1、,Company Logo,第三章 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) ,Company Logo,本章要點(diǎn),必會：OSI參考模型各層名稱及作用，TCP/IP協(xié)議結(jié)構(gòu)及各層作用； 掌握：TCP、UDP工作原理，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議的定義； 了解：FTP協(xié)議，WWW協(xié)議等。,Company Logo,本書所指網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，是指為實(shí)現(xiàn)互連，而要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)的通信功能的邏輯分布結(jié)構(gòu)，以及必須遵守的相關(guān)通信協(xié)議所組成的一個(gè)集合，它是指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造，構(gòu)建現(xiàn)代通信網(wǎng)的基礎(chǔ)。,Company Logo,本章主要內(nèi)容,*電信信息網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),*傳送網(wǎng)體系結(jié)構(gòu),TCP/IP協(xié)議,OSI參考模型,概述,Company Logo,

2、3.1 概述,第三章 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),Company Logo,3.1 概述,3.1.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)定義,Company Logo,定義 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是通信實(shí)體之間相互通信的層次，以及各層中的協(xié)議和層次之間接口的集合。 分三個(gè)方面： 層次 協(xié)議 接口,3.1.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)定義,Company Logo,必須完成的具體工作 按一定規(guī)則把網(wǎng)絡(luò)劃分成為許多部分，并明確每一部分所包含的內(nèi)容； 建立參考模型，將各部分組合成通信網(wǎng)，并明確各部分間的參考點(diǎn)； 設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化接口，對參考點(diǎn)的接口標(biāo)準(zhǔn)化。,3.1.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)定義,Company Logo,3.1.2 網(wǎng)絡(luò)的分層和分段,3.1 概述,Com

3、pany Logo,分層 任意一個(gè)網(wǎng)絡(luò)總可以從垂直方向分解為若干獨(dú)立的層，相鄰層之間具有客戶/服務(wù)器關(guān)系； 好處 漢堡包？ 各層相互獨(dú)立 靈活性好 實(shí)現(xiàn)和維護(hù)方便,3.1.2 網(wǎng)絡(luò)的分層和分段,Company Logo,分段 在分層基礎(chǔ)上，再從水平方向把每一層網(wǎng)絡(luò)化分為若干個(gè)分離的部分，這就是分段； 好處 允許層網(wǎng)絡(luò)的一部分被層網(wǎng)絡(luò)的其余部分看成一個(gè)單獨(dú)實(shí)體，減少層網(wǎng)絡(luò)管理控制的復(fù)雜性； 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營可以自由地改變其子網(wǎng)或使其最佳化，而不影響層網(wǎng)絡(luò)的其余部分；,3.1.2 網(wǎng)絡(luò)的分層和分段,Company Logo,3.1.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其功能,3.1 概述,Company Logo,3.1.3

4、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其功能,協(xié)議 什么是協(xié)議？ 網(wǎng)絡(luò)和分布系統(tǒng)中互相通信的對等實(shí)體間交換信息時(shí)所必須遵守的規(guī)則的集合。 通俗來講，交流什么、怎樣交流及何時(shí)交流。,Company Logo,協(xié)議的要素 語法（syntax）：數(shù)據(jù)格式、編碼等； 語義（semantics）：用于協(xié)調(diào)和差錯(cuò)處理的控制信息； 定時(shí)（timing）：速度匹配和排序；,3.1.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其功能,Company Logo,協(xié)議的功能 分段和組裝 封裝 流量控制 連接控制 差錯(cuò)控制 尋址 復(fù)用 附加服務(wù),圖3.1數(shù)據(jù)分段示意圖,3.1.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其功能,Company Logo,3.2 OSI參考模型,第三章 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),Co

5、mpany Logo,開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（Open System Interconnection，OSI） 開放？ 表示能使任何兩個(gè)遵守模型和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)進(jìn)行連接； 特點(diǎn) 采用分層的結(jié)構(gòu)化技術(shù)，共七層； 定義了一種抽象結(jié)構(gòu)，并非具體實(shí)現(xiàn)的描述； 不同系統(tǒng)上的相同層實(shí)體為同等層實(shí)體； 同等層實(shí)體間通信由該層協(xié)議負(fù)責(zé)； 直接的數(shù)據(jù)傳送僅在最低層實(shí)現(xiàn)； 每層完成定義的功能，修改本層的功能不影響其他層；,3.2 OSI參考模型,Company Logo,OSI參考模型各層名稱及作用 （1）應(yīng)用層（AL：Application Layer） 提供用戶服務(wù)，如事物處理程序、文件傳送協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理。 （

6、2）表示層（PL：Presentation Layer） 代表應(yīng)用進(jìn)程協(xié)商數(shù)據(jù)表示； 完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、格式化和文本壓縮； （3）會話層（SL：Session Layer） 主要功能是數(shù)據(jù)交換，分三個(gè)階段：會話的建立、使用和拆除； （4）傳輸層（TL：Transport Layer） 為高層提供高可靠、低費(fèi)用的透明數(shù)據(jù)傳輸，并保證低層的服務(wù)質(zhì)量能夠滿足高層要求；,3.2 OSI參考模型,Company Logo,（5）網(wǎng)絡(luò)層（NL：Network Layer） 為傳輸層提供建立、維護(hù)和釋放網(wǎng)絡(luò)連接的手段，也提供通過網(wǎng)絡(luò)連接在傳輸實(shí)體之間交換網(wǎng)絡(luò)服務(wù)數(shù)據(jù)單元的方法。 （6）數(shù)據(jù)鏈路層（DL：Data

7、 link Layer） 為網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)，從源開放系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層向目標(biāo)開放系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層傳輸數(shù)據(jù)； （7）物理層 通過與物理介質(zhì)建立、維護(hù)、斷開物理連接，給數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間提供數(shù)據(jù)位流的透明傳輸。,3.2 OSI參考模型,Company Logo,OSI參考模型各層作用簡化版 （1）應(yīng)用層：用戶接口、應(yīng)用程序 （2）表示層：數(shù)據(jù)的表示、壓縮和加密 （3）會話層：會話的建立和結(jié)束 （4）傳輸層：端到端控制 （5）網(wǎng)絡(luò)層：路由，尋址 （6）數(shù)據(jù)鏈路層：保證無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路 （7）物理層：傳輸比特流,3.2 OSI參考模型,Company Logo,3.2 OSI參考模型,Company Logo,圖3.6O

8、SI網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)單元的格式,3.2 OSI參考模型,Company Logo,OSI模型三個(gè)主要概念 服務(wù)，定義每一層做什么； 接口，告知一個(gè)進(jìn)程如何訪問某一層； 協(xié)議，某一層內(nèi)完成某一服務(wù)所要遵守的“法律”；,3.2 OSI參考模型,Company Logo,3.3 TCP/IP協(xié)議,第三章 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),Company Logo,歷史 互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的起源； 1969年11月，美國國防部高級研究計(jì)劃管理局（ ARPA - - Advanced Research Projects Agency ）開始建立一個(gè)命名為ARPAnet的網(wǎng)絡(luò)； ARPAnet在技術(shù)上的一個(gè)重大貢獻(xiàn)是TCP/

9、IP協(xié)議簇的開發(fā)和利用；,3.3 TCP/IP協(xié)議,Company Logo,3.3.1 TCP/IP體系結(jié)構(gòu),3.3 TCP/IP協(xié)議,Company Logo,TCP/IP的分層 OSI參考模型在現(xiàn)實(shí)中沒有具體的實(shí)現(xiàn)； TCP/IP也是一種分層模型； 由基于硬件層次上的四個(gè)概念性層次構(gòu)成；,3.3.1 TCP/IP體系結(jié)構(gòu),Company Logo,（1）應(yīng)用層 TCP/IP的應(yīng)用層整合了OSI模型的高三層的功能， TCP/IP協(xié)議的最高層，規(guī)定了應(yīng)用程序怎樣使用互聯(lián)網(wǎng)。 （2）傳輸層 負(fù)責(zé)應(yīng)用進(jìn)程之間的端端通信。提供兩種基本類型的服務(wù)：TCP、UDP； （3）互聯(lián)網(wǎng)層/IP層 負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)

10、報(bào)送到目的主機(jī)。包括： 處理來自傳輸層的分組發(fā)送請求； 處理接收的數(shù)據(jù)報(bào)； 處理互連網(wǎng)路徑、流控與擁塞問題。 （4）網(wǎng)絡(luò)接口層 是TCP/IP的最低層，負(fù)責(zé)接收IP數(shù)據(jù)報(bào)并發(fā)送至選定的網(wǎng)絡(luò)。,TCP/IP體系各層名稱及作用,3.3.1 TCP/IP體系結(jié)構(gòu),Company Logo,TCP/IP體系各層作用簡化版 網(wǎng)絡(luò)接口層：提供數(shù)據(jù)的傳送方法，將IP地址映射為網(wǎng)絡(luò)使用的物理地址； 互聯(lián)網(wǎng)層：負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)報(bào)送到目的主機(jī)； 傳輸層：負(fù)責(zé)應(yīng)用進(jìn)程間的端-端通信； 應(yīng)用層：規(guī)定應(yīng)用程序怎樣使用互聯(lián)網(wǎng)。,3.3.1 TCP/IP體系結(jié)構(gòu),Company Logo,3.3.1 TCP/IP體系結(jié)構(gòu),TCP

11、/IP分層工作原理,Company Logo,使用路由的TCP/IP分層,3.3.1 TCP/IP體系結(jié)構(gòu),Company Logo,TCP/IP協(xié)議族,圖3.10TCP/IP協(xié)議族,3.3.1 TCP/IP體系結(jié)構(gòu),Company Logo,TCP/IP體系下的數(shù)據(jù)傳輸 提供兩種數(shù)據(jù)傳輸方式： 傳輸控制協(xié)議(TCP)-為字節(jié)流提供面向連接的可靠傳輸； 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)-為各個(gè)消息提供盡力而為的無連接傳輸。,3.3.1 TCP/IP體系結(jié)構(gòu),Company Logo,3.3.2 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）,3.3 TCP/IP協(xié)議,Company Logo,3.3.2 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(U

12、DP),用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP） UDP是一個(gè)不可靠的無連接的傳輸層協(xié)議，只提供在IP的范圍外的兩種額外服務(wù)：解復(fù)用和數(shù)據(jù)差錯(cuò)檢查； 每個(gè)UDP報(bào)文不僅發(fā)送用戶數(shù)據(jù)，還傳送發(fā)送方和接收方的協(xié)議端口號； 不提供報(bào)文到達(dá)確認(rèn)、排序以及流量控制等功能； 可靠性由使用UDP的應(yīng)用程序來解決。,Company Logo,UDP報(bào)文格式 每個(gè)UDP報(bào)文稱為一個(gè)用戶數(shù)據(jù)報(bào)，分UDP報(bào)頭和UDP數(shù)據(jù)區(qū)兩部分；,圖3.12UDP數(shù)據(jù)報(bào),3.3.2 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP),Company Logo,UDP的協(xié)議分層與封裝 UDP層位于IP層之上，表示一個(gè)UDP報(bào)文在互聯(lián)網(wǎng)中傳輸時(shí)要封裝到IP數(shù)據(jù)報(bào)中； 接著，網(wǎng)

13、絡(luò)接口層將數(shù)據(jù)報(bào)封裝到一個(gè)幀中，再進(jìn)行物理傳輸通道上的傳輸； IP層的報(bào)頭指明了源主機(jī)和目的主機(jī)的地址，而UDP層的報(bào)頭指明了源端口和目的端口；,3.3.2 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP),Company Logo,UDP傳輸特點(diǎn) UDP是一個(gè)無連接協(xié)議； UDP信息包的標(biāo)題只有8個(gè)字節(jié)，相對于TCP的20個(gè)字節(jié)信息包的額外開銷很??； UDP不做錯(cuò)誤校正，只是簡單地把損壞的消息段扔掉； UDP使用盡最大努力交付，但不保證可靠交付； UDP是面向報(bào)文的，報(bào)文大小由應(yīng)用程序決定。,3.3.2 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP),Company Logo,3.3.3 傳輸控制協(xié)議（TCP）,3.3 TCP/IP協(xié)議

14、,Company Logo,3.3.3 傳輸控制協(xié)議(TCP),傳輸控制協(xié)議（TCP） 背景 UDP提供的是不可靠的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)； 使用UDP，軟件故障或網(wǎng)絡(luò)負(fù)載大時(shí)，分組可能會丟失、損壞； 對傳輸數(shù)據(jù)量很大的應(yīng)用來說，采用不可靠的傳輸協(xié)議不合適； 故產(chǎn)生TCP協(xié)議來提供可靠的數(shù)據(jù)流傳輸方法；,Company Logo,TCP的可靠數(shù)據(jù)傳輸特征 面向數(shù)據(jù)流 虛電路連接 有緩沖的傳輸 無結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流 全雙工連接,3.3.3 傳輸控制協(xié)議(TCP),Company Logo,可靠的數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)的實(shí)現(xiàn) 采用具有重傳功能的肯定確認(rèn)技術(shù)是可靠數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)的基礎(chǔ)： 接收方收到分組后向源站回送收到分組確

15、認(rèn)信息ACK； 發(fā)送方對每個(gè)分組保存一份記錄，在發(fā)送下一個(gè)分組前等待確認(rèn)信息； 發(fā)送方發(fā)送分組時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，若定時(shí)器期滿，而確認(rèn)信息未到達(dá)，則重發(fā)剛才發(fā)出的分組。 為了提高數(shù)據(jù)流傳輸效率，在上述協(xié)議基礎(chǔ)上引入滑動(dòng)窗口協(xié)議，使發(fā)送方在等待一個(gè)確認(rèn)信息之前發(fā)送多個(gè)分組。,3.3.3 傳輸控制協(xié)議(TCP),Company Logo,確認(rèn)重傳與滑動(dòng)窗口,3.3.3 傳輸控制協(xié)議(TCP),Company Logo,TCP報(bào)文格式,圖3.13TCP數(shù)據(jù)段,3.3.3 傳輸控制協(xié)議(TCP),Company Logo,TCP操作與三次握手協(xié)議 TCP使用“三次握手”協(xié)議來建立連接； 三次握手協(xié)議是連接兩端正確同步的充要條件； 三次握手協(xié)議功能： 確保連接雙方做好傳輸準(zhǔn)備 使雙方統(tǒng)一初始序列號 使用修改的三次握手協(xié)議關(guān)閉連接，結(jié)束會話。,3.3.3 傳輸控制協(xié)議(TCP),Company Logo,連接的建立,圖3.14三次握手,3.3.3 傳輸控制協(xié)議(TCP),Company Logo,數(shù)據(jù)傳送,圖3.16TCP窗口的流量控制,3.3.3 傳輸控制協(xié)議(TCP),Company Logo,3.3.3 傳輸控制協(xié)議(TCP),TCP連接終止,圖3.17TCP連接的禮貌釋放,Company Logo,3.3.4 應(yīng)用層協(xié)議,3.3 TCP/IP協(xié)議,Compa