第2讲网络协议

1软件测试1第2讲网络协议计算机网络体系及协议2软件测试2上次回顾•计算机网络的分类•计算机网络的结构3软件测试3本讲目标•协议的概念•OSI七层模型•应用层协议4软件测试4什么是协议？5软件测试5一个计算机网络有许多互相连接的节点，在这些节点之间要不断地进行数据的交换。要做到有条不紊地交换数据，每个节点就必须遵守一些事先约定好的规则。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。6软件测试6语法网络协议的三要素？语义同步即数据与控制信息的结构或格式。例如在某个协议中，第一个字节表示源地址，第二个字节表示目标地址，其余的字节为要发送的数据等。定义数据格式中每一个字段的含义。例如发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答等。收发双方或多方在收发时间和速度上的严格匹配，即事件实现顺序的详细说明。7软件测试7（1）IEEE：电气和电子工程师协会（InstituteofElectricalandElectronicEngineers，IEEE）是世界上最大的专业技术团体，由计算机和工程学专业人士组成。IEEE在通信领域最著名的研究成果是802标准。802标准定义了总线网络和环形网络等的通信协议。（2）ISO：国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）是一个世界性组织，它包括了许多国家的标准团体。ISO最有意义的工作就是它对开放系统的研究。在开放系统中，任意两台计算机可以进行通信，而不必理会各自有不同的体系结构。具有七层协议结构的开放系统互连模型（OSI）就是一个众所周知的例子。作为一个分层协议的典型，OSI仍然经常被人们学习研究。（3）ITU：国际电信联盟（InternationalTelecommunicationsUnion，ITU）其前身是国际电报电话咨询委员会（ConsultativeCommitteeonInternationalTelephoneandTelegraph，CCITT）。ITU是一家联合国机构，共分为三个部门。ITU－R负责无线电通信，ITU－D是发展部门，而与本书相关的是ITU－T，负责电信。ITU的成员包括各种各样的科研机构、工业组织、电信组织、电话通信方面的权威人士，还有ISO。ITU已经制定了许多网络和电话通信方面的标准。除此以外还有一些国际组织和著名的公司等在网络通信标准的制定方面起着重要作用，如国际电子技术委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）、电子工业协会（ElectronicIndustriesAssociation，EIA）、国际商用机器公司（InternationalBusinessMachine，IBM）等。制定网络通信协议和标准的主要组织8软件测试8网络通信需要完成很复杂的功能，若制定一个完整的规则来描述所有这些问题是很困难的。实践证明，对于非常复杂的计算机网络协议，最好的方法是采用分层式结构。每一层关注和解决通信中的某一方面的规则。分层结构9软件测试91.层之间是独立的。由于每一层只实现一种相对独立的功能，因而可将一个难以处理的复杂问题分解为若干个较容易处理的更小一些的问题。这样，将问题的复杂程度下降了。2.灵活性好。当任何一层发生变化时，只要层间接口关系保持不变，则在这层以上或以下各层均不受影响。此外，对某一层提供的服务还可进行修改。当某层提供的服务不再需要时，甚至可以将这层取消。3.结构上可分割开。各层都可以采用最合适的技术来实现。便于各层软件、硬件及互连设备的开发。4.易于实现和维护。这种结构使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得易于处理，因为整个的系统已被分解为若干个相对独立的子系统。5.能促进标准化工作。因为每一层的功能及其所提供的服务都已有了精确的说明。层次结构的优点10软件测试10开放系统互连（OSI）基本参考模型开放系统互连基本参考模型是由国际标准化组织于1997年开始研究，1983年正式批准的网络体系结构参考模型。这是一个标准化开放式计算机网络层次结构模型。在这里“开放”的含义表示能使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统进行互连。OSI的体系结构定义了一个七层模型，从下向上依次包括：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层传输层会话层表示层应用层物理层数据链路层网络层面向信息处理面向数据通信用户功能网络功能11软件测试11传输控制协议/互连网协议TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）TCP/IP协议模型采用四层的分层体系结构，由下向上依次是：网络接口层、网际层、传输层和应用层TCP/IP协议模型12软件测试12应用层协议是网络和用户之间的接口，即网络用户是通过不同的应用协议来使用网络的。应用层协议向用户提供各种实际的网络应用服务，使得上网者更方便地使用网络上的资源。应用层协议超文本传输协议电子邮件协议文件传输协议FTPTelnet协议13软件测试13HTTP超文本传输协议HTTP采用客户机/服务器模式（Client/Server，C/S），即因特网上的计算机不是客户机就是服务器，分别完成不同的工作。客户机是用户运行应用程序的PC机或工作站，在需要时首先提出服务请求。服务器则是用来提供Web服务、文件服务、数据服务或其他服务的高性能计算机。在用户需要浏览某台Web服务器中的网页文件时，就打开一个HTTP会话，并向远程服务器发出HTTP请求。接到请求信号后，服务器产生一个HTTP应答信息，并发回到客户端浏览器。这种工作模式就是客户机/服务器工作模式。超文本传输协议InternetIDC客户端浏览器WebServerHTTP请求HTTP应答HTTP工作流程1.浏览器确定URL地址；2.浏览器向域名服务器DNS询问地址；3.域名服务器DNS以18.29.1.35应答；3.浏览器和18.29.1.35的80端口建立一条TCP连接；4.它接着发送获取Protocols网页的GET命令；5.网页文件；6.释放TCP连接；7.浏览器显示Protocols网页中的所有正文；8.浏览器取来并显示Protocols网页中的所有图像。14软件测试14在因特网上发送和接收电子邮件，实际并不是直接在发送方和接收方的计算机之间传送的，而是通过因特网服务提供商（InternetServiceProvider，ISP）的邮件服务器（全天24小时都运行）作为代理环节实现的发送方可在任何时间将邮件发送到邮件服务器中接收者的电子邮箱中并被存储起来（因此不用顾虑接收者的计算机是否打开）。接收方在需要的时候检查自己的邮箱，并下载自己的邮件。电子邮件的另一个传统邮件无可比拟的优点是可以同时向多个以至于无数个接收者发送电子邮件，而并不增加多少工作量和成本。目前应用比较多的电子邮件协议是SMTP、POP3和IMAP4等协议。电子邮件协议简单邮件传输协议SMTP简单邮件传输协议SMTP是一个简单的基于文本的电子邮件传输协议，是在因特网上用于在邮件服务器之间交换邮件的协议。SMTP作为应用层的服务，可以适应于各种网络系统。使用SMTP要经过建立连接、传送邮件和释放连接三个阶段邮局协议（PostOfficeProtocol，POP）电子邮件的收信人使用邮局协议（PostOfficeProtocol，POP）从邮件服务器自己的邮箱中取出邮件。POP有2种版本，即POP2和POP3，都具有简单的电子邮件存储转发功能。POP3是目前与SMTP协议相结合最常用的电子邮件服务协议。目前大多数邮件服务器都支持POP3。POP3为邮件系统提供了一种接收邮件的方式，使用户可以直接将邮件下载到本地计算机，在自己的客户端阅读邮件。如果电子邮件系统不支持POP3，用户则必须通过远程登录，到邮件服务器上查阅邮件。邮件服务器邮件服务器（发送邮件）SMTPTCP连接（读取邮件）POP3（发送邮件）SMTPTCP连接TCP连接发送邮件计算机接收邮件计算机15软件测试15文件传输协议文件传输协议FTP文件传输协议FTP的功能是用来在两台计算机之间互相传送文件。FTP采用客户机/服务器模式，在客户机和服务器之间使用TCP协议建立面向连接的可靠传输服务。FTP协议要用到两个TCP连接，一个是命令链路，用来在FTP客户端与服务器之间传递命令；另一个是数据链路，用来从客户端向服务器上传文件，或从服务器下载文件到客户计算机。FTP操作首先需要登录到远程计算机上，并输入相应的用户名和口令，即可进行本地计算机与远程计算机之间的文件传输。Internet还提供一种匿名FTP服务(AnonymousFTP)，提供这种服务的匿名服务器允许网上的用户以“anonymous”作为用户名，以本地的电子邮件地址作为口令。16软件测试16Telnet被称为仿真终端协议或远程登录协议。Telnet通过软件程序可实现使用户通过TCP连接注册（即登录）到远地的另一个主机上（使用主机名或IP地址）。Telnet能将用户的键盘操作传到远地主机，同时也能将远地主机的输出通过TCP连接返回到用户屏幕。这种服务是透明的，双方都感觉到好像键盘和显示器是直接连在远地主机上。Telnet协议使用Telnet协议时，首先要通过IP地址或域名连接远程主机，然后再输入用户号ID和口令并核实无误后，Telnet便允许用户以该主机的终端用户的身份进入系统。这个过程称为远程登录。Telnet也使用客户机/服务器模式。在本地系统运行Telnet的客户机进程，而在远地主机则运行Telnet的服务器进程。和FTP的情况相似，服务器中的主进程等待新的请求，并产生从属进程来处理每一个连接。远程登录后，用户的计算机就像该主机的真正终端一样，所以也被称为网络虚拟终端（NVT）。17软件测试17总结OSI七层模型应用层协议18软件测试18课后任务熟悉网络七层结构