Windows系统编程---第1章.ppt

1、,Windows网络编程实用教程,授课教师： 职务：,第1章 Internet与网络通信模型概述,课程描述 随着Internet技术的应用和普及，人类社会已经进入了信息化的网络时代。TCP/IP是Internet的通信协议，它的发展与Internet技术的普及是密不可分的。它采用信息打包的方法简化各种不同类似计算机之间的信息输入，所有接入Internet的计算机都必须支持TCP/IP协议。当然，Internet技术并不是一开始就这样成熟的，它经过了一个从无到有、从简单到完善的过程。本章介绍Internet的发展历史和现状，以及TCP/IP协议的概况和体系结构。,本章知识点,1.1 Intern

2、et概述 1.2 网络通信模型和协议簇,1.1 Internet概述,1.1.1 Internet的发展历史 1.1.2 Internet的管理机构 1.1.3 国内Internet网络建设的现状,1.1.1 Internet的发展历史,1957年，当时的苏联发射了斯普特尼克号人造地球卫星，这也是人类第一颗人造地球卫星。作为回应，美国国防部成立了高级研究计划署（ARPA），研究如何将科学技术更好地应用于军事领域。 1962年，美国空军委托兰德公司的Paul Baran来研究如何在遭受核打击后保持对导弹和轰炸机的控制和指挥，建立一个在核打击下逃生的军事研究网络。这个网络必须是分散的，这样才能保证

3、在任何一个地点被攻击后，军方都可以组织有效力量进行反击。 1968年，ARPA和BBN公司签订了研发阿帕网（ARPANET）的合同。1969年，BBN公司构建了一个物理网络，把加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学等地的4台高级计算机连结起来，这也是最早的Internet的雏形了。当时的网络带宽仅为50Kbit/s。,Internet的发展历史,1968年，ARPA和BBN公司签订了研发阿帕网（ARPANET）的合同。1969年，BBN公司构建了一个物理网络，把加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学等地的4台高级计算机连结起来，这也是最早的Internet的雏形了。当时的网络带宽仅为50Kbit/s。 197

4、2年，BBN公司的Ray Tomlinson开发了第1个电子邮件程序。同年，高级研究计划署（ARPA）更名为美国国防高级研究计划局（DARPA）。此时，阿帕网通过网络控制协议（NCP）来传输数据，可以实现在同一网络中运行的主机间的通信。 1973年，DARPA开始研发TCP/IP协议集。这个新的协议允许不同类型的计算机可以在网络中互连，并且互相通信。 1974年，Internet的名词首次在传输控制协议的文档中使用。 1976年，Robert M. Metcalfe博士发明了使用同轴电缆高速传输数据的以太网。,Internet的发展历史,1979年，北卡罗莱纳州大学的一名研究生和其他程序员一起

5、开发了新闻组（USENET），它通常应用于电子邮件和讨论组。 1981年，美国国家基金会为无法访问ARPANET的机构创建了一个56Kbit/s的骨干网络，叫做CSNET，并计划在CSNET和ARPANET之间建立连接。 1983年，因特网活动委员会（IAB）成立。从1983年1月1日起，每台连接到ARPANET的计算机都必须支持TCP/IP。NCP被彻底取代，TCP/IP成为核心的Internet协议。 1984年，阿帕网被拆分成两个网络，即阿帕网和军用网络（MILNET），美国国防部继续对这两个网络提供支持。阿帕网用于支持高级科研工作，而军用网络则为军方需求提供服务。 1985年，美国国家

6、科学基金会开始部署新的T1线路，并于1988年完成。 1986年成立了互联网工程任务组（IETF），这是松散的、自律的、志愿的民间学术组织，其主要任务是负责互联网相关技术规范的研发和制定。 1988年，在美国国家科学基金会网络完成T1线路改造后，网络流量迅速增长，因此他们决定再次对网络进行升级。,Internet的发展历史,1991年，由56Kbit/s线路组成的CSNET被停止使用。美国国家科学基金会建立了一个新的网络，叫做国家研究和教育网络（NREN）。这个网络的目的是进行高速网络的研究，它并不用于商业用途，也不被用来传输大量的数据。 1992年，互联网学会成立。欧洲核子研究中心（CERN

7、）发布了万维网（World-Wide Web）的概念，并研发了早期的浏览器。 1993年，美国国家科学基金会创建了国际互联网络信息中心（InterNIC），为Internet提供服务，包括目录和数据库服务、注册服务和信息服务。,Internet在国内上的发展和应用,1992年12月，清华大学校园网（TUNET）建成并投入使用，是中国第一个采用TCP/IP体系结构的校园网。 1993年3月，中国科学院高能物理研究所接入美国斯坦福线性加速器中心（SLAC）的64Kbit/s专线正式开通。这条专线是中国部分接入Internet的第一根专线。 1993年11月NCFC主干网网络开通并投入运行，并于19

8、94年4月与美国的Internet互联成功，成为我国最早的国际互联网络。 1995年1月，邮电部电信总局分别在北京、上海开通64Kbit/s专线，开始向社会提供Internet接入服务，中国互联网进入商用化阶段。 在接下来的10几年间，Internet的网络规模不断的发展壮大，数以亿计的计算机连接到Internet中。,1.1.2 Internet的管理机构,1Internet协会 2Internet体系结构委员会 3Internet工程指导小组 4Internet数字分配机构 5Internet网络信息中心 6中国互联网络信息中心,1.1.3 国内Internet网络建设的现状,根据中国互联

9、网络信息中心（CNNIC）的测算，截止2009年10月31日，我国网民数量已达到3.67亿人，互联网普及率达27.6%。而10年前，中国网民数量仅为890万人。短短10年间，中国上网人数已经翻了几十倍。 而作为Internet应用和普及的另一项重要指标，截至2009年6月底，我国.cn英文域名达到1296.4万个。大部分.cn域名分布在北京、广东、上海、浙江和山东等经济发达省市，其中仅北京就占用.cn域名的20.6%。,中国网络应用的使用率排名情况统计,1.2 网络通信模型和协议簇,1.2.1 OSI参考模型 1.2.2 TCP/IP协议簇体系结构,1.2.1 OSI参考模型,OSI参考模型通

10、信的过程,协议数据单元,在OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元（PDU，Protocol Data Unit）。而在传输层及其下面各层中，PDU还有各自特定的名称。,1物理层,顾名思义，物理层就是用于定义网络通信中通信设备的机械、电气、功能和规程等特性的层次，用于建立、维护和拆除物理链路的连接。 物理层可以为数据端设备提供传送数据的物理通路。物理通路可以是一个物理媒体，也可以由多个物理媒体连接而成。一次完整的物理层数据传输过程如下：,2数据链路层,数据链路层位于OSI参考模型的第2层，它负责物理层和网络层之间的通信。在数据链路层中，将从网络层接收到的数据分割成特定的

11、可被物理层传输的帧。帧是用来传送数据的结构包，它不仅包括原始数据（即要传送的数据），还包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息。其中地址标明帧将发送到的主机，而纠错和控制信息则可以保证帧能够准确无误地被传送到目的主机。帧的简要结构如下：,帧的简要结构,前导码，内容是16进制数0 xAA，作用是使接收节点进行同步并做好接收数据帧的准备。 帧首定界符，是10101011的二进制序列，标识帧的开始，以使接收器对实际帧的第一位定位。 源地址和目的地址，即发送和接收数据的两端主机的MAC地址。目的地址可以是单地址、组播地址和广播地址。 数据字段的长度，指定要传送数据的长度，以便接收方对数据进行处理

12、。 要传送的数据，顾名思义，就是从源地址发送到目的地址的原始数据。 填充字段，有效帧从目的地址到校验和字段的最短长度为64字节，其中固定字段的长度为18个字节。如果数据字段长度小于46个字节时，就使用本字段来填充。 校验和，使用32位CRC校验，用于对传送数据进行校验。,数据链路层的主要功能,（1）通信链路的建立、拆除和分离。当网络中的两个结点要进行通信时，发送方必须确知接收方是否已处在准备接受的状态。为此通信双方必须先要交换一些必要的信息，以建立一条基本的数据链路。在传输数据时要维持数据链路，而在通信完毕时要释放数据链路。 （2）对要传送的帧进行定界和同步，并对帧的收发顺序进行控制。 （3）

13、寻址。即在数据链路层根据目的地址找到对应主机的方法，同时接收方也必须知道数据的发送方主机。 （4）对信道上的数据差错进行检测和恢复。 （5）流量控制。数据的发送与接收必须遵循一定的传送速率规则，可以使得接收方能及时地接收发送方发送的数据。并且当接收方来不及接收时，就必须及时控制发送方数据的发送速率，使两方面的速率基本匹配。,Ipconfig /all,3网络层,（1）为传输层提供服务 （2）组包和拆包 （3）路由选择 （4）流量控制,4传输层,传输层是OSI协议层次结构的核心，是唯一负责总体数据传输和控制的一层。在OSI七层模型中传输层是负责数据通信的最高层，它下面的三层协议是面向网络通信的，

14、而它上面的三层协议是面向信息处理的，因此传输层可以说是OSI模型中的中间层。 因为网络层不一定保证服务的可靠，而用户也不能直接对通信子网加以控制，所以在网络层之上，加一层即传输层以改善传输质量。 传输层的主要功能如下： 为对话或连接提供可靠的传输服务。 在通向网络的单一物理连接上实现该连接的复用。 在单一连接上提供端到端的序号与流量控制、差错控制及恢复等服务。,5会话层,会话层负责在网络中的两个节点之间建立和维持通信。它提供的服务可使应用程序建立和维持会话，并能使会话获得同步。 会话层的功能主要如下： 建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通。 同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通

15、信中断时决定从何处重新发送。 支持校验点功能，会话在通信失效时可以从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。,6表示层,不同的计算机体系结构中使用的数据表示法也不同。为了使不同类型的计算机之间能够实现相互通信，就需要提供一种公共的语言。 表示层如同应用程序和网络之间的翻译官，主要解决用户信息的语法表示问题，即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩、解压、加密、解密都在该层完成。,7应用层,应用层是OSI参考模型的最高层，它可以向应用程序提供服务，这些服务按其向应用程序提供的特性分成组，并称为服务元素。 应用层并不是指运行在网络上的某个特定的应用程序，它可以为应用程序提供服务，

16、包括文件传输、文件管理以及电子邮件的信息处理等。 应用层中包含的典型协议包括FTP、Telnet、SMTP、HTTP、DNS等。在日常管理和使用网络的过程中，经常会使用到这些应用层的协议。,1.2.2 TCP/IP协议簇体系结构,1网络接口层,在TCP/IP参考模型中，网络接口层位于最低层。它负责通过网络发送和接收IP数据报。网络接口层包括各种物理网络协议，例如局域网的Ethernet（以太网）协议、Token ring（令牌环）协议，分组交换网的X.25协议等。,2网络层,网络层包括下面4个核心协议。 IP（Internet Protocol，网际协议）：主要任务是对数据包进行寻址和路由，把

17、数据包从一个网络转发到另一个网络。 ICMP（Internet Control Message Protocol，网际控制报文协议）：用于在IP主机和路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络是否连通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。 ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）：可以通过IP地址得知其物理地址（Mac地址）的协议。在TCP/IP网络环境下，每个主机都分配了一个32位的IP地址，这种互联网地址是在网际范围标识主机的一种逻辑地址。为了让报文在物理网络上传送，必须知道

18、对方目的主机的物理地址。这样就存在把IP地址变换成物理地址的地址转换问题。 RARP（Reverse Address Resolution Protocol，逆向地址解析协议）：该协议用于完成物理地址向IP地址的转换。,3传输层,在TCP/IP参考模型中，传输层位于第3层。它负责在应用程序之间实现端到端的通信。传输层中定义了下面两种协议。 TCP：是一种可靠的面向连接的协议，它允许将一台主机的字节流无差错地传送到目的主机。TCP协议同时要完成流量控制功能，协调收发双方的发送与接收速度，达到正确传输的目的。 UDP：是一种不可靠的无连接协议。与TCP相比，UDP更加简单，数据传输速率也较高。当通信网的可靠性较高时，UDP方式具有更高的优越性。,4应用层,在TCP/IP参考模型中，应用层位于最高层，其中包括了所有与网络相关的高层协议。常用的应用层协议说明如下。 Telnet（Teletype Network，网络终端协议）：用于实现网络中的远程登录功能。 FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）：用于实现网络中的交互式文件传输功能。 SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议）：用于实现网络中的电子邮件传送功能。 DNS（Domain Name System，域名系统）：用于实现网络设