计算机网络网络互联与参考模型PPT课件.ppt

第七章网络互联与TCP IP协议 网络互联是指把各种物理网络 不同的或相同的 局域网或广域网 通过某种技术连接起来 形成一个覆盖范围更大的 对用户透明的网络 1 7 1网络互联层次 从网络体系结构的层次来考察 网络互联 扩展可在四个层次上实现 物理层数据链路层网络层网络层以上从用户使用网络的角度来看 又可以从两个层面来进行互联 应用级互联由程序员在互连的不同网络的不同机器上 根据该网络的协议 如802 3等 机器的特点和和本应用的功能要求 开发一对功能相同的应用程序进行通信 达到互联的目的 主要缺点 应用程序依赖于物理网络的结构 采用的技术和协议 每个应用程序都必须处理网络连接有关的事务 导致代码重复 类似于在没有邮递业务之前两个不同地方的人通信过程 2 网络互联层次 cont 网络级互联在各物理网络上覆盖一层应用程序 向用户提供一组标准的功能接口 负责该网络上用户的标示 信息的分组 重组及数据包从一个网络到另一个网络的可靠传递 发送与接收 从而达到互联的目的 特点 用户不需了解物理网络 结构 技术与协议 用户不需知道网络用户的位置 把信息传递从具体应用系统中分离出来 标准的功能接口使得即使底层网络发生改变 提供该功能的程序发生变化都不会影响应用程序 类似于有邮递业务之后两个不同地方的人通信过程 上述特点归纳起来就是TCP IP的主要思想 3 7 2TCP IP协议参考模型 TCP IP TransmissionControlProtocol InternetProtocol 是20世纪70年代美国防部研发的ARPANET网上的应用程序 ARPANET最初是通过电话系统将美国的一些大学和研究所连接起来 后来卫星通信和无线通信技术也被用到ARPANET网中 而原有的应用程序已不能解决不同物理网的互联问题 为了解决不同网络互连的问题 在原有应用程序的基础上形成了满足前述要求的TCP IP网络互连思想 形成了网络互连参考模型 TCP IP已发展为目前的网络互连的事实上的国际标准 草稿 RFC RequestForComment 为目前所有软 硬件厂家所支持 4 TCP IP参考模型 cont 5 1 网络接口层负责发送网络互联层数据包或接收物理网络的数据包 主要组成 设备驱动程序帧的封装 解封装数据发送 接收数据缓存网卡介质访问控制数据编码 解码 TCP IP参考模型 cont 6 2 网络互联层负责任意两个结点之间的数据传送 主要功能有 将传输层数据封装成IP包 并发送到相应的网络接口上 检查接口层送来的IP包的正确性 然后根据目标结点进行路由选择 若目标为本机 则去掉IP包的报头 将数据部分交给传输层 否则 向相应的网络接口上转发该IP包 处理ICMP包 用于网络路由选择 流量控制 拥塞控制的目的 网络互联层协议主要分为 ARP协议 地址解析协议 AddressResolveProtocol IP协议 网际互连协议 InternetProtocol ICMP协议 报文控制协议 InternetControlMessageProtocol RIP OSPF 网络路由协议 RoutingofIPPackets IGMP 组播包协议 InternetGroupManagementProtocol TCP IP参考模型 conti 7 3 传输层为任意两台主机上的应用程序之间提供可靠的端到端的数据通信 主要功能有 必须能够提供一套机制来控制和检测数据传送的正确性 例如安排接收端传回确认信息 发送端重发丢失 出错数据 以及剔除重复数据等 必须能够将应用程序送下来的数据切割分包 以符合下层传输要求的一定体积 交由网际互联层处理 必须解决应用程序标示问题 传送层协议会在每一个数据包上面加上一个标头 header 用来辨识该数据包属于哪个程序和由哪个程序来接收 再配以检查和供接收机器来检测数据是否完整 TCP IP的传送层协议主要分为 TCP协议 可靠性传输 向应用层提供面向连接的服务 UDP协议 非可靠性传输 向应用层提供无连接的服务 TCP IP参考模型 cont 8 4 应用层是用户与网络系统之间的界面 通过该界面向用户提供网络应用服务 应用层协议族 TELNETFTPSMTP POP3DNSHTTPSNMPNFS TCP IP参考模型 cont 9 TCP IP协议的RFC文档在全世界很多地方都有它的复制文件 可以轻易透过电子邮件 FTP等方式从网络取得 例如 ftp nic merit edu internet documents rfc 下载相关的RFC文件 图1 1 RFC文件目录 TCP IP参考模型 cont 10 7 3TCP IP参考模型的特点 1 TCP IP模型的两大边界TCP IP设计的目标是要隐藏物理网络的特性 为用户提供网络之间的透明连接 为了达到这个目的 TCP IP划分两个边界 地址边界 将低层物理网络使用的MAC地址和IP层使用的IP地址分开 并通过ARP机制进行相互映射 从而隐藏物理网络的特性 操作系统边界 将网络应用程序 用户程序 与网络协议程序 操作系统 分开 从而提高了应用程序开发的效率和协议程序的运行效率 11 2 IP层的地位 IP层是TCP IP实现异种网互联最关键的一层 IP协议是点到点的协议 即用IP协议进行通信的对等机器 主机 路由器 路由器 路由器以及主机 主机之间 必须拥有直接的物理连接 IP层提供的是无连接的数据报传输机制 它并不保证IP报文的可靠传送 IP协议向上层 主要是TCP或UDP层 提供统一的IP报文格式 使得各种底层物理网络的帧或报文格式的差异性对高层协议不复存在 12 3 TCP IP的可靠性 TCP IP的可靠性体现在传输层TCP协议提供面向连接服务 因为传输层是端到端的 所以TCP IP协议的可靠性被称为端到端可靠性 IP协议是采用的数据报服务 不像OSI几乎每一层都要保证可靠传输 TCP IP的效率比OSI高 尤其当低层物理网络很可靠时 TCP IP的效率更加可观 13 4 TCP IP与ISO OSI的比较 14 5 TCP IP协议需要解决的关键问题 如何标示互连网络上的用户 互连