,第2章 网络体系结构、协议和软件系统,2.1 网络体系结构 2.2 网络的三个著名标准化组织的组成与主要贡献 2.3 TCP/IP通信标准 2.4 网络操作系统 2.5 计算机网络系统模型,2.1 网络体系结构 2.1.1 协议的本质与功能 网络中的计算机之间进行通信时，它们之间必须使用一种双方都能理解的语言，这种语言被称为“协议”。,2.1.1.1 协议的中心任务 1. 协议的语法(如何讲)问题 协议定义了如何进行通信的问题，即对通信双方采用的数据格式、编码等进行定义。例如，报文中内容的组织形式，如报文中内容的顺序、形式等等。这就是协议的语法问题。 2. 协议的语义(讲什么)问题 协议应解决在什么层次上定义了通信，其内容是什么，即对发出请求、执行的动作，以及对方的应答做出解释。例如，对于报文，它由什么部分组成，哪些部分用于控制数据，哪些部分是真正的通信内容。这就是协议的语义问题。,3. 协议的定时(讲话次序)问题 定时(又称时序)协议定义了何时进行通信，先讲什么，后讲什么，讲话的速度等，这就是定时问题。例如，是采用同步传输还是异步传输。 总之，协议必须在解决好语义、语法和定时这三部分的问题之后，才算比较完整地构成了数据通信的语言。因此，又将语义、语法和定时称为网络的3要素。,2.1.1.2 协议的功能 1. 分割与重组 2. 寻址 3. 封装与拆封 4. 排序 5. 信息流控制 6. 差错控制 7. 同步 8. 干路传输 9. 连接控制,2.1.2 计算机网络体系结构的概念 1. 层次化体系结构的概述 协议(protocol)：是一种通信约定。 层次(layer) 接口(interface)：接口就是同一节点内，相邻层之间交换信息的连接之点。 层次性体系结构(Network Architecture) 2.1.3 ISO的OSI七层参考模型 2.1.3.1 OSI七层参考模型层次划分、结构特点和数据流,2.1.3.2 OSI参考模型的七层及其功能特点 低三层：面向通信，偏向硬件技术 高三层：面向用户，偏向软件技术 中间层：运输层，高三层和低三层的接口 (1) 物理层(Physical Layer) 物理层是OSI参考模型的最低层，也是OSI模型的第一层。其主要功能用一句话表示就是“确定如何使用物理传输介质”，即利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，在通信线路上传输数据比特的电信号”。 计算机网络中有许多物理设备和各种传输介质，因此物理层真正的作用是要尽可能地屏蔽掉各种媒体和设备的具体特性，使得数据链路层感觉不到差异的存在。这样，数据链路层就可以只考虑本层的协议和服务功能。,(2) 数据链路层(Data Link Layer) 数据链路层是OSI模型的第二层，其主要功能用一句话表示，就是“通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路”。链路层是利用物理层提供的原始比特流，在邻接节点之间实现透明的、可靠的数据传输。 (3) 网络层(Network Layer) 它的主要任务用一句话表示就是“通过路由选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径”。网络层利用数据链路层提供的邻接节点间的数据传送功能，保证终端系统间进行透明、高可靠的数据传递 链路层仅负责将帧从线路一端送到相邻的另一端，若数据从源到目标传输并不是相邻节点，则需要经多次跳跃，网络层则负责端到端的通信。还有阻塞控制和网络互连的作用。 (4) 传输层(Transport Layer) 它的主要任务用一句话表示就是“向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输”。传输层的目的是向高层屏蔽下层数据通信的细节，即向用户透明地传送报文。,(5) 会话层(Session Layer) 会话层是OSI模型的第五层，它是用户应用程序和网络之间的接口，它的主要任务用一句话表示就是“向两个表示层提供建立和使用连接的方法”。这种表示层之间的连接称为会话。因此，会话层的任务就是组织两个会话进程之间的通信，并对数据交换进行管理。 (6) 表示层(Presentation Layer) 表示层是OSI模型的第六层，它的主要功能用一句话表示就是“处理信息编码、数据格式转换和加密解密”。,(7) 应用层(Application Layer) 应用层是OSI参考模型的最高层，它是用户应用程序和网络之间的接口，它的一句话功能表示为“直接向用户提供服务”，完成用户希望在网络上完成的各种工作。这一层的主要功能是负责网络中应用程序与网络操作系统之间的联系，包括建立与结束使用者之间的联系，监督、管理相互连接起来的应用系统和所使用的应用资源。这一层还为用户提供各种服务，包括目录服务、文件传送、远程登录、电子函件、虚拟终端、作业传送和操作，以及网络管理等。然而，这一层并不包含应用程序本身。,2.2 网络的三个著名标准化组织的组成与主要贡献 2.2.1 国际标准化组织ISO 2.2.2 电气电子工程师协会IEEE 2.2.3 美国国防部高级研究计划局ARPA,国际标准化组织(ISO) 一、简介： 国际标准化组织(International Organization for Standardization)简称ISO，是一个全球性的非政府组织，是国际标准化领域中一个十分重要的组织。ISO成立于1946年，当时来自25个国家的代表在伦敦召开会议，决定成立一个新的国际组织，以促进国际间的合作和工业标准的统一。于是，ISO这一新组织于1947年2月23日正式成立，总部设在瑞士的日内瓦。ISO于1951年发布了第一个标准工业长度测量用标准参考温度。,二、ISO的组织结构 ISO的组织机构包括全体大会、主要官员、成员团体、通信成员、捐助成员、政策发展委员会、理事会、ISO中央秘书处、特别咨询组、技术管理局、标样委员会、技术咨询组、技术委员会等。 ISO技术工作是高度分散的，分别由2700多个技术委员会(TC)、分技术委员会(SC)和工作组(WG)承担。在这些委员会中，世界范围内的工业界代表、研究机构、政府权威、消费团体和国际组织都作为对等合作者共同讨论全球的标准化问题。,三、国际标准的形成过程 国际标准由技术委员会(TC)和分技术委员会(SC)经过六个阶段形成： 第一阶段：申请阶段；第二阶段：预备阶段；第三阶段：委员会阶段；第四阶段：审查阶段；第五阶段：批准阶段；第六阶段：发布阶段。 若在开始阶段得到的文件比较成熟，则可省略其中的一些阶段,电气电子工程师协会(IEEE) 于1980年2月组成了IEEE局域网标准委员会(简称IEEE 802委员会)，专门负责有关局域网的标准化工作，后来该委员会的工作又扩大到城域网。委员会制订的IEEE 802局域网标准已经得到了国际标准化组织ISO的认可，将IEEE 802标准确定为ISO 8802标准，局域网标准指的就是IEEE 802的系列标准 。,IEEE 802标准主要包括下列内容， IEEE 802.1A： 体系结构 IEEE 802.1B：寻址、网间互连和网络管理 IEEE 802.2：逻辑链路控制LLC IEEE 802.3：CSNA/CD访问控制与物理层规范 IEEE 802.4：Token BUS(令牌总线)访问控制与物理层技术规范 IEEE 802.5：Token Ring(令牌环)访问控制与物理层技术规范 IEEE 802.6：城域网访问控制与物理层技术规范 IEEE 802.7：宽带局域网技术标准 IEEE 802.8：光纤网络技术标准（FDDI） IEEE 802.9：集成化语音/数据局域网（IVD LAN） IEEE 802.10：可互操作局域网安全标准(SILS) IEEE 802.11：无线局域网LAN IEEE 802.12：按需优先（100VGAnyLAN）,2.3 TCP/IP通信标准 Internet采用了一种标准的计算机网络语言（技术上称为协议），以保证数据安全、可靠地到达指定的目的地，Internet协议分为两个部分：TCP （传输控制协议）和IP（网络层协议）。,它是一种对计算机数据（电信号）打包后寻址的标准方法，几乎可以没有任何损失而迅速地将计算机数据经路由器传输到全世界的任何地方。当一个Internet用户通过网络向其它机器发送数据时， TCP协议把数据分成若干个小数据包，并给每个数据包加上特定的标志，当数据包到达目的地后，计算机去掉其中的IP地址信息，并利用TCP的装箱单检验数据是否有损失，然后将各数据包重新组合还原成原来的数据文件。由于传输路径的不同，加上其它各种原因，接收方计算机得到的可能是损坏的数据包，TCP协议将负责检查和处理错误，必要时要求发送端重新发送。TCP/IP 协议的层次 结构由上至下分为：应用层、传输层、网络层（互连网层）和网络接口层。,各种不同类型的计算机网之所以可以用TCP/IP同Internet打交道，是由于采用了一种被称为网关(Gateway)专用机器，负责计算机网的本地语言与TCP/IP 语言相互转换。简言之，Internet这样一个巨大的无缝隙的全球网，能够对请求立即作出响应，是由计算机、网关、路由器和协议所保证。在Internet上做任何事，地址起着至关重要的作用，当你与Internet上其它用户和计算机进行通信或寻找Internet的各种资源时，都必须知道地址。Internet采用TCP/IP协议，网络中的所有计算机均称为主机，每台主机必须有一个地址：IP地址。Internet上的计算机之间可以互相通信是因为每台计算机采用一个唯一的IP地址。每个数据包上标明去向的IP包头就是一个地址标志。,Internet地址有两种形式： 一种是机器可识别的地址，用数字表示，如：210.38.128.33； 另一种是便于记忆的地址，用字符表示，称为域名(domain name)。 IP地址按网络规模的大小主要可分成三类: A类地址、B类地址、C类地址。 域名通常按以下形式组成host.subdomain.domain。其中，主机(host)通常是特定位置上的某台机器，主机和本地网组合形成了区域，一个区域可以和另一个区域组合成更大的区域，出现一个区域包含另一个区域的情形。如湛江海洋大学的域名是：zjou.edu.cn。而地址zjou2.zjou.edu.cn中，zjou2是主机名，zjou，edu和cn都是区域，zjou表示湛江海洋大学，edu表示教育，cn表示中国，前一个区域被后一个区域所包含。,域名 意义 com 商业组织 edu 教育部门 gov 政府部门 mil 军事部门 net 主要网络支持中心 org 上述以外的机构 int 国际组织,国家代码 国家 ca 加拿大 cn 中国 de 德国 fr 法国 gb 英国 jp 日本 us 美国,INTERNET的最高层域名由INTERNET网络协会负责网络地址分配的委员会进行登记和管理，它还为INTERNET的每一台主机分配唯一的IP地址。 全世界现有3个大的网络信息中心： INTER NIC 负责美国及其它地区 RIPE-NIC 负责欧洲地区 APNIC 负责亚太地区,2.4 网络操作系统 2.4.2 网络的软件系统 1. 网络操作系统 网络操作系统是最主要的网络软件，它通常被安装在服务器上，并对网络实施高效、安全的管理；并使各类网络用户能够在各种网络工作站的站点上去方便、高效、安全地享用和管理网络上的各种资源；它还为用户提供各种网络服务功能以及负责提供网络系统安全性的管理和维护。,2. 网络管理软件 网络管理软件用于监视和控制网络的运行。网络管理主要包括自动监控设备和线路的情况、网络流量及拥挤的程度、虚拟网络的配置和管理等。 3. 各种网络应用软件平台和应用软件 (1) 数