计算机网络基础微课版 课件 模块6　续写网络美丽篇章-Internet的应用

续写网络美丽传说-Internet的应用主讲人：XXX计算机网络基础学习提示2

学习提示2134主题：

传输层概述

传输层协议搭建网络应用平台网络资源共享服务围绕“网络进程－网络进程”网络应用系统与应用层协议的实现方法传输层实现的基本工作任务3

课前回顾课前回顾在现实生活中，人们都有过寄快递的生活经历。快递员通常根据收件人地址向目的地投递包裹，包裹到达目的地以后，根据收件人的信息，将包裹交给收件人，如图6-2所示。互联网上信息的传输过程也采用了类似的处理方式，当数据从源主机被传送到目的主机后，还需要交给不同的应用程序进行处理，这是传输层需要解决的问题。我们已经知道TCP/IP协议模型的传输层上有两个协议，分别是__________和__________，它们分别提供__________服务和__________服务，类似邮政通信系统中的平信服务和挂号信服务。主题一：传输层概述学习目标知识目标本节目标了解传输层在参考模型中的地位掌握传输层的功能以及提供的服务通过对面向连接和无连接概念的介绍，明确这两种思维方式只有在特定年代、特定场合时有其存在的原因，引导学生树立正确的发展观。素质目标能力目标能使用网络命令查看网络连接状态项目概述8

本项目围绕“网络进程—网络进程”可靠的数据传输这一任务，将计算机网络从数据通信层次拓展为资源应用层次，主要讨论层实现的基本工作任务、网络应用系统与应用层协议的实现方法为什么在网络层上要有传输层？传输层如何标识不同的网络进程？如何实现进程之间的交互？TCP/IP的传输层为什么要提供两大不同的协议？他们分别适用于什么样的应用？应用层的网络发送端输出缓冲器传输层报文封装的最大数据长度接收端的输入缓冲器允许接收的数据量1.传输层与上下层关系9

IP提供的服务：终端之间数据传输只对首部进行出错校验尽力而为（类似平信服务）应用层要求的服务：进程间通信数据的可靠传输网络维持正常的通信服务传输层的地位：屏蔽低层通信子网的实现细节为应用进程之间的通信提供逻辑信道起到了承上启下的关键作用网络进程进程传输层浏览器WEB服务器首部长度服务类型标志片偏移生存时间协议首部检验和源IP地址目的IP地址可选字段（长度可变）总长度标识版本会话层传输层网络层数据链路层物理层用户功能通信子网功能面向信息处理面向通信表示层应用层高层在OSI参考模型中的地位1.传输层与上下层关系2.传输层的功能11

应用1应用2TCP/UDPIP应用1应用2TCP/UDPIPIP数据链路层物理层DLPHDLPH2143521435213路由器IP协议为主机之间提供通信传输协议为进程之间提供通信传输层通过接口区分不同的服务发送端接收端网络层传输层应用层数据链路层物理层网络层传输层应用层传输层与网络层的功能实现上存在本质区别网络层主要是建立主机之间数据传输路径传输层则是实现端到端的传输分割与重组数据端口寻址跟踪会话差错控制、流量控制与拥塞控制3.传输层提供的服务12

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1.网络接口层2.网际层3.传输层4.应用层OSI参考模型TCP/IP协议栈传输层主要协议TCPUDP实现端到端的传输传输层概述3.传输层提供的服务13

面向连接的服务发送端传输层和接收端传输层之间开始数据传输前有个协调过程一是需要确定双方是否就绪：终端是否在线等二是双方需要分配一些资源三是双方需要协商一些参数网络发送端输出缓冲器传输层报文封装的最大数据长度接收端的输入缓冲器允许接收的数据量3.传输层提供的服务14

面向连接的服务发送提供发送端至接收端按序、可靠传输服务，但通信效率不高应用层实体传输层实体应用层实体传输层实体N21…12N…3.传输层提供的服务15

面向无连接的服务发送端传输层和接收端传输层之间开始数据传输前没有协调过程无连接服务提供发送端至接收端不按序、不可靠传输服务，但通信效率高应用层实体传输层实体应用层实体传输层实体N21…21N…3.传输层提供的服务16

面向连接与无连接的服务面向连接服务建立连接传输数据释放连接面向无连接服务不需要建立连接和释放连接的过程TCP面向字节流面向连接UDP面向报文面向无连接课后习题17

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传输层概述

传输层协议搭建网络应用平台网络资源共享服务围绕“网络进程－网络进程”网络应用系统与应用层协议的实现方法传输层实现的基本工作任务20

课前回顾课前回顾1．不同网络中的主机之间依靠__________地址进行通信，每台主机上可能运行多个应用程序，当主机接收到来自其他主机发来的信息时，主机会交给谁来处理呢？如果能够识别出这些信息是来自不同的应用程序，问题将会变得很简单。如果人们在浏览器的地址栏中输入类似:8080这样的信息，就能浏览网页信息；输入:8023，就可以下载共享文件。虽然访问的是同一目标主机，但获得了不同服务，其中地址信息中包含的数字起到了关键作用。言外之意，特殊数字是可以用来标识不同的应用程序的，计算机网络中将这些数字称为__________。2．人们在生活中可能会有这样的经历：当两个素未谋面的人见面后，其中A想认识B，于是A主动向B挥手（意味着接下来有握手的冲动），而B也向A挥手（对刚才A挥手的回应，同时又发出愿意握手的信号给A，询问A是否准备好握手），这时候B表示同意与A握手，A确认了B愿意握手后，才能走过去与B握手。请思考，如果将以上方法应用到传输层中，它解决了数据传输过程中的什么问题？主题二：传输层协议学习目标知识目标本节目标掌握传输层端口的概念。掌握TCP的三次握手过程。掌握TCP和UDP的主要功能。了解TCP和UDP的报文格式。通过介绍TCP与UDP之间的关系，明确世界上的一切事物都处在普遍的联系之中，引导学生学会用“工程学”的方法来分析问题和解决复杂的网络问题素质目标能力目标能够使用协议分析工具捕获并分析TCP数据段4.传输层端口25

端口号的概念网络网络应用进程应用进程IP层AP2端口端口AP4AP3应用层传输层网际层网络接口层应用层传输层网际层网络接口层AP1IP地址终端A终端BIP地址IP地址全网统一编址标识互联网中不同终端具有全球意义端口号终端中统一编址标识终端中不同应用进程具有终端本地意义4.传输层端口26

端口号的作用：主要是区分服务类别和在同一时间进行多个会话FTP文件1(1025)文件2(1026)TCPIP

FTPWWW文件1(21)文件2(21)网页(80)TCPIP

WWW浏览器(1029)TCPIP

主机A服务器B主机C4.传输层端口27

对于一次通信可以通过一个五元组来标识其唯一性Internet客户端A客户端B客户端C服务器A服务器B①②③源IP地址目的IP地址协议源端口号目的端口号连接的标识4.传输层端口28

服务器端客户端TCP首部以太网首部IP首部发送端口49152目标端口80连接请求标志服务器端开启的服务监听端口80，监听客户端的连接请求，并积极给出响应。为了使用HTTP服务，客户端向服务器端的80端口发起连接请求，并将自身端口设置为临时端口49152。NamedDNS53DhcpdDHCP67OSHttpdHttp80HttpdHttp80传输层通信过程举例4.传输层端口29

端口号的分类：由16位二进制数组成，最大为65535保留端口公共应用服务的端口0～254FTP20、21HTTP80255～1023被保留用作商业性的应用开发自由端口端口号大于10234.传输层端口30

服务类型端口号传输层协议内

容ftp-data20tcp文件传输协议ftp21tcp文件传输协议smtp25tcp简单邮件传输协议dns53tcp/udp域名系统http80tcp超文本传输协议pop3110tcp邮局协议snmp161udp简单网络管理协议端口号与协议的对应关系TCP协议N

网络基础1.TCP协议特点32

TCP面向连接的可靠传输数据的破坏丢包重复分片顺序混乱IP协议TCP:传输控制协议，为了在主机间实现高可靠性数据交换的传输协议面向无连接的不可靠的协议2.TCP协议应用场景33

HTTPFTPDNSTelnet主要用于对网络传输可靠性高的环境SMTPTCP协议报文格式N

网络基础1.

UDP协议特点及格式35

TCP全称是传输控制协议，它是一种面向连接的、可靠协议。一个TCP报文分为首部和数据两部分。TCP报文段首部的前20个字节是固定的，后面的4N字节是可有可无的选项（N为整数）。因此TCP首部的最小长度是20个字节。源端口（16）源端口号1端口号占用16位源端口是由发送方进程产生的一个随机数，一般使用临时端口。源端口（16）1.TCP报文格式目标端口号2端口号占用16位目标端口接收端的进程接收端收到数据段后，根据其来确定把数据送给哪个应用程序的进程。目标端口（16）1.TCP报文格式序列号3占用32位不同的数据段按序列号把数据段重新排列1.TCP报文格式序列号（SequenceNumber，32）确认号4占用32位下一个期望收到的段的序列号如果是X代表前X-1个收到1.TCP报文格式确认号（AcknowledgementNumber，32）数据偏移5占用4位：单位4字节报文首部后数据开始的位置也表示首部长度如：01117报头区长度为：7*32bits=224bits=28Bytes1.TCP报文格式数据偏移保留字段6占用6位部分保留位作为今后扩展功能用1.TCP报文格式保留字段标志位7占用6位URG：紧急指针有效位ACK：确认位PSH：推送位RST：重置位SYN：同步序号位FIN：结束位1.TCP报文格式URGACKPSHRSTSYNFIN窗口大小8占用16位说明本地可接收数据段的数目流量控制机制1.TCP报文格式窗口大小（16位）校验和9占用16位差错控制验证首部和数据1.TCP报文格式校验和（16）紧急指针10占用16位用来确定紧急数据的最后一个字节的位置。优先快速地获取紧急数据1.TCP报文格式紧急指针（16）可选项11TCP首部中附加的一些信息，用于提高TCP传输性能最大报文长度时间戳选项选择性确认选项1.TCP报文格式可选项填充13填充0，用于保证首部的长度是32位的整数倍1.TCP报文格式填充数据14数据字段内容是上层所封装的完整数据。1.TCP报文格式数据TCP连接建立与释放N

网络基础Internet源端目的端1.TCP连接建立过程50

建立连接三次握手TCP：面向连接的协议释放连接四次挥手请求确认确认1.TCP连接建立过程51

三次握手发送端接收端②应答确认①请求建立连接SYN=1,ACK=0SYN=1，ACK=1③应答确认源端口（16）目标端口（16）序列号（SequenceNumber，32）确认号（AcknowledgementNumber，32）数据偏移TCP报文格式保留字段URGACKPSHRSTSYNFIN窗口大小（16位）校验和（16）紧急指针（16）可选项填充数据SYNACKACK=1,SYN=02.TCP连接断开过程52

四次挥手发送端接收端②确认此方向断开①请求断开连接FIN=1ACK=1④确认此方向断开源端口（16）目标端口（16）序列号（SequenceNumber，32）确认号（AcknowledgementNumber，32）数据偏移TCP报文格式保留字段URGACKPSHRSTSYNFIN窗口大小（16位）校验和（16）紧急指针（16）可选项填充数据FINACKACK=1③请求断开连接FIN=1UDP协议格式及应用N

网络基础1.

UDP协议特点及格式54

UDP全称是用户数据报协议，它是一种面向非连接的协议。UDP不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点。UDP的报文格式由两部分构成：首部和数据源端口（16）目标端口（16）长度（16）校验和（16）数据bit0bit31UDP报文格式长度：指出UDP数据段中所包含数据的大小校验和：用来完成对UDP数据的差错检验3.TCP、UDP协议应用55

两种协议比较56

TCPUDP比较方面协议类型可靠性控制机制发送顺序分组顺序面向连接面向无连接提供可靠传输提供不可靠传输流控、拥塞控制、差错控制无尽量按序到达不一定按序到达不会丢失数据，适合大数据量交换高速传输和实时性有较高要求的通信课后练习57

课后练习58

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传输层概述

传输层协议搭建网络应用平台网络资源共享服务围绕“网络进程－网络进程”网络应用系统与应用层协议的实现方法传输层实现的基本工作任务61

课前回顾课前回顾1．随着Internet的发展，商业化的服务越来越多。虽然不同的网络服务有不同的通信方式，但是总体上有一个共同的方式，即__________。为了完成一次具体的网络服务，总有一方是主动发起通信的，而另一方是被动发起通信的。请尽可能列举类似这种模式的常见网络服务。2．计算机网络终端之间的通信依赖IP地址，随着网络规模的扩大，终端的数量大于可供分配的IP地址数量。随着移动终端的广泛应用且位置不断变化，相应的IP地址也必须更新；IP地址在更新过程中面临工作量大、容易出错等问题，你是否有应对这些问题的解决方案？请举例说明。思政融入全球访问量前20名的互联网网站中国占了7个，全球市值前10位的互联网企业中国占了4位，比如腾讯、阿里巴巴、百度等。通过中国互联网二十几年发展所取得的巨大成就，激发学生的爱国情怀。各种网络应用层出不穷，微信、QQ等社交软件高度普及，移动支付领先全球，在互联网应用方面国人向世界展示了中国人的智慧与创新能力，由此激发学生的学习热情。64

主题3：搭建网络应用平台3

学习目标知识目标本节目标掌握DHCP的作用及工作过程了解Internet信息服务的基本概念掌握DNS的作用、层次结构及查询方式对Web作用的介绍，让学生明白每个人都是信息资源的接收者和享用者，又是信息资源的发布者和贡献者，引导学生树立“我为人人，人人为我”的道德准则。素质目标能力目标能够配置Web、DHCP和DNS服务一、动态主机配置协议DHCP

67

主机在访问Internet前，必须先配置如下信息IP地址子网掩码默认网关（或称默认路由器）地址本地域名服务器地址手工配置存在以下问题配置参数不容易获取完成配置过程需要一定的网络技能一、动态主机配置协议DHCP

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使用DHCP的主要目的DHCPDynamicHostConfigurationProtocolDHCP，动态主机配置协议，实现了自动设置IP地址、统一管理IP地址的分配目的安全可靠的配置。减少配置管理。动态分配IP地址可以解决IP地址不够用的问题。一、动态主机配置协议DHCP

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DHCP的工作原理1234源IP：

目的IP地址：55目的IP地址：55源IP地址：服务端IP地址源IP：

目的IP地址：55目的IP地址：55源IP地址：服务端IP地址发现阶段（DHCPDISCOVER）提供阶段（DHCPOFFER）选择阶段（DHCPREQUEST）确认阶段（DHCPACK）DHCPDISCOVER报文中封装了客户端MAC客户端根据MAC地址确定报文是否发给自己的DHCPOFFER报文中封装了客户端MAC地址确认分配给请求的地址DHCP客户端DHCP服务端70

客户机-服务器模式应用层的C/S模式

二、Internet信息服务的基本概念二、Internet信息服务的基本概念71

WWW服务

WWW(WorldWideWeb)是基于C/S工作模式的信息发布技术和超文本技术的综合。WWW服务器通过超文本标记语言（HTML）把信息组织成为图文并茂的超文本。WWW浏览器则为用户提供基于超文本传输协议（HTTP）的用户界面。www浏览器www服务器HTTP请求HTTP应答72

WWW服务器与客户端WWW服务器通常WWW服务器可以分布在互联网的各个位置；每个WWW服务器都保存着可以被WWW客户共享的信息；每个WWW服务器中还安装有管理网页资源的服务端软件；WWW服务器需要接收和处理来自客户端的请求。WWW客户端WWW客户端只需安装浏览器软件，由浏览器负责接收用户的请求，并利用HTTP或HTTPs协议将用户的请求传送给WWW服务器。www浏览器二、Internet信息服务的基本概念页面地址URL（UniformResourceLocator）URL是使用IE等浏览器访问Web页面时需要输入的网页地址。如/view/1496.htm73

URL格式：

<协议>://<主机名>:<端口>/<路径>/<文件>URL举例：/view/1496.htm二、Internet信息服务的基本概念页面地址URL（UniformResourceLocator）URL中主要协议类型/view/1496.htm74

协议类型描述http通过http协议访问WWW服务器ftp通过ftp协议访问FTP服务器gopher通过gopher协议访问Gopher服务器telnet通过telnet协议进行远程登录file在所连的计算机上获取文件二、Internet信息服务的基本概念超文本标记语言75

HTML（HypertextMarkupLanguage）多个在不同操作系统上运行的浏览器可能访问同一个Web页面,如何保证不同浏览器以同样的格式在屏幕上显示该Web页面？超文本标记语言HTML是一种万维网标记语言，用来结构化信息，描述了网页上的每个组件，例如文本、表格或图像等。二、Internet信息服务的基本概念三、域名系统DNS76

域名和域名系统

IP地址由一组数据来表示。数字对计算机来说是十分有意义的，但对人类的记忆行为来说，则很不方便，因此需要用具有字面含义的名字来表现。用名字来代替IP地址,以便于人们的记忆=53三、域名系统DNS77

域名和域名系统

域名（domainname)

在Internet中，采用IP地址可以直接访问网络中的一切主机资源，但是IP地址难于记忆，于是便产生了一套易于记忆的、具有一定意义的用字符来表示的IP地址，这就是域名。

域名的特点

(1)易于记忆和理解;

(2)使网络服务更易于管理;

(3)在应用上与IP地址等效。三、域名系统DNS78

域名的层次命名机构根四级域名mail…www…bjeducom…cctvibmhp二级域名pkutsinghua…三级域名mailwww…comnetorgedugovaerocnuk…顶级域名……因特网采用了层次树状结构的命名方法。任何一个连接在因特网上的主机或路由器，都有一个唯一的层次结构的名字，即域名。三、域名系统DNS79

域名的层次命名机构com商业组织edu教育机构gov政府机构mil军事机构net网络服务机构int国际组织org非盈利机构cn中国顶级域名

常见的顶级域名如下表所示。三、域名系统DNS80

域名的表示方法域名的结构由标号序列组成，各标号之间用点隔开：四级域名

.三级域名.二级域名.一级域名主机名国家教育机构重庆电子工程职业学院中国三、域名系统DNS81

域名服务器和域名解析过程

实现域名和IP地址的相互转换有两种方法：

通过改写Windows目录：C:\WINDOWS\system32\drivers\etc的hosts文件【例】⇌9

在hosts文件中增加：9即可。

在网络通信中，采用DNS服务器的方式，实现每个主机的域名和IP地址的一一对应关系。三、域名系统DNS82

域名服务器和域名解析过程域名解析过程：正向域名解析：将域名映射成IP地址的过程，或者说从域名得到IP地址的过程。即：“域名地址→IP地址”反向域名解析：将IP地址映射成域名的过程，或者说从IP地址找到相应的域名的过程。三、域名系统DNS83

域名服务器和域名解析过程DNS具有两种查询方式：递归查询迭代查询域名服务器域名服务本地域名服务器根域名服务器

迭代查询

的

IP

地址递归查询

需要查找

的IP地址三、域名系统DNS84

域名、端口号、IP地址、MAC地址之间的关系四、动手实践构建网络应用基础平台

85

使用PacketTracer：1、构建如图的小型网络。2、在服务器上，配置Web、DHCP和DNS服务。3、在客户端上，分别验证以上3种服务。课后练习86

1．关于DNS下列叙述错误的是（

）。A．子节点能识别父节点的IP地址 B．DNS采用客户/服务器工作模式C．域名的命名原则是采用层次结构的命名树 D．域名不能反映计算机所在的物理地址2．错误的Internet域名格式是（

）。A． B．163.edu C．www-nankai-edu-cn D．3．在Internet上浏览时，浏览器和WWW服务器之间传输网页使用的协议是（

）。A．SMTP B．HTTP C．FTP D．Telnet谢谢！续写网络美丽传说-Internet的应用主讲人：XXXX计算机网络基础学习提示2134主题：

传输层概述

传输层协议搭建网络应用平台网络资源共享服务围绕“网络进程－网络进程”网络应用系统与应用层协议的实现方法传输层实现的基本工作任务89

课前回顾课前回顾1．FTP对大家而言并不陌生，FTP采用__________工作模式，它既是应用层上基于__________协议的一种应用，同时也是应用层上的一种__________。使用FTP传输数据，需要建立__________次TCP握手。2．@符号是Internet上最美的字符之一。它简洁、生动、直观，正好是at（在……）的缩写，不论是书写、朗读还是主机解析，它都显得完美无瑕。请尽可能列举信息通信中关于@的应用。思政融入随着Webl.0、Web2.0、web3.0时代的更替，网络用户既成为信息的消费者又成为信息的制造者。由此滋生的网络谣言、网络暴力严重扰乱社会秩序，危害社会诚信，影响社会稳定。网络空间是亿万民众共同的精神家园，教育学生应遵守网络道德及法律法规，成为营造清朗网络空间的正能量。92

主题4：网络资源共享服务3

学习目标知识目标本节目标了解E-mail服务的组件及工作原理。掌握文件传输协议的原理与应用。了解Telnet服务的作用与工作原理。通过介绍FTP的概念和作用，倡导资源共享理念以实现网络资源效用最大化，引导学生树立共享发展理念。素质目标能力目标能够搭建FTP服务器一、电子邮件服务E-mail服务95

电子邮件电子邮件，简称E-mail，是一种通过计算机网络与其它用户进行联系的快速、简便、高效、廉价的现代化通信手段E-mail电子邮件系统：一方面负责接收用户送来的邮件，并根据邮件所要发送的目的地址，将其传送到对方的邮件服务器中；另一方面则负责接收从其他邮件服务器发来的邮件，一、电子邮件服务电子邮件的传送过程

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用户A在自己的电脑上撰写邮件代理程序将会把用户A的邮件利用SMTP邮件协议发送到其所使用的邮件服务器A邮件服务器A获得邮件后，根据邮件接收者的地址，在发送服务器与用户B的接收邮件服务器之间建立SMTP的连接，并通过SMTP协议将将邮件送至用户B的接收服务器当邮件到达邮件接收服务器后，用户可以随时利用POP3协议接收邮件Internet邮件发送SMTP协议邮件传输SMTP协议邮件下载POP3协议用户A用户A服务器用户B用户B服务器一、电子邮件服务电子邮件相关协议

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SMTPSimpleMailTransterProtocolpop3PostOfficeProtocolv3IMAPPostOfficeProtocolv3MIMEPostOfficeProtocolv3一、电子邮件服务电子邮件相关协议

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SMTPSimpleMailTransterProtocolSMTP，简单邮件传输协议，使用25号端口提供可靠传输服务。SMTP协议帮助每台计算机在发送或中转信件时找到下一个目的地，通过SMTP协议所指定的服务器，就可以把E-mail寄到收件人的服务器上。一、电子邮件服务电子邮件相关协议

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POP协议是一种用于接收电子邮件的协议，主要用于接收方到其邮件服务器上下载邮件。POP和SMTP一样，也是在客户端和服务器端之间建立一个TCP连接完成相应操作。其操作过程与SMTP协议类似。pop3PostOfficeProtocolv3Internet检查邮件下载邮件收件方客户端收件方服务器一、电子邮件服务电子邮件相关协议

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IMAPPostOffic