《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)論》第一章

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1、課 程 介 紹計(jì) 算 機(jī) 引 論 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò)計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 導(dǎo) 論網(wǎng) 絡(luò) 發(fā) 展 、 基 本 概 念 、 原 理 、 操 作 深 入 了 解 計(jì) 算 機(jī)網(wǎng) 絡(luò) 的 體 系 結(jié) 構(gòu) 、原 理 及 協(xié) 議概 括 了 解 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 上 課 ： 30實(shí) 驗(yàn) ： 10 作 業(yè) 課 程 主 要 內(nèi) 容1、 概 述 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 發(fā) 展 歷 史2、 網(wǎng) 絡(luò) 傳 輸 介 質(zhì) 及 物 理 層 設(shè) 備3、 常 見 網(wǎng) 絡(luò) 硬 件4、 網(wǎng) 絡(luò) 通 信 協(xié) 議 -物 理 層 與 傳 輸 層5、 Internet接 入 Internet服 務(wù)6、 網(wǎng) 絡(luò) 常 用 命 令 和 網(wǎng) 絡(luò) 檢 測7

2、、 網(wǎng) 絡(luò) 安 全 與 網(wǎng) 絡(luò) 管 理 概 述8、 相 關(guān) 網(wǎng) 絡(luò) 法 律 法 規(guī) 及 案 例 分 析9、 網(wǎng) 絡(luò) 發(fā) 展 新 技 術(shù) 第 一 章 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 概 述 本 章 內(nèi) 容1.1計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展1.2計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 定 義 與 組 成1.3計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu)1.4計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 系 統(tǒng) 的 分 類1.5計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 系 統(tǒng) 的 組 成 1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展早 期 的 計(jì) 算 機(jī) 應(yīng) 用 模 式 單 機(jī) 大 、 中 、 小 型 機(jī) 龐 大 ， 昂 貴 ， 資 源 無 法 共 享 分 散 的 計(jì) 算 機(jī) 構(gòu) 成 了 一

3、 個(gè) 個(gè) 的 信 息 “ 孤 島 ”計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 產(chǎn) 生 始 于 1950s， 產(chǎn) 生 的 原 因 ： 資 源 共 享 的 需 求 （ 計(jì) 算 能 力 、 外 設(shè) 、 軟 件 、 數(shù) 據(jù) ） 大 型 項(xiàng) 目 的 合 作 （ 進(jìn) 行 工 程 項(xiàng) 目 協(xié) 作 ） 人 與 人 之 間 的 信 息 溝 通 （ 數(shù) 據(jù) 通 信 ） 從 體 系 結(jié) 構(gòu) 來 觀 察 ， 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 的 發(fā) 展 可 分 為 四 個(gè) 階 段（ 三 代 網(wǎng) 絡(luò) ） ：1. 以 主 機(jī) 為 中 心 的 聯(lián) 機(jī) 終 端 系 統(tǒng)“ 計(jì) 算 機(jī) 終 端 ” 系 統(tǒng)2. 以 通 信 子 網(wǎng) 為 中 心 的 主 機(jī) 互 連“

4、計(jì) 算 機(jī) 計(jì) 算 機(jī) ” 網(wǎng) 絡(luò)3. 體 系 結(jié) 構(gòu) 標(biāo) 準(zhǔn) 化 網(wǎng) 絡(luò)層 次 化 結(jié) 構(gòu) ， 并 對 每 層 進(jìn) 行 了 精 確 定 義4. Internet時(shí) 代以 TCP/IP協(xié) 議 簇 為 標(biāo) 準(zhǔn) ， 廣 泛 的 互 聯(lián) 1.以主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端系統(tǒng) 特 征 ： 終 端 (Terminal)共 享 主 機(jī) (Host)的軟 硬 件 資 源 單 臺(tái) 主 機(jī) ： 執(zhí) 行 計(jì) 算 和 通 信 任 務(wù) 多 臺(tái) 終 端 ： 執(zhí) 行 用 戶 交 互 （ 一 般 終 端 沒有 處 理 能 力 只 是 一 種 計(jì) 算 機(jī) 的 輸 入 、 輸出 設(shè) 備 ） (終 端 集 中 器 /終 端 服 務(wù) 器

5、 ) 連 接 方 式 ： 本 地 或 遠(yuǎn) 程 TST T T T TTHOST通 信 線 路T 例 子 ： 飛 機(jī) 訂 票 系 統(tǒng) HOST(航 空 公 司 總 部 ) Terminals(訂 票 點(diǎn) ) 通 信 線 路 (電 話 線 路 ) 缺 點(diǎn) 主 機(jī) 負(fù) 荷 重 數(shù) 據(jù) 處 理 通 信 線 路 利 用 率 低 集 中 控 制 方 式 ， 可 靠 性 低 改 進(jìn) 終 端 集 中 器 (近 /遠(yuǎn) 距 ) 前 端 處 理 機(jī) （ Front-End Processor, FEP） ， 將 通 信 任 務(wù) 從 主機(jī) 中 分 離 出 來 2.以通信子網(wǎng)為中心的主機(jī)互連 特 征 多 個(gè) 終 端 聯(lián)

6、 機(jī) 系 統(tǒng) 互 聯(lián) ， 形 成 了 多 主 機(jī) 互 聯(lián) 網(wǎng) 絡(luò) 網(wǎng) 絡(luò) 結(jié) 構(gòu) 從 “ 主 機(jī) 終 端 ” 轉(zhuǎn) 變 為 “ 主 機(jī) 主 機(jī) ”HOST HOSTHOSTT TT TTT TTTT通 信 線 路 主機(jī)主機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演變 演 變 階 段 1 通 信 任 務(wù) 從 主 機(jī) 中 分 離 ， 由通 信 控 制 處 理 機(jī) （ CCP） 完成 CCP： 處 理 主 機(jī) 之 間 通 信 任務(wù) 的 專 用 計(jì) 算 機(jī) CCPCCPHOST HOSTT T TT TT CCPHOSTT T 兩 層 網(wǎng) 絡(luò) 概 念 的 出 現(xiàn) 由 CCP組 成 的 傳 輸 網(wǎng) 絡(luò) 通 信 子 網(wǎng) ， 提 供 信 息

7、傳 輸 服 務(wù) 建 立 在 通 信 子 網(wǎng) 基 礎(chǔ) 上 的 主 機(jī) 集 合 資 源 子 網(wǎng) ， 提 供 計(jì) 算 資源 CCP CCPHOST HOSTT T TT TT CCP HOST TTT 通 信 子 網(wǎng) 兩層網(wǎng)絡(luò)的概念結(jié)構(gòu)C CCH HH資 源 子 網(wǎng)通 信 子 網(wǎng) 在 通 信 子 網(wǎng) 上 可 有多 個(gè) 資 源 子 網(wǎng) ， 共享 通 信 子 網(wǎng) 的 服 務(wù)HH 演 變 階 段 2 通 信 子 網(wǎng) 規(guī) 模 逐 漸 擴(kuò) 大 私 有 社 會(huì) 公 用 公 用 數(shù) 據(jù) 通 信 網(wǎng) PSTN公 共 交 換 電 話 網(wǎng) 絡(luò) X.25 優(yōu) 點(diǎn) 降 低 用 戶 系 統(tǒng) 建 設(shè) 成 本 提 高 通 信 線

8、 路 利 用 率 兼 容 性 好 公 用 數(shù) 據(jù)通 信 網(wǎng)HOST HOSTT T TT TT HOSTT TT T ARPANET與分組交換技術(shù) 分 布 式 拓 撲 結(jié) 構(gòu) 的 網(wǎng) 絡(luò) 具 有 如 下 特 點(diǎn) ： 由 于 采 用 分散 控 制 ， 即 使 整 個(gè) 網(wǎng) 絡(luò) 中 的 某 個(gè) 局 部 出 現(xiàn) 故 障 ， 也 不會(huì) 影 響 全 網(wǎng) 的 操 作 ， 因 而 具 有 很 高 的 可 靠 性 ； 網(wǎng) 絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 奠 基 人Paul Baran20世 紀(jì) 50年 代 初 ， 出 于 美 國 軍 方 的 需 要 ， 研 制SAGE系 統(tǒng) 。與 前 蘇 聯(lián) 的 軍 事 競 賽 需 要

9、 一 個(gè) “ 可 生 存 系 統(tǒng) ” ， 專門 用 于 傳 輸 軍 事 命 令 和 控 制 信 息 。電 話 交 換 網(wǎng) 比 較 脆 弱 ， 不 符 合 “ 可 生 存 系 統(tǒng) ” 的 要求 ， 需 要 尋 找 一 種 有 效 的 通 信 網(wǎng) 絡(luò) 解 決 方 案 。Paul Baran提 出 通 信 網(wǎng) 絡(luò) 的 分 布 式 網(wǎng) 絡(luò) 結(jié) 構(gòu) 。 分 布 式 拓 撲 結(jié) 構(gòu) 的 網(wǎng) 絡(luò) ARPANET與分組交換技術(shù) ARPANET的 基 本 設(shè) 計(jì) 思 想 分 組 交 換 子 網(wǎng) 對 分 組 交 換 理 論 做 出 重 大 貢 獻(xiàn) Donald Davies 分 組 交 換 由 Donald Da

10、vies和 保 羅 巴 蘭 在1960年 代 早 期 發(fā) 明 ,是 他 們 最 重 要 的 創(chuàng) 新 。 分 組 交 換 技 術(shù) 也 稱 包 交 換 ， 是 將 用 戶 傳送 的 數(shù) 據(jù) 劃 分 成 一 定 的 長 度 ， 每 個(gè) 部 分 叫 做一 個(gè) 分 組 ， 通 過 傳 輸 分 組 的 方 式 傳 輸 信 息 的一 種 技 術(shù) 。 數(shù) 據(jù) 交 換 的 發(fā) 展 數(shù) 據(jù) 交 換 經(jīng) 歷 了 電 路 交 換 報(bào) 文 交 換 分 組 交 換 綜 合 業(yè) 務(wù) 數(shù) 字 交 換 分 組 交 換 子 網(wǎng) 結(jié) 構(gòu) 原 理 示 意 圖 ARPANET與分組交換技術(shù) ARPANET的 發(fā) 展 過 程 ARPAN

11、ET 之 父 Larry Roberts 1969.12 4個(gè) 節(jié) 點(diǎn) 的 實(shí) 驗(yàn) 網(wǎng) 絡(luò) 開 始 運(yùn) 行1972 節(jié) 點(diǎn) 數(shù) 增 加 到 40個(gè) 推 出 Telnet應(yīng) 用出 現(xiàn) 第 一 個(gè) 電 子郵 件 應(yīng) 用 程 序1975 節(jié) 點(diǎn) 數(shù) 增 加 到 100多 個(gè) ， 正 式 運(yùn) 行1975 節(jié) 點(diǎn) 數(shù) 增 加 到 100多 個(gè) ， 正 式 運(yùn) 行1983年 分 為 ARPANET和 MILNET ARPANET與分組交換技術(shù) ARPANET對 推 動(dòng) 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 發(fā) 展 的 貢 獻(xiàn) 完 成 了 對 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 定 義 與 分 類 方 法 的 研 究 提 出 了 資 源 子 網(wǎng)

12、 、 通 信 子 網(wǎng) 的 網(wǎng) 絡(luò) 結(jié) 構(gòu) 概 念 研 究 并 實(shí) 現(xiàn) 了 分 組 交 換 方 法 完 善 了 層 次 型 網(wǎng) 絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 模 型 與 協(xié) 議 體 系 開 始 了 TCP/IP模 型 、 協(xié) 議 與 網(wǎng) 絡(luò) 互 聯(lián) 技 術(shù) 的 研 究 與 應(yīng) 用 3. 體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò) 為 什 么 需 要 標(biāo) 準(zhǔn) 化 ？ 不 同 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 之 間 的 兼 容 性 和 互 操 作 性 是 推 動(dòng) 網(wǎng) 絡(luò) 體 系結(jié) 構(gòu) 的 標(biāo) 準(zhǔn) 化 的 原 動(dòng) 力 而 兼 容 性 和 互 操 作 性 的 最 終 目 的 仍 是 資 源 共 享 標(biāo) 準(zhǔn) 化 的 時(shí) 機(jī) ？ 先 制 定 標(biāo) 準(zhǔn) 再

13、 開 發(fā) 還 是 先 開 發(fā) 再 制 定 標(biāo) 準(zhǔn) ？ 各 廠 商 、 研 究 機(jī) 構(gòu) 、 大 學(xué) 在 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 、 方 法 、 理 論 等 方面 的 研 究 日 趨 成 熟 是 基 礎(chǔ) 網(wǎng) 絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu) 標(biāo) 準(zhǔn) 化 過 程 的 演 變 廠 商 標(biāo) 準(zhǔn) ： IBM-SNA， DEC-DNA等 缺 點(diǎn) ： 適 用 范 圍 ： 兼 容 性 技 術(shù) 壟 斷 ： 競 爭 標(biāo) 準(zhǔn) 不 統(tǒng) 一 ： 用 戶 利 益 國 際 標(biāo) 準(zhǔn) （ ISO OSI/RM） Open System Interconnection/Recommended Model(開 放 系 統(tǒng) 互 聯(lián) 參考 模 型 ， 簡 稱

14、 OSI參 考 模 型 ) OSI參 考 模 型 是 一 種 概 念 上 的 網(wǎng) 絡(luò) 模 型 ， 規(guī) 定 了 網(wǎng) 絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 框 架 ： 7個(gè) 層 次 只 說 明 了 做 什 么 （ WHAT TO DO） 而 未 規(guī) 定 怎 樣 做 （ HOW TO DO） 太 復(fù) 雜 ， 幾 乎 沒 有 與 之 完 全 符 合 的 網(wǎng) 絡(luò) 事 實(shí) 上 的 標(biāo) 準(zhǔn) ： TCP/IP(因 特 網(wǎng) 的 骨 干 協(xié) 議 ) 從 體 系 結(jié) 構(gòu) 上 看 ， 它 是 OSI參 考 模 型 的 簡 化 （ 4層 ） 4.因特網(wǎng)時(shí)代的到來 因 特 網(wǎng) 的 出 現(xiàn) 標(biāo) 志 著 網(wǎng) 絡(luò) 時(shí) 代 的 到 來 因 特

15、 網(wǎng) 是 全 球 性 的 網(wǎng) 絡(luò) 豐 富 的 信 息 和 便 利 的 使 用 是 其 規(guī) 模 迅 速 增 長 的 主 要 驅(qū) 動(dòng) 力 截 止 到 2000年 , Internet的 規(guī) 模 為 網(wǎng) 絡(luò) 數(shù) 達(dá) 到 105數(shù) 量 級 , 主 機(jī) 數(shù) 達(dá) 到 107數(shù) 量 級 , 用 戶 數(shù) 108數(shù) 量 級 ， 主 干速 率 大 于 2.5Gbit/s 美 國 政 府 資 助 的 “ 下 一 代 因 特 網(wǎng) 計(jì) 劃 ” 目 標(biāo) 是 主 干 網(wǎng) 的 速 率 比 現(xiàn) 在 的 因 特 網(wǎng) 高 1000倍 端 到 端 的 速 率 要 達(dá) 到 100Mbit/s10Gbit/s Vinton G. Cer

16、f-聞 名 遐 邇 的 “ 互 聯(lián) 網(wǎng) 之 父 ” ，Vint 和 Robert Kahn 合 作 設(shè) 計(jì) 了 TCP/IP 協(xié) 議及 互 聯(lián) 網(wǎng) 的 基 礎(chǔ) 體 系 結(jié) 構(gòu) 。 Robert E. Kahn是 TCP/IP協(xié) 議 合 作 發(fā) 明 者 、 互聯(lián) 網(wǎng) 雛 形 Arpanet網(wǎng) 絡(luò) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 者 、 “ 信 息 高 速公 路 ” 概 念 創(chuàng) 立 人 。 Kahn與 Cerf一 起 合 作 提 出 了 TCP/IP協(xié) 議 。TCP/IP協(xié) 議 已 經(jīng) 成 為 現(xiàn) 代 Internet的 通 訊 基 礎(chǔ) 。 2005年 2月 16日 ， 國 際 計(jì) 算 機(jī) 協(xié) 會(huì) 宣 布 令 人

17、 獲得 2004圖 靈 獎(jiǎng) ， 表 彰 他 們 在 設(shè) 計(jì) 和 實(shí) 施Internet基 礎(chǔ) 通 信 協(xié) 議 方 面 的 成 就 。 二 、 TCP/IP與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)互 聯(lián) 網(wǎng) 之 父Vinton G. Cerf Robert E. Kahn Internet Internet以 相 互 交 流 信 息 資 源 為 目 的 ， 基 于 一 些 共 同 的 協(xié) 議 ， 通 過 許 多 路由 器 和 公 共 互 聯(lián) 網(wǎng) 而 成 ， 它 是 一 個(gè) 信 息 資 源 和 資 源 共 享 的 集 合 。 三 、 INTERNET的發(fā)展Internet的 前 身 ARPANet1986年 ， NSF（

18、美 國 國 家 科 學(xué) 基 金 會(huì) ） 建 立 了 自 己的 計(jì) 算 機(jī) 通 信 網(wǎng) 絡(luò) ， 并 逐 漸 ARPANet在 Internet的地 位 ， 1990 ARPANet正 式 宣 布 關(guān) 閉1992年 ， Internet上 的 主 機(jī) 超 過 1百 萬 臺(tái) ， 主 干 網(wǎng)速 率 45Mbps。 1999主 機(jī) 已 超 過 1千 萬 臺(tái) ， 主 干 網(wǎng)速 率 提 高 到 2.5Gbps 對 網(wǎng) 絡(luò) 的 使 用WWW被 廣 泛 使 用 在 Internet上 ， 大 大 方 便 了 廣 大 非 網(wǎng) 絡(luò)專 業(yè) 人 員 ， 促 進(jìn) 了 Internet的發(fā) 展 web技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 發(fā)

19、 展 什 么 是 web？ Web的 工 作 原 理 Web的 體 系 結(jié) 構(gòu) Web三 要 素 從 web1.0到 web2.0 四 、 WEB技術(shù) WEB技術(shù)的產(chǎn)生發(fā)展Web之 父Tim Berners-Lee1989年 仲 夏 之 夜 ， 蒂 姆 成 功 開 發(fā) 出 世 界 上第 一 個(gè) Web服 務(wù) 器 和 第 一 個(gè) Web客 戶 機(jī) 。1989年 12月 ， 蒂 姆 為 他 的 發(fā) 明 正 式 定 名 為World Wide Web， 即 我 們 熟 悉 的 WWW；1991年 5月 WWW在 Internet上 首 次 露 面 ，立 即 引 起 轟 動(dòng) ， 獲 得 了 極 大 的

20、 成 功 被 廣 泛 推廣 應(yīng) 用 。 什么是WEB Web: WWW,萬 維 網(wǎng) （ 亦 作 “ 網(wǎng) 絡(luò) ” 、 “ WWW”、 “ 3W” 或 “ World Wide Web”） ， Web通 過 一 種 超 文 本 方 式 ， 把 網(wǎng) 絡(luò) 上 不 同 計(jì) 算 機(jī) 內(nèi) 的 信 息有 機(jī) 地 結(jié) 合 在 一 起 ， 并 且 可 以 通 過 超 文 本 傳 輸 協(xié) 議（ HTTP） 從 一 臺(tái) Web服 務(wù) 器 轉(zhuǎn) 到 另 一 臺(tái) Web服 務(wù) 器 上 檢 索信 息 。 Web服 務(wù) 器 能 發(fā) 布 圖 文 并 茂 的 信 息 ， 甚 至 在 軟 件 支持 的 情 況 下 還 可 以 發(fā) 布

21、 音 頻 和 視 頻 信 息 。 此 外 ， Internet的 許 多 其 它 功 能 ， 如 E-mail、 Telnet、 FTP、 WAIS 等都 有 可 通 過 Web實(shí) 現(xiàn) 。 萬 維 網(wǎng) 常 被 當(dāng) 成 因 特 網(wǎng) 的 同 義 詞 ， 不 過 其 實(shí) 萬 維 網(wǎng) 是 靠著 因 特 網(wǎng) 運(yùn) 行 的 一 項(xiàng) 服 務(wù) 。 在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)做出突出貢獻(xiàn)的人們 推薦閱讀計(jì) 算 機(jī) 與 網(wǎng) 絡(luò) 之 父 作 者 ： 葉 平 ， 羅 治 馨 著 ISBN： 10位 753093371X 13位 9787530933718 出 版 社 ： 天 津 教 育 出 版 社 1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和功

22、能計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 定 義 的 主 要 觀 點(diǎn) ： 從 應(yīng) 用 的 觀 點(diǎn) ： 以 相 互 共 享 資 源 方 式 連 接 起 來 ， 且 各 自 具 有 獨(dú)立 功 能 的 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 的 集 合 。 從 物 理 的 觀 點(diǎn) ： 在 網(wǎng) 絡(luò) 協(xié) 議 的 控 制 下 ， 由 若 干 臺(tái) 計(jì) 算 機(jī) 和 數(shù) 據(jù)傳 輸 設(shè) 備 組 成 的 系 統(tǒng) 。 觀 點(diǎn) 3： 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 可 以 定 義 為 ： 把 分 布 在 不 同 地 理 位 置 的 計(jì) 算機(jī) 系 統(tǒng) ， 通 過 通 信 系 統(tǒng) 連 接 起 來 ， 在 協(xié) 議 的 支 持 下 ， 實(shí) 現(xiàn) 資 源共 享 和 相 互 通 信

23、。 歸 納 與 綜 合 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) ： 相 互 連 接 的 自 治 計(jì) 算 機(jī) 的 集 合自 治 ： 能 獨(dú) 立 運(yùn) 行 ， 不 依 賴 于 其 他 計(jì) 算 機(jī)“ 主 控 -從 屬 ” 類 型 的 系 統(tǒng) 是 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 嗎 ？“ 主 機(jī) -終 端 ” 系 統(tǒng) （ 第 一 代 網(wǎng) 絡(luò) ） 呢 ？互 連 ： 以 任 何 可 能 的 通 信 連 接 方 式有 線 方 式 ： 銅 線 、 光 纖無 線 方 式 ： 紅 外 、 無 線 電 （ 微 波 ） 、 衛(wèi) 星 通 信 網(wǎng) 絡(luò) 計(jì) 算 機(jī)系 統(tǒng)計(jì) 算 機(jī)系 統(tǒng) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與其它類似系統(tǒng)的比較 終 端 分 時(shí) 系 統(tǒng) 各 終 端 分

24、 時(shí) 占 用 主 機(jī) 資 源 終 端 無 計(jì) 算 能 力 ， 對 主 機(jī) 的 依 賴 性 極 強(qiáng) 通 信 主 要 采 用 異 步 串 行 連 接 （ 本 地 或 遠(yuǎn) 程 ） 多 機(jī) 系 統(tǒng) 緊 耦 合 ， 主 機(jī) 間 通 信 多 采 用 共 享 存 儲(chǔ) 器 、 共 享 總 線 等 （ 有 的 系 統(tǒng)也 采 用 高 速 局 域 網(wǎng) ） 分 布 式 系 統(tǒng) 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 與 分 布 式 系 統(tǒng) 分 布 式 系 統(tǒng) 的 特 點(diǎn)在 分 布 式 OS統(tǒng) 一 調(diào) 度 下 ， 各 計(jì) 算 機(jī) 協(xié) 調(diào) 工 作 ， 共 同完 成 一 項(xiàng) 任 務(wù) ， 如 并 行 計(jì) 算 。用 戶 面 對 的 是 一 臺(tái) 邏

25、 輯 上 的 計(jì) 算 機(jī) ， 組 成 分 布 式 系 統(tǒng)的 各 計(jì) 算 機(jī) 怎 樣 協(xié) 同 工 作 ， 對 用 戶 透 明 。用 途 主 要 是 科 學(xué) 計(jì) 算 和 事 務(wù) 處 理 。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 與 分 布 式 系 統(tǒng) （ 續(xù) ） 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 非 協(xié) 調(diào) 性 的 ；松 散 耦 合 的 ；各 計(jì) 算 機(jī) 對 用 戶 非 透 明 ， 用 戶 必 須 指 定 資 源 的 位 置 ；用 途 主 要 是 資 源 共 享 。 分 布 式 系 統(tǒng) 往 往 是 基 于 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 來 實(shí) 現(xiàn) 的 ： 在 因 特 網(wǎng) 中 ， 域 名 服 務(wù) 系 統(tǒng) （ DNS)是 分 布 式 系 統(tǒng)

26、的 一 項(xiàng) 典 型 的 應(yīng) 用 。 分 布 式 數(shù) 據(jù) 庫 系 統(tǒng) 也 需 要 網(wǎng) 絡(luò) 的 支 持 。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能做什么（功能） 數(shù) 據(jù) 通 信 (Communication Medium) 文 件 傳 輸 、 IP電 話 、 email、 視 頻 會(huì) 議 、 信 息 發(fā) 布 、 交 互式 娛 樂 、 音 樂 資 源 共 享 (Resource Sharing) 軟 件 、 硬 件 、 數(shù) 據(jù) （ 數(shù) 據(jù) 庫 ） 提 供 高 可 靠 性 服 務(wù) (High Reliability) 利 用 可 替 代 的 資 源 ， 提 供 連 續(xù) 的 高 可 靠 服 務(wù) 節(jié) 省 投 資 (Saving M

27、oney) 替 代 昂 貴 的 大 中 型 機(jī) 系 統(tǒng) 分 布 式 處 理 (Distributed Processing) 1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 本 節(jié) 內(nèi) 容 層 次 化 的 網(wǎng) 絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu) 開 放 系 統(tǒng) 互 聯(lián) 參 考 模 型 （ OSI/RM） TCP/IP體 系 結(jié) 構(gòu) OSI和 TCP/IP的 比 較 應(yīng) 用 層 傳 輸 層 網(wǎng) 絡(luò) 層 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 物 理 層 1.3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)u 網(wǎng) 絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu) 提 出 的 背 景 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 的 復(fù) 雜 性 、 異 質(zhì) 性u 不 同 的 通 信 介 質(zhì) 有 線 、 無 線 、 u 不 同 種

28、類 的 設(shè) 備 主 機(jī) 、 路 由 器 、 交 換 機(jī) 、 復(fù) 用 設(shè) 備 、 u 不 同 的 操 作 系 統(tǒng) Unix、 Windows、 u 不 同 的 軟 /硬 件 、 接 口 和 通 信 約 定 （ 協(xié) 議 ）u 不 同 的 應(yīng) 用 環(huán) 境 固 定 、 移 動(dòng) 、 u 不 同 種 類 業(yè) 務(wù) 分 時(shí) 、 交 互 、 實(shí) 時(shí) 、 u 寶 貴 的 投 資 和 積 累 有 形 、 無 形 、 u 用 戶 業(yè) 務(wù) 的 延 續(xù) 性 不 允 許 出 現(xiàn) 大 的 跌 宕 起 伏 結(jié) 構(gòu) 清 晰簡 化 設(shè) 計(jì) 與 實(shí) 現(xiàn)便 于 更 新 與 維 護(hù)較 強(qiáng) 的 獨(dú) 立 性 和 適 應(yīng) 性 對 于 復(fù) 雜

29、的 網(wǎng) 絡(luò) 系 統(tǒng) ， 用 什 么 方 法 能 合 理 地 組 織網(wǎng) 絡(luò) 的 結(jié) 構(gòu) ， 以 達(dá) 到 ：解 決 ： 分 而 治 之 ！ 一 個(gè) 生 活 中 的 例 子 ： 信 件 的 郵 遞 分 層 的 網(wǎng) 絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu)分 層 的 基 本 思 想每 一 層 都 在 它 的 下 層 提 供 的 服 務(wù) 基 礎(chǔ) 上 提 供 更 高 級 的 增值 服 務(wù) ， 而 最 高 層 提 供 能 運(yùn) 行 分 布 式 應(yīng) 用 程 序 的 服 務(wù) 。 層次化方法在其它領(lǐng)域的應(yīng)用 程 序 設(shè) 計(jì) 把 一 個(gè) 大 的 程 序 分 解 為 若 干 個(gè) 層 次 的 小 模 塊 來 實(shí) 現(xiàn) ， 如 操 作 系 統(tǒng) 。

30、瀑 布 模 型 把 軟 件 生 命 周 期 劃 分 為 八 個(gè) 階 段 :問 題 的 定 義 、 可 行 性 研究 、 軟 件 需 求 分 析 、 系 統(tǒng) 總 體 設(shè) 計(jì) 、 詳 細(xì) 設(shè) 計(jì) 、 編 碼 、 測 試 和 運(yùn)行 、 維 護(hù) 郵 政 系 統(tǒng) 郵 遞 員 、 郵 政 分 局 、 郵 政 總 局 、 郵 政 運(yùn) 輸 銀 行 系 統(tǒng) 物 流 系 統(tǒng) 。 。 。 1. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 中 也 采 用 了 分 層 方 法 。 把 復(fù) 雜 的 問 題 劃 分 為若 干 個(gè) 較 小 的 、 單 一 的 局 部 問 題 ， 在 不 同 層 上 予 以 解 決 。 網(wǎng)

31、絡(luò) 的 層 次 結(jié) 構(gòu) 方 法 要 解 決 的 問 題 ： 網(wǎng) 絡(luò) 應(yīng) 該 具 有 哪 些 層 次 ？ 每 一 層 的 功 能 是 什 么 ？ （ 分 層 與 功 能 ） 各 層 之 間 的 關(guān) 系 是 怎 樣 的 ？ 它 們 如 何 進(jìn) 行 交 互 ？ （ 服 務(wù) 與 接 口 ） 通 信 雙 方 的 數(shù) 據(jù) 傳 輸 要 遵 循 哪 些 規(guī) 則 ？ （ 協(xié) 議 ） 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 中 ， 層 、 協(xié) 議 和 層 間 接 口 的 集 合 被 稱 為 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng)絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu) 。 換 句 話 說 ： 體 系 結(jié) 構(gòu) 包 括 三 個(gè) 內(nèi) 容 ： 分 層 結(jié) 構(gòu) 與 每 層 的 功 能 ，

32、 服務(wù) 與 層 間 接 口 ， 協(xié) 議 。 最 早 的 網(wǎng) 絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu) 源 于 IBM的 SNA； 其 它 的 網(wǎng) 絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu) 還 有 DEC的 DNA等 由 國 際 化 標(biāo) 準(zhǔn) 組 織 ISO制 定 的 網(wǎng) 絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu) 國 際 標(biāo) 準(zhǔn) 是OSI/RM； 實(shí) 際 中 應(yīng) 用 最 廣 泛 的 是 TCP/IP體 系 結(jié) 構(gòu) 事 實(shí) 上 的 標(biāo) 準(zhǔn) 網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)P3P2P1 2 1 3 2 1物 理 通 信 線 路 3 N+1 N N-1 N+1 N N-1Pn-1PnPn+1系 統(tǒng) A 系 統(tǒng) B l網(wǎng) 絡(luò) 中 的 任 何 一 個(gè) 系 統(tǒng) 都是 按 照 層 次 結(jié) 構(gòu)

33、 來 組 織 的l同 一 網(wǎng) 絡(luò) 中 ， 任 意 兩 個(gè) 端系 統(tǒng) 必 須 具 有 相 同 的 層 次l每 層 使 用 其 下 層 提 供 的 服務(wù) ， 并 向 其 上 層 提 供 服 務(wù)l通 信 只 在 對 等 層 間 進(jìn) 行（ 間 接 的 、 邏 輯 的 、 虛 擬的 ） ， 非 對 等 層 之 間 不 能互 相 “ 通 信 ”l實(shí) 際 的 物 理 通 信 只 在 最 底層 完 成lPn： 第 n層 協(xié) 議 ， 即 第 n層對 等 實(shí) 體 間 通 信 時(shí) 必 須 遵循 的 規(guī) 則 或 約 定2. 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層原理 對等層通信的實(shí)質(zhì) 網(wǎng) 絡(luò) 分 層 體 系 結(jié) 構(gòu) 原 理 禁 止 不

34、同 主 機(jī) 的 對 等 層 之 間 進(jìn) 行 直 接通 信 。v 實(shí) 際 上 ， 每 一 層 必 須 依 靠 下 層 提 供 的 服 務(wù) 來 與 另 一 臺(tái) 主 機(jī) 的對 等 層 通 信 。上 層 使 用 下 層 提 供 的 服 務(wù) Service user；下 層 向 上 層 提 供 服 務(wù) Service provider。v第 n+1層 是 第 n層 的 服 務(wù) 用 戶 ， 第 n-1層 是 第 n層 的 服 務(wù)提 供 者v第 n層 的 服 務(wù) 也 依 賴 于 第 n-1層 以 及 以 下 各 層 的 服 務(wù) v 例 ： 郵 政 通 信 對等通信例：兩個(gè)人收發(fā)信件 問 題 ： 收 信 人

35、與 發(fā) 信 人 之 間 、 郵 局 之 間 ， 他 們 是 在 直 接 通 信 嗎 ？ 郵 局 、 運(yùn) 輸 系 統(tǒng) 各 向 誰 提 供 什 么 樣 的 服 務(wù) ？ 郵 局 、 收 發(fā) 信 人 各 使 用 誰 提 供 的 什 么 服 務(wù) ？信 件 內(nèi) 容郵 件 地 址貨 物 地 址發(fā) 信 人 郵 局運(yùn) 輸 系 統(tǒng)信 件 內(nèi) 容郵 件 地 址貨 物 地 址 收 信 人對 信 件 內(nèi) 容 的 共 識(shí)對 信 件 如 何 傳 遞 的 共 識(shí)對 貨 物 如 何 運(yùn) 輸 的 共 識(shí)P3P2P1公 路 ， 鐵 路 ， 航 空郵 局運(yùn) 輸 系 統(tǒng) 對等層通信的實(shí)質(zhì) 對 等 層 實(shí) 體 之 間 實(shí) 現(xiàn) 的 是 虛

36、 擬的 邏 輯 通 信 ； 下 層 向 上 層 提 供 服 務(wù) ； 上 層 依 賴 下 層 提 供 的 服 務(wù) 來 與其 它 主 機(jī) 上 的 對 等 層 通 信 ； 實(shí) 際 通 信 在 最 底 層 完 成 。 3 2 1 N+1 N N-1 2 1 3 N+1 N N-1 源 進(jìn) 程 傳 送 消 息 到 目 標(biāo) 進(jìn)程 的 過 程 ： 消 息 送 到 源 系 統(tǒng) 的 最 高 層 ； 從 最 高 層 開 始 ， 自 上 而 下逐 層 封 裝 ； 經(jīng) 物 理 線 路 傳 輸 到 目 標(biāo) 系統(tǒng) ； 目 標(biāo) 系 統(tǒng) 將 收 到 的 信 息 自下 而 上 逐 層 處 理 并 拆 封 ； 由 最 高 層 將

37、 消 息 提 交 給 目標(biāo) 進(jìn) 程 。 目 標(biāo) 進(jìn) 程源 進(jìn) 程 P3P2P1物 理 通 信 線 路Pn-1PnPn+1消 息 消 息邏 輯 通 信 在各層中實(shí)現(xiàn)的主要功能差 錯(cuò) 控 制 使 對 等 層 的 通 信 更 加 可 靠流 量 控 制 控 制 發(fā) 送 端 的 速 率 ， 使 接 收 端 能 來 得 及 接 收分 段 和 重 裝 發(fā) 送 端 將 數(shù) 據(jù) 塊 分 成 更 小 的 單 位 ， 并 在 接 收 端 重 新 組 合復(fù) 用 和 分 用 多 個(gè) 高 層 的 對 等 層 通 信 會(huì) 話 復(fù) 用 一 條 低 層 連 接 建 立 連 接 和 釋 放 連 接 3. 通信協(xié)議 人 際 交 流

38、 的 協(xié) 議 : 人 類 之 間 “ 我 有 一 個(gè) 問 題 .” “現(xiàn) 在 幾 點(diǎn) 了 ?” 說 明 發(fā) 送 的 消 息 說 明 接 收 到 某 消 息后 所 應(yīng) 采 取 的 行 動(dòng) 說 明 動(dòng) 作 的 次 序 協(xié) 議 ： 定 義 網(wǎng) 絡(luò) 實(shí) 體 間 發(fā) 送 和 接 收報(bào) 文 的 格 式 、 順 序 以 及 當(dāng) 傳送 和 接 收 消 息 時(shí) 應(yīng) 采 取 的 行動(dòng) 。 （ 語 義 、 語 法 和 時(shí) 序 ） HiHiWhats thetime?2:00 請 求 連 接傳 送 文 件 ： xxxxx.xxxtime 連 接 確 認(rèn) 通信協(xié)議的三要素語 義 對 協(xié) 議 中 各 協(xié) 議 元 素 的

39、含 義 的 解 釋 ， 例 如 ：在 HDLC協(xié) 議 中 ， 標(biāo) 志 Flag(7EH)表 示 報(bào) 文 的 開 始 和 結(jié) 束在 BSC協(xié) 議 中 ， SOH(01H)表 示 報(bào) 文 的 開 始 ， STX(02H)表 示 報(bào) 文正 文 的 開 始 ， ETX(03H)表 示 報(bào) 文 正 文 的 結(jié) 束語 法 協(xié) 議 元 素 與 數(shù) 據(jù) 的 組 合 格 式 ， 即 報(bào) 文 格 式 。 例 如 ： 時(shí) 序 通 信 過 程 中 ， 通 信 雙 方 操 作 的 執(zhí) 行 順 序 和 規(guī) 則Flag Address Ctrl Data FCSS FlagSOH HEAD STX TEXT ETX BCC

40、BSCHDLC 確 認(rèn)釋 放 連 接釋 放 確 認(rèn)釋 放 確 認(rèn)連 接 確 認(rèn)數(shù) 據(jù)連 接 請 求 連 接 確 認(rèn)t t 時(shí) 序 例 釋 放 連 接數(shù) 據(jù) 傳 輸建 立 連 接 網(wǎng) 絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu) 中 ： 每 層 可 能 會(huì) 有 若 干 個(gè) 協(xié) 議 一 個(gè) 協(xié) 議 只 屬 于 一 個(gè) 層 次協(xié) 議 可 以 由 軟 件 或 硬 件 來 實(shí) 現(xiàn) ： 網(wǎng) 絡(luò) 通 信 協(xié) 議 軟 件 、 網(wǎng) 絡(luò) 驅(qū) 動(dòng) 程 序 網(wǎng) 絡(luò) 硬 件常 用 協(xié) 議 組 ： TCP/IP（ Windows、 Unix、 Linux、 ） NetBEUI（ Windows） IPX/SPX（ NetWare、 Windows

41、） 協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU） 網(wǎng) 絡(luò) 體 系 結(jié) 構(gòu) 中 ， 對 等 層 之 間 交 換 的 信 息 報(bào) 文 統(tǒng) 稱 為 協(xié) 議 數(shù)據(jù) 單 元 （ Protocol Data Unit， PDU） 。 傳 輸 層 及 以 下 各 層 的 PDU另 外 還 有 各 自 特 定 的 名 稱 ： 傳 輸 層 段 （ Segment） 網(wǎng) 絡(luò) 層 分 組 /包 （ Packet） 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 幀 （ Frame） 物 理 層 比 特 （ Bit） PDU由 協(xié) 議 控 制 信 息 （ 協(xié) 議 頭 ） 和 數(shù) 據(jù) （ SDU） 組 成 : 協(xié) 議 頭 部 中 含 有 完 成 數(shù) 據(jù) 傳 輸 所 需

42、 的 控 制 信 息 : 地 址 、 序 號 、 長 度 、 分 段 標(biāo) 志 、 差 錯(cuò) 控 制 信 息 、 協(xié) 議 控 制 信 息 數(shù) 據(jù) （ SDU） 下 層 把 上 層 的 PDU作 為 本 層 的 數(shù) 據(jù) 加 以 封 裝 ， 然 后加 入 本 層 的 協(xié) 議 頭 部 （ 和 尾 部 ） 形 成 本 層 的 PDU。 封 裝 ： 就 是 在 數(shù) 據(jù) 前 面 加 上 特 定 的 協(xié) 議 頭 部 。因 此 ， 數(shù) 據(jù) 在 源 站 自 上 而 下 遞 交 的 過 程 實(shí) 際 上 就 是不 斷 封 裝 的 過 程 。 到 達(dá) 目 的 地 后 自 下 而 上 遞 交 的 過程 就 是 不 斷 拆

43、封 的 過 程 。 類 比 ： 發(fā) 送 信 件 數(shù) 據(jù) 在 傳 輸 時(shí) ， 其 外 面 實(shí) 際 上 要 被 包 封 多 層 “ 信 封 ” 。數(shù) 據(jù)協(xié) 議 頭 數(shù) 據(jù)N+1層 PDUN層 PDU 數(shù)據(jù)多層封裝數(shù) 據(jù) 段 頭 數(shù) 據(jù) 段 頭 數(shù) 據(jù)分 組 頭幀 頭 段 頭 數(shù) 據(jù)分 組 頭 幀 尾 封 裝 段分 組幀拆 封 TCP頭 應(yīng) 用 層 數(shù) 據(jù)應(yīng) 用 層 數(shù) 據(jù) TCP頭 應(yīng) 用 層 數(shù) 據(jù)IP頭幀 頭 TCP頭 應(yīng) 用 層 數(shù) 據(jù)IP頭 幀 尾實(shí) 例 ： TCP/IP協(xié) 議 的 封 裝 過 程應(yīng) 用 層 傳 輸 層 網(wǎng) 絡(luò) 層 鏈 路 層 在 目 的 站 ， 某 一 層 只 能 識(shí) 別

44、 由 源 站 對 等 層 封 裝 的 “ 信 封 ” ，而 對 于 被 封 裝 在 “ 信 封 ” 內(nèi) 部 的 “ 數(shù) 據(jù) ” 僅 僅 是 拆 封 后 將 其提 交 給 上 層 ， 本 層 不 作 任 何 處 理 。 每 一 層 只 處 理 本 層 的 協(xié) 議 頭 部 ！ 1.3.2 OSI/RM與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)OSI/RM的 體 系 結(jié) 構(gòu) 分 為 7層應(yīng) 用 層 Application表 示 層 Presentation會(huì) 話 層 Session傳 輸 層 Transport物 理 層 Physical數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 Data Link網(wǎng) 絡(luò) 層 Network7654321 為

45、 網(wǎng) 絡(luò) 應(yīng) 用 提 供 服 務(wù)數(shù) 據(jù) 表 示在 用 戶 間 建 立 會(huì) 話 關(guān) 系不 同 主 機(jī) 進(jìn) 程 間 的 通 信在 主 機(jī) 間 傳 輸 分 組在 節(jié) 點(diǎn) 間 可 靠 地 傳 輸 幀位 流 的 透 明 傳 輸 TCP/IP體 系 結(jié) 構(gòu) 分 為 4層 ： 應(yīng) 用 層 傳 輸 層 網(wǎng) 際 層 網(wǎng) 絡(luò) 接 口 層 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 物 理 層 applicationtransportinternetnetwork interface data linkphysicalv 注 ： TCP/IP體 系 結(jié) 構(gòu) 有 時(shí) 也 采 用 5層 表 示 方 法 ， 即 用 數(shù)據(jù) 鏈 路 層 和 物 理

46、 層 代 替 網(wǎng) 絡(luò) 接 口 層 。 TCP/IP與 OSI/RM的 對 應(yīng) 關(guān) 系 OSI/RM和 TCP/IP相 結(jié) 合 的 5層 結(jié) 構(gòu) 原 理 體 系 結(jié) 構(gòu) ： 應(yīng) 用 層 、 傳 輸 層 、 網(wǎng) 絡(luò) 層 、 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 和 物 理 層應(yīng) 用 層表 示 層會(huì) 話 層傳 輸 層物 理 層數(shù) 據(jù) 鏈 路 層網(wǎng) 絡(luò) 層7654321 OSI/RM 應(yīng) 用 層傳 輸 層網(wǎng) 絡(luò) 接 口 層網(wǎng) 際 層TCP/IP PPP, HDLC, FDDI, Ethernet, 802.3, 802.5等 等TCP/IP支 持所 有 標(biāo) 準(zhǔn) 的 物理 層 和 數(shù) 據(jù) 鏈路 層 協(xié) 議 1.3.3 體

47、系結(jié)構(gòu)各層概述物 理 層 （ physical layer） 任 務(wù) ： 在 物 理 媒 體 (介 質(zhì) )上 正 確 地 、 透 明 地 傳 送 比 特 流 。 協(xié) 議 (標(biāo) 準(zhǔn) )： 規(guī) 定 了 物 理 接 口 的 各 種 特 性 ：機(jī) 械 ： 物 理 連 接 器 的 尺 寸 、 形 狀 、 規(guī) 格電 氣 ： 信 號 電 平 ， 信 號 的 脈 沖 寬 度 和 頻 率 ， 數(shù) 據(jù) 傳 送 速 率 ， 最 大 傳輸 距 離 等 功 能 ： 接 口 引 （ 線 ） 腳 的 功 能 和 作 用規(guī) 程 ： 信 號 時(shí) 序 ， 應(yīng) 答 關(guān) 系 ， 操 作 過 程 功 能 ： 建 立 和 拆 除 物 理

48、 連 接 、 位 流 傳 輸 、 管 理 例 ： RS-232、 RS-449、 V.24、 V.35、 G.703/G.704 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 （ data link layer） 任 務(wù) ： 在 兩 個(gè) 相 鄰 節(jié) 點(diǎn) 間 可 靠 地 傳 輸 數(shù) 據(jù) ， 使 之 對 網(wǎng) 絡(luò) 層 呈 現(xiàn) 為一 條 無 錯(cuò) 的 鏈 路 。 功 能 與 服 務(wù) ：建 立 與 拆 除 數(shù) 據(jù) 鏈 路 連 接組 幀 ： 幀 封 裝 ， 按 順 序 傳 送 ， 處 理 返 回 的 確 認(rèn)幀 ；定 界 與 同 步 ： 產(chǎn) 生 /識(shí) 別 幀 邊 界 ；差 錯(cuò) 檢 測 /恢 復(fù) ： 可 靠 的 傳 輸 ， CRC， A

49、RQ； 流 量 控 制 ： 抑 止 發(fā) 送 方 的 傳 輸 速 率 ， 使 接 收 方來 得 及 接 收 。 協(xié) 議 ： 兩 類 面 向 字 符 的 ： 數(shù) 據(jù) 以 字 符 為 單 位 傳 輸 ， 用 控 制 字 符 控 制 通 信 IBM的 BSC規(guī) 程 (二 進(jìn) 制 同 步 控 制 規(guī) 程 ) 面 向 比 特 的 ： 數(shù) 據(jù) 以 位 為 單 位 傳 輸 ， 用 幀 中 的 控 制 字 段 控 制 通 信 ISO的 HDLC規(guī) 程 共 享 信 道 問 題 (LAN or Wireless)： 如 何 控 制 對 共 享 信 道 的 訪 問 ？ 將 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 劃 分 為 邏 輯 鏈

50、路 控 制 (Logical Link Control, LLC)和 介 質(zhì) 訪問 控 制 (Media Access Control, MAC)兩 個(gè) 子 層 ， 由 MAC子 層 解 決 共 享 介質(zhì) 訪 問 控 制 問 題 。 LAN使 用 的 兩 種 主 要 介 質(zhì) 訪 問 控 制 方 法 ： CSMA/CD TOKEN RING 鏈 路 層 的 任 務(wù) 兩 節(jié) 點(diǎn) 間 可 靠 的 數(shù) 據(jù) 傳 輸Ethernet, X.25, ATM, 網(wǎng) 絡(luò) 層 （ network layer， internet layer） 任 務(wù) ： 選 擇 合 適 的 路 由 ， 把 分 組 從 源 端 傳

51、送 到 目 的 端 。 功 能 與 服 務(wù) ：在 源 端 與 目 的 端 之 間 建 立 、 維 護(hù) 、 終 止 網(wǎng) 絡(luò) 的 連 接路 由 選 擇 和 分 組 中 轉(zhuǎn)流 量 控 制 和 擁 塞 控 制多 路 復(fù) 用 ： 為 多 個(gè) 傳 輸 層 實(shí) 體 提 供 網(wǎng) 絡(luò) 連 接 服 務(wù)分 段 與 組 合 ： 大 數(shù) 據(jù) 塊 分 段 ， 小 數(shù) 據(jù) 塊 組 合 差 錯(cuò) 檢 測 與 恢 復(fù)流 量 統(tǒng) 計(jì) 和 記 賬 IP協(xié) 議 RFC 791： RFC(Request For Comments)“請 求 注 解 ” , 提 供 無 連 接 的 數(shù) 據(jù) 報(bào) 服 務(wù) 路 由 選 擇如 何 在 多 條 通

52、信 路 徑 中 找 一 條 最 佳 路 徑 ？ 依 據(jù) ： 速 度 , 距 離 (步 跳 數(shù) ), 價(jià) 格 , 擁 塞 程 度路 由 器 中 路 由 表 的 建 立 與 維 護(hù)靜 態(tài) ： 人 工 設(shè) 置 ， 只 適 用 于 小 型 網(wǎng) 絡(luò)動(dòng) 態(tài) ： 運(yùn) 行 過 程 中 根 據(jù) 網(wǎng) 絡(luò) 情 況 自 動(dòng) 地 動(dòng) 態(tài) 維 護(hù)路 由 算 法 建 立 與 維 護(hù) 路 由 表 的 方 法 距 離 向 量 算 法 ： RIP、 CGP等鏈 路 狀 態(tài) 算 法 ： OSPF等 網(wǎng) 絡(luò) 層 的 任 務(wù) 沿 兩 端 點(diǎn) 間 的 最 佳 路 由 傳 輸 數(shù) 據(jù)（ 主 機(jī) 間 的 邏 輯 通 信 ）Ethernet,

53、 X.25, ATM, 傳 輸 層 （ transport layer） 任 務(wù) ： 在 源 端 與 目 的 端 之 間 提 供 可 靠 的 透 明 數(shù) 據(jù) 傳 輸 ， 使 上 層 服務(wù) 用 戶 不 必 關(guān) 系 通 信 子 網(wǎng) 的 實(shí) 現(xiàn) 細(xì) 節(jié) 。 傳 輸 層 的 特 點(diǎn) 以 上 各 層 ： 面 向 應(yīng) 用 ， 本 層 及 以 下 各 層 ： 面 向 傳 輸 ； 與 網(wǎng) 絡(luò) 層 的 部 分 服 務(wù) 有 重 疊 交 叉 ， 功 能 取 舍 取 決 于 網(wǎng) 絡(luò) 層 功 能 的 強(qiáng) 弱 ； 只 存 在 于 端 主 機(jī) 中 ； 實(shí) 現(xiàn) 源 主 機(jī) 到 目 的 主 機(jī) “ 端 到 端 ” 的 連 接

54、； 在 這 一 點(diǎn) 上 與 網(wǎng) 絡(luò) 層 的 區(qū) 別 是 什 么 ？v網(wǎng) 絡(luò) 層 ： 為 主 機(jī) 之 間 提 供 邏 輯 傳 輸v傳 輸 層 ： 為 應(yīng) 用 進(jìn) 程 之 間 提 供 邏 輯 傳 輸 功 能 ：地 址 映 射 ：源 端 進(jìn) 程 地 址 映 射 到 網(wǎng) 絡(luò) 地 址 ， 或 反 之 ；多 路 復(fù) 用 與 分 割 ：多 個(gè) 傳 輸 連 接 共 用 一 條 網(wǎng) 絡(luò) 連 接 ；一 條 傳 輸 連 接 使 用 多 個(gè) 網(wǎng) 絡(luò) 連 接 ；進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 分 段 并 在 目 的 端 重 新 組 裝 ；傳 輸 連 接 的 建 立 與 釋 放 ； 提 供 “ 面 向 連 接 ” 和 “ 無 連 接 ”

55、 兩 種 服 務(wù) ：TCP/IP協(xié) 議 ： TCP和 UDP（ 用 戶 數(shù) 據(jù) 報(bào) 協(xié) 議 無 連 接 的 ）傳 輸 差 錯(cuò) 校 驗(yàn) 與 恢 復(fù) ；流 量 控 制 ， 防 止 數(shù) 據(jù) 傳 輸 過 載 。 傳輸層兩種服務(wù)的比較Connection Oriented Connectionless參 考 模 式 電 話 系 統(tǒng) 郵 政 系 統(tǒng)特 點(diǎn) 靜 態(tài) 分 配 資 源 ； 傳 輸前 需 要 建 立 連 接 動(dòng) 態(tài) 分 配 資 源可 靠 性 提 供 可 靠 的 傳 輸 服 務(wù) ： 無錯(cuò) 、 按 序 、 無 丟 失 /無 重 復(fù) 不 能 防 止 報(bào) 文 的 損 壞 、 失序 、 丟 失 和 重 復(fù)對

56、 目 的 地 址 的 要 求 僅 在 連 接 階 段 需 要 完 整 的目 的 地 址 需 要 為 每 一 個(gè) 報(bào) 文 提 供 完整 的 目 的 地 址適 用 場 合 在 一 段 時(shí) 間 內(nèi) 向 同 一 目 的 地發(fā) 送 大 量 報(bào) 文 ; 實(shí) 時(shí) 性 要 求 少 量 零 星 報(bào) 文 分 類 及 示 例 1.可 靠 消 息 流 - 文 件 傳 輸2.可 靠 字 節(jié) 流 - 遠(yuǎn) 程 登 錄3.不 可 靠 連 接 - 數(shù) 字 化 聲 音 1.數(shù) 據(jù) 報(bào) - 廣 播 /組 播2.可 靠 的 數(shù) 據(jù) 報(bào) - 掛 號 郵 件3.請 求 應(yīng) 答 - 數(shù) 據(jù) 庫 查 詢 傳輸層與網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)系網(wǎng) 絡(luò) 層 提

57、供 網(wǎng) 絡(luò) 中 主 機(jī) 間 的 “ 邏 輯 通 信 ” ；而 傳 輸 層 提 供 主 機(jī) 中 的 進(jìn) 程 間 的 “ 邏 輯 通信 ” 。二 者 之 間 的 差 別 ： 微 妙 而 又 重 要 類 比主 機(jī) ： 單 位 的 傳 達(dá) 室 進(jìn) 程 ： 單 位 中 的 職 工應(yīng) 用 層 報(bào) 文 ： 信 件 網(wǎng) 絡(luò) 層 協(xié) 議 =郵 局 的 投 遞 服 務(wù) ， 只 負(fù) 責(zé) 遞 送 到 傳 達(dá)室 傳 輸 層 協(xié) 議 =傳 達(dá) 室 的 收 發(fā) 服 務(wù) ， 負(fù) 責(zé) 遞 送 到 每 個(gè)職 工 網(wǎng) 絡(luò) 層 的 任 務(wù) 沿 兩 端 點(diǎn) 間 的 最 佳 路 由 傳 輸 數(shù) 據(jù)（ 主 機(jī) 間 的 邏 輯 通 信 ）E

58、thernet, X.25, ATM, 傳 輸 層 的 任 務(wù) 兩 端 點(diǎn) 間 可 靠 的 透 明 數(shù) 據(jù) 傳 輸（ 應(yīng) 用 進(jìn) 程 間 的 邏 輯 通 信 ） 通 信 子 網(wǎng) 應(yīng) 用 層 （ application layer） 任 務(wù) ： 為 用 戶 的 應(yīng) 用 進(jìn) 程 提 供 網(wǎng) 絡(luò) 通 信 服 務(wù) 。 功 能 ： 提 供 各 種 不 同 的 應(yīng) 用 協(xié) 議 以 滿 足 應(yīng) 用 進(jìn) 程 的 需 求 ； 識(shí) 別 并 證 實(shí) 目 的 通 信 方 的 可 用 性 ； 使 協(xié) 同 工 作 的 應(yīng) 用 進(jìn) 程 之 間 進(jìn) 行 同 步 ； 為 通 信 過 程 申 請 資 源 。 應(yīng) 用 層 協(xié) 議

59、的 例 子 ： OSI: VTP、 MHS、 FTAM、 DS、 TCP/IP: Telnet、 SMTP、 FTP、 DNS、 HTTP、 TCP/IP體系結(jié)構(gòu) TCP/IP不 是 一 個(gè) 單 個(gè) 的 協(xié) 議 ， 而 是 由 數(shù) 十 個(gè) 具 有 層 次 結(jié) 構(gòu) 的協(xié) 議 組 成 的 一 個(gè) 協(xié) 議 集 。 TCP和 IP是 該 協(xié) 議 集 中 的 兩 個(gè) 最 重 要 的 核 心 協(xié) 議 。 TCP/IP是 Internet上 的 標(biāo) 準(zhǔn) 通 信 協(xié) 議 集 。 Message（ 報(bào) 文 ）Segment（ 段 ）Packet（ 分 組 ）Frame（ 幀 ）Bit（ 比 特 ）TCP/IP協(xié)

60、 議 棧 PDU應(yīng) 用 層HTTP, FTP, SMTP, DNS, Telnet, 傳 輸 層TCP, UDP網(wǎng) 際 (網(wǎng) 絡(luò) )層IP, ICMP, ARP, RARP網(wǎng) 絡(luò) 接 口 層 (數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 +物 理 層 )PPP, Ethernet, Token ring, ATM vTCP/IP的 體 系 結(jié) 構(gòu) 層 次 TCP/IP的應(yīng)用層應(yīng) 用 層 協(xié) 議 為 文 件 傳 輸 、 電 子 郵 件 、 遠(yuǎn) 程 登 錄 、 網(wǎng)絡(luò) 管 理 、 Web瀏 覽 等 應(yīng) 用 提 供 了 支 持 。有 些 協(xié) 議 的 名 稱 與 以 其 為 基 礎(chǔ) 的 應(yīng) 用 程 序 同 名 。應(yīng) 用 層傳

61、輸 層 網(wǎng) 絡(luò) 接 口 層網(wǎng) 際 層 文 件 傳 輸 FTP、 TFTP、 NFS電 子 郵 件 SMTP、 POP3WWW應(yīng) 用 HTTP遠(yuǎn) 程 登 錄 Telnet、 rlogin網(wǎng) 絡(luò) 管 理 SNMP名 字 管 理 DNS TCP/IP的傳輸層 傳 輸 層 的 主 要 功 能 ： 提 供 進(jìn) 程間 可 靠 的 傳 輸 服 務(wù) 。 傳 輸 層 包 括 TCP和 UDP兩 種 傳輸 協(xié) 議 ： TCP是 面 向 連 接 的 傳 輸 協(xié) 議 。 在 數(shù) 據(jù) 傳 輸 之 前 建 立 連 接 ； 把 報(bào) 文 分 解 為 多 個(gè) 段 進(jìn) 行 傳 輸 ， 在目 的 站 再 重 新 裝 配 這 些 段

62、 ； 必 要 時(shí) 重 新 傳 輸 沒 有 收 到 或 錯(cuò) 誤 的段 ， 因 此 它 是 “ 可 靠 ” 的 。 UDP是 無 連 接 的 傳 輸 協(xié) 議 。 在 數(shù) 據(jù) 傳 輸 之 前 不 建 立 連 接 ； 對 發(fā) 送 的 段 不 進(jìn) 行 校 驗(yàn) 和 確 認(rèn) ， 因此 它 是 “ 不 可 靠 ” 的 ； 主 要 用 于 請 求 /應(yīng) 答 式 的 應(yīng) 用 和 語音 、 視 頻 應(yīng) 用 。 應(yīng) 用 層傳 輸 層網(wǎng) 絡(luò) 接 口網(wǎng) 際 層 面 向 連 接 的 TCP無 連 接 的 UDP使 用 UDP時(shí) ，可 靠 性 問 題 由應(yīng) 用 層 協(xié) 議 解決 。使 用 TC 時(shí) ，可 靠 性 問 題 在傳

63、 輸 層 已 經(jīng) 解決 。 HTTPFTP SMTP TFTPDNSTelnet SNMP21 23 25 53 69 161TCP UDP應(yīng) 用 層傳 輸 層TCP和 UDP都 用 端 口 (port)號 來 識(shí) 別 應(yīng) 用 層 實(shí) 體 ， 以便 準(zhǔn) 確 地 把 信 息 提 交 給 上 層 對 應(yīng) 的 協(xié) 議 （ 進(jìn) 程 ） 。port80 TCP/IP的網(wǎng)際（網(wǎng)絡(luò)）層主 要 功 能 是 把 數(shù) 據(jù) 報(bào) 通 過 最 佳 路 徑 送 到 目 的 端 。 尋 址 （ IP地 址 ） 、 路 由 選 擇 、 封 包 /拆 包網(wǎng) 際 層 的 核 心 協(xié) 議 IP， 提 供 了 無 連 接 的 數(shù) 據(jù)

64、 報(bào)傳 輸 服 務(wù) （ 不 保 證 送 達(dá) ， 不 保 序 ， 不 保 證 無 錯(cuò) ） 。 傳 輸 前 不 需 建 立 連 接 提 高 了 傳 輸 效 率網(wǎng) 際 層 是 網(wǎng) 絡(luò) 轉(zhuǎn) 發(fā) 節(jié) 點(diǎn) （ 如 路 由 器 ） 上 的 最 高 層 。 網(wǎng) 絡(luò) 節(jié) 點(diǎn) 設(shè) 備 不 需 要 傳 輸 層 和 應(yīng) 用 層 網(wǎng) 際 層 的 其 它 重 要 協(xié) 議 ： ICMP（ Internet Control Message Protocol） 傳 遞 控 制 消 息 可 達(dá) 性 測 試 傳 送 路 由 狀 態(tài) 信 息 超 時(shí) 通 知 不 可 達(dá) 通 知 封 裝 在 IP中 進(jìn) 行 傳 輸 ARP（ Addre

65、ss Resolution Protocol） 為 已 知 的 IP地 址 確 定 相 應(yīng) 的 MAC地 址 RARP（ Reverse Address Resolution Protocol） 為 已 知 的 MAC地 址 確 定 相 應(yīng) 的 IP地 址 IGMP（ Internet Group Management Protocol） 多 播 組 管 理 網(wǎng)際層的四個(gè)主要協(xié)議應(yīng) 用 層傳 輸 層網(wǎng) 絡(luò) 接 口網(wǎng) 際 層 IP ICMP ARP RARP TCP UDP6 17IP傳輸層網(wǎng)際層 IP分 組 中 的 協(xié) 議 域 確 定 目 的 端 的 上 層 協(xié) 議 TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)接口層

66、沒 有 定 義 任 何 實(shí) 際 協(xié) 議 ， 僅 定 義 了 網(wǎng) 絡(luò) 接 口 任 何 已 有 的 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 協(xié) 議 和 物 理 層 協(xié) 議 都 可 以 用 來 支 持TCP/IP 典 型 的 例 子 ： Ethernet、 Token Ring、 HDHL、 X.25、 ATM 優(yōu) 點(diǎn) ： 適 應(yīng) 性 強(qiáng) 、 靈 活 缺 點(diǎn) ： 不 能 利 用 已 存 在 的 某 些 有 用 的 功 能 TCP/IP總 是 認(rèn) 為 其 下 層 是 不 可 靠 的 （ 盡 管 可 能 已 經(jīng) 足 夠 可 靠 ） 1.4 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 的 分 類1.4.1 按 拓 撲 結(jié) 構(gòu) 分 類1) 總 線 結(jié) 構(gòu)2) 星 型 結(jié) 構(gòu)3) 環(huán) 型 結(jié) 構(gòu) 4) 網(wǎng) 狀 結(jié) 構(gòu) 1） 總 線 結(jié) 構(gòu) 各 個(gè) 節(jié) 點(diǎn) 設(shè) 備 和 一 根 總 線 相 連 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 靈 活 ， 可 擴(kuò) 充 性 能 好 成 本 低 、 安 裝 使 用 方 便 實(shí) 時(shí) 性 較 差 連 接 節(jié) 點(diǎn) 的 數(shù) 目 有 限 2） 星 型 結(jié) 構(gòu) 各 工 作 站 以 星 型 方 式 連 接 起 來 的 通 信 傳 輸 速 度 快