第01讲 网络基础

计算机通信与网络编程 第一讲 网络基础与基本概念电子科技大学计算机学院目录l 计算机网络概念计算机网络概念lOSI/RM参考模型lTCP/IP模型及相关概念l 构建分布式应用程序l 客户 /服务器模型及原理计算机网络l 计算机网络：把分布在不同地理位置上的，具有 独立功能的 多多台计算机、终端及其台计算机、终端及其附属设备附属设备 ，用 通信设通信设备和通信线路备和通信线路 连接起来，再配以相应的 网网络软件络软件 ，以实现计算机 资源共享资源共享 。LAN物理拓扑结构目录l 计算机网络概念lOSI/RM参考模型l TCP/IP模型及相关概念模型及相关概念l 构建分布式应用程序l 客户 /服务器模型及原理OSI Reference ModellOSI/RM Layer ModelApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalNetworkByte Orderingl Different computer architectures use different byte ordering to represent multibyte values.l 16 bit integer:Low ByteHigh ByteHigh ByteLow ByteAddress AAddress A+1Byte Order and NetworkinglSuppose a Big Endian machine sends a 16 bit integer with the value 2:lA Little Endian machine will think it got the number 512:00000010000000000000000000000010目录l 计算机网络概念lOSI/RM参考模型l TCP/IP模型及相关概念模型及相关概念l 构建分布式应用程序l 客户 /服务器模型及原理OSI vs TCP/IP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层IPv4, IPv6网络介质层TCP UDPOSI模型 TCP/IP模型通过路由器连接的两个网络FTP客户TCPIP以太网驱动程序FTP服务器TCPIP令牌环驱动程序令牌环以太网驱动程序令牌环驱动程序IPFTP协议TCP协议IP协议 IP协议以太网客户 服务器数据进入协议栈时的封装用户数据用户数据App头部用户数据TCP头部用户数据TCP头部IP头部用户数据TCP头部IP头部以太网 头部 以太网 尾部以太网帧401500字节FTP客户TCPIP以太网驱动程序TCP段IP分组TCP/IP协议族概貌tcpdump mrouted ping traceroute Appl. Appl.TCP UDPICMPIGMP IPv4BPFDLPI 数据链路ARPRARPUDP:用户数据报协议lUDP提供无连接服务lUDP缺乏可靠性支持，应用程序必须实现：确认、超时、重传、流控等lUDP面向记录服务UDP数据报格式源端口 目的端口长度 校验和数据0 15 31#ifdef _FAVOR_BSDstruct udphdr u_int16_t uh_sport; /* source port */u_int16_t uh_dport; /* destination port */u_int16_t uh_ulen; /* udp length */u_int16_t uh_sum; /* udp checksum */;#elsestruct udphdr u_int16_t source;u_int16_t dest;u_int16_t len;u_int16_t check;#endifTCP：传输控制协议lTCP是面向连接的。是面向连接的。lTCP提供可靠性，实现了丢失重传。提供可靠性，实现了丢失重传。 RTT的的估算。估算。lTCP通过给所发送数据的每一个段管理一个通过给所发送数据的每一个段管理一个序列号进行排序。序列号进行排序。lTCP提供流量控制和拥塞控制：通告窗口、提供流量控制和拥塞控制：通告窗口、拥塞窗口。拥塞窗口。lTCP的连接是全双工的。的连接是全双工的。TCP协议数据段格式HLEN 窗口序列号确认号源端口 目的端口保留 码位校验和 紧急指针选项 填充字节数据URGACKPSHRSTSYNFIN0 15 317首部数据区TCP协议数据段格式（续）struct tcphdr WORD SourPort;WORD DestPort;DWORD SeqNo;DWORD AckNo;BYTE HLen;BYTE Flag;WORD Window;WORD ChkSum;WORD UrgPtr;/* Put options here. */; TCP连接的建立lTCP连接的过程：n 服务器必须准备好接受外来的连接。通过调用socket, bind, listen函数完成。称为被动打开。n 客户通过调用 connect进行主动打开。这引起客户TCP发送一个 SYN分节，告诉 服务器服务器 客户将在连接中发送的数据的初始序列号。n 服务器必须确认客户的 SYN，同时自己也得发送一个 SYN分节。服务器以单个分节向客户发送 SYN和对客户的 SYN的 ACK。n 客户必须确认服务器的 SYN。TCP三路握手客户 服务器SocketConnect(阻塞 )(主动打开 )Socket,bind,listen(被动打开 )SYN JSYN K, ack J+1ack K+1Accept返回Read阻塞Connect返回TCP连接终止l TCP一般用四个分节终止一个连接：n 某个进程首先调用 close, 这一端的 TCP于是发送一个 FIN分节，表示数据发送完毕。主动关闭。n 另一端称为被动关闭。 TCP对接收的 FIN分节进行确认，并以文件结束标志传递给应用程序。n 一段时间后，接收到文件结束标志的应用程序调用 close，这也导致向对方发送一个 FIN分节。n 接收到这个 FIN分节的原发送方 TCP对它进行确认。TCP连接关闭客户 服务器Close主动关闭 被动关闭Read返回 0FIN Mack N+1Closeack M+1FIN N网络中的几类地址l 物理地址：即物理地址：即 MAC地址地址l 逻辑地址：即逻辑地址：即 IP地址地址l 端口地址端口地址l 域名地址域名地址物理地址l48位： 24位 OUI， 24位由厂商分配l 平面地址，无结构l 全球唯一l 局部范围寻址l 存在于数据链路层IP地址l IP地址标识着网络一个主机的位置。每个 IP地址都是由 32位（或 128位）组成，分成两部分：网络号、主机号。l 全球唯一，寻址容易l 两种表示形式：二进制（计算机内部）、点分十进制（便于记忆）IP地址分类0 NetID10110 NetID1110 Multicast AddressHostIDNetID HostIDHostIDABCD8 bits 8 bits 8 bits8 bits0126128191192223224239lClass Al128 possible network IDslover 4 million host IDs per network IDClass Bl 16K possible network IDsl 64K host IDs per network IDClass Cl over 2 million possible network IDsl about 256 host IDs per network ID端口地址processprocessprocess processprocessprocessIP地址平面A机机 B机机端口地址（ cont.）lTCP和 UDP使用 16位的端口号（用无符号整型表示）l 为防止端口使