第三章 计算机网络体系结构ppt课件

.,2.1网络体系结构及协议概念,2.1.1网络体系结构的概念,计算机网络体系结构与网络协议是计算机网络技术中的关键。计算机网络的实现需要解决很多复杂的技术问题。例如：支持多种通信介质；支持多厂商和异种机互联，其中包括软件的通信规定及硬件接口的规范；支持多种业务，如远程登录、数据库、分布式计算等；支持高级人机接口。为了满足以上的种种需求，现代计算机网络就必须按高度结构化方式分层处理来满足需要。,.,网络体系结构的定义：网络体系结构是指网络的基本设计思想及方案，并要定义各个组成部分的功能，从而达到用户要求。而层次结构是描述体系的基本方法，它的特点是每一层都建立在前一层基础之上，低层为高层提供服务。层次结构简化了对复杂的计算机网络的研究工作。,好处：,.,2.1.2网络协议网络协议的定义：,网络协议是计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合。,.,2.1.3分层原理,.,各层之间是独立的。这样的话，某一层可以忽略其他层的实现细节，只要知道下一层通过界面(接口)所提供的服务。,利于实现和维护，某个层次实现细节的变化不会影响其它层次。,采用层次化结构的好处：,结构上可以分割开，各层都可以选择最合适的实现技术。,整个系统被分解为若干个范围较小的部分，便于实现、调试和维护。,易于标准化。,.,基本概念关于（）层描述OSI协议时，一般从层次结构的角度出发，将最高层和最低层以外的任何一层称为“第层”，其相邻的上一层为“第层”，其相邻的下一层为“第层”，而层则表示有个层次。,.,1、实系统在通信网中，将现实中能够进行信息处理和信息传送的自治整体称为“实系统”。2、开放实系统一个实系统与其它实系统之间的通信遵守OSI标准，则称它为“开放实系统”。,.,实体实体表示任何一个可以发送和接收信息的硬件或软件进程，负责完成子系统所承担的处理任务。可以为一个软件模块，或具有一定功能的硬件模块。（）协议（）协议是不同开放系统对等实体进行通信的规则的集合。即两个实体必须使用相同的协议才能通信。,.,（）服务在（）协议的控制下，两个对等的（）层通过对等（）实体的工作，分别为上一层（）层提供服务，同样，（）实体要执行（）协议，还要（）实体为其提供服务。服务访问点在同一系统中，一个（）实体和一个（）实体相互作用时，信息必须穿越上下两层之间的边界，将这样的边界称为服务访问点。（SAP）相邻实体之间允许有多个SAP，但一个只能被一个（）实体使用。,.,.数据单元数据单元,协议数据单元：不同系统某层对等实体为实现该层协议所交换的信息单位。由：,协议控制信息PCI用户数据,服务数据单元：上层服务用户要求服务提供者传递的逻辑数据单元。,接口数据单元：在同一系统中相邻两层实体的第一次交互中经过层接口的信息单元。由：,接口控制信息,接口数据,.,协议数据单元：协议数据单元（PDU）是指在不同开放系统的各层对等实体之间，为实现该层协议所交换的信息单元。接口数据单元接口数据单元式指在同一开放系统的两个相邻层实体之间的一次交互中，进过层间接口的信息单元。服务数据单元：服务数据单元是指（N）实体为完成（N）服务用户请求的功能所设置的数据单元,.,2.4.3、服务原语：在OSI-RM中，上层使用下层的服务，必须通过下层交换一些命令，这些命令称为服务原语。服务原语,请求：用户要求服务做某项工作,指示：用户被告知某事件发生了,响应：用户表示对某事件的响应,确认：用户实体收到关于它的请求答复,.,服务原语的表示方法：空间表示法：在空间表示法中，纵坐标代表层次，服务原语发送的顺序由小圆圈中的数字表示。时间表示法：纵坐标表示时间。强调服务原语的先后顺序。,.,2、服务类型：服务是网络中各层实体向其相邻上层提供的一组功能集合。两大类服务,面向连接服务：每次完整的数据传输必须经过建立连接、数据传输、中止三个阶段,无连接服务：每个报文带有完整的目的地址，每个报文在系统中独立传送。,.,计算机网络体系结构的出现，加快了计算机网络的发展。但由于当初不同厂家的制定的网络体系结构不相同，在计算机间的通信很难实现，所以需要制定一个国际标准。在制定计算机网络标准方面起着很大作用的两大国际组织是：国际电报与电话咨询委员会(CCITT，ConsultativeCommitteeonInternationalTelegraphandTelephone)与国际标准化组织(ISO，InternationalStandardsOrganization)。,2.2,开放系统互联参考模型OSI/RM,1983年形成开放系统互联基本参考模型的正式文件，即ISO7498国际标准。我国的相应国家标准是GB9387。,.,2.2.2,划分层次的原则,各子模块具有相对的独立性，模块之间交互的信息尽可能少，从而尽可能地减少模块之间的依赖性。层次不能太多，也不能少。,尽可能地保持各层功能的相对独立性，但又要使各邻接层的功能便于线接，以构成功能上的单向依赖关系，保证只在相邻层之间建立接口。,尽可能地把近似的功能集中在一起构成一层，以便于局部化，但对那些在进程执行过程中所涉及的执行方法显然不同的功能应建立独立的层次，以便进行特殊处理。,考虑数据处理的需要。在数据处理过程需要不同的抽象级的地方设立单独的层次，而当不需要该服务时，也可以绕过这些子层次。,应该把层次分成理论上需要的不同等级，每一层只与它的上、下邻层产生接口，履行其特定的功能。,.,OSI是以综合开发通信协议体系为目的，从系统转移数据直至对各系统中的文件、数据库及程序资源的访问调用以及各种通信功能都作为它的标准化对象。OSI中的“开放”，是指凡遵守OSI标准的系统可以互联，彼此能开放式地进行通信，并且确保在导入新的通信业务时能够很容易地追加新的功能。,2.2.3,模型概述,最底层,最顶层,.,通信子网,.,OSI中数据流动过程,用户看到的数据流向,实际数据流向,实际数据流向,实际数据流向,.,物理层，第一层，OSI模型的最低层。该层通过物理介质(如网络电缆)传输无结构的原始位流。物理层完全面向硬件，它负责通讯计算机问物理链路的建立和维护过程中个方面的工作。物理层还负责运载由其上各层产生的数据信号。,2.3,OSI-RM各层主要功能概述,1、物理层,.,物理层接口的特性,四个特性：1、机械特性：主要规定DTE/DCE接口连接器的形状和尺寸，引脚数和引脚的安排2、电气特性：主要规定每种电信号的电平，信号脉冲宽度，允许的数据传输速率和最大传输距离3、功能特性：规定接口电路引脚的功能和作用4、规程特性：规定接口电路信号发出的时序，应答关系和操作过程。,.,1、DTE:数据终端设备，指网络中用于处理用户数据的设备，是计算机网络中的数据源和信源。2、DCE:数据电路端接设备，介于DTE与网络介质之间的设备，用于将DTE发出的数字信号变为适合在传输介质上传输的信号形式，并将它送到传输介质上，和从传输介质上收取发来的信号。,.,物理层的功能,1、物理连接的建立和拆除对于面向连接的服务而言，传输数据时建立连接，数据传输完毕拆除连接2、物理服务数据单元传输采用同步或异步方式传输数据单元3、物理层管理功能激活或差错控制,.,DTE与DCE在网络中的位置,.,物理层提供的服务,1、物理连接：a:点到点连接，两个数据链路实体的一对一连接b:多点连接，一个数据链路实体与多个数据链路实体的连接2、物理服务数据单元：串行传输:传输介质上信息一位一位向目的地传输并行传输：由若干位信息并排向目的地传输3、顺序化：在传输时保证收到的位顺序与发送的一致4、数据电路标识：提供惟一能标识两相邻系统之间数据电路的标识符5、故障情况报告：物理层内出现差错时能向数据链路实体报告物理层中所检测到的故障和差错。6、服务质量标准：质量指标包括误码率、服务可用性、数据传输速率、传输时延,.,常用的物理层接口简介1、EIARS-232-EEIARS-232是美国电子工业协会依照CCITT的相关标准加以具体实现的一个物理层异步通信接口标准。用于在模拟信道环境下传输数据信号。（1）、EIARS-232-E机械特性：EIARS-232-E规定了一个25引脚针状的连接器（DB25接口）用来连接DTE和DCE。（2）、功能特性：规定了25针中各个信号的含义。（3）电气特性：采用负逻辑，低于-3V表示1，用高于3V的电压表示二进制0.最大速率19.2Kbps，电缆长度15米。（4）规程特性由一组标准信号线与之对应，描叙了接口事件发生的顺序。,.,数据链路层，第二层，将数据帧从网络层发送到物理层。它控制进出网络电缆的电脉冲。在接收端，它将来自物理层的位流转换位数据帧。(数据帧是一种可存放数据的逻辑组织结构。)数据的电子表示法(位模型、编码方法和令牌)只能在这层识别。,2、数据链路层,.,1、数据链路层的功能,传输链路传输链路是用于传输数据的通信信道，由双绞线、光纤、同轴电缆、微波、卫星通信等构成。信道分为链路与通路两种：链路：两节点间完全由通信介质连接，中间无网络节点。通路：两节点间有一条信道，中间可有网络节点中继。为了在相邻网络实体间建立、维持、和释放数据链路连接，及传输数据链路服务数据单元。为保证数据传输的可靠，发送方把用户数据封装成帧，并按顺序传输各帧。并担负将接手的帧进行校验（奇偶校验或CRC校验）看收到的帧是否正确。,.,2、数据链路的服务,1、数据链路连接的管理a:无连接、无应答的服务。要求线路误码率低，主要传输实时数据如语音b:有应答，有连接服务。主要是目的方收到帧后要用应答的方式告诉源方收到帧的情况。应答有3种:1、正向应答：收到的帧为正确的就回确认帧2、双向应答：收到的帧为正确和错误都回确认帧3、负向应答：仅当收到出错帧才回答c:面向服务连接：三个阶段，建立连接、传输数据、拆除数据链路。,.,2、帧同步：数据链路层的服务数据单元为帧,帧同步要求数据通信的接收端能够从收到的比特流中准确识别出一帧的开始位置和结束位置,以便协调发送端与接收端之间的工作,并提供一种有利于提高通信效率的传输方式,4、顺序和流量控制：用于控制数据链路上的帧在相邻节点之间传输。以保持差错的检测与控制,3、差错的检测和恢复用于检测传来的比特流中是否有出错的。有检错与纠错码,.,6、对数据和控制信息的识别：有能力区分同一帧中的控制信息和数据信息。,5、寻址保证每一帧能送达正确的地理位置，同时接收端也知道发送端是谁,7、透明传输：要求所传的数据无论是怎么样的比特组合，都能够在数据链路层上传输。当所传数据的比特组合与某一控制信息相同时，则必须采取措施，避免接收端将此数据当控制信息。,.,高级数据链路控制规程,为在数据链路层实现数据的可靠传输,发送端与接收端双方都应共同遵守一定的协议或规则,这些协议和规则就称为数据链路控制规程.(DLCP,DataLinkControlProcedure)解决的问题有:数据编码格式,数据控制字符,报文格式,呼叫及应答方式,传输步骤,差错控制方式,通信方式,同步方式,信息传输数率等。数据链路控制规程分为：,面向字符型传输控制规程,面向比特型传输控制规程,.,HDLC的概念,HDLC是由IBM公司推出的面向比特型的数据传输规程（SDLC）经ISO修改而来。协议的特点是所传输的一帧数据可以是任意位，而且它是靠约定的位组合模式，而不是靠特定字符来标志帧的开始和结束，故称面向比特的协议。HDLC定义了3种类型的站，2种配置和三种数据传送形式。3种类型的站,主站：功能是发出命令帧，接收响应帧，并负责整个链路的控制,次站：功能是发出响应帧，接收主站的命令帧，并配合主站参与部分链路控制,复合站：兼具主站与次站的功能。,.,2种链路配置,非平衡配置：由一个主站和一个次站组成点到点结构，或由一个主站和多个次站组成点到多点结构，支持半双工和全双工结构。,平衡配置：双方都由一个主站和一个次站以对称形式构成，或双方均由符合站构成。支持半双工和全双工结构。,.,3种数据传输方式：,正常响应方式：用于非平衡配置。特点是只有主站才能发起向次站的数据传送，次站只能以响应帧的形式回答主站,异步响应方式：用于非平衡配置和平衡配置中的点到点链路结构。特点是不需要等待主站的特殊指令就可以向主站发送响应帧,异步平衡方式：用于平衡配置。每个站都为符合站，可以平等发起数据传输。,.,HDLC的帧格式,2、面向位的传输通过HDLC（高级数据链路控制协议）将帧分为信息帧和控制帧。标志站址控制信息帧校验标志011111108位8位任意长16位01111110,.,1SDLCHDLC标志字符SDLCHDLC协议规定，所有信息传输必须以一个标志字符开始，且以同一个字符结束。这个标志字符是01111110，称标志场（F）。从开始标志到结束标志之间构成一个完整的信息单位，称为一帧（Frame）。所有的信息是以帧的形式传输的，而标志字符提供了每一帧的边界。接收端可以通过搜索“01111110”来探知帧的开头和结束，以此建立帧同步。SDLCHDLC协议规定以01111110为标志字节，但在信息场中也完全有可能有同一种模式的字符，为了把它与标志区分开来，所以采取了0位插入和删除技术。具体作法是发送端在发送所有信息（除标志字节外）时，只要遇到连续5个1，就自动插入一个0当接收端在接收数据时（除标志字节）如果连续接收到5个1，就自动将其后的一个0删除，以恢复信息的原有形式。这种0位的插入和删除过程是由硬件自动完成的，比上述面向字符的数据透明容易实现,.,2地址场和控制场在标志场之后，可以有一个地址场A（Address）和一个控制场C（Contro1）。地址场用来规定与之通信的次站的地址。控制场可规定若干个命令。SDLC规定标志场和控制场的宽度为8位。HDLC则允许标志场可为任意长度，控制场为8位或16位。接收方必须检查每个地址字节的第一位，如果为0，则后边跟着另一个地址字节；若为1，则该字节就是最后一个地址字节。同理，如果控制场第一个字节的第一位为0，则还有第二个控制场字节，否则就只有一个字节。,.,3信息场跟在控制场之后的是信息场I（Information）。I场包含有要传送的数据，亦成为数据场。并不是每一帧都必须有信息场。即信息场可以为0，当它为0时，则这一帧主要是控制命令。4帧校验场紧跟在信息场之后的是两字节的帧校验场，帧校验场称为FC（FrameCheck）场，校验序列FCS（FramecheckSequence）。SDLCHDLC均采用16位循环冗余校验码CRC（CyclicRedundancyCode），其生成多项式为CCITT多项式X16+X12+X5+1。除了标志场和自动插入的0位外，所有的信息都参加CRC计算。CRC的编码器在发送码组时为每一码组加入冗余的监督码位。接收时译码器可对在纠错范围内的错码进行纠正，对在校错范围内的错码进行校验，但不能纠正。超出校、纠错范围之外的多位错误将不可能被校验发现。,.,HDLC的帧类型,HDLC定义了3种不同类型的帧，信息帧（I），监督帧（S），无编号帧（U）,.,信息帧（I）当控制字段的第一比特为0时，该帧为信息帧，N（S）为发送帧序号，N（R）为接受序号。监督帧（S）当控制字段的第1、2比特为10时，则对应的帧为监督帧，监督帧可告诉发送方发接收的情况及要接的帧号。共有4种监督帧：1、00RR帧接收准备好2、01RNR接收未准备好。3、10REJ拒绝接收4、11SREJ选择拒绝接收无编号帧(U)：控制字段的第1、2比特为11时，为无编号帧，主要起控制作用。,.,数据链路连接与物理连接的关系,链路两端处于关闭状态时:开机两端由于没有建立数据链路,传输不可靠.数据链路从建立到释放阶段,物理线路处于活动状态,这段时间称为数据链路生存期.链路两端的节点从开机到关机的时间称为物理连接成存期.,.,数据链路层的目的,为了在相邻网络实体间建立、维持、和释放数据链路连接，及传输数据链路服务数据单元。为保证数据传输的可靠，发送方把用户数据封装成帧，并按顺序传输各帧。并担负将接手的帧进行校验（奇偶校验或CRC校验）看收到的帧是否正确。,.,3、网络层,网络层，第三层，负责处理消息并将逻辑地址和名字翻译成物理地址。网络层还根据网络状况、服务优先级和其他条件决定数据的传输路径。它管理网络中的数据流问题，如分组交换和路由和数据阻塞控制。,.,1、网络层功能,完成网络中任意主机之间的数据传输，利用数据链路层的功能将每个数据报从源端传输到目的端具体功能,1）建立和拆除网络连接,2）路由选择和中继,3）网络连接多路复用,4）分段和组块,5）传输和流量控制,6）差错的检测与恢复,.,2、网络层提供的数据报和虚电路服务,1）数据报服务a:)数据报传输方式网络层从传输层接受报文并拆分为报文分组，把每一个分组作为一个独立的信息单位传送，每个数据报经过一个节点时都要根据一定的算法为其选择一条路径。b)数据报服务的特征不需要建立连接每个数据报都附有网络地址要求路由选择数据报不能保证按序到达目的地对故障的适应强易于平衡网络流量,.,2）虚电路服务a:)虚电路传输方式传输数据之前要在源主机和目的主机之间建立一条网络连接，即虚电路。b:)虚电路服务的特征要求先建立连接全网地址。仅呼叫时需填全网地址。路由选择。仅呼叫时需路由选择按序到达。分组按指定虚电路号依次到达达可靠性高适用于交互式操作,.,虚电路分类,永久虚电路：两个主机之间永久性连接的虚电路，无论是发送方和接收方都不须要在通信时建立和拆除虚电路,呼叫虚电路：源和目的主机之间因通信需要临时建立的虚电路，通信结束后要拆除。,.,3、路由选择,a:)路由选择的含义：指在网络中的节点根据通信网络的情况按照一定的策略为数据报选择一条可用的传输路径。将其发往目的主机。它是网络层的主要功能之一。与网络传输的性能密切相关。b:)路由选择的时机在虚电路服务中，仅在呼叫建立阶段需要路由选择。在数据报服务中，每个分组的都需要进行路由选择。c:)路由选择算法要求：正确性即为分组从源到目的选择一条正确的路径简单性实现方便，减少相应的开销健壮性能适用多种网络拓扑结构的变化稳定性算法是可靠的公平性和最优化保证每个节点都有机会传送信息,.,2、路由选择算法,1、最短通路路由选择算法：2、扩散式路由选择算法3、选择扩散式路由选择算法4、固定路由选择算法5、随即路由选择算法6、查表路由选择算法7、孤立路由选择算法8、分布式路由选择算法9、集中式路由选择算法10、混合式路由选择算法,.,流量控制,流量控制的功能是：1、防止网络因过载而造成吞吐量下降而导致的网络延时增大。2、避免死锁。3、在相互竞争的各用户之间公平地分配资源,.,网络层功能,完成网络中任意主机之间的数据传输，利用数据链路层的功能将每个数据报从源端传输到目的端具体功能,1）建立和拆除网络连接,2）路由选择和中继,3）网络连接多路复用,4）分段和组块,5）传输和流量控制,6）差错的检测与恢复,.,传输层，第四层，提供会话层之下的另一层连接。传输层确保正确无误、顺序、无丢失或无重复地传输数据包。在发送方计算机中，传输层将消息重新打包，将较长的消息分成几个数据包，将较小的数据包组装到一个数据包中。该过程保证数据包在网络中的高效传输。在接收方计算机中，传输层打开数据包，将它重新装配成原始信息，一般说来还会发出消息确认消息已收到。该层可以识别重复到达的数据包，并丢弃这种数据包。,4、传输层（运输层）,.,1、传输层的功能1:)映射传输层地址到网络地址一对一一条传输连接惟一的一条网络连接多路复用一条网络国连接支撑多条传输路径分割多条网络连接支撑一条传输路径2:)多路复用与分割3:)传输连接的建立和释放为两个会晤实体建立传输连接4:)分段和重新组装根据需要将传输服务数据单元分段为多个网络服务数据单元，接收后在反向操作。5:)组合与分解当用户数据很少时，将多个传输层分组合并到一个网络层分组中进行传输。接收端则方向操作,.,2、端口传输层使用端口和上层通信。端口是作为进程通信的惟一标识。参与通信的进程，在通信前必须知道对方的端口号。端口号获得的方式：通信双方预先约定用户自己开发的通信程序常用此方法。使用系统保留。系统会保留一些公共端口从名字服务器或目录服务器获得3、流量控制和缓存传输层通常利用可变滑动窗口协议来实现收发双方处理能力不匹配的问题。,.,会话层，第五层，允许不同的计算机建立、使用和结束一种称为“会话”的连接。(会话是在两个工作站之间进行是高度结构化的对话。)会话层负责管理对话。它完成名称识别及其他两个应用程序通过网络通信所必需的功能，如安全性。,5、会话层,会话连接到传输连接的映射。,数据传送。包括会话的常规数据、加速数据等数据传送。,会话连接的恢复和释放。,会话管理。包括同步和浮动的管理系。,令牌管理。,活动管理。,.,表示层，第六层，定义了在连网计算机间交换信息的格式。可将它看作网络的翻译器。当来自不同系统，如IBM、Apple和Sun的计算机需要通信时，就需要完成一定量的翻译和字节重新排序工作。,6、表示层,.,7、应用层,应用层，第七层，是OSI模型的最顶层。该层的服务是直接支持用户应用程序，如用于文件传输、数据库访问和电子邮件的软件。换句话说，它是应用程序进程访问网络服务的窗口。需要通过网络发送的信息在这一层进入OSI模型，并最终从接受方计算机OSI模型的应用层退出。,应用层协议。,会话层和表示层协议，在该协议中，有许多是为了实现应用层的功能，并在该层控制下使用。,物理层、数据链路层、网络层和传输层协议，该层协议提供传送会话层和表示层协议的信道。,.,OSI七成协议各层功能小结,.,TCP/IP参考模型,传输控制协议互联网协议TCP/IP(TransmissionControlProtocolInternetProtocol)是于1977年至1979年形成的协议规范，是美国ARPANET上使用的传输层和网络层协议，也是ARPANET参考模型ARM的一部分。由于在ARPANET上运行的协议很多，因此人们常常将这些相关协议称为TCP/IP体系结构，或简称TCP/IP。,.,OSI/RM与TCP/IP参考模型的比较,对照关系,.,存在的差别,.,Internet及TCP/IP协议簇,Internet是由多个网络互联而成的一个单一而庞大的网络集合，是建立在计算机网络之上的网络。在组织结构上，Internet由称为路由器(Router)、交换机(switch)等网络设备连结起来的众多计算机网络所组成。网上的计算机都遵循TCP/IP协议。TCP/IP以层次化的对等通信特点管理着网上的信息交换。由于TCP/IP协议的开放性，使得众多的能够遵循TCP/IP的网络都加入到Internet中，成为Internet的一部分。,.,1、Internet的工作模式,Internet上几乎所有应用层服务都采用客户/服务器模式，服务通过两个进程分工合作完成：一个主动请求、一个被动响应；一个启动通信，一个等待通信。这里“客户”和“服务器”指的是运行程序，它们一般运行在不同的主机中，但也可以位于同一台主机中。,.,Internet的工作原理,TCP,IP,路由器,路由器,TCP/IP,重组信息,.,2、Internet的技术基础TCP/IP协议簇,网络协议是网络中各台计算机之间进行通信的一种语言基础和规范准则，它定义了计算机进行信息交换所必须遵循的规则。在每个计算机网络中，都必须有一套统一的协议，否则计算机之间无法进行通信。Internet能以惊人的速度发展是与TCP/IP的贡献分不开的。,.,TCP/IP是一系列网络协议集的总称含有上百个协议；TCP和IP是最基本、最重要的两个协议；TCP协议向网络应用程序提供基本的通信连接等服务，IP协议负责为互连的网络及计算机提供通信等服务。,.,物理层,OSI参考模型,TCP/IP模型,2层交换机、HUB,TCP/IP协议分层模型,相应网络设备,路由器/3层交换机,访问地址,链路层,表示层,会话层,传输层,网络层,应用层,网络接口层,传输层,网络层,应用层,.,1、TCP/IP网络接口层,指定如何通过网络物理地发送数据，包括如何将比特流转换成电信号。TCP/IP一般通过Internet串行线路协议或点对点协议在串行线路上传送数据。该层一般有具体网路商开发。TCP/IP只在该层留有通往上层的接口。具体网络有以太网、令牌环、FDDI、X.25、帧中继、RS-232、v.35,.,2、TCP/IP网络层,TCP/IP协议栈,应用层,网络接口层,网络层,传输层,IPICMPARPRARP,主要功能路由选择；数据分组中转；流量控制；拥塞控制；差错检测与恢复；地址解析；地址转换；,.,网络层协议,.,1、网络互连协议IP（InternetProtocol）,IP协议是TCP/IP的核心，提供一种无连接的、不可靠的网络服务。详细定义了计算机通信应该遵循的具体细节，定义了分组如何构成，以及路由器如何将一个分组传递到目的地。,IP主要功能如下：（1）定义IP数据报（2）管理Internet中的地址（3）为IP数据报执行路由选择功能（4）必要时对数据报分段与重组,网络层协议及应用,.,IP数据报格式,版本,数据报总长度,32bits,data(可变长度,一般为一个TCP或UDP数据段),16-bit标识符,报头校验和,生存时间,32bit源IP地址,IP协议版本号,首部长度(bytes),用于分包/重装,数据报长度(bytes),报头长度,服务类型,服务“类型”,标志,片偏移,协议,32bit目的IP地址,选项(ifany),E.g.时间戳,记录路由标记,定义要访问的路由器,.,0481631,IP数据报格式,.,TCP/IP中的编址,在使用TCP/IP协议的互联网中，有三个等级的地址：物理（链路）地址，IP（网络）地址，以及端口地址。每一种地址属于TCP/IP体系结构中的特定层。下图为TCP/IP中的各种地址与层次的关系：,.,1.物理地址物理地址也叫做链路地址，是节点的地址。物理地址包含在数据链路层使用的帧中，是最低一级的地址。绝大多数的局域网使用6字节（48位）的物理地址，写成12个十六进制数字，每两个字节由一个连字符分隔开。如：07-01-02-01-2C-4B。2.IP地址在Internet的环境中仅使用物理地址是不够的，因为不同的网络可以使用不用的地址格式。因此，需要一种通用的编址系统，使每一台主机能被惟一的标识，而不用管底层使用的物理网络是怎么样的。IP地址就是为了这个目的而设计的。目前的IP地址是32位地址，可以用来标识连接在Internet上的每一台主机。在Internet没有两台主机具有相同的IP地址。,TCP/IP中的编址,.,（2）IP地址,IP地址在全球互联网上，可唯一标识的主机地址,电话号码在全球电话网上，可唯一标识的电话号码,.,MAC地址和网络地址的比较,MAC地址第二层非结构化（平面）由网卡决定(不可改变)物理地址一个比喻（你的姓名）,网络地址第三层结构化（层次）由网络的位置所决定(可变)逻辑地址一个比喻（你的地址）,.,1）IP地址的两种表示方法,32位二进制数（适于计算机存储、运算）4个用园点隔开的十进制数（适于人读写）,.,2）IP地址的组成,131.107.3.24,IP地址通常由类别号、网络标识(Net)和主机标识(Host)三部分组成。,.,ABCDE,1.0.0.0127.255.255.255,地址范围,128.0.0.0191.255.255.255,192.0.0.0223.255.255.255,224.0.0.0239.255.255.255,240.0.0.0247.255.255.255,类078162431,.,.,特殊的IP地址,回环测试,.,内部地址(privateaddress)：这些地址永远不出现在Internet中。,A类：10.X.X.X16个B类地址：172.16.X.X172.31.X.X256个C类地址：192.168.X.X192.168.255.X,.,A,10.0.0.0,0.2.1.1,B,128.63.0.0,0.0.2.100,C,201.222.5.0,0.0.0.64,不存在的,IP地址分类练习,.,3）IP地址获取方法,IP地址由国际组织国际网络信息中心NIC（NetworkInformationCenter）统一分配。目前全球有三个这样的网络信息中心：ENIC负责欧洲地区APNIC负责亚太地区InterNIC负责美国及其他地区国内由中国互联网络信息中心(CNNIC)负责，也可向国内一些代理机构申请IP地址。,.,（3）网络（子网）掩码,划分子网的原因IP地址的紧缺和地址分配中的浪费形成一对矛盾。设置子网可提高网络安全性。,特点：多个物理网络（子网）共享一个IP网络地址空间（常常为B类）IP地址主机部分的一些比特作为子网号，网络号子网ID主机ID只有本地路由器知道子网的存在，对外有一个相同的网络标识，但对内又有不同的子网号码。,.,标识哪些地址属于网络