进行互相通信起源于美国国防部高级研究规划署（ARPA）的一项研究计划，核心思想是将使用不同底层协议的异构网络，在网络层建立一个统一的虚拟逻辑网络，以此来屏蔽、隔离所有物理网络的硬件差异，从而实现网络的互联。1.网络接口层2.网际层3.传输层4.应用层TCP/IP协议栈TCP/IP协议71

TCP/IP协议简介1.网络接口层2.网际层3.传输层4.应用层TCP/IP协议栈TCP/IP主要由传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)而得名，它是Internet上所有网络和主机之间进行交流所使用的共同“语言”，是Internet上使用的一组完整的标准网络连接协议。TCP/IP协议72

TCP/IP协议的概述1.网络接口层2.网际层3.传输层4.应用层TCP/IP协议栈开放的协议标准独立于特定的网络硬件统一的网络分配地址标准化的高层协议可以免费使用，并独立于特定的计算机硬件与操作系统可以运行在局域网、广域网，更适合于互联网使得整个TCP／IP设备在网络中都具有唯一的地址可以提供多种可靠的用户服务TCP/IP协议73

TCP/IP参考模型各层功能及特点1.网络接口层2.网际层3.传输层4.应用层TCP/IP协议栈将IP分组封装成适合通过该网络传输的帧格式接收网际层下传的IP数据报并通过物理网络发送不同类型的网络有着不同的网络接口层，有着相应的网络接口层协议由具体网络实现同一网络上结点之间的帧传输过程接收物理网络传来的数据帧，去掉本层的控制信息再传送到网际层主机A主机B010101010101网际层网际层TCP/IP协议74

TCP/IP参考模型各层功能及特点1.网络接口层2.网际层3.传输层4.应用层TCP/IP协议栈网际层负责确定一台计算机在整个网络上的位置，并找出通向它的路径，然后才能够相互交换数据。主机A主机B网路层负责选择一条路径将数据传送到目的端TCP/IP协议75

TCP/IP参考模型各层功能及特点1.网络接口层2.网际层3.传输层4.应用层TCP/IP协议栈能够让应用程序之间实现通信，与OSI参考模型传输层功能相似。客户端服务器Web浏览器FTP客户端E-mail客户端Web服务器FTP服务器E-mail服务器传输层实现的是端到端应用程序间的通信TCP/IP协议76

TCP连接建立——三次握手法TCP/IP协议77

确保数据能够完整传输。TCP连接释放——四次挥手法TCP/IP协议78

TCP/IP参考模型各层功能及特点1.网络接口层2.网际层3.传输层4.应用层TCP/IP协议栈主要是向用户提供调用和访问网络中各种应用程序的接口，并向用户提供各种标准的应用程序及相应的协议客户端服务器Web浏览器FTP客户端E-mail客户端Web服务器FTP服务器E-mail服务器请求（Request）响应（Response）注：提供服务的程序叫服务端，接受服务的程序叫客户端。客户端可以随时发送请求给服务端。TCP/IP协议80

TCP/IP参考模型各层功能总结层次主要功能应用层（用户对用户）任务：提供系统与用户的接口。功能：文件传输、电子邮件、访问和管理。协议：FTP、SMTP、FTP、HTTP等传输层（进程对进程）任务：负责主机中两个进程之间的通信。功能：端到端的可靠数据传输服务。协议：TCP、UDP。网络层（主机对主机）任务：负责节点之间的数据传输服务功能：路由、寻址、拥塞控制、异构网络互联等。协议：IP、ICMP、ARP、RARP、IGMP等。网络接口层（面向低层异构网络）任务：实现低层异构网络互联，仅定义接口。功能：具有物理层和数据链路层的功能。协议：使用哪些标准，TCP/IP参考模型没有规定等81

三种模型的对应关系OSI分层过“碎”，高层中很多可以进行融合的功能进行了过细也过于理论化的区分。TCP/IP分层却又稍“糙”，低层中本应进行区分的功能没有通过模型表现出来。OSI中的会话层和表示层在TCP/IP中并不是必须的，将TCP/IP的网络接口层分为物理层和数据链路层，这样有利于数据通信分析。实际应用中功能区分最科学的模型既不是OSI，也不是TCP/IP，而是两种模型的混合体。1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型1.网络接口层2.网际层3.传输层4.应用层TCP/IP协议栈1.物理层2.数据链路层3.网际层4.传输层5.应用层分解后TCP/IP协议栈课堂练习82

练习题一、填空题

1.计算机网络层次及其协议的集合称为网络的_____。2.0SI的全称为______参考模型，是由______制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型。3.ISO包括______、服务定义和______三级抽象。

4.0SI的体系结构定义了一个七层模型,从下到上分别为物理层、数据链路层、______、传输层、会话层、______和______。

5.网络协议包含三要素,这三要素分别是语义、______和______。

体系结构开放系统互连ISO系统体系结构协议网络层表示层应用层语法时序84

二、选择题

1.OSI体系结构定义了一个()层模型。

A)8

B)9

C)6

D)7

2.在OSI的7层模型中,主要功能是在通信子网中实现路由选择的层次为().

A)物理层B)网络层C)数据链路层D)运输层3.在OSI的7层模型中,主要功能是协调收发双方的数据传输速率,将比特流组织成帧，并进行校验、确认及反馈重发的层次为()。A)物理层B)网络层C)数据链路层D)运输层4.在ISO的7层模型中,主要功能是提供端到端的透明数据运输服务、差错控制和流量撞控制的层次为()。

A)物理层B)数据链路层C)传输层D)网络层DBCC85

二、选择题

5.在ISO的7层模型中,主要功能是管理和协调不同主机上各种进程间通信的层次为().

A)网络层B)会话层C)运输层D)表示层6.在OSI的7层模型中,主要功能是为上层用户提供共同的数据或信息语法表示转换，也可进行数据压缩和加密的层次为()。

A)会话层B)网络层C)表示层D)运输层7.在开放系统互连参考模型中,把传输的比特流划分为帧的层次是()。

A)网络层B)数据链路层C)运输层D)分组层

8.在OSI的7层模型中,提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功的和规程的特性的层次是()。

A)网络层B)数据链路层C)物理层D)运输层BCBC二、选择题

9.在OSI的7层模型中,负责为OSI应用进程提供服务的层次是()。

A)应用层B)会话层C)运输层D)表示层10.在OSI的7层模型中,位于物理层和网络层之间的层次是()。

A)表示层B)应用层C)数据链路层D)运输层11.在OSI的7层模型中,位于运输层之上的层次是()。

A)表示层B)数据链路层C)会话层D)应用层

12.允许计算机相互通信的语言被称为()。

A)协议B)寻址C)轮询D)对话ACCA87

二、选择题

13、在OSI模型中，提供数据的加密、解密的是（

）A物理层B会话层C表示层D应用层14、OSI模型中，直接面向用户的是（

）A物理层B会话层C表示层D应用层CD88

TCP/IP参考模型练习题一、填空题

1.TCP/IP模型由低到高分别为_________、_________、_________、_________。2.TCP/IP体系结构的传输层上定义的两个传输协议为_____________________和___________________。3.在TCP/IP层次模型的网络层中包括的协议主要有IP、ICMP、IGMP、_________和_________.网络接口层应用层网络层传输层UDP(用户数据报协议)TCP(传输控制协议)ARPRARP90

二、选择题

1.下列给出的协议中,属于TCP/IP协议结构的网络层是()A.UDPB.IPC.TCPD.Telnet2.在TCP/IP协议中Telnet协议是在下列哪一层()A.网络接口层B.网络层C.传输层D.应用层3.TCP/IP模型中，哪个层没有协议（

）A.网络接口层B.网络层C.传输层D.应用层4.在TCP/IP协议簇中，FTP协议工作在（）A.应用层B.传输层C.网络层D.网络接口层5.TCP/IP体系结构中的TCP和IP所提供的服务分别为()A.链路层服务和网络层服务B.网络层服务和传输层服务C.传输层服务和应用层服务D.传输层服务和网络层服务BDAAD91

二、选择题

7.IPV4版本中IP地址由()位二进制数组成。A.32B.48C.128D.648.TCP/IP模型的网络接口层对应于OSI模型的（）A、物理层和数据链路层B、数据链路层和网络层C、物理层、数据链路层和网络层D、仅网络层9.下面哪一项不属于网际层协议（）A、IGMPB、IPC、UDPD、ARP10.传输控制协议TCP表述正确的内容是()A、面向连接的协议，不提供可靠的数据传输B、面向连接的协议，提供可靠的数据传输C、面向无连接的服务，提供可靠数据的传输D、面向无连接的服务，不提供可靠的数据传输AACB92

谢谢！规划网络宏伟蓝图-网络体系结构主讲人：XXX计算机网络基础课前回顾课前回顾1．在安装家用宽带路由器或者调试局域网时，会进行IP地址的配置操作。在深入学习IP地址之前，能够进行二进制与十进制之间的相互转化是理解IP地址编址方式的基本前提。（1）位置记数法即根据数字在数字序列中所占用的位置来表示不同的值。请根据图步骤序列中的提示，完成二进制值到十进制值的转换，并将结果填在空白处。课前回顾（2）十进制值转换为二进制值采用的方法类似天平称重，如左图所示。请仔细观察该图，并在右图中的空白处填写215对应的二进制值。课前回顾2．逻辑与（AND）运算是数字逻辑中使用的二进制运算之一。这种运算用于数据网络中确定IP地址的网络部分。运算规则是1和任何数相与，执行复制操作；0和任何数相与，执行置0操作。请将4和24执行与操作后的结果填写在图中的空白处。学习提示2143IP地址的作用IP地址的组成与分类99

掩码的作用默认网关的作用学习目标知识目标本节目标1.掌握IP地址的基本概念。2.掌握IP地址的分类。3.理解掩码的作用。4.了解默认网关的作用和IP地址的管理方法。1.通过IP地址概念的学习，明确IP地址在因特网中寻址的重要意义，引导学生实现目标需要正确的方向和明智的决策，避免做“南辕北辙”的傻事。素质目标能力目标1.能够进行二进制和十进制之间的相互转化。2.能够进行网络地址的相关运算。课程导入重点本节目标IP地址的结构与分类二进制和十进制之间的相互转化难点主题三：计算机网络IP地址学习目标掌握IP地址的基本概念；掌握IP地址的分类；103

理解掩码的作用；了解默认网关的作用；IP地址的概念104

现实生活中的不同实体采用不同的身份标识方法（具有唯一性特点）

中华人民共和国合法公民电话网络中的电话机邮政通信系统中通信对象IP地址历史与现状105

IP地址的历史沿革早期IP地址：自从1969年美国国防部授权ARPANET进行互联网的试验，就宣告了互联网的诞生，IP地址也随之启用。IPv4地址：1982年，DCA和ARPA网制订了网络传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)，这个协议组一般被简称为TCP/IP协议，TCP/IP缔造了未来的网络通讯模式。IPv6地址：随着互连网发展速度的不断加快，无论是CIDR技术还是NAT转换技术，都无法阻止IPv4地址资源的耗尽，对下一代IP协议中足够大的IP地址空间的要求已迫在眉睫。IP地址的概念106

计算机网络中通信实体的身份标识方法为了实现计算机网络中不同网络节点（计算机设备）间之间的通信，该如何标识这些网络节点呢？IP地址的定义：用于标识Internet中节点的每一个网络接口的地址，之所以称为IP地址，是沿用习惯的叫法。（后面在学习以太网的时候会采用另外一种地址）IP地址是在TCP/IP协议栈的网络层定义的，所以也叫做网络地址、逻辑地址、软件地址等IP地址的概念107

如何查看你正在使用计算机上的IP地址方法一：ipconfig/all方法二：通过网络连接信息查看ip地址IP地址的概念108

你查看到的IP地址格式（点分十进制表示法）

十进制表示（之所以采用十进制，是因为生活中常用，比较熟悉）分成四段，段与段之间用“●”隔开每段十进制的取值范围预设为0~255，对吗？IP地址的概念109

计算机世界中的IP地址格式（二进制位表示法）计算机只能识别二进制

TCP/IP协议规定：一个IP地址是采用32位二进制来表示。为了方便阅读和记忆，人们把32位分成四个部分，每个部分8位，转变对应的十进制数8位二进制的取值范围是00000000~11111111IP地址的概念110

IP地址是主机在Internet上的一个全世界范围内唯一32位标识符IP地址：作用：用来标识网络中的一台主机点分十进制：用4个十进制数表示，中间用圆点隔开100.29.0.201100100000111010000000000000010888832位+++二进制：思考：IP地址每段表示的十进制数最小值、最大值个为多少？IP地址的概念111

十进制数与二进制数间的转换（复习）例：（34）10=（？）2在这里借用数学中的短除法，即用十进制数除2取余法。

342170282142221200001请注意：取余数时需要从下往上取。解得:（34）10=（100010）2=（00100010）2IP地址的概念112

十进制数与二进制数间的转换（复习）采用除2取余法，增加了转换的复杂度这里介绍一种“凑位法”上例中的十进制“34”若表示为二进制时，方法为：先用8个权值中的几个之和凑为34=32（25）+2（21），意味着第5位、第1位的位数值为1，其余各位均为0，即（34）10=（00100010）201010001765432102627252423222120位标识位数值位权值表示为：0×27+1×26+0×25+1×24+0×23+0×22+0×21+1×20=(81)10

IP地址的概念113

十进制数与二进制数间的转换（复习）IP地址的概念114

IP地址中十进制的取值范围综合所学，判断前面预设IP地址中十进制取值范围0~255还对否？是合法IP地址吗？56是合法IP地址吗？.1是合法IP地址吗？IP地址的概念115

100.29.0.202365926058网络号

标识主机所在的网络主机号标识网络中的一台主机区号电话号Internet网络1网络2网络3主机1主机2主机3互联网具有层次结构，IP地址也采用层次结构思考：同一网络中的主机的网络标识是否相同IP地址的组成思考：同一网络中的主机的主机标识是否相同IP地址的分类116

116A类B类C类D类E类字节1字节2字节3字节40网络号主机号10网络号主机号110网络号主机号1110多播地址1111预留第一字节范围000000000111111110000000101111111100000011011111111000001110111111100000111011110~127128~191192~223224~239240~255D类为多播地址（QQ群，代表的是一组人）只有A,B,C三类可供Internet网络上的主机使用E类保留为实验科研用思考：A、B、C三类地址各包含多少个网络和主机分类IP地址的点分十进制数判定IP地址的分类117

117IP地址分类总结IP地址的容量空间为232=42亿各类IP地址百分占比A、B、C类的最大网络数、可容纳的主机数和适用范围网络类最大网络数网络号首字节范围每个网络最大主机数适用范围A27-2=1261~126224-2=16777214大型网络环境B214-1=16383128~191216-2=65534中型网络环境C221-1=2097151192~22328-2=254小型网络环境A类网络的网络数量减2的原因是：网络号0和网络号127代表特殊的含义，不能用作网络号。每个网络中的主机数目都减2的原因是：主机号不能为全0和全1，分别代表网络地址和广播地址，不能分配给主机使用。特殊的IP地址——网络地址118

118网络地址包含了一个有效的网络号和一个全“0”的主机号。如：/8主机位全为0，为网络地址，因此不能分配给主机使用。特殊的IP地址——广播地址119

119119

直接广播（DirectedBroadcasting）包含一个有效的网络号和一个全“1”的主机号，即将IP地址中的主机号部分全部设置为1，如55/24路由器A路由器B路由器C目的地址：55路由器转发直接广播包发送到网络中的所有主机特殊的IP地址——广播地址120

120120

有限广播（LimitedBroadcasting）也称受限广播地址，指32位全为“1”的IP地址，即55。用于本网广播，即被限制在本网络之中。路由器A路由器B路由器C目的地址：55路由器隔离有限广播包特殊的IP地址——多播地址121主机E主机F主机G路由器A主机A主机B主机C主机D发送多播数据包路由器复制多播数据包主机H主机I多播（LimitedBroadcasting）多播（Multicast）也称为组播，D类的IP地址就属于多播地址。特殊的IP地址——回环地址122

122回环地址在A类网络中，当网络号部分为127，主机号为任意值时的地址称为回环地址。它主要用于网络软件测试以及本地进程之间的通信。本地主机特殊的IP地址——保留地址123

123表示所有不清楚的主机和目的网络169.254.*.*使用DHCP无法自动获取地址时，系统自动分配这个网段的地址IP地址的分类124

关于A类网络数、每个网络个数均减2的讨论网络0和网络是特殊IP地址，不划归为某一类每一个网络的第一个地址是网络地址，不能分配给某一主机用每一个网络的最后一个地址是广播地址，也不能分配给某一个主机用

网络掩码125

Netmask台湾同胞称其为“遮罩”，大陆同胞称其为“掩码”，合起来的意思是“遮掩”。掩码也是一个32位的IP地址，不过它的网络为1，主机为0（注意1和0是连续的，也就是1和0不能间隔）在定义上，与网络地址非常类似，请同学们务必注意他们之间的区别掩码的作用是用来分离给定IP地址的网络部分和主机部分其另一个作用是用来划分子网（将在项目5中讨论着一内容）网络掩码126

掩码概念通过将网络号所占二进制位置为1，主机号所占二进制位置为0，然后转换成十进制计算得来的。用来确定IP地址的网络号。mask172.29.0.2网络号主机号10101100000111010000000000000