计算机网络知识具体介绍.

第3章网络的体系结构和协议理解OSI参考模型和TCP/IP参考模型掌握网络协议掌握IP地址分类，子网划分及域名管理中南民族大学工商学院电子商务系第3章网络的体系结构和协议本章详细介绍了两种了两种网络体系结构模型：OSI参考模型和TCP/IP参考模型。TCP/IP参考模型目前是业界的标准，在此基础上介绍了IP地址以及子网掩码概念与组成。3.1网络的体系结构3.2ISO/OSI参考模型3.3TCP/IP参考模型3.4两种分层结构的比较3.5网络协议3.6IP地址与子网掩码[Return]中南民族大学工商学院电子商务系3.1网络的体系结构1.网络分层结构基本的网络体系结构模型就是层次结构模型，如图3-1所示。所谓层次结构就是指把一个复杂系统的设计问题分解成多个层次分明的局部问题，并规定每一层次所必须完成的问题。n-1层n服务层n-1层图3-1【层次模型】中南民族大学工商学院电子商务系2.网络协议协议是用来描述两个进程间信息交换规则的术语。我们称在计算机网络中通信双方都遵守的规则为网络协议。中南民族大学工商学院电子商务系2.网络协议计算机网络协议主要由以下三个要素组成：（1）语义：数据与控制信息的结构或格式。(做什么)（2）语法：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。(怎么做)（3）定时：事件实现顺序的详细说明。(何时做)中南民族大学工商学院电子商务系3.网络体系结构网络体系结构（NetworkArchitecture）是计算机网络的分层、各层协议、功能和层间接口的集合。网络体系结构是一个抽象的概念，因为它不涉及具体的实现细节，只是说明网络体系结构必须包括的信息，以便网络设计者能为每一层编写符合相应协议的程序，它解决的是“做什么”的问题。[Return]中南民族大学工商学院电子商务系3.2ISO/OSI参考模型20世纪80年代初期，国际标准化组织（ISO）认识到，需要一个网络模式来帮助厂商实现网络间的相互操作，于是ISO研究了各类计算机网络体系结构，并于1984年正式公布了一个网络体系结构模型作为国际标准，称为开放系统互连参考模型（OSI/RM）。这里的“开放”是指任何两个遵守OSI/RM的系统都可以进行互连，当一个系统能按OSI/RM与另一个系统进行通信时，就称该系统为开放系统。中南民族大学工商学院电子商务系ISO/OSI参考模型或7层模型,参见图。应用层Application表示层Presentation会话层session传输层transport物理层Physical数据链路层DataLink网络层Network7654321处理网络应用数据表示主机间通信端到端的连接寻址和最短路径介质访问（接入）二进制传输中南民族大学工商学院电子商务系1.分层通信图3-2【OSI参考模型】中南民族大学工商学院电子商务系（1）物理层（PhysicalLayer）物理层是OSI的最低层，它建立在物理通信介质的基础上，作为通信系统和通信介质的接口，用来实现数据链路实体间透明的比特（bit）流传输。为建立、维持和拆除物理连接，物理层规定了传输介质的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。中南民族大学工商学院电子商务系（2）数据链路层（DataLinkLayer）数据链路层从网络层接收数据，并加上有意义的比特位形成报文头部和尾部（用来携带地址和其他控制信息）。这些附加了信息的数据单元称为帧。数据链路层负责将数据帧无差错地从一个站点送达下一个相邻的站点，即通过一些数据链路层协议完成在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。中南民族大学工商学院电子商务系（3）网络层（NetworkLayer）网络层关心的是通信子网的运行控制，主要解决如何使数据分组跨越通信子网从源传送到目的地的问题，这就需要在通信子网中进行路由选择。另外，为避免通信子网中出现过多的分组而造成网络阻塞，需要对流入的分组数量进行控制。当分组要跨越多个通信子网才能到达目的地时，还要解决网际互连的问题。中南民族大学工商学院电子商务系（4）传输层（TransportLayer）传输层的主要任务是向会话层提供服务，服务内容包括传输连接服务和数据传输服务。前者是指在两个传输层用户之间负责建立、维持和在传输结束后拆除传输连接；后者则是要求在一对用户之间提供互相交换数据的方法。传输层的服务，使高层的用户可以完全不考虑信息在物理层、数据链路层和网络层通信的详细情况，方便了用户使用。中南民族大学工商学院电子商务系（5）会话层（SessionLayer）会话层是网络对话控制器，它建立、维护和同步通信设备之间的交互操作，保证每次会话都正常关闭而不会突然中断，使用户被挂在一旁。会话层建立和验证用户之间的连接，包括口令和登录确认；它也控制数据交换，决定以何种顺序将对话单元传送到传输层，以及在传输过程的哪一点需要接收端的确认。中南民族大学工商学院电子商务系（6）表示层（PresentationLayer）表示层保证了通信设备之间的互操作性。该层的功能使得两台内部数据表示结构不同的计算机能实现通信。它提供了一种对不同控制码、字符集和图形字符等的解释，而这种解释是使两台设备都能以相同方式理解相同的传输内容所必须的。表示层还负责为安全性引入的数据加密和解密，以及为提高传输效率提供必需的数据压缩及解压等功能。中南民族大学工商学院电子商务系（7）应用层（ApplicationLayer）应用层是OSI参考模型的最高层，它是应用进程访问访问网络服务的窗口。这一层直接为网络用户或应用程序提供各种各样的网络服务，它是计算机网络与最终用户之间的界面。应用层提供的网络服务包括文件服务、打印服务、报文服务、目录服务、网络管理以及数据库服务等。在上述的七层中上五层一般由软件实现，而下面的两层由硬件和软件实现。中南民族大学工商学院电子商务系2.信息格式图3-3【信息在各层之间的传递】[Return]中南民族大学工商学院电子商务系3.3TCP/IP参考模型TCP/IP是一组通信协议的代名词，它是因特网的核心，利用TCP/IP协议可以很方便地实现多个网络的无缝连接，通常所谓的”某台机器在因特网上”，就是指该主机具有一个因特网地址，运行TCP/IP协议，并可向因特网上所有其他主机发送IP数据报。中南民族大学工商学院电子商务系3.3TCP/IP参考模型TCP/IP有如下特点：开放的协议标准，可以免费使用，独立于特定的硬件与操作系统。独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，互联网中。统一的地址分配方案，整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址。标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。中南民族大学工商学院电子商务系1.TCP/IP的层次结构TCP/IP分为四个层次，分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层。TCP/IP的层次结构与OSI层次结构的对照关系如图3-5所示。图【信息在个层之间的传递】中南民族大学工商学院电子商务系（1）网络接口层协议网络接口层上的TCP/IP协议用于使用串行线路连接主机与网络或连接网络与网络的场合，这就是SLIP协议和PPP协议。使用串行线路进行连接的例子，如家庭用户使用电话线和调制解调器接入网络，或两个相距较远的网络利用数据专线进行互联等。中南民族大学工商学院电子商务系（2）网际层协议网际层上包含五个协议：IP、ARP、RARP、ICMP和IGMP。IP是用于传输IP数据报的协议，ARP实现IP地址到物理地址的映射，RARP实现物理地址到IP地址的映射，ICMP用于网际层上控制信息的产生和接收分析，IGMP是实现组选功能的协议。中南民族大学工商学院电子商务系（3）传输层协议传输层有两个主要的协议：TCP协议和UDP协议。UDP协议是一种简单的面向数据报的传输协议，它提供的是无连接的、不可靠的数据报服务，通常用于不要求可靠传输的场合；TCP协议被用来在一个不可靠的网络中为应用程序提供可靠的端点间的字节流服务。中南民族大学工商学院电子商务系（4）应用层应用层包含了许多使用广泛的协议，传统的协议有提供远程登录的TELNET、提供文件传输的FTP、提供域名服务的DNS、提供邮件传输的SMTP等，近年来，又出现了诸如网络新闻NTTP、超文本传输协议HTTP协议等许多新的协议。中南民族大学工商学院电子商务系OSI参考模型和TCP/IP参考模型之共同点1)都是基于独立的协议栈的概念；2)它们的功能大体相似，在两个模型中，传输层及以上的各层都是为了通信的进程提供点到点、与网络无关的传输服务；3)OSI参考模型与TCP/IP参考模型传输层以上的层都以应用为主导。中南民族大学工商学院电子商务系OSI参考模型与TCP/IP参考模型的主要差别1)TCP/IP一开始就考虑到多种异构网的互联问题，并将网际协议IP作为TCP/IP的重要组成部门。但ISO最初只考虑到使用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互联在一起。2)TCP/IP一开始就对面向连接和无连接并重，而OSI在开始时只强调面向连接服务。3)TCP/IP有较好的网络管理功能，而OSI到后来才开始这个问题，在这方面两者有所不同。中南民族大学工商学院电子商务系总结TCP/IP参考模型发展是因为在ISO制定OSI参考模型过程中总是着眼于一次制定达到完美，所以在制定过程中考虑的方面比较多，但去忽略了IP这一协议的重要性，但当ISO认识到时只好在网络层划出一个子层来完成类似的功能，在无连接服务一开始也不在考虑之列，还有就是网络管理功能的过度复杂等，造成了OSI迟迟没有成熟的产品推出的成因，进而影响了厂商对它的支持，而这时的TCP/IP通过实践得到到不断的完善，也得到了大厂商的支持，所以TCP/IP参考模型得到了发展。中南民族大学工商学院电子商务系3.6IP地址与子网掩码IP编址方案为什么要使用IP地址？•屏蔽各种物理网络的地址差异。•每种物理网络都有各自的技术特点，其物理地址也各不相同。•统一物理地址的表示方法不现实。•互联网对各种物理网络地址的“统一”通过IP地址在IP层完成。中南民族大学工商学院电子商务系1.IP地址表示方法在Internet上连接的所有计算机，从大型机到微型计算机都是以独立的身份出现，我们称它为主机。为了实现各主机间的通信，每台主机都必须有一个唯一的网络地址。就好像每一个住宅都有唯一的门牌一样，才不至于在传输资料时出现混乱。中南民族大学工商学院电子商务系IP地址的定义我们都已经知道，Internet是由几千万台计算机互相连接而成的。而我们要确认网络上的每一台计算机，靠的就是能唯一标识该计算机的网络地址，这个地址就叫做IP（InternetProtocol的简写）地址，即用Internet协议语言表示的地址。中南民族大学工商学院电子商务系IP地址的结构目前，在Internet里，IP地址是一个32位的二进制地址，为了便于记忆，将它们分为4组，每组8位，由小数点分开，用四个字节来表示，而且，用点分开的每个字节的数值范围是0~255，如202.116.0.1，这种书写方法叫做点数表示法。IP地址层次结构中南民族大学工商学院电子商务系IP地址的直观表示方法中南民族大学工商学院电子商务系2.IP地址分类IP地址可确认网络中的任何一个网络和计算机，而要识别其它网络或其中的计算机，则是根据这些IP地址的分类来确定的。一般将IP地址按节点计算机所在网络规模的大小分为A，B，C三类，默认的网络屏蔽是根据IP地址中的第一个字段确定的。中南民族大学工商学院电子商务系IP地址分类图示中南民族大学工商学院电子商务系（1）A类地址A类地址的表示范围为：0.0.0.0~127.255.255.255，默认网络屏蔽为：255.0.0.0；A类地址分配给规模特别大的网络使用。A类网络用第一组数字表示网络本身的地址，后面三组数字作为连接于网络上的主机的地址。分配给具有大量主机（直接个人用户）而局域网络个数较少的大型网络。例如IBM公司的网络。中南民族大学工商学院电子商务系（2）B类地址B类地址的表示范围为：128.0.0.0~191.255.255.255，默认网络屏蔽为：2