网络技术与应用

于广辉大连理工大学网络中心

2000.2.26

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于广辉 ygh@dlut.edu.cn大连理工大学网络中心

2000.2

主要参考资料• 局域网与城域网， William Stallings

• 用 TCP/IP 进行网际互连（第一卷）， Douglas E.Comer

• 高速网络， William Stallings

协议与 TCP/IP 协议族• 协议体系结构的必要性• TCP/IP 协议族的体系结构• OSI 协议体系结构

协议体系结构的必要性• 当两台计算机之间传送一个文件时：• 两台计算机之间必须有一条数据通道。• 这个源系统必须激活直接的数据通信信道或者将目的系统的标志告诉网络。

• 这个源系统必须确认目的系统已经准备好接收数据。

• 在此源系统上运行的文件传送应用程序必须确认目的系统上的文件管理系统已经为此特定用户准备好接收和储存文件。

• 如果源系统和目的系统上的文件格式不兼容，则其中的一个系统必须负责完成文件格式转换的功能。

协议体系结构的必要性• 层次化的结构

– 将任务划分成多个子任务。– 各个模型被安置成垂直的任务栈。– 栈中的每一层完成与另一个系统通信任务中的一个相关子集。

– 这个子集又依赖下边的一层完成更原始的功能。下边的一层都对高一层提供服务。

– 理想情况下，层次的定义应该使得在任何一层发生变化时都不要求其他层次也跟着改动。

协议体系结构的必要性• 对等层（ peer ）

– 两个系统中必须有相同的分层次的功能集。– 两个系统之间的通信是通过两个系统中对等层之间的通信完成。

– 对等层利用格式化的数据块进行通信。

协议体系结构的必要性• 协议（ protocol ）

– 通信过程中遵守的一组规定或约定。• 一个协议包括下列主要特征：

– 语法（ syntax ）：规定数据块的格式。– 语义（ semantics ）：包括了协调和差错处理所用的控制信息。

– 定时（ timing ）：定设涉及速率匹配和设置序号。

TCP/IP 协议族的体系结构• TCP/IP 的层次• TCP 和 UDP

• IP 和 IPv6

• TCP/IP 的工作方式

TCP/IP 的层次• 应用层• 主机到主机层或运输层• 互联网层• 网络接入层• 物理层

TCP/IP 的层次• 物理层（ physical layer ）物理层定义了数据传输设备（比如工作站、计算机）和传输媒体或网络间的借口。这一层涉及到对于传输媒体特性、信号特性、数据速率和相关内容的确定。

TCP/IP 的层次• 网络接入层（ network access layer ）网络接入层关心的是一个端系统和它连接的网络之间的数据交换。在这一层使用具体软件依赖于所使用的网络类型。将有关网络接入的功能划分到一个单独层次中可以使得网络接入层以上的其他通信软件不必关心它们所使用网络的具体细节。

TCP/IP 的层次• 互联网层（ internet layer ）互联网络层使数据穿过多个互连的网络。互联网协议（ IP ）用在这一层提供越过多个网络的选路功能。这个协议在端系统和路由器中都要实现。路由器就是一个连接多个网络的处理机，其主要功能是将数据沿着源端系统到目的端系统的路径，从一个网络转送到另一个网络。

TCP/IP 的层次• 主机到主机层（ host-to-host layer ）或传输层（ transport layer ）通常我们希望数据的传送可靠无误，实现可靠传送的机制与应用程序的特性实质上是无关的，因此，将这种机制集中到一个层次以便使所有的应用程序共享。传输控制协议 TCP （ Transmission Control Protocl ）时提供这项功能最常用的协议。

TCP/IP 的层次• 应用层（ application layer ）应用层包括支持用户应用程序所需的逻辑功能。

TCP 和 UDP

• TCP 为应用程序提供可靠的连接。源端口（ source port ）和目的端口（ destination port ）分别表示使用这一连接的源系统应用程序和目的系统应用程序。序号（ Sequence numbe

r ）、确认好（ acknoledgment nu

mber ）和窗口（ windows ）提供流量控制和差错控制。校验和（ checksum ）字段是一个用来检测 TCP段中差错的 16bit长的帧校验序列。

TCP 和 UDP

• UDP （ User Datagram Protocol ）用户数据报协议为应用曾提供无连接服务，也不保证按序传送以及不重复传送。

IP 和 IPv6

• IP IP首部包括 32bit长的源地址和目的地址。首部校验和用来检测 IP首部的传送差错以避免IP 分组的错误传送。协议字段则表明到底是 T

CP 、 UDP还是另外的高层协议在使用 IP 。标志和片偏移用在分片和重装过程。

IP 和 IPv6

• IPv6IPv6 对现有 IP作了许多功能上的增强。 IPv6 是为当今网络的高速化趋势和数据融合设计的。 IPv6 包含 128bit长的源地址和目的地址字段。

TCP/IP 的工作方式

TCP/IP 的工作方式• TCP/IP 体系结构中的协议数据单元

TCP/IP 的工作方式• TCP/IP 的配置举例

TCP/IP 的工作方式

• TCP/IP 的工作过程：在发送端的动作

TCP/IP 的工作方式

• TCP/IP 的工作过程：在路由器的动作

TCP/IP 的工作方式

• TCP/IP 的工作过程：在接收端的动作

OSI 协议体系结构• OSI 参考模型是标准化的国际组织（ ISO ）作为一种为计算机协议体系结构模型而发展起来的，它是作为开发协议标准的框架。 OSI 参考模型包括 7 个层次：– 应用层– 表示层– 会话层– 运输层– 网络层– 数据链路层– 物理层

OSI 协议体系结构

• OSI 的各个层次

OSI 协议体系结构• TCP/IP 和 OSI 协议体系结构的比较

小结• TCP/IP 的层次• TCP 和 UDP

• TCP/IP 的工作方式