計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程

謝希1著

W鋅：燙

本課程的教學(xué)目的和要求

教學(xué)目的：培養(yǎng)高素質(zhì)、擁有創(chuàng)新能力的網(wǎng)絡(luò)設(shè)

計(jì)人才和高級網(wǎng)絡(luò)管理人才。

教學(xué)要求：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本冠本原理、

局域網(wǎng)的組建、TCP/IP協(xié)議、因特網(wǎng)的應(yīng)用及網(wǎng)

絡(luò)安全

成績：期未考試70%,平時成績30%,平時成J包括：

實(shí)驗(yàn)，作業(yè)，考勤，提問。對提問能主動舉手回

答，且回答正確的，每次獎平地時成績1分。

課堂要求：上課不遲到，認(rèn)真聽講，不講小話，

希望對上課有什么要求或建立能及時反映上來，

以便改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

第1章概述

?1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時代的作J

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時代的作用

?21世紀(jì)的特征：數(shù)字化、院化和信息化

?知識經(jīng)濟(jì)中的兩個特點(diǎn)：品化和全球化

?信息化和全球化必需依靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

?信息高速公路

?第三代體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算

第一代面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

?時期:是20世紀(jì)50年代至60年代。

?產(chǎn)生背景：當(dāng)時計(jì)算機(jī)數(shù)盒很少，價格很昂

貴，人們買不起計(jì)算機(jī)，為了解決：人多機(jī)

少”的矛盾，想出了多人共用一杳計(jì)算機(jī)的

方法，其形式是將一臺計(jì)算機(jī)經(jīng)過通信線路

與若干臺終端連接起來，這種簡單的計(jì)算機(jī)

聯(lián)機(jī)系統(tǒng)被稱為分時系統(tǒng)。

?典型應(yīng)用：由一臺計(jì)算機(jī)和全美范圍內(nèi)2000多

個終端組成的飛機(jī)定票系統(tǒng)。分時系統(tǒng)允許你

通過只含顯示器和鍵盤的啞終端來使用主機(jī)。

對于遠(yuǎn)程終端可通過電話線與計(jì)算機(jī)相連。

由于當(dāng)初計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)主要是用于信息處理的，與終

端通信需要主機(jī)騰出相當(dāng)一部分限回用于通信處理，

這樣增加了主機(jī)的額外開銷，降低了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的

速度和效率。為了解決這個問題，在主機(jī)前設(shè)置一個

前端處理機(jī)FEP(FrontEndProcessor),箕功能相當(dāng)

于現(xiàn)在的網(wǎng)卡，專門負(fù)責(zé)處理主機(jī)和終端的通信問題，

進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換、差錯控制和數(shù)據(jù)的收發(fā)，使主機(jī)專心

進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

隨著終端數(shù)目的增加，每增加一個終端就增加

一條線路，從而通信費(fèi)用大大提高。為了節(jié)約通

信線路和費(fèi)用，可在終端密集處增加一個集事o

面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

◎時期：是20世紀(jì)70年代

?背景：隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普淅例件價格的下

降，一些大公司常常擁有多臺計(jì)露耀統(tǒng)，這些

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分布在不同的地點(diǎn)，它種之間重要進(jìn)

行信息交換，人們希望將分布在不同施點(diǎn)的計(jì)算

機(jī)，通過通信線路連接起來?！?/p>

◎典型應(yīng)用：分組交換網(wǎng)

分組交換網(wǎng)產(chǎn)生的原因：

1、連網(wǎng)首先想到利用現(xiàn)H電話網(wǎng)，但傳

統(tǒng)的電話網(wǎng)不適合計(jì)算就數(shù)遁!專輸

(1)采用電路交換方式，通話時莖部占用線

路；且計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)是突發(fā)式地出現(xiàn)在傳輸線

路上；因此線路的利用率低，不到10%

(2)在電路交換傳輸線路上有任一故障，都

需重新?lián)芴柦⑦B接。電路交換的過程是：

建立連接一通信一釋放連接■

路交換示意圖

Physicalcopper

connectionsetup

whencallismade

Switchingoffice

ComputerPacketsqueuedup

forsubsequent

transmission

oS□

□EHZHZl

Computer

(b)

2、軍事上的需要

20世紀(jì)60年代后期，處于美塞冷戰(zhàn)時期，為

了對付莎聯(lián)，美國軍方一些高&士提出一

?的

IZjy||-lJ>3，三大片匚II少J沙，印'」

(Web)的打不垮的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，頓在現(xiàn)代

戰(zhàn)爭中，如果通信網(wǎng)中的某一個交換節(jié)點(diǎn)或

線路被破壞，系統(tǒng)能夠自動尋找其他路徑，

從而保證通信的暢通。1969年12月在美國國

防部高級研究計(jì)劃署(ARPA)的資助下建立

了世界上第一個遠(yuǎn)程分組交換網(wǎng)ARPANET,

該網(wǎng)由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成?！?/p>

分組交換的主要特點(diǎn)：

(1)以分組為單位發(fā)送：通信隧發(fā)送的整

塊數(shù)據(jù)稱為報(bào)文，發(fā)送之前，無M長的報(bào)

文劃分成若干個等長的數(shù)據(jù)段，并在每個數(shù)

據(jù)段前面，加上一些必要的控制信息'組成的

首部后，構(gòu)成一個分組，如書P4,圖1-3。

(2)采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，交換機(jī)處理分組的過程

是：將收到的分組先放入緩存，再查找路由表(路由

表中寫有何目的地址應(yīng)從何端口轉(zhuǎn)發(fā)的信息)，再將

分從適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。

設(shè)主機(jī)H1向主機(jī)坨發(fā)數(shù)據(jù)，分組交換過程：主機(jī)也將

分組爰往少結(jié)點(diǎn)交換機(jī)A（存儲、查路由、轉(zhuǎn)發(fā)）少

下一個結(jié)點(diǎn)（存儲、查路由、轉(zhuǎn)發(fā)）f直到主機(jī)H5,

類似接力賽跑。、

分組交換的優(yōu)點(diǎn):

高效：動態(tài)分配傳輸帶寬，對i'言鏈路是逐段占用，

共享使用整個通信鏈路，提高了線?用率。

靈活：每個結(jié)點(diǎn)均有智能，為每分組獨(dú)立

地選擇轉(zhuǎn)發(fā)路由。

迅速：以分組為單位，分組小且不需建立連接。

可靠：由于有冗余的路由，且有完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)

議，因此打不垮。

?報(bào)文交換

報(bào)文交換也是采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)冰、中現(xiàn)在20世紀(jì)

40年代的電報(bào)通信中，在報(bào)交心，以

整份電報(bào)為單位發(fā)送。這種報(bào)文發(fā)送的時延較

長，從幾分鐘到幾小時不等?，F(xiàn)在已不使用＜

三種交換的比較

Callrequestsignal

Pkt1

Propagation

delayMsg

Pkt2

11Pkt1

■Pkt3

1Pkt2

Pkt1

1rMsgQueuing

/1Pkt3

TimePkt2

a2spent

Ehunting

foranPkt3

cjutgoing

trunk

iCall

accept

signal

Data

ABBCCD

trunktrunktrunk

------?------AV-----A

z1E3C:[3ZkE3(DBD

(b)(C)

第三代體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

，時期：是20世紀(jì)80年代。

，背景：隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)屣，各大計(jì)算機(jī)

廠家紛紛開展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)油迎制和開發(fā),

同時也提出了各自的網(wǎng)絡(luò)體系好構(gòu)利網(wǎng)絡(luò)協(xié)

議,如美國IBM公司的SNA(SysteniNetwork

Architecture)>美國DEC公司的DNA(Digital

NetworkArchitecture)等。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的

出現(xiàn)，使一個公司所生產(chǎn)的設(shè)備很容易互連

成網(wǎng)。但是，由于標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不同廠家的

網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品互聯(lián)十分困難，迫切需要制定一個

國際標(biāo)準(zhǔn)。

?標(biāo)準(zhǔn)：

⑴國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO在198代正式頒布了開

放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM^OpenSystem

InterconnectionReferenceModel),筒稱為OSI。

⑵80年代初期美國國防部高級研究計(jì)劃署和美

國國防部通信局也在ARPANET的基礎(chǔ)上研制成

功了TCP/IP協(xié)議。

?1.Internet的發(fā)展史

?1984年：ARPANET分成民而派變丁和軍用

MILNET

?1986年：NFS建立國家科學(xué)基金網(wǎng)NFSNET,

后來接管ARPANET,并改為Internet。

?1991年：擴(kuò)大Internet范圍，后商業(yè)化。

1996年：美國開始研制下一代Internet。

?2.Internet的標(biāo)準(zhǔn)化工作

?Internet由因特網(wǎng)協(xié)會ISOC負(fù)責(zé)，下有一

個技術(shù)組織因特網(wǎng)體系結(jié)椅聯(lián)委員會IAB,

負(fù)責(zé)有關(guān)協(xié)議的開發(fā)，IAB下貫'個工程部:

因特網(wǎng)工程部IETF（下設(shè)若干工作組，負(fù)責(zé)

協(xié)議的開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化）和因特網(wǎng)研黨部（下

設(shè)若干研究組，負(fù)責(zé)理論研究和長期規(guī)劃）

?普通RFC文擋分正式標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過

草案、建議標(biāo)準(zhǔn)、草案標(biāo)準(zhǔn)、正式標(biāo)準(zhǔn)

http//www.rfc-editor.org

3.Internet在我國的發(fā)展

1992年，中科院高能物理研究所建立了與西歐的連接。

從那時開始，Internet在我國出現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。尤

其是從九六年以后，隨著我國信息夾業(yè)的發(fā)展和不斷擴(kuò)

大，Internet在國內(nèi)得到了迅速的普及Zl，國內(nèi)與

Internet互聯(lián)的四大信息網(wǎng)絡(luò)是：

中國公共數(shù)據(jù)網(wǎng)CHINANETX

中國教育科研網(wǎng)CERNET

中國金橋網(wǎng)GBN

中國科技網(wǎng)CSN。

此外，還有：中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)UNINET

中國網(wǎng)ffiCNCNET

中國國際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)CIETNET

中國移動互聯(lián)網(wǎng)CMNET

中國長城互聯(lián)網(wǎng)CGWNET。

第U!高速化、綜合化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

?時期：是20世紀(jì)90年代以后

?背景：全球范圍內(nèi)的信息高"路熱使計(jì)算

機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)入了一個新謁M時期。以

高速化、綜合化為基本特征的新「代寬帶綜

合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)B-ISDN(BroadIntegrated

ServicesDigitalNetwork)是第四代計(jì)算機(jī)網(wǎng)

絡(luò)的代表。所謂高速化是指采用光纜作為傳

輸介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)具有寬頻帶和低時延特點(diǎn),目前,

高速網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率可達(dá)幾G。所謂綜合化

是指將語音，視頻、圖像、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)

綜合到一個網(wǎng)絡(luò)中去。

131計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義、

?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是利用通信設(shè)蓄小通訊線路把地

理上分散的、具有獨(dú)立功能的多左《算機(jī)連接起

來，并配以相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)軟件從而實(shí)敗訓(xùn)享和

信息交換的系統(tǒng)。w|L

?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)的區(qū)別\

▼

兩者在硬件組成及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上相同，不同的是分布

式系統(tǒng)的各計(jì)算機(jī)對用戶就是透明的。

即，對用戶來說，分布式系統(tǒng)就好像只有一臺

計(jì)算機(jī)一樣。用戶通過急叭命令就可以運(yùn)

行程序，但用戶并不知道是磁7計(jì)算機(jī)在

為他運(yùn)行程序，而是由操作系統(tǒng)獨(dú)戶選擇

一個最合適的計(jì)算機(jī)來運(yùn)行其程序，無需用

戶干預(yù)，而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)則需由用戶指定運(yùn)行

程序的計(jì)算機(jī)。

1按交換方式分

分

類

電路父換報(bào)文父換分組交換

優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)發(fā)延時

優(yōu)點(diǎn)：信道可

優(yōu)點(diǎn)：信息延

短；數(shù)據(jù)傳輸靈

時短，并且固

以進(jìn)行復(fù)用且

活（每個分組可

定不變；適用

優(yōu)需要時才分配

按不同路徑不同

于連續(xù)、大批

缺信道，線路利

順序到達(dá)）；轉(zhuǎn)

用率高；不需

點(diǎn)量的數(shù)據(jù)傳輸。

發(fā)差錯少；對中

缺點(diǎn)：建立連

建立連接。

繼結(jié)點(diǎn)要求低。

接的時間長；

缺點(diǎn)：延時長

缺點(diǎn)：在目的結(jié)

獨(dú)占信道，線

;對中繼結(jié)點(diǎn)

點(diǎn)要對分組進(jìn)行

路利用率低。

存儲容量要求

重組，增加了復(fù)

較高；差錯高

實(shí)雜性。

例

因特網(wǎng)

電報(bào)

電話系統(tǒng)

2按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分

有總線型、星型環(huán)型網(wǎng)狀

集線器干線藕

星形網(wǎng)環(huán)形

匹配電阻

總線網(wǎng)

(c)(d)樹形網(wǎng)

(e)網(wǎng)狀(廣域網(wǎng)采用)

星型以太網(wǎng)是目前司蚊網(wǎng)的主流

一般大型企業(yè)網(wǎng)或校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)O

?3按網(wǎng)絡(luò)地理范圍分

1.局域網(wǎng)(LAN)

通常在10km的區(qū)域范圍內(nèi)，屬一斗《住所有，如校園

網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)都屬于局暴J

2,城域網(wǎng)(MAN)?

規(guī)模在10-100km的區(qū)域范圍內(nèi)，局限于一座城市。

3?廣域網(wǎng)(WAN)

網(wǎng)絡(luò)范圍可以覆蓋全國，甚至全球。如Internet屬于廣

域網(wǎng)。

目前局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)的熱點(diǎn)。

3按網(wǎng)絡(luò)的使用范圍分

1.公用網(wǎng)

一般是國家的電信部門建造的網(wǎng)絡(luò)。漏人都可以

2,專用網(wǎng)

是某個單位建立的網(wǎng)絡(luò)。

1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)

?最主要的兩個性能是帶寬(或吞吐量)和時延.

141帶寬

1、信號帶寬：指某個信號具有的1

一個特定的信號是由許多不同頻率成份組成

的，各種頻率成份所占的頻率范圍,如電話

信號的標(biāo)準(zhǔn)帶寬是3.1kHz(300Hz?3.4kHz)。

2、線路的帶寬

⑴傳模擬信號時

用線路上允許通過的信號的頻率范圍，即“通頻

帶”來度量，單位Hz,帶寬越大，數(shù)據(jù)率也越高。

⑵傳數(shù)字信號時

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，線路的帶州旨線路上能夠傳送

的數(shù)字信號的速率，即“數(shù)據(jù)率7“比特率”，

單位是bit/s(bps)。

3、吞吐量

指每秒發(fā)送的比特?cái)?shù)(或字節(jié)數(shù)、幀數(shù))。

因?yàn)閹挻頂?shù)字信號的發(fā)送速率，因此帶

寬有時也稱為吞吐量。

數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時延由三部分組成：

總時延=傳播時延+發(fā)送小追助隊(duì)時延

1、傳播時延

傳播時延=信道長度/電磁波在信道上m播暨

信道：傳送信號的一條通路。采用多路復(fù)用技術(shù)，一

路可以被分割成多條信道。

2、發(fā)送時延

發(fā)送時延=數(shù)據(jù)塊長度/信道帶寬W

信道帶寬就是數(shù)據(jù)在信道上的發(fā)送速率，也稱為信號

傳輸速率。信號傳輸速率和電磁波在信道上的傳播速

率是不同的。

3、排隊(duì)時延

指數(shù)據(jù)在交換結(jié)點(diǎn)等候發(fā)送所經(jīng)歷的時間。

三種時延產(chǎn)生的地方見書P17>gll

電磁波在介質(zhì)中的傳播速率為定固定值，約2.3*105,

因此，傳播時延與信道的帶寬無關(guān)。

對于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送

速率而不是傳播速率。通常所說的“光纖的傳

輸速率高”是指光纖信道的發(fā)送速率高，而光

纖信道的傳播速率實(shí)際上還要比銅線略低，光

在光纖中的傳播速率為2.05*105

1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)

?143時延帶寬積和往返時延

1、時延帶寬積=傳播時延?。?/p>

隹塔nd?甜

時延帶寬積表示這個管道的體積，表示鏈路中可容納

多少個比特。如：鏈路的傳播時延為20ms，帶寬為

10Mbit/s,則時延帶寬積=2*105田1

表示在發(fā)送的第一個比特到達(dá)終點(diǎn)時，已發(fā)送了20萬

個比特。

?2、往返時延RTT

表示從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始,發(fā)送端收到來

自接收端的確認(rèn)，總其經(jīng)萬

習(xí)題

復(fù)習(xí)

作業(yè)

P193,9,10

第二章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)

?2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成

?2.2協(xié)議和劃分層次

?2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)檜

?2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較

?2.5客戶-服務(wù)器方式

2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個龐大、復(fù)雜的大系統(tǒng)，需解決差

錯控制、路徑選擇、流量控制等履多技術(shù)問題，為

了便于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)，通常將復(fù)雜冏事1」分為多個小

問題，然后為每個小問題設(shè)計(jì)一個嗡蟲的協(xié)議，各

層協(xié)議之間高效率地相互作用，協(xié)同解決整個通信

問題。

將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分成多少層，每層采用什么協(xié)議（即實(shí)

現(xiàn)什么功能），這便是網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。即網(wǎng)絡(luò)

體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。

1974年，IBM公司宣布了它研制的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

體系結(jié)構(gòu)SNA,它按分層的方法制定。其后，

其它一些公司也相繼推出了省口的網(wǎng)絡(luò)體系

結(jié)構(gòu)。

?網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)使得一個公司生產(chǎn)的各

種設(shè)備能夠很容易互連成網(wǎng)。而不N蜒

產(chǎn)品，由于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的不同，很難互連,

使得網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時只能再購買原公司的產(chǎn)品。

迫切需要制定網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的國際標(biāo)準(zhǔn)。

?國際標(biāo)準(zhǔn)：

⑴國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO在1984年正式頒布了開

放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSIAR.M(OpenSystem

InterconnectionReferenceModel)稱為OSI。

“開放”：只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個系統(tǒng)就能

和位于世界上任何一個地方的、也遵循同一

標(biāo)準(zhǔn)的其它系統(tǒng)進(jìn)行通信。

⑵80年代初期美國國防部高級研究計(jì)劃署和美

國國防部通信局也在ARPANET的基礎(chǔ)上研

制成功了TCP/IP協(xié)議。

OSI試圖達(dá)到一種理想境界，全世界的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

都遵循這個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，方便地二連和交換數(shù)據(jù)，

但未能實(shí)現(xiàn)是由于以下原因：0^嘴店家們?nèi)狈?shí)

際經(jīng)驗(yàn)，在完成0SI標(biāo)準(zhǔn)時沒有商曬吆力；0SI

的協(xié)議實(shí)現(xiàn)起來過分復(fù)雜，運(yùn)行效率低；0SI的制

定周期太長，使得按0SI標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的設(shè)備無法及時

進(jìn)入市場；0SI的層次劃分也不太合理，有些功能

在多個層次中重復(fù)出現(xiàn)。

由于Internet的廣泛應(yīng)用，TCP/IP已成為是事上上

的國際標(biāo)準(zhǔn)，OSI僅是理論上的國際標(biāo)準(zhǔn)。0SI和

TCP/IP的關(guān)系類似于世界語和英語的關(guān)系。

辦議與劃分層次

一、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)能夠有條不紊地交換數(shù)據(jù)，圓必須遵守一些事先

約定好的規(guī)則，類似于交通規(guī)際、

1.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)/換而建立的規(guī)

則標(biāo)準(zhǔn)或約定。

?2.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議三要素：

語義(Semantics)：控制信息的含義；、I

語法(Syntax)：數(shù)據(jù)與控制信息的格式;Q

時序(Timing)：事件先后順序。

以兩個人打電話為例來說明協(xié)議的概念：

甲給乙打電話的過程中雙方都遵守了電話的協(xié)議,

其中，電話號碼就是“語法”7&一個例子，一般

電話號碼由五到八位阿拉伯?dāng)?shù)圣儂，如果是長

途要加撥區(qū)號，國際長途還有國鼎弋碼等等；

甲撥通乙的電話后，乙的電話振鈴，振鈴表示有電

話打進(jìn)，就是“語義”的例子;

因?yàn)榧讚芰穗娫?，乙的電話才會響，乙聽到鈴?/p>

后才會接,這一系列事件的因果關(guān)系就爰“時序'

的例子。

?二、協(xié)議的分層

.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層的好處：

1）各層之間是獨(dú)立的。某一層并不需要知道它的下一

層是如何實(shí)現(xiàn)的，而僅需要知道孩狀通過層間接口所提

供的服務(wù)。

2）靈活性好。當(dāng)任何一層發(fā)生變化時，只要層間接口

關(guān)系保持不變，則其它層均不受影響。

3）結(jié)構(gòu)上可分割開。各層都可以采用最合適的技術(shù)來

實(shí)現(xiàn)。

4）易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。大系統(tǒng)變成了若干個子系統(tǒng)。

5）能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。每一層的功能及其所提供的服

務(wù)都有精確的說明。

分層原則：每層的功能應(yīng)非常明確；層數(shù)不能太少,

以避免不同的功能混雜在同二g中，協(xié)議太復(fù)雜,

但也不能太多，否則體系結(jié)構(gòu)會演遺大.

?由于有了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的規(guī)范，網(wǎng)絡(luò)開發(fā)人員就

可以根據(jù)協(xié)議設(shè)計(jì)每一層的軟件程序或是硬件設(shè)

備。需要指出的是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)并不包括實(shí)現(xiàn)細(xì)

節(jié)和接口規(guī)范，這些都是各個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者

需要解決的問題。

通常每一層所要實(shí)現(xiàn)的功能往往是下面的一種功

能或多種功能：

⑴差錯控制■

⑵路徑選擇■

⑶流量控制

(4)分段與重裝：將數(shù)據(jù)塊劃分成小塊

⑸復(fù)用與分用：幾個高層會話復(fù)用一條低層連接

(6)連接建立與釋放

圖2-1的例子來說明層次結(jié)構(gòu)的通信原理

我們希望經(jīng)理們

退貨的想法

FAX#...

尊敬白勺John:

由于...方面

的原因

我們希望

退貨

每個公司都形成了三個層次的機(jī)構(gòu)：經(jīng)理、高級助理、

秘書。每一層都有各自的功能，遵守該層的協(xié)議，每一

層都不關(guān)心下一層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，柏弋「層提供服務(wù)。

甲方經(jīng)理對乙方的供貨不滿意，希望

高級助理起草一份一份正式公函，并加上了一些理由。

秘書發(fā)送。采用電話或傳真。

1.3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)

、OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)

應(yīng)用層

傳輸層

互連層

網(wǎng)絡(luò)接口層

132計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)

一、OSI體系結(jié)構(gòu)：分七層

應(yīng)用層協(xié)議

西層?應(yīng)后層

表示層協(xié)議

表示層

會話原赧

會話層會話層

運(yùn)解峨

運(yùn)能1運(yùn)城房

網(wǎng)絡(luò)國辦議網(wǎng)絡(luò)勖議

避網(wǎng)絡(luò)U

通信子網(wǎng)ggggg

物理鼬儀.物國候射火

物醞物理層

二、原理體系結(jié)構(gòu)：為了便于講解網(wǎng)絡(luò)原理，綜

合OSI和TCP/IP的優(yōu)點(diǎn)，采用五層的體系結(jié)構(gòu)

NETS

物理

各層的功能

1、應(yīng)用層,直接為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)，并為網(wǎng)絡(luò)

用戶之間的通信提供專用的程序。常用的應(yīng)用層協(xié)議有

HTTP超文本傳輸協(xié)議、SMTP簡里電子郵件傳輸協(xié)議、

FTP文件傳輸協(xié)議等。

2、傳輸層,負(fù)責(zé)主機(jī)中兩個進(jìn)程之間的通信，對高層屏

蔽了通信子網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，真正實(shí)現(xiàn)了源"到目的主機(jī)

的“端”到“端”的通信。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元為報(bào)文。

因特網(wǎng)的運(yùn)輸層可使用兩種不同的協(xié)議：傳輸碌U協(xié)議

TCP和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP。

TCP協(xié)議是可靠的、面向連接的協(xié)議。它保證通信主機(jī)之

間有可靠的字節(jié)流傳輸。UDP是一種不可靠的、無連接協(xié)

議。它最大的優(yōu)點(diǎn)是協(xié)議簡單，額外開銷小，效率較高；

缺點(diǎn)是不保證正確傳輸。只是盡力傳送。

需要可靠數(shù)據(jù)傳輸保證的應(yīng)用應(yīng)選用TCP協(xié)議；

相反，對數(shù)據(jù)精確度要求不是太高，而對速

度、效率要求很高的環(huán)境，劄聲音、視頻的

傳輸，應(yīng)該選用UDP協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)在互連網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)分田、要功能是路

徑選擇。數(shù)據(jù)的傳送單位是分組或包。

因特網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)層又叫網(wǎng)際層或IP層，主要協(xié)議有網(wǎng)際協(xié)

議IP,IP是無連接的協(xié)議。

數(shù)據(jù)鏈路層：負(fù)責(zé)在兩個相鄰結(jié)點(diǎn)間無差錯地傳送幀。

數(shù)據(jù)單位是幀。每一幀包含有必要的控制信息，控制信

息有同步信息、地址信息、差錯控制、及流量控制等。

數(shù)據(jù)鏈路層將一條有可能出錯的實(shí)際鏈路，轉(zhuǎn)變成讓網(wǎng)

絡(luò)層看上去好像是一條不出錯的鏈路。

物理層：負(fù)責(zé)透明地傳送比特流。傳輸單位是比特。

透明表示某一個實(shí)際存在的事物看起來卻好像不存

在一拜。

我們通常說玻璃是透明的，是由為避過玻璃看過去,

視覺不受影響，好像不存在一樣。

“透明地傳送比特流”表示經(jīng)實(shí)際電建傳送后的比

特流沒有發(fā)生變化，因此，對傳送流來說，由于電

路并沒有對其產(chǎn)生影響。因而是透明的?！?/p>

物理層順序地傳輸“0”、“1”信號，但不必考慮這些

“0”、“1”信號表示什么意義。

物理層要考慮多大的電壓表示“1”或“0”，連接插頭

的形狀、大小、引腳數(shù)等。

數(shù)據(jù)在各層的傳遞過程

用戶數(shù)據(jù)接收進(jìn)程

應(yīng)用層H7數(shù)據(jù)<—>應(yīng)用層

表示層H6數(shù)據(jù)表示層

會話層H5數(shù)據(jù)<—?會話層

傳輸層H4數(shù)據(jù)<一A傳輸層

i

網(wǎng)絡(luò)層H3數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層

數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路

H2數(shù)據(jù)T2

層層

1

物理層數(shù)據(jù)物理層

主機(jī)A主機(jī)B

實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸路線

雖然應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)要經(jīng)過上圖所示的復(fù)雜過

程才能送到對方的應(yīng)用進(jìn)程、但這些復(fù)雜過

程對用戶來說都已被屏蔽掉、以致發(fā)送進(jìn)

程覺得好像是直接把數(shù)據(jù)交給了接收進(jìn)程。

?同理，任何兩個同樣的層次都好像將數(shù)據(jù)通

過水平虛線直接交給對方。稱為對等層間的

通信。不同系統(tǒng)中的相同層次稱為對等層。

協(xié)議棧指系統(tǒng)中所有層次的協(xié)議的列表。畫

在一起看上去很像棧。

132計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)

?2.實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)、服務(wù)訪問點(diǎn)：

實(shí)體：能夠發(fā)送和接收信息的軟件進(jìn)程或硬件（如

I/O芯片），位于不同系統(tǒng)中階三層次的實(shí)體叫

做對等實(shí)體。

協(xié)議：是控制兩個對等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)*的集合。

服務(wù)：描述了每一層的功能。在協(xié)議的控制下，第

N層能夠向N+1層提供服務(wù)，要實(shí)現(xiàn)N層協(xié)議，又

需要利用N-1層提供的服務(wù)。

服務(wù)是同一開放系統(tǒng)中相鄰層之間的操作，是“垂

直的”；協(xié)議是不同開放系統(tǒng)的對等實(shí)體間虛擬

通信所必須遵守的規(guī)定。是“水平的”。

服務(wù)訪問點(diǎn)SAP（ServiceAccessPoint）是同一系統(tǒng)中

相鄰兩層實(shí)體進(jìn)行交互（即交換信息）的地方。

實(shí)際上就是一個邏輯接口，有些像郵政信箱。

服務(wù)原語：上層調(diào)用下層所提供的服務(wù)必須通

過與下層交換一些命令,這些命令在OSI中

稱為服務(wù)原語。所謂原語，導(dǎo)是不可再細(xì)分

的意思。

服務(wù)原語要通過服務(wù)訪問點(diǎn)SAP來傳以原語先放

在SAP的隊(duì)列中。實(shí)體從SAP隊(duì)列中取出原語并

執(zhí)行。原語是如何實(shí)現(xiàn)的，完全是各層實(shí)體內(nèi)

部的事情，SAP完全不必考慮。

圖2-2層次、協(xié)議、接口與服務(wù)等概念

數(shù)據(jù)單元，在OSI/RM中規(guī)定了下列數(shù)據(jù)單元：

?月艮務(wù)數(shù)據(jù)單元（

相鄰層實(shí)體間傳送的數(shù)據(jù)單元；并修N+1層向N

層傳送信息的服務(wù)數(shù)據(jù)單元記＜N）SDUO

?協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）

對等實(shí)體之間傳送的數(shù)據(jù)單元；并將N層的協(xié)

議數(shù)據(jù)單元記為（N）PDUO、

（N）PDU由兩部分組成：（N）SDU和N協(xié)議控制信

息（N）PCI：、一

（N）WPCI