计算机网络第章和第四章PPT课件.ppt

第三章网络体系结构与网络协议 3 3TCP IP参考模型 3 3 1TCP IP参考模型提出的背景 3 3 2TCP IP参考模型的概念 1 TCP IP与OSI的层次对应关系 图3 8TCP IP与OSI的对比 ARPANET 2 TCP IP参考模型中的几个重要的名词概念 网络结点 任何连接在网络上的设备 如主机 路由器或打印机等 都称为网络结点 TCP IP网络中的每个结点均有一个IP地址 主机 连接到网络上的用户计算机称为主机 每台主机必须拥有一个IP地址 主机是IP数据包的发出者或接收者 IP路由器 路由器是一种专用计算机 它连接两个或多个网络 并在网络之间转发分组 选择路径 IP路由器 是指具有IP地址的路由器 TCP IP网络 通过路由器连接的 遵守TCP IP协议的两个或多个子网构成的网络 称为TCP IP网络 给定子网中的所有结点都具有相同的子网地址 指IP地址中的网络地址部分 5 协议栈就是TCP IP参考模型的一组协议集 在这个协议集中 各层协议之间的关系是从上到下单向依赖 即上层依赖下层提供的服务来实现功能 图3 9协议栈概念示意图 6 面向连接的协议和无连接的协议 面向连接就是在数据交换之前 必须首先建立连接 当数据交换结束后 应释放这个连接 这里的连接是指两个对等实体之间的连接 无连接是数据交换时 不需要事先建立连接 它是通过数据带有的地址信息 动态地选择传输路径 3 3 3TCP IP参考模型各层的功能 1 主机 网络层 主机 网络层又称网络接口层 是参考模型的最低层 它负责通过网络发送和接收IP数据 在TCP IP参考型模型的主机 网络层中包含各种网络硬件接口协议 如局域网的Ethernet TokenRing 分组交换网的X 25等 2 互连层 在TCP IP参考模型中 互连层是参考模型的第二层 它负责将源主机的数据包发送到目的主机 互连层的功能是 在收到来自传输层的分组发送请求后 将分组装入IP数据包 填充报头 选择路径并将数据包发送到相应的网络输出线 在接收到其它主机发送来的数据包后 检查数据包的目的地址 如果需要转发 则选择路径转发出去 如果目的地址为本结点IP地址 则除去包头并将分组交给传输层处理 处理流量控制与拥塞问题 3 传输层 在TCP IP参考模中 传输层是参考模型的第三层 它负责应用进程之间的端 端通信 传输层的主要功能是 在源主机与目的主机的对等实体之间 建立用于会话的端 端连接 在TCP IP参考模的传输层 定义了两种协议 传输控制协议 TCP 用户数据报协议 UDP 图3 9协议栈概念示意图 4 应用层 在TCP IP参考模中 应用层是参考模型的最高层 应用层包括了所有的高层协议 并且总是有新的协议加入 表3 2应用层主要协议 应用层协议可分为三种类型 一类依靠于面向连接的TCP协议 一类依赖于面向无连接的UDP协议 第三类则既依赖于TCP协议 又依赖于UDP协议 如Telnet FTP依靠TCP协议 SNMP依靠UDP协议 DNS既依靠TCP协议 又依靠UDP协议 域名服务 如南开大学WWW服务器的域名为 每个域名与一个IP地址是相互对应的 将域名转换成IP地址是依靠TCP协议或UDP协议来完成 3 3 4TCP IP协议体系的数据封装与解封 图3 10TCP IP协议集的数据封装与解封 第四章局域网基本工作原理 4 1局域网的技术特征 1 局域网是覆盖有限地理范围的一种网络 一般属于一个单位所有 2 局域网提供高传输速率 低误码率的数据传输环境 3 决定局域网特性的主要要素是 网络的拓扑结构 传输介质和介质访问控制方法 4 2局域网的拓扑结构 1 总线型拓扑 图4 1局域网的总线型拓扑结构 总线型拓扑是多个用户计算机通过接口设备 网卡 直接连接在总线上 2 总线型拓扑的特点 所有结点都利用网卡直接连接到总线上 总线通常采用双绞线或同轴电缆作为传输介质 所有结点都通过总线发送或接收数据 但一段时间内只允许一个结点通过总线发送数据 在总线型局域网中 必须解决结点的介质访问的控制问题 4 2 2环型拓扑结构 环型拓扑结构是结点之间通过网卡顺序连接而构成的闭合环 环型拓扑传输数据的特点是 环中数据沿一个方向绕环逐点传输 图4 2环型局域网的拓扑结构 环型拓扑和总线拓扑一样 都是多个结点共享一条通路 因此环型拓扑同样需要解决介质访问的控制问题 4 2 3交换式局域网的星型拓扑结构 图4 3星型局域网的拓扑结构 星型局域网的中心结点是交换机 结点通过点 点线路与交换机连接 连接到交换机的多个结点 可以同时发送或接收数据 4 3传输介质类型与介质访问控制方法 4 3 1局域网的传输介质类型 局域网常用的传输介质有 同轴电缆 双绞线 光缆和无线信道 4 3 2局域网的介质访问控制方法 带有冲突检测的载波侦听多路访问 CSMA CD 方法 其国际标准是IEEE802 3 令牌总线 TokenBus 方法 其国际标准是IEEE802 4 令牌环 TokenRing 方法 其国际标准是IEEE802 5 4 3 3IEEE802标准 图4 4IEEE802与OSI参考模型的对应关系 IEEE802参考模型的介质访问控制子层 主要由IEEE802 3 IEEE802 4 IEEE802 5和IEEE802 6等标准组成 其中 IEEE802 3标准定义了总线型局域网的介质访问控制子层和物理层的规范 即带有冲突检测的载波侦听多路访问 CSMA CD 方法 IEEE802 4标准定义了令牌总线局域网的介质访问控制子层和物理层的规范 即令牌总线 TokenBus 方法 IEEE802 5标准定义了令牌环局域网介质访问控制子层和物理层的规范 即令牌环 TokenRing 方法 4 4共享介质局域网的工作原理 4 4 1以太网的工作原理 1 CSMA CD方法的概念 CSMA CD方法用来解决多个结点共享总线的问题 CSMA CD方法属于IEEE802 3标准 IEEE802 3标准是在Ethernet协议的基础上制定的 以Ethernet协议工作的局域网网就是以太网 所以说CSMA CD方法是针对以太网的介质访问控制方法 以太网 Ethernet 就是总线型局域网 以太网采用IEEE802 3标准 这个标准的介质访问控制方法是CSMA CD 即带有冲突检测的载波侦听多路访问方法 这种介质访问控制方法属于一种随机争用的方法 3 CSMA CD方法的特点 数据发送全凭侦听来确定 因此侦听在CSMA CD方法中 是一个重要的环节 CSMA CD采用的是一种 有空就发 的竞争访问策略 此方法能减少冲突 能对冲突进行处理 但无法完全消除冲突 2 CSMA CD方法的工作过程 可概括为四句 先听后发 边听边发 冲突停发 随机延迟后重发 4 4 2令牌总线的工作原理 1 令牌总线的概念 令牌是一种特殊结构的帧 用来控制结点对总线的访问权 令牌总线 TokenBus 是指总线型局域网的一种介质访问控制方法 是在总线拓扑中利用令牌 Token 来作为介质访问的控制机制 IEEE802 4标准定义了令牌总线介质访问控制方法 在令牌总线介质访问控制方法中 将连接到物理总线上的终端构成一个逻辑环 总线型局域网的每一个终端 都被指定一个逻辑位置 2 令牌总线介质访问控制方法的原理 图4 6令牌总线局域网工作原理 从逻辑上看 令牌是按地址的递减顺序传递至下一个结点 最后由最低地址向最高地址传递 从物理上看 带有目的地址的令牌帧被广播到总线上的所有结点 当目的站识别出符合它的地址的帧时 即把该令牌帧接收 只有收到令牌的结点才能将数据帧送到总线上 因此 令牌总线不可能产生冲突 3 令牌总线的环维护工作 环初始化 新结点加入环 结点从环中撤出 环恢复 优先级 4 4 3令牌环的工作原理 1 令牌环网的概念 图4 7令牌环局域网的工作原理 IEEE802 5标准 2 令牌环网的介质访问控制方法 3 令牌环的主要优缺点 优点 环中结点访问的延迟时间确定 缺点 环需要维护 维护工作复杂 4 5交换式局域网的工作原理 4 5 1交换式局域网的基本结构 1 几个名称概念 模块 在计算机网络中模块一般是指具有某种功能的相对独立的一个程序 集线器 集线器应用于OSI参考模型的物理层 是一种网络低层设备 集线器的功能是将接收到的信号放大并转发到其它端口 集线器采用广播式转发数据 结点与集线器相连构成的是一种共享介质以太网 在网络中作为一个子网 并且网中所有结点的IP地址中的网络地址相同 2 局域网交换机的结构 图4 8局域网交换机的结构 3 交换式以太网的结构 图4 9交换式以太网的结构 4 5 2局域网交换机的工