第课网络的结构设计与协议选择PPT课件.ppt

可编辑 第二课网络的结构设计以及协议选择 可编辑 本课目标 常见的网络结构的特点与选择常见的通信协议的特点与选择OSI模型及在计算机网络中的作用TCP IP协议的规划和管理 可编辑 计算机网络的拓扑结构 计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构 反映出网络中各实体间的结构关系 计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型 拓扑设计对网络性能 系统可靠性与通信费用都有重大影响 网络拓扑的概念 可编辑 计算机网络的拓扑结构 常见的网络拓扑结构总线星型环型网状 可编辑 计算机网络的拓扑结构 计算机网络的拓扑结构 总线型结构 优点 结构简单 价格低廉 安装使用方便 缺点 故障诊断和隔离比较困难 终结器 可编辑 计算机网络的拓扑结构 计算机网络的拓扑结构 星型结构 优点 单点故障不影响全网 结构简单 增删节点及维护管理容易 故障隔离和检测容易 延迟时间较短 缺点 成本较高 通信资源利用率低 网络性能过于依赖中心节点 可编辑 计算机网络的拓扑结构 计算机网络的拓扑结构 环型结构 优点 简化了路径选择控制 传输延迟固定 实时性强 可靠性较高 缺点 节点过多时 影响传输效率 环某处断开会导致整个系统的失效 节点的加入和撤出过程复杂 可编辑 计算机网络的拓扑结构 计算机网络的拓扑结构 网状结构 优点 具有较高的可靠性 某一线路或节点有故障时 不会影响整个网络的工作 缺点 结构复杂 需要路由选择和流控制功能 网络控制软件复杂 硬件成本较高 不易管理和维护 可编辑 计算机网络的拓扑结构 星型总线网络结构星型环网络结构 可编辑 通信协议及选择 计算机网络中通信协议的概念网络协议是为网络数据交换而制定的规则与标准 决定数据如何传输 封装 寻址 分类NetBEUI IBM开发IPX SPX NOVELL开发TCP IP ARPAnet开发 可编辑 通信协议及选择 选择通信协议选择适合网络特点的协议选择尽可能少的网络协议注意协议的版本注意协议的一致性 可编辑 OSI模型 OSI七层参考模型 可编辑 OSI模型 分层结构有如下优点 1 由于系统被分解为相对简单的若干层 因此易于实现和维护 2 各层功能明确 相对独立 下层为上层提供服务 上层通过接口调用下层功能 而不必关心下层所提供服务的具体实现细节 因此各层都可以选择最合适的实现技术 3 当某一层的功能需要更新或被替代时 只要它和上 下层的接口服务关系不变 则相邻层都不受影响 因此灵活性好 这有利于技术进步和模型的改进 4 分层结构易于交流 理解和标准化 可编辑 OSI七层参考模型 各层功能 物理层的主要功能 利用传输介质为通信的网络结点之间建立 管理和释放物理连接 实现比特流的透明传输 为数据链路层提供数据传输服务 物理层的数据传输单元是比特 定义传输介质的机械 电气 功能 过程等特性 可编辑 数据链路层的主要功能 在物理层提供的服务基础上 数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接 传输以 帧 为单位的数据包 采用差错控制与流量控制方法 使有差错的物理线路变成无差错的数据链路 网络层的主要功能 通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径 为数据在结点之间传输创建逻辑链路 实现拥塞控制 网络互连等功能 OSI七层参考模型 各层功能 可编辑 传输层的主要功能 向用户提供可靠端到端 end to end 服务 处理数据包错误 数据包次序 以及其他一些关键传输问题 传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节 是计算机通信体系结构中关键的一层 会话层的主要功能 负责维护两个结点之间的传输链接 以便确保点 点传输不中断 管理数据交换 OSI七层参考模型 各层功能 可编辑 表示层的主要功能 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式 数据格式变换 数据加密与解密 数据压缩与恢复 应用层的主要功能 为应用程序提供了网络服务 应用层需要识别并保证通信对方的可用性 使得协同工作的应用程序之间的同步 建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制 OSI七层参考模型 各层功能 可编辑 协议栈及栈间通信 可编辑 驱动程序与OSI参考模型 驱动程序驱动程序与OSI参考模型数据链路层LLC 网卡的驱动程序MAC 网卡的物理接口 可编辑 TCP IP协议的规划与管理 TCP IP协议与OSI参考模型的关系IP协议IP地址TCP协议用户数据报协议 UDP 套接字和TCP端口网际控制报文协议地址解析协议应用层协议 可编辑 TCP IP参考模型与OSI参考模型的对应关系 可编辑 IP协议 定义了基于某个协议的逻辑地址选择数据通过网络的最佳路径连接不同的媒介类型 可编辑 IP报头 Version 4 DestinationIPAddress 32 Options 0or32ifany Data variesifany 1 Bit0 Bit15 Bit16 Bit31 HeaderLength 4 Priority TypeofService 8 TotalLength 16 Identification 16 Flags 3 Fragmentoffset 13 Timetolive 8 Protocol 8 Headerchecksum 16 SourceIPAddress 32 20Bytes 可编辑 IP地址 可编辑 IP地址的组成及表示方法 点分十进制 最大值 10101100 二进制 十进制例子 二进制例子 255 255 255 255 Network Host 1286432168421 11111111 11111111 11111111 11111111 00010000 01111010 11001100 172 16 122 1 8 9 16 17 24 25 32 1286432168421 1286432168421 1286432168421 32bits 202 255 10101100 可编辑 IP地址的分类 1 ClassA Bits 0NNNNNNN Host Host Host 8 9 16 17 24 25 32 Range 1 126 1 ClassB Bits 10NNNNNN Network Host Host 8 9 16 17 24 25 32 Range 128 191 1 ClassC Bits 110NNNNN Network Network Host 8 9 16 17 24 25 32 Range 192 223 可编辑 IP 网络数主机数A类27 2224 2B类214216 2C类22128 2NetID和HostID二进制位不能全0全1 可编辑 私有IP地址 PublicIP和PrivateIPInterNIC保留的PrivateIP10 0 0 0172 16 0 0192 168 0 0 可编辑 子网掩码的使用 可编辑 网关和主机名 网关协议转换翻译功能主机名方便记忆 可编辑 TCP简介 TCP是传输控制协议创建进程到进程的通信提供流控制机制 滑动窗口差错控制机制 确认分组 超时和重传TCP提供一种面向连接的 可靠的字节流服务握手机制数据流分割在一个TCP连接中 仅有两方进行彼此通信 可编辑 TCP首部的数据格式 指出TCP首部共有多少行每行为4字节 保留为今后用 滑动窗口大小 发送该数据段的应用程序端口号 接收该数据段的应用程序端口号 这个32位字段定义了一个数 它指配给本数据段的第一个字节 TCP是流式传输协议 为了保证连通性 要发送的每个字节都要编上号 序号告诉目的地这个序列中的哪一字节是数据段的第一个字节 在连接建立时 每一方使用随机数产生器产生一个初始序号 ISN 这个32位字段定义了源进程期望从对方接收的数据段的序号 如果数据段的接收段成功地接收了对方发送来的序号X 它就将确认号定义为X 1 只有当URG为1时有效 这时数据段中包括紧急数据 它定义了一个数 将此数加到序号上就得出报文数据部分中最后一个紧急字节 可编辑 UDP简介 UDP是一个简单的面向数据包的传输层协议UDP不提供可靠性传输小数据文件中发挥了重要的作用例如 在互联网中众多网友热衷的QQ聊天就是使用了UDP的传输机制 可编辑 套接字与TCP端口 套接字IP TCP UDP 端口端口传输层用于接收应用层数据的接口用于区分上一层的应用程序 可编辑 常用的TCP端口号 端口号20FTPserver datachannel 21FTPserver controlchannel 23Telnetserver 25SMTPserver 80Webserver HTTP 110POP3server 139NetBIOSsessionservice 可编辑 ICMP协议 ICMP 国际控制报文协议 消息通过IP数据报传送 被用来发送错误和控制信息 ICMP定义了很多信息类型 例如 目的地不可达TTL超时信息请求信息应答地址请求地址应答 可编辑 ICMP协议的应用 在一台计算机上向远程主机发起ping连接时 可能收