1、课题2 认识计算机网络协议,学习目标,能力目标 能够区分OSI、TCP/IP协议参考模型并能分析它们的应用环境 能够根据实际局域网选择使用局域网协议 知识目标 理解OSI协议参考模型体系结构 理解TCP/IP协议参考模型体系结构 理解IEEE 802参考模型 理解IEEE802标准 掌握安装一些局域网协议,1 OSI/RM协议体系 2 TCP/IP协议体系 3 局域网协议,学习内容,1 OSI/RM协议体系,1 OSI/RM参考模型,1.1 OSI/RM的形成 。,OSI规定了可以互联的计算机系统之间的通信协议， 遵从OSI协议的网络通信产品都是所谓的开发系统， 也就是意味着可以与其他网络系统
2、进行互联,1.2OSI/RM层次结构 1网络分层的必要性,网络分层和优点,层 layer：描述了所有需求的有效的通讯过程，并把这些过程逻辑上的组叫做层 分层的优点： 各层间相互独立，把网络操作分成低复杂性单元 灵活性好。某一层变化不会影响到别层，设计者可专心设计和开发模块功能。 促进标准化工作 定义了用于即插即用兼容性的标准接口，使网络易于维护和实现,2OSI/RM的层次结构,封装与解封装,封装 （ encapsulate/encapsulation）：数据要通过网络进行传输，要从高层一层一层的向下传送，如果一个主机要传送数据到别的主机，先把数据装到一个特殊协议报头中，这个过程叫-封装解封装：
3、上述的逆向过程,3OSI/RM的数据封装拆封,传输层,数据链路层,物理层,网络层,上层数据,上层数据,TCP 头,数据,IP 头,0101110101001000010,数据,Frame头,表示层,应用层,会话层,段,包,比特,帧,PDU,封装数据,上层数据,IP + TCP +上层数据,Frame 头,TCP+上层数据,IP 头,上层数据,TCP 头,0101110101001000010,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示层,应用层,会话层,解封装数据,数据传输过程,ISO/OSI参考模型,1.物理层 （1）物理层的功能物理层的主要功能是完成相临节点之间原始比特流的传输，控制数据怎样
4、被放置到通信介质上。物理层协议关心的典型问题是使用什么样的物理信号来表示数据 “1” 和 “0” ；一位持续的时间多长；数据传输能否在两个方向上进行；最初的连接如何建立和完成通信后连接如何终止，物理接口（插头和插座）有多少针以及各针的用处。属于物理层定义的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。,ISO/OSI参考模型,1.物理层 （2）物理层的主要网络设备 A.中继器 B.集线器,ISO/OSI参考模型,2.数据链路层 （1）数据链路层的功能数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流
5、量控制、数据的检错、重发等。在这一层，数据的单位称为帧（frame）。数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。,ISO/OSI参考模型,2.数据链路层 （2）数据链路层的主要网络设备数据链路层的网络设备主要有网卡、网桥和交换机。,ISO/OSI参考模型,3.网络层 （1）网络层的功能网络层主要功能是完成网络中主机间的报文传输，根据采用的路由协议，选择最优路径，对子网间的数据包进行路由选择。在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。,ISO/OSI参考模型,3.网络层 （2）网络层的设备路由器路由器是一
6、种连接多个网络或网段的网络设备,ISO/OSI参考模型,4.传输层 （1）传输层的功能传输层是第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。在这一层，数据的单位称为数据段（segment）。传输层相关的协议有：TCP和UDP，它们涉及服务使用的端口号，主机根据端口号识别服务（WWW服务端口号80，Telnet端口号23等）；根据源IP、源端口号、目标IP、目标端口号，四者共同标识一个会话。传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。,ISO/OSI参考模型,5.会话层会话层允许不同机器上的
7、用户之间建立会话关系，并可以对用户之间的会话进行管理、终止等对话控制。同步是会话层的一种服务，如果在平均每小时出现一次大故障的网络上，两台机器要进行一次两小时的文件传输，想想会出现什么样的问题？每一次传输中途失败后，都不得不重新传送这个文件。当网络再次出现大故障时，可能又会半途而废。为了解决这个问题，会话层提供了一种方法，即在数据中插入同步点（利用在数据中插入校验点来实现数据的同步），每次网络出现故障后，仅仅重传最后一个同步点以后的数据。会话层协议的代表包括：NetBIOS、ZIP（AppleTalk区域信息协议）等。,ISO/OSI参考模型,6.表示层表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个
8、主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。具体的说，表示层如同应用程序和网络之间的翻译官，在表示层，数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理如果在Internet上查询你银行账户，使用的即是一种安全连接。你的账户数据在发送前被加密，在网络的另一端，表示层将对接收到的数据解密。除此之外，表示层协议还对图片和文件格式信息进行解码和编码。表示层协议的代表包括：ASCII、ASN.1、JPEG、MPEG等。,ISO/OSI参考模型,7.应用层应用层是OSI七层模型的
9、第七层也是最高层，它是计算机网络与最终用户间的接口，它包含了系统管理员管理网络服务所涉及的所有问题和基本功能。它在第六层提供的数据传输和数据表示等各种服务的基础上，为网络用户或应用程序提供完成特定网络服务功能所需的各种应用层协议。简单一点描述应用层应该是，用户通过应用层的协议去完成用户想要完成的任务。例子：如果你想上网，输入网址http:/就会出现网页画面，网页本身没有在本地，那怎么可以浏览网页呢，这是因为有了应用层的协议http(超文本传输协议)来帮助用户与远端的WEB服务器进行连接且请求传输文件。,ISO/OSI参考模型,8.应用层 常用的应用层协议有： HTTP:超文本传输协议 FTP:
10、文件传输协议 TELNET:远程登录 SNMP：简单网络管理协议 SMTP：简单邮件传输协议 NNTP：网络新闻组传输协议 DNS：域名解析协议,2 TCP/IP协议体系,2 TCP/IP协议体系,ISO制定的OSI参考模型的过于庞大、复杂招致了许多批评。与此对照，由技术人员自己开发的TCP/IP协议栈获得了更为广泛的应用。TCP/IP协议栈是美国国防部高级研究计划局计算机网（Advanced Research Projects Agency Network，ARPANET）和其后继因特网使用的参考模型。ARPANET是由美国国防部（U.SDepartment of Defense，DoD）赞
11、助的研究网络。最初，它只连接了美国境内的四所大学。随后的几年中，它通过租用的电话线连接了数百所大学和政府部门。最终ARPANET发展成为全球规模最大的互连网络-因特网。最初的ARPANET于1990年永久性地关闭,早期的协议族 全球范围,TCP/IP介绍,主机,Internet,TCP/IP,主机,2.1 TCP/IP协议体系的层次结构,TCP/IP模型,1、主机到网络层 主机到网络层也称为网络接入层，在该层添加物理地址，在网络中传递数据，如802.2、802.3和以太网就属于该层。 主机到网络层包含了OSI模型的数据链路层和物理层。 2、网络互连层 网络互连层是整个TCP/IP协议栈的核心。
12、它的功能是把分组发往目标网络或主机。同时，为了尽快地发送分组，可能需要沿不同的路径同时进行分组传递。 网络互连层定义了分组格式和协议，即IP协议。 网络互连层除了需要完成路由的功能外，也可以完成将不同类型的网络（异构网）互连的任务。除此之外，网络互连层还需要完成拥塞控制的功能。,TCP/IP模型,3、传输层 在TCP/IP模型中，传输层的功能是使源端主机和目标端主机上的对等实体可以进行会话。在传输层定义了两种服务质量不同的协议。即：传输控制协议TCP（transmission control protocol）和用户数据报协议UDP（user datagram protocol）。 TCP协议
13、是一个面向连接的、可靠的协议。它将一台主机发出的字节流无差错地发往互联网上的其他主机。在发送端，它负责把上层传送下来的字节流分成报文段并传递给下层。在接收端，它负责把收到的报文进行重组后递交给上层。TCP协议还要处理端到端的流量控制，以避免缓慢接收的接收方没有足够的缓冲区接收发送方发送的大量数据。 UDP协议是一个不可靠的、无连接协议，主要适用于不需要对报文进行排序和流量控制的场合。,TCP/IP模型,4、应用层TCP/IP模型将OSI参考模型中的会话层和表示层的功能合并到应用层实现。应用层面向不同的网络应用引入了不同的应用层协议。其中，有基于TCP协议的，如文件传输协议（File Trans
14、fer Protocol，FTP）、虚拟终端协议（TELNET）、超文本链接协议（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP），也有基于UDP协议的，如简单文件传输协议（TFTP）.,2.2 TCP/IP协议体系的协议分布,all over IP和IP over all,2.3 TCP/IP协议体系的数据封装拆封,几种常见的数据封装结构和信息单元名称,2.4 IP协议,2.4.1 IP协议及特点 IP协议是TCP/IP协议体系中最核心的协议，它提供不可靠、无连接的服务，也即依赖其他层的协议进行差错控制。,IP首部结构,IP协议是一个面向无连接不可靠的网络层协议，具体表现
15、在： 不保证源主机发送出来的IP数据包一定无差错地交付到目的主机。 不保证源主机发送出来的IP数据包都在某一规定的时间内交付到目的主机。 不保证源主机发送出来的IP数据包一定按发送时的顺序交付到目的主机。 不保证源主机发送出来的IP数据包不会重复交付到目的主机。 不故意丢弃IP数据包。丢弃IP数据包的情况主要是：路由器检测出首部校验和有错误；TTL为零；或由于网络中通信量过大，路由器或目的主机中的缓存已无空闲空间。,3 局域网协议,网络所覆盖的地理范围比较小； 数据的传输速率比较高； 具有较低的延迟和误码率； 局域网的经营权和属于某个单位； 便于安装、维护和扩充，建网成本低、周期短。,3 局域
16、网协议3.1 局域网的特点,IEEE 802标准内部关系,3.2 IEEE 802 标准,IEEE802是主要的局域网标准，该标准描述的局域网是通过共享的传输介质通信,IEEE 802局域网实现模型,3.3 局域网体系结构,信道分配方法,静态分配方法,动态分配方法,随机接入,受控接入,3.4 介质访问控制方法,要 点,先听后发，边听边发， 冲突停止，随机延迟后重发。,信道分配方法：“争用”。网络拓扑结构：总线型。,带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）控制方法,B向 D 发送数据,C,D,A,E,匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）,匹配电阻,不接受,不接受,不接受,接受,B,只有 D 接受 B 发送的数据,1 km,A,B,t,t = B 检测到信道空闲 发送数据,t = / 2 发生碰撞,A,B,A,B,t = 0A 检测到 信道空闲 发送数据,A,B,t = 0,A,B,单程端到端 传播时延记为,要 点,信道分配方法：“轮转”。网络拓扑结构：环状。,基本原理,令牌环（Token Ring）访问控制方法,英文缩写为FDDI；光纤作为传输介质；令牌介质访问控制方法；反向旋转的双环拓扑；100Mbps的数据传输速率。,3.5 光纤分布式数据接口FDDI,
