网络基础课件-NET05第2章：网络体系结构.ppt

计算机科学与工程学院 作业问题P39：四、2 比较项 目 广域网交换技术种类 线路交换 分组交换数据报方 式 分组交换虚电路方式 是否需要建立 连接 需建立物理连接无需建立连接需建立逻辑连 接 提供网络服 务 面向连接服务 面向无连接的数据报服 务 面向虚电路连接服务 连接的几个 阶段 连接建立、数据 交换、连接 释放 无连接 虚电路建立、数据交换 、虚电路释放 数据交换适用 性 适合实时性强、 交互性强的数 据通信 适合突发性强的数据通 信 适合实时性强的数据通 信 数据差错控制无数据差错控制分组有差错控制分组有差错控制 路由能力无路由选择具有路由选择无需路由选择 分组到达接收 端 数据实时交互 分组无序到达、可能丢 失 分组有序到达、可能丢 失 信道使用情况 收发双方独占物 理信道 收发双方随机使用信道 收发双方可同时建立多 对虚电路 1 计算机科学与工程学院 复习上次课内容 1、网络体系结构、网络协议概念？ 网络体系结构与网络协议是网络技术中两个最基本的概念； 网络中计算机之间要做到有条不紊地交换数据就必须遵守一 些事先约定好的规则。这些为网络数据交换而制定的规则、 约定与标准被称为网络协议。功能完备的网络需要制定一系 列的协议； 网络协议就是按照层次结构模型来组织的，网络层次结构模 型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构 2、OSI/RM七层模型各层的名称及主要功能？ 3、OSI/RM模型的数据传输过程，也叫数据流动过程 4、网络通信服务？ 面向连接的服务、面向无连接的服务 5、 OSI各层之间存在相互依存关系 若没有底层，上层也将无从存在。如： 网络上数据传输就像是过地下通道，必须一级一级台阶地下，然 后一级一级台阶地上，才能完成整个过程 2 计算机科学与工程学院 复习上次课内容(续) 6、网络协议的三要素：语义、语法与时序 语义 确定双方“讲什么（what to do ?）” 对发出的请求、执行的动作及对方的应答做出解释。 也即需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种 应答。 语法规定双方“如何讲（how to do ?）” 定义用户数据与控制信息的数据结构形式或格式。 用于规定将若干个协议元素和数据组合在一起，来表达一 个更完整的内容时所应遵循的格式，也即对所表述的内容 数据结构形式的一种规定。 时序（规则）确定双方的“讲话次序（when to do ?）” 规定了事件发生的条件和执行顺序。 3 计算机科学与工程学院 复习上次课内容(续) 应用层Application Layer 表示层Presentation Layer 会话层session Layer 传输层transport Layer 物理层Physical Layer 数据链路层Data Link Layer 网络层Network Layer 7 6 5 4 3 2 1 处理网络应用 数据表示 主机间通信 端到端的连接 寻址和最短路径 介质访问（接入） 二进制传输管理 OSI/RM层次模型 各层特征功能 4 计算机科学与工程学院 2.3 TCP/IP参考模型 2.3.1 TCP/IP参考模型的发展 在TCP/IP协议研究初期，并没有提出参考模型； 1974年Kahn定义了最早的TCP/IP参考模型； 80年代Leiner、 Clark等人对TCP/IP参考模型进一步 的研究； TCP/IP协议一共出现了6个版本，后3个版本是版本4、 版本5与版本6； 目前我们使用的是版本4，它的网络层IP协议一般记作 IPv4 ； 版本6的网络层IP协议一般记作IPv6（或IPng, IP next generation）； IPv6被称为下一代的IP协议。 5 计算机科学与工程学院 TCP/IP协议的特点 开放的协议标准; 独立于特定的计算机硬件与操作系统； 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、 广域网，更适用于互连网中； 统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP 设备在网中都具有唯一的地址； 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户 服务。 6 计算机科学与工程学院 2.3.2 TCP/IP参考模型各层的功能 应用层（application layer） 传输层（transport layer） 互联层（internet layer，也称网际层、互 联网层、网络互联层） 主机-网络层（host-to-network layer，也 称网络接口层） 7 计算机科学与工程学院 TCP/IP 参考模型与 OSI 参考模型的对应关系 8 计算机科学与工程学院 TCP/IP与OSI参考模型的对应关系 应应用层层 表示层层 会话层话层 传输层传输层 物理层层 数据链链路层层 网络层络层 7 6 5 4 3 2 1 OSI参考模型 应用层 传输层 网络接口 互联网层 TCP/IP概念层次 Ethernet,802.3,802.5,FDDI 等等 TCP/IP支持 所有的、标准 的物理和数据 链路协议 9 计算机科学与工程学院 主机-网络层（也称网络接口层） 参考模型的最低层，负责通过网络发送 和接收IP数据报; 允许主机连入网络时使用多种现成的与 流行的协议，如 局域网的Ethernet、令牌网、分组交换网的 X.25、帧中继、ATM协议等; 当一种物理网被用作传送IP数据包的通 道时，就可以认为是这一层的内容; 充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应 性，它也为TCP/IP的成功奠定了基础。 10 计算机科学与工程学院 网络接口层 TCP/IP没有定义数据链路层和物理层。 TCP/IP设计时与具体的物理传输媒体无关 TCP/IP支持所有的、标准的物理和数据链 路协议。 如Ethernet,802.3,802.5,FDDI等。 TCP/IP只是将底层取名为网络接口层。 TCP/IP实际上只有3个层次： 应用层、传输层、网络互联层 11 计算机科学与工程学院 互联层 相当OSI参考模型网络层无连接网络服务； 处理互联的路由选择、流控与拥塞问题； IP协议是无连接的、提供“尽力而为”服务 的网络层协议。 12 计算机科学与工程学院 网络互联层 ping 、tracert、arp命令 Internet协议 (IP) Internet控制消息协议 (ICMP) Internet 组管理协议 (IGMP) 地址解析协议 (ARP) 逆向地址解析协议 (RARP) 应用层 传输层 网络互联层 网络接口层 物理层 13 计算机科学与工程学院 ICMP ICMP是“Internet Control Message Protocol” 的缩写。 是TCP/IP协议族的一个子协议. 用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。 控制消息是指网络通不通、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。 在网络中经常会使用到ICMP协议，只不过我们觉察不到而 已。比如经常使用的用于检查网络通不通的Ping命令，这 个“Ping”的过程实际上就是ICMP协议工作的过程。还有其 他的网络命令如跟踪路由的Tracert命令也是基于ICMP协 议的。 14 计算机科学与工程学院 IGMP、ARP、RARP IGMP：Internet 组管理协议 (IGMP：Internet Group Management Protocol) IGMP是因特网协议家族中的一个组播协议，用于 IP 主机向任一 个直接相邻的路由器报告他们的组成员情况。 IGMP 信息封装在 IP 报文中，其 IP 的协议号为 2。 IGMP 具有 三种版本: IGMP v1、v2 和 v3 ARP：IP- MAC 15 计算机科学与工程学院 传输层 主要功能是在互连网中源主机与目的主机的 对等实体间建立用于会话的端-端连接； 传输控制协议TCP是一种可靠的面向连接协 议； 用户数据报协议UDP是一种不可靠的无连接 协议。 16 计算机科学与工程学院 传输层 传输控制协议 (TCP) 用户数据报协议 (UDP) 应用层 传输层 互联网层 网络接口层 物理层 面向连接的 无连接的 17 计算机科学与工程学院 应用层 应用层协议主要有： 远程登录协议 Telnet 文件传输协议 FTP 简单邮件传输协议 SMTP 域名系统 DNS 简单网络管理协议 SNMP 超文本传输协议 HTTP 18 计算机科学与工程学院 应用层 应用层 传输层 互联网层 网络接口层 物理层 文件传输： - TFTP - FTP - NFS E-Mail： - SMTP，POP3 远程登录： - Telnet - rlogin 网络管理： - SNMP 名字服务： - DNS WEB服务： - HTTP 19 计算机科学与工程学院 TCP/IP协议簇 20 计算机科学与工程学院 2.4 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 2.4.1 对OSI参考模型的评价 层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表 示层几乎是空的，数据链路层与网络层有很多的子层 插入； 寻址、流控与差错控制在每一层里都重复出现，降低 系统效率； 数据安全性、加密与网络管理在参考模型的设计初期 被忽略了； 参考模型的设计更多是被通信的思想所支配，不适合 于计算机与软件的工作方式； 严格按照层次模型编程的软件效率很低。 21 计算机科学与工程学院 2.4.2 对TCP/IP参考模型评价 在服务、接口与协议的区别上不很清楚，一个 好的软件工程应该将功能与实现方法区分开， 参考模型不适合于其它非TCP/IP协议族； TCP/IP参考模型的主机-网络层本身并不是实 际的一层； 物理层与数据链路层的划分是必要和合理的， 而TCP/IP参考模型却没有做到这点。 22 计算机科学与工程学院 OSI/RM 与TCP/IP共同点 1.都采用协议分层法； 都是将复杂巨问题划分为较容易处理的小问题 2.各协议层次功能大体相近； 都有网络层、传输层、应用层 网络层实现点到点通信、路由选择、流量控制和拥塞控制； 传输层实现端到端通信，隔离高层的用户应用与底层的通信子网 ，保证数据传输的最终可靠性。 应用层是终端用户与网络系统的接口，完成各种网络服务。 传输层以上都是面向用户的应用，传输层以下各层面向通信。 3.都可以解决异构网的互连互通； 4.都是计算机网络通信的国际性标准，OSI/RM是国 际通用的，TCP/IP是业界用的最广泛的； 5.都能提供面向连接和无连接两种通信服务； 6.都是基于协议集的概念，协议集是一簇完成特定 功能的相互独立的协议。 23 计算机科学与工程学院 OSI 与 TCP/IP体系结构的比较 应用层 运输层 网络层 表示层 会话层 数据链路层 物理层 7 6 5 4 3 2 1 OSI 的体系结构 应用层 网络接口层 网际层 IP (各种应用层协议如 TELNET, FTP, SMTP 等) 运输层(TCP 或 UDP) TCP/IP 的体系结构 无连接分组交付服务 运输服务 (可靠或不可靠) 各种 应用服务 TCP/IP 的三个服务层次 24 计算机科学与工程学院 TCP/IP 四层协议的表示方法举例 应用层 运输层 网际层 网络 接口层 主机A主机B 路由器 网络 2网络 1 应用层 运输层 网际层 网络 接口层 网际层 网络 接口层 4 3 2 1 25 计算机科学与工程学院 沙漏计时器形状的TCP/IP协议族 HTTPSMTPDNSRTP TCPUDP IP 网际层 网络接口层 运输层 应用层 网络接口 1 网络接口 2网络接口 3 26 计算机科学与工程学院 HTTPSMTPDNSRTP TCPUDP IP 网际层 网络接口层 运输层 应用层 网络接口 1 网络接口 2网络接口 3 Everything over IP IP 可为各式各样的应用程序提供服务 27 计算机科学与工程学院 HTTPSMTPDNSRTP TCPUDP IP 网际层 网络接口层 运输层 应用层 网络接口 1 网络接口 2网络接口 3 IP over Everything IP 可应用到各式各样的网络上 ICMP、IGMP、ARP、RARP 28 计算机科学与工程学院 2.5 网络与Internet协议标准组织及管理机构 网络协议标准组织 RFC文档 Internet草案 Internet协议标准 Internet管理机构 29 计算机科学与工程学院 2.5.1 网络协议标准组织 国际电话电报咨询委员会CCITT 国际电信联盟ITU 国际标准化组织ISO 美国国家标准学会ANSI (AMERICAN，NATIONAL，STANDARDS ，INSTITUTE)与网络相关的成员有： 电子工业协会EIA（美） ELECTRONIC INDUSTRIES ASSOCIATION ：是专门制定有关界面 电气特性的组织。 通信工业协会TIA（美） TELECOMMUNICATIONS INDUSTRIES ASSOCIATION：是专门制定通 信配线及架构的标准组织。 如：ANSI/TIA/EIA568-A标准 电气与电子工程师协会IEEE （美） ATM论坛 30 计算机科学与工程学院 2.5.2 RFC文档 请求评价（Request For Comments,RFC）文档从1969 年ARPANET出现时就开始存在,也称互联网建议书。 它们是用于Internet开发团体的最初的技术文档系列 ； 任何人都可以提交RFC文档，但它并不是一定会成为标 准，事实上很多RFC 文档都没有实现； RFC文档草案对于从事Internet技术研究与开发的技术 人员是获得技术发展状况与动态的重要信息来源； 读者可以很方便地从相关主机使用FTP、Web和其它的 检索方式获取这些文档。 31 计算机科学与工程学院 读RFC文档时，需要注意的问题： 一是需要确定它是最新的文档，二是需要注意RFC文 档的类别； 所有的RFC文档都要经历评论和反馈过程，并且在这 一段时间内它们会被划分为不同的类别； RFC文档一旦被提交，IETF和IAB组织将审查RF