计算机网络协议

1、nLANn传输速度通常在10Mb/s1000Mb/s之间 n通常是针对于一座建筑物内 nWANn一个较大的地理范围内 n传输速度相对要慢的多 nWLANnIEEE 802.11标准LAN, WAN, WLAN网络分层模型n解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题 n将服务、接口和协议这三个概念区分开来n使网络的不同功能模块分担起不同的职责 n减轻问题的复杂程度 n在各层分别定义标准接口，各层相对独立n能有效刺激网络技术革新 n便于研究和教学OSI七层参考模型n开放系统互连参考模型 4.4.传输层传输层 2. 2.数据链路层数据链路层3.3.网络层网络层1.1.物理层物理层5.5.会话层会话层 6.

2、 6.表示层表示层面向用户应用面向数据传输 7. 7.应用层应用层OSI与TCP/IP参考模型物理层n为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备n包括激活物理连接、传送数据、终止物理连接这3个步骤 n为数据传输提供可靠的环境 n正确地传输比特流n常见协议nEIA/TIA 232（RS-232-C ）n典型设备n中继器：连接两个（或多个）网段，对信号起中继放大作用 ，以此来延长网络的长度 n集线器：可以将多台设备以星形的拓扑结构连接起来，组成共享型的网络 数据链路层n数据链路的建立、拆除n对数据进行检错、纠错n将数据分成帧，以数据帧为单位进行传输 n典型设备n网桥：连接两个局域网，在各种传输介质

3、中转发数据信号，扩展网络的距离，有效地限制两个介质系统中无关紧要的通信 n交换机：按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发 ，转发延迟小，将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽 网络层n进行路由选择和中继n激活、终止网络连接，实现数据链路的复用n排序、流量控制n典型设备n路由器：决定最优路由和转发数据包传输层n实现端到端的可靠传输n进行流量控制、差错控制、虚电路管理n在通信子网和高层之间起承上启下的作用会话层n建立和维持会话n使会话获得同步 n数据传输和连接释放 表示层n对上层数据或信息进行变换，以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解 n数据转换包括数据的加密

4、、压缩、格式转换等 应用层n为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口 n包含了各种各样的协议，这些协议往往直接针对用户的需要 ，如：nHTTPnFTPnSMTPTCP/IP协议栈应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层IPICMPIGMPRARPARPUDPTCP各种应用程序层各种应用程序层SMTPFTPDNSSNMPNFSTFTP由底层网络定义的协议由底层网络定义的协议Ethernet,Token-Ring,FDDI,X.25,Wirless,ATMOSI模型的好处OSI模型的好处模型的好处减少复杂性减少复杂性标准化接口标准化接口便于模块化设计便于模块化设计确保技术兼容性确保技术

5、兼容性加速发展加速发展简化教与学简化教与学OSI物理层OSI数据链路层介质访问控制介质访问控制OSI网络层OSI传输层OSI会话层OSI表示层OSI应用层端到端通信协议数据单元（协议数据单元（ Protocol data units (PDUs) ）每一层每一层PDU名字（名字（Names for PDU at Each Layer）：）：位（位（bit） 帧（帧（frame）包（包（packet） 段（段（segment） 数据（数据（data）TCP/IP（2）数据封装IP协议n一种不可靠的协议，提供尽力而为的服务 n不提供数据的校验 n一种无连接协议，为使用数据报的分组交换网而设计 n当

6、可靠性很重要时，IP必须与可靠的协议（如TCP）配合起来使用 nIP层的分组叫做数据报或数据包（Packet） IP报文格式一个IP报文最小为20字节端口号n定义主机中运行的进程的标识符n在TCP/IP协议栈中，端口号是065535之间的整数 nTCP/IP模型中传输层的两个协议TCP和UDP依靠端口号区分不同的进程IP协议的作用范围协议的作用范围TCP或或UDP协议的作用范围协议的作用范围进程进程（运行的应用程序）（运行的应用程序）进程进程（运行的应用程序）（运行的应用程序）端口号nIANA（Internet Assigned Numbers Authority ，互联网地址指派机构）将端口

7、号划分为3个范围：熟知的、注册的和动态的（或私有的）。n熟知端口：01023，由IANA指派和控制。n注册端口：102449151，IANA不指派也不控制。它们只能在IANA注册以防止重复。n动态端口：4915265535，既不用指派也不用注册。它们可以由任何进程来使用，是临时的端口。常见的熟知端口号TCP端口端口UDP端口端口协议协议说明说明77Echo将收到的数据报回送到发送端20FTP（Data）文件传送协议（数据连接）21FTP（Control）文件传送协议（控制连接）23TELNET远程登录25SMTP简单邮件传送协议5353DNS域名服务69TFTP简单文件传输协议80HTTP超文

8、本传送协议110POP邮局协议161SNMP简单网络管理协议162SNMP（Trap）简单网络管理协议（陷阱）TCP协议nTCP是一个可靠的、面向连接的协议 ，为应用提供了如下功能 ：n流型数据传输n可靠性n流控n多路复用n逻辑连接n全双工TCP报文格式一个TCP报文最小为20字节，即前面的20字节是固定的TCP的三次握手客户端客户端A服务器服务器B发送 SYN1(seq=100)接收SYN发送SYN1, ACK1 (seq=300,ack=101)建立连接，ACK1(ack=301)接收SYN,ACK123采用三次握手来建立一个连接TCP的四次断开主机主机A主机主机B发送 FIN1(seqX

9、)发送ACK1(ack=X1)发送ACK1(ackY1)123发送FIN1(seqY)3n调用close之类的函数开始主动终止一个连接。n当调用close函数断开一个连接时，主动断开的一方发送FIN(finish报文给对方。一个设置了FIN标志位的报文段。FIN报文也可能附加用户数据，如果这一方还有数据要发送时，将数据附加到这个FIN报文时完全正常的。n当被动关闭的一方收到FIN报文时，它会发送ACK确认报文。n当发送FIN报文时，发送FIN的一端就不能发送数据。被动关闭的一端发送了ACK后，应用层通常就会检测到这个连接即将断开，然后被动断开的应用层调用close关闭连接。n一旦调用close

10、(or closesocket)，这一端就会发送FIN报文。也就是说，现在被动关闭的一端也发送FIN给主动关闭端。n有时候，被动关闭端会将ACK和FIN两个报文合在一起发送。主动关闭端收到FIN后也发送ACK，然后整个连接关闭(事实上还没完全关闭，只是关闭需要交换的报文发送n完毕)，四次握手完成。UDP协议nUDP协议（User Datagram Protocol），用户数据报协议n用于支持那些需要在计算机之间快速传输数据（相应的对传输可靠性要求不高）的网络应用 n不考虑流量控制、差错控制，在收到一个坏的数据段之后也不重传所有这些工作都留给用户进程 UDP报文格式源端口号源端口号(16(16比

11、特比特) )目的端口号目的端口号 (16(16比特比特) )长度（长度（1616比特）比特）数据数据校验和校验和 (16(16比特比特) )8字节常见网络互连设备的互连能力应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层中继器、集线器中继器、集线器网桥、交换机网桥、交换机路由器、第三层交换机路由器、第三层交换机网关网关互连设备互连设备物理传输介质物理传输介质网关(Gateway)n网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关是一种充当转换重任的计算机

12、系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。n网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。n网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。 n与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同时，网关也可以提供过滤和安全功能。n大多数网关运行在OSI 7层协议的顶层-应用层。比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为“192. 168.1.254”，子网掩码为；网络B的IP地址范围为“1

13、54”，子网掩码为。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上，TCP/IP协议也会根据子网掩码()判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机(如附图所示)。网关的IP地址是哪台机器的IP地址呢？网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址，具有路由功能的设备有路由器、

14、启用了路由协议的服务器(实质上相当于一台路由器)、代理服务器(也相当于一台路由器)等。 计算机中的常用数制n二进制数n基数为2：0、1，逢2进1n八进制数n基数为8：0、1、2、3、4、5、6、7，逢8进1n十六进制数n基数为16：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，逢16进1十进制到二进制的转换n整数部分采用除2余法：实例：将十进制数实例：将十进制数23转换为二进制数转换为二进制数2|232|11余数12|5余数12|2余数12|1余数00余数1结果为结果为(23)10=(10111)2十进制到二进制的转换实例：实例：将十进制数将十进制数0.25转换为二进制数转换

15、为二进制数 0.2 5 X 2 0.5 0 .取整数位0 X 2 1.0 0.取整数位1 结果为结果为 (0.25)10 = (0.01)2二进制到十进制的转换n将二进制数按权重展开，再求和 实例：将二进制数实例：将二进制数1101.101转换为十进制数转换为十进制数1101.101 = 123 + 122 + 021 + 120 + 12-1 + 02-2 + 12-3 = 8 + 4 + 1 + 0.5 + 0.125 = 13.625结果为结果为 (1 1 0 1.1 0 1)2 = (13.625)10二进制到十六进制的转换n二进制整数，从低位到高位每4位组成一组，然后将每组二进制数所对应的数用十六进制表示出来n如果有小数部分，则从小数点开始，分别向左右两边进行分组计算n二进制到八进制的转换方法相同 实例：实例：将二进制数将二进制数111010111100010111转换为十六进转换为十六进制数制数二进制数 111010111100010111十六进制数3AF17结果