第1章 网络协议概述.ppt

1、网络协议第1页，辽宁工程技术大学软件学院陈红主讲，第2页，课程介绍，第1页。本课程是软件工程专业的必修课。考试方法：考试3。总时数：64小时，4。网络协议实践教程5。参考书：TCP/IP协议系列(第三版)，由谢希仁等翻译。齐林等译，计算机网络与互联网协议与技术，清华大学出版社、中国电力出版社、辽宁工业大学软件学院，第3页，课程介绍(续)，第6页。等级评估最终等级=通常等级(10分)最终等级(40分)实验等级(50分)出勤/出勤状况/提问(5分)工作完成(5分)7。公共邮箱密码：rjxmgl2007，平常年级，辽宁工程技术大学软件学院，第4页，课程要求，保持教室安静。思维活跃，旷课5次(病假除外

2、)，不得参加考试，认真独立完成实验，按时完成并提交作业，课后及时复习预习(实验)，辽宁工业大学软件学院，第5页，实验安排，实验1:以太网(周五，第4周，第34周，第56周)实验2: IP协议(周五，第5周，第34周，第56周)实验3: ARP协议(周四，第6周， 12)实验4: icmp协议(星期五，第6周，第34周)实验5: igmp协议(星期五，第6周，第56周)实验6: rip协议(第7周，第56节)实验7: UDP协议(第8周，星期五，第34节，第56节)实验8: TCP协议(第9周，星期五，第34节，第56节)实验9: Telnet，FTP(第10周，星期五，第34节，第56节)实验

3、10: DHCP配置(第11周，星期五，第34节) 网络协议的分层结构网络协议的分层结构网络协议的概念网络协议的定义网络协议是为计算机网络中的数据交换而建立的一套规则、标准或惯例。 在计算机网络中，为了有序地交换数据，必须遵守双方事先约定的计划或标准，即网络协议。网络协议的状态是什么？网络协议的基本要素(1)语法规定了用户信息和控制信息的结构、格式和编码，即如何做。(2)语义表示双方需要发送什么样的信息，需要完成什么样的动作，需要做出什么样的响应，即做什么。(3)同步详细说明了事件的顺序、速度匹配和排序。第9页，1.1.2网络协议分层的概念，1一般分层思想为了简化问题，降低协议设计的复杂性，降

4、低网络设计的复杂性，使网络易于维护，提高运行效率，网络设计一般采用分层结构。网络体系结构具有分层特征，网络协议也具有分层特征。各层协议相互协调，形成一个整体，通常称为协议集或协议族。第10页，2协议分层的基本原则，在协议分层中需要考虑的问题：在分层时，应该考虑层的清晰度和操作效率之间的折衷，以及层的数量之间的折衷。层数越多，每层的定义越清晰，越容易实现，但整体运行效率越低。第11页，网络协议分层的基本原则，(1)各层之间的接口应清晰自然，易于理解，并尽可能少地相互通信。(2)各层功能的定义独立于具体的实现方法。(3)保持下层与上层的独立性，在一个方向上使用下层提供的服务。(4)合理选择层数，使

5、层数足够多，每层易于管理；同时，层数不应太大，以免综合成本过高。第12页，3网络协议分层的优点，(1)易于理解、交流、系统化和标准化。(2)层间接口清晰，减少了层间传输的信息量，便于层模块的实现和开发，易于调试。(3)易于更新(替换单个模块)，每个层次相对独立，实现细节独立。只要接口保持unc(4)容易抽象，每一层的内部结构对上下两层都是不可见的。第13，4页实体、协议、接口和服务，(1)实体是指计算机网络层次结构中每一层的活动元素，可以是硬件、软件或进程。(2)协议是指实现相同功能的通信方对应层之间的通信规则，通常称为对等协议，协议是水平的。(3)接口是指同一系统中相邻两级之间的通信规则。它

6、是两个相邻层之间的边界，是系统的内部规则。第14页，接口和协议关系示意图，第15页，第4实体、协议、接口和服务，(4)服务服务是指由一层实体实现的功能，由一组形式上的原语描述，用户和其他实体在访问服务时可以调用。N层实体通过接口为N 1层提供服务，并通过接口获取n1层的服务。服务接入点(SAP)是指下层向相邻上层提供服务的接口。第16页，实体与服务接入点关系示意图，第17页，服务与服务接入点关系示意图，第18页，第4页，实体、协议、接口和服务；(5)在具有网络架构的数据传输计算机网络中，在两个通信实体之间的通信过程中，上层和下层的数据传输会发生变化，每个对等层必须遵循对等层网络协议。数据传输的

7、单位称为数据单元，主要包括协议数据单元、用户数据单元(SDU)和接口数据单元(IDU)。第19页，PDU图，SDU和IDU，第20页，1.2 OSI分层模型，1制定OSI的目的是解决不同体系结构的网络互连问题，以便两个不同的系统可以轻松通信，而无需改变底层硬件或软件的逻辑。现场视察模型不是一个协议，而是一个灵活、健壮和可互操作的模型，是一个架构和框架。在现场视察中，采用了三个抽象层次，即体系结构、服务定义和协议规范。第21页，第22页，第2页现场视察第7层的主要功能，(1)物理层物理层规定了通信设备的机械、电气、功能和过程特性，用于建立、维护和拆除物理链路连接。物理层的数据单位是比特。物理层定

8、义的典型规范包括环境影响评估/环境影响评估-232、环境影响评估/环境影响评估-449、35、RJ-45等。第23页，(2)数据链路层基于物理层提供的比特流服务在相邻节点之间建立数据链路，通过差错控制在信道上提供数据帧的无差错传输，并在每个电路上执行一系列动作。数据链路层通过不可靠的物理介质提供可靠的传输。数据链路层的功能包括：物理地址寻址、数据成帧、流量控制、数据错误检测和重传等。数据链路层的数据单元是帧。数据链路层协议主要包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。第24页，(3)网络层。网络层的任务是在网络之间选择合适的路由和交换节点，以确保数据的及时传输。网络层将数据链路层提供

9、的帧组成数据包，数据包用网络层报头封装，报头包含逻辑地址信息源站点和目的站点地址的网络地址。网络层还可以实现拥塞控制、互联网互联等功能。网络层的数据单元是数据包，也称为数据包。网络层协议主要包括IP、IPX、RIP、OSPF等。第25页，(4)传输层，负责获取所有信息，并为上层提供透明可靠的端到端(终端用户到终端用户)数据传输服务。传输层的数据单元是数据段或数据报。传输层协议主要包括TCP、UDP、SPX等。第26页，(5)不参与特定传输的会话层提供了一种在应用程序之间建立和维护通信的机制，包括访问验证和会话管理。如果服务器验证用户登录，则由会话层完成。第27页，(6)表示层，主要解决用户信息

10、的语法表示。P表示层还负责数据压缩和解压缩、加密和解密。表示层没有特定的协议。第28页，(7)应用层是现场视察参考模型的最高层，为用户服务，是唯一一层直接为用户应用程序进程访问现场视察环境提供手段和服务的层。应用层协议主要包括远程登录、文件传输协议、超文本传输协议、简单网络管理协议等。第29页，1.3 TCP/IP分层模型，TCP/IP架构分为四层，其架构模型从下到上是：网络接口层、网络层、传输层和应用层。第30页，(1)网络接口层，TCP/IP体系结构并没有严格实现数据链路层和物理层的功能，而是只定义了一个称为网络接口层的接口，因此网络接口层严格来说不是一个层，而只是一个为后面的数据链路层和

11、物理层提供接口的接口。网络接口层并没有在TCP/IP协议中规定具体的内容，而是通过成熟的物理网络协议来实现，如IEEE 802协议。第31页，(2)网络层，网络层的功能是使主机能够向任何网络发送数据包，并使数据包独立到达目的地，并完成路由和流量控制功能。网络层的主要协议有互联网协议IP、地址解析协议ARP、反向地址解析协议RARP、互联网控制消息协议ICMP、组管理协议IGMP、内部网关协议IGP(如路由信息协议RIP、开放最短路径优先协议OSPF)、外部网关协议EGP(如边界网关协议BGP)等。第32页，(3)传输层，TCP/IP传输层支持的主要功能：应用数据分段；完成检查以确保接收数据的完整性；同时为多个应用程序传输数据；多路数据流；对接收到的无序数据进行重新排序；提供端到端的可靠传输等。传输层主要定义了两种端到端协议：传输控制协议和用户数据报协议。第33页，(4)应用层，主要讨论各种应用程序使用什么应用程序协议来使用网络提供的服务。应用层的主要协议有远程登录、文件传输协