网络体系结构网络体系结构与网络协议与网络协议 湖北工业大学计算机学院 王春枝教授中职国培计算机技术与应用专业本章学习要求本章学习要求本章学习要求本章学习要求：l l掌握：掌握：掌握：掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念l l掌握：网络体系结构的层次化研究方法掌握：网络体系结构的层次化研究方法掌握：网络体系结构的层次化研究方法掌握：网络体系结构的层次化研究方法l l掌握：掌握：掌握：掌握：OSIOSI参考模型及各层的基本服务功能参考模型及各层的基本服务功能参考模型及各层的基本服务功能参考模型及各层的基本服务功能l l掌握：掌握：掌握：掌握：TCP/IPTCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本服务参考模型的层次划分、各层的基本服务参考模型的层次划分、各层的基本服务参考模型的层次划分、各层的基本服务 功能与主要协议功能与主要协议功能与主要协议功能与主要协议l l了解：了解：了解：了解：OSIOSI参考模型与参考模型与参考模型与参考模型与TCP/IPTCP/IP参考模型的比较参考模型的比较参考模型的比较参考模型的比较l l了了了了解解解解：网网网网络络络络协协协协议议议议标标标标准准准准组组组组织织织织，RFCRFC文文文文档档档档、InternetInternet草草草草案案案案与与与与 InternetInternet协议标准的制定协议标准的制定协议标准的制定协议标准的制定过程过程过程过程2.1 网络体系结构的基本概念2.1.1 2.1.1 网络协议的概念网络协议的概念网络协议的概念网络协议的概念l l网络协议网络协议网络协议网络协议是是是是为网络数据交换而制定的规则、约为网络数据交换而制定的规则、约为网络数据交换而制定的规则、约为网络数据交换而制定的规则、约定与标准；定与标准；定与标准；定与标准；l l网络协议的三要素：网络协议的三要素：网络协议的三要素：网络协议的三要素：语义语义语义语义、语法语法语法语法与与与与时序时序时序时序；l l语义：用于解释比特流的每一部分的意义；语义：用于解释比特流的每一部分的意义；语义：用于解释比特流的每一部分的意义；语义：用于解释比特流的每一部分的意义； l l语法：语法是用户数据与控制信息的结构与格语法：语法是用户数据与控制信息的结构与格语法：语法是用户数据与控制信息的结构与格语法：语法是用户数据与控制信息的结构与格 式，以及数据出现的顺序的意义；式，以及数据出现的顺序的意义；式，以及数据出现的顺序的意义；式，以及数据出现的顺序的意义；l l时序：事件实现顺序的详细说明。时序：事件实现顺序的详细说明。时序：事件实现顺序的详细说明。时序：事件实现顺序的详细说明。现实社会存在的邮政系统现实社会存在的邮政系统2.1.2 2.1.2 协议、层次、接口与体系结构的概念协议、层次、接口与体系结构的概念 计算机网络的四个重要的概念计算机网络的四个重要的概念计算机网络的四个重要的概念计算机网络的四个重要的概念：l l层次（层次（层次（层次（layerlayer）l l协议（协议（协议（协议（protocolprotocol）l l 接口（接口（接口（接口（interfaceinterface）l l 体系结构（体系结构（体系结构（体系结构（architecturearchitecture）层次（层次（layerlayer）l l层次是人们对复杂问题处理的基本方法层次是人们对复杂问题处理的基本方法层次是人们对复杂问题处理的基本方法层次是人们对复杂问题处理的基本方法；l l将总体要实现的很多功能分配在不同层次中；将总体要实现的很多功能分配在不同层次中；将总体要实现的很多功能分配在不同层次中；将总体要实现的很多功能分配在不同层次中；l l对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定；规定；规定；规定；l l不同的系统分成相同的层次；不同的系统分成相同的层次；不同的系统分成相同的层次；不同的系统分成相同的层次；l l不同系统的最低层之间存在着不同系统的最低层之间存在着不同系统的最低层之间存在着不同系统的最低层之间存在着“ “物理物理物理物理” ”通信；通信；通信；通信；l l不同系统的对等层次之间存在着不同系统的对等层次之间存在着不同系统的对等层次之间存在着不同系统的对等层次之间存在着“ “虚拟虚拟虚拟虚拟” ”通信；通信；通信；通信；l l对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信规定；规定；规定；规定；l l高层使用低层提供的服务时，并不需要知道低高层使用低层提供的服务时，并不需要知道低高层使用低层提供的服务时，并不需要知道低高层使用低层提供的服务时，并不需要知道低层服务的具体实现方法。层服务的具体实现方法。层服务的具体实现方法。层服务的具体实现方法。 接口（接口（interfaceinterface）l l接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点点点点; ; ; ;l l同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接口，低层向高层通过接口提供服务口，低层向高层通过接口提供服务口，低层向高层通过接口提供服务口，低层向高层通过接口提供服务; ; ; ;l l只要接口条件不变、低层功能不变，低层功能只要接口条件不变、低层功能不变，低层功能只要接口条件不变、低层功能不变，低层功能只要接口条件不变、低层功能不变，低层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的工作。统的工作。统的工作。统的工作。网络体系结构（网络体系结构（network architecturenetwork architecture）l l一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议集杂的协议集杂的协议集杂的协议集; ; ; ;l l网络协议是按层次结构来组织的；网络协议是按层次结构来组织的；网络协议是按层次结构来组织的；网络协议是按层次结构来组织的；l l网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络体系结构；体系结构；体系结构；体系结构；l l网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精确的定义；行了精确的定义；行了精确的定义；行了精确的定义；l l体系结构是抽象的，而实现是指能够运行的一体系结构是抽象的，而实现是指能够运行的一体系结构是抽象的，而实现是指能够运行的一体系结构是抽象的，而实现是指能够运行的一些硬件和软件。些硬件和软件。些硬件和软件。些硬件和软件。 2.1.3 2.1.3 网络体系结构的研究方法网络体系结构的研究方法层次结构研究方法的优点层次结构研究方法的优点层次结构研究方法的优点层次结构研究方法的优点：l l各层之间相互独立各层之间相互独立各层之间相互独立各层之间相互独立; ;l l灵活性好灵活性好灵活性好灵活性好; ;l l各层都可以采用最合适的技术来实现各层都可以采用最合适的技术来实现各层都可以采用最合适的技术来实现各层都可以采用最合适的技术来实现; ;l l易于实现和维护易于实现和维护易于实现和维护易于实现和维护; ;l l有利于促进标准化。有利于促进标准化。有利于促进标准化。有利于促进标准化。 2.2 OSI2.2 OSI参考模型参考模型 2.2.1 OSI2.2.1 OSI参考模型的基本概念参考模型的基本概念参考模型的基本概念参考模型的基本概念 l l在制定计算机网络标准方面，起着很大作用的两大国在制定计算机网络标准方面，起着很大作用的两大国在制定计算机网络标准方面，起着很大作用的两大国在制定计算机网络标准方面，起着很大作用的两大国际组织是：际组织是：际组织是：际组织是： 国际电报与电话咨询委员会国际电报与电话咨询委员会国际电报与电话咨询委员会国际电报与电话咨询委员会 CCITTCCITT，Consultative Committee on Consultative Committee on International Telegraph and TelephoneInternational Telegraph and Telephone 国际标准化组织国际标准化组织国际标准化组织国际标准化组织 ISOISO，International Standards OrganizationInternational Standards Organizationl lCCITTCCITT与与与与ISOISO的工作领域是不同的：的工作领域是不同的：的工作领域是不同的：的工作领域是不同的： CCITT CCITT 主要是考虑通信标准的制定主要是考虑通信标准的制定主要是考虑通信标准的制定主要是考虑通信标准的制定 ISOISO主要是考虑信息处理与网络体系结构主要是考虑信息处理与网络体系结构主要是考虑信息处理与网络体系结构主要是考虑信息处理与网络体系结构l l在在在在OSIOSI中中中中 的的的的“ “开放开放开放开放” ”是指只要遵循是指只要遵循是指只要遵循是指只要遵循OSIOSI标准，标准，标准，标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其它任何系统进行通信；遵循同一标准的其它任何系统进行通信；遵循同一标准的其它任何系统进行通信；遵循同一标准的其它任何系统进行通信；l lOSIOSI标准中，采用的是三级抽象：标准中，采用的是三级抽象：标准中，采用的是三级抽象：标准中，采用的是三级抽象： 体系结构（体系结构（体系结构（体系结构（architecturearchitecture） 服务定义（服务定义（服务定义（服务定义（service definitionservice definition） 协议说明（协议说明（协议说明（协议说明（protocol specificationprotocol specification）体系结构体系结构l l开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包括的可能的服务；层所包括的可能的服务；层所包括的可能的服务；层所包括的可能的服务；l l作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；l l对网络内部结构最精炼地概括与描述。对网络内部结构最精炼地概括与描述。对网络内部结构最精炼地概括与描述。对网络内部结构最精炼地概括与描述。 服务定义服务定义l l详细地说明了各层所提供的服务；详细地说明了各层所提供的服务；详细地说明了各层所提供的服务；详细地说明了各层所提供的服务；l l某一层的服务就是该层及其以下各层的一种某一层的服务就是该层及其以下各层的一种某一层的服务就是该层及其以下各层的一种某一层的服务就是该层及其以下各层的一种能力；能力；能力；能力；l l低层的服务是通过接口向上一层提供的低层的服务是通过接口向上一层提供的低层的服务是通过接口向上一层提供的低层的服务是通过接口向上一层提供的; ; ; ;l l各层所提供的服务与这些服务是如何实现的各层所提供的服务与这些服务是如何实现的各层所提供的服务与这些服务是如何实现的各层所提供的服务与这些服务是如何实现的无关；无关；无关；无关；l l定义了层与层之间的接口与各层使用的原语，定义了层与层之间的接口与各层使用的原语，定义了层与层之间的接口与各层使用的原语，定义了层与层之间的接口与各层使用的原语，但不涉及接口是具体实现的。但不涉及接口是具体实现的。但不涉及接口是具体实现的。但不涉及接口是具体实现的。 协议说明协议说明OSIOSI标准中的各种协议精确地定义了：标准中的各种协议精确地定义了：标准中的各种协议精确地定义了：标准中的各种协议精确地定义了：l l应该发送什么样的控制信息；应该发送什么样的控制信息；应该发送什么样的控制信息；应该发送什么样的控制信息；l l如何解释这个控制信息。如何解释这个控制信息。如何解释这个控制信息。如何解释这个控制信息。 协议的规程说明具有最严格的约束。协议的规程说明具有最严格的约束。协议的规程说明具有最严格的约束。协议的规程说明具有最严格的约束。 l lOSIOSI参考模型只是描述了一些概念，用来协调参考模型只是描述了一些概念，用来协调参考模型只是描述了一些概念，用来协调参考模型只是描述了一些概念，用来协调进程间通信标准的制定；进程间通信标准的制定；进程间通信标准的制定；进程间通信标准的制定；l l在在在在OSIOSI的范围内，只有各种的协议是可以被实的范围内，只有各种的协议是可以被实的范围内，只有各种的协议是可以被实的范围内，只有各种的协议是可以被实现的，而各种产品只有和现的，而各种产品只有和现的，而各种产品只有和现的，而各种产品只有和OSIOSI的协议相一致时的协议相一致时的协议相一致时的协议相一致时才能互连；才能互连；才能互连；才能互连；l lOSIOSI参考模型并不是一个标准，而是一个在制参考模型并不是一个标准，而是一个在制参考模型并不是一个标准，而是一个在制参考模型并不是一个标准，而是一个在制定标准时所使用的概念性的框架。定标准时所使用的概念性的框架。定标准时所使用的概念性的框架。定标准时所使用的概念性的框架。 2.2.2 OSI2.2.2 OSI参考模型的结构参考模型的结构ISOISO划分七层结构的基本原则划分七层结构的基本原则划分七层结构的基本原则划分七层结构的基本原则：l l网中各结点都具有相同的层次；网中各结点都具有相同的层次；网中各结点都具有相同的层次；网中各结点都具有相同的层次；l l不同结点的同等层具有相同的功能；不同结点的同等层具有相同的功能；不同结点的同等层具有相同的功能；不同结点的同等层具有相同的功能；l l同一结点内相邻层之间通过接口通信；同一结点内相邻层之间通过接口通信；同一结点内相邻层之间通过接口通信；同一结点内相邻层之间通过接口通信；l l每每每每一一一一层层层层可可可可以以以以使使使使用用用用下下下下层层层层提提提提供供供供的的的的服服服服务务务务，并并并并向向向向其其其其上上上上层层层层提提提提供服务；供服务；供服务；供服务；l l不不不不同同同同结结结结点点点点的的的的同同同同等等等等层层层层通通通通过过过过协协协协议议议议来来来来实实实实现现现现对对对对等等等等层层层层之之之之间间间间的的的的通信。通信。通信。通信。OSIOSI参考模型的结构参考模型的结构 2.2.3 OSI2.2.3 OSI参考模型各层的功能参考模型各层的功能物理层的主要功能物理层的主要功能物理层的主要功能物理层的主要功能：l l利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管 理和释放物理连接；理和释放物理连接；理和释放物理连接；理和释放物理连接；l l实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数 据传输服务；据传输服务；据传输服务；据传输服务；l l物理层的数据传输单元是比特。物理层的数据传输单元是比特。物理层的数据传输单元是比特。物理层的数据传输单元是比特。数据链路层的主要功能数据链路层的主要功能数据链路层的主要功能数据链路层的主要功能：l l在物理层提供的服务基础上，数据链路层在在物理层提供的服务基础上，数据链路层在在物理层提供的服务基础上，数据链路层在在物理层提供的服务基础上，数据链路层在 通信的实体间建立数据链路连接；通信的实体间建立数据链路连接；通信的实体间建立数据链路连接；通信的实体间建立数据链路连接；l l传输以传输以传输以传输以“帧帧帧帧”为单位的数据包；为单位的数据包；为单位的数据包；为单位的数据包；l l采用差错控制与流量控制方法，使有差错的采用差错控制与流量控制方法，使有差错的采用差错控制与流量控制方法，使有差错的采用差错控制与流量控制方法，使有差错的 物理线路变成无差错的数据链路。物理线路变成无差错的数据链路。物理线路变成无差错的数据链路。物理线路变成无差错的数据链路。 网络层的主要功能网络层的主要功能网络层的主要功能网络层的主要功能：l l通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径；路径；路径；路径；l l为数据在结点之间传输创建逻辑链路；为数据在结点之间传输创建逻辑链路；为数据在结点之间传输创建逻辑链路；为数据在结点之间传输创建逻辑链路；l l实现拥塞控制、网络互连等功能。实现拥塞控制、网络互连等功能。实现拥塞控制、网络互连等功能。实现拥塞控制、网络互连等功能。传输层的主要功能传输层的主要功能传输层的主要功能传输层的主要功能：l l向用户提供可靠端到端向用户提供可靠端到端向用户提供可靠端到端向用户提供可靠端到端（end-to-endend-to-end）服务；服务；服务；服务；l l处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题；输问题；输问题；输问题；l l传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机通信体系结构中关键的一层。通信体系结构中关键的一层。通信体系结构中关键的一层。通信体系结构中关键的一层。会话层的主要功能会话层的主要功能会话层的主要功能会话层的主要功能：l l负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点到点负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点到点负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点到点负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点到点传输不中断；传输不中断；传输不中断；传输不中断；l l管理数据交换。管理数据交换。管理数据交换。管理数据交换。 表示层的主要功能表示层的主要功能表示层的主要功能表示层的主要功能：l l用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式；用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式；用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式；用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式；l l数据格式变换；数据格式变换；数据格式变换；数据格式变换；l l数据加密与解密；数据加密与解密；数据加密与解密；数据加密与解密；l l数据压缩与恢复。数据压缩与恢复。数据压缩与恢复。数据压缩与恢复。应用层的主要功能应用层的主要功能应用层的主要功能应用层的主要功能: : : :l l为应用程序提供了网络服务为应用程序提供了网络服务为应用程序提供了网络服务为应用程序提供了网络服务; ; ; ;l l应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使得协同工作的应用程序之间的同步得协同工作的应用程序之间的同步得协同工作的应用程序之间的同步得协同工作的应用程序之间的同步; ; ; ;l l建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制。制。制。制。 2.2.4 OSI2.2.4 OSI环境中的数据传输过程环境中的数据传输过程1.OSI1.OSI环境（环境（OSI environmentOSI environment） 2.OSI2.OSI环境中的数据传输过程环境中的数据传输过程 2.2.5 2.2.5 面向连接服务与无连接服务面向连接服务与无连接服务l l在网络体系结构中讨论的服务可以分为通信在网络体系结构中讨论的服务可以分为通信在网络体系结构中讨论的服务可以分为通信在网络体系结构中讨论的服务可以分为通信子网对网络中数据传输所提供的服务子网对网络中数据传输所提供的服务子网对网络中数据传输所提供的服务子网对网络中数据传输所提供的服务, ,与整个与整个与整个与整个网络系统为用户提供的服务；网络系统为用户提供的服务；网络系统为用户提供的服务；网络系统为用户提供的服务；l l通信子网的服务是指通信子网对主机间数据通信子网的服务是指通信子网对主机间数据通信子网的服务是指通信子网对主机间数据通信子网的服务是指通信子网对主机间数据传输的效率和可靠性所提供的保证机制；传输的效率和可靠性所提供的保证机制；传输的效率和可靠性所提供的保证机制；传输的效率和可靠性所提供的保证机制；l l通信服务可以分为两大类：通信服务可以分为两大类：通信服务可以分为两大类：通信服务可以分为两大类： 面向连接服务（面向连接服务（面向连接服务（面向连接服务（connect-oriented connect-oriented serviceservice） 无连接服务（无连接服务（无连接服务（无连接服务（connectless serviceconnectless service） 理解网络服务需要注意的问题理解网络服务需要注意的问题l l面向连接服务与无连接服务对实现服务的传输面向连接服务与无连接服务对实现服务的传输面向连接服务与无连接服务对实现服务的传输面向连接服务与无连接服务对实现服务的传输可靠性与协议复杂性有很大的影响可靠性与协议复杂性有很大的影响可靠性与协议复杂性有很大的影响可靠性与协议复杂性有很大的影响；l l根据主机间数据传输的可靠性要求和效率的不根据主机间数据传输的可靠性要求和效率的不根据主机间数据传输的可靠性要求和效率的不根据主机间数据传输的可靠性要求和效率的不同，设计者可以选择面向连接服务与无连接服同，设计者可以选择面向连接服务与无连接服同，设计者可以选择面向连接服务与无连接服同，设计者可以选择面向连接服务与无连接服务的类型务的类型务的类型务的类型；l l在网络数据传输的各层，如物理层、数据链路在网络数据传输的各层，如物理层、数据链路在网络数据传输的各层，如物理层、数据链路在网络数据传输的各层，如物理层、数据链路层、网络层与传输层都会涉及面向连接服务与层、网络层与传输层都会涉及面向连接服务与层、网络层与传输层都会涉及面向连接服务与层、网络层与传输层都会涉及面向连接服务与无连接服务的问题。无连接服务的问题。无连接服务的问题。无连接服务的问题。面向连接服务的特点面向连接服务的特点l l面向连接服务的数据传输过程必须经过连接面向连接服务的数据传输过程必须经过连接面向连接服务的数据传输过程必须经过连接面向连接服务的数据传输过程必须经过连接 建立、连接维护与释放连接的三个过程；建立、连接维护与释放连接的三个过程；建立、连接维护与释放连接的三个过程；建立、连接维护与释放连接的三个过程；l l面向连接服务的在数据传输过程中，各分组面向连接服务的在数据传输过程中，各分组面向连接服务的在数据传输过程中，各分组面向连接服务的在数据传输过程中，各分组 可以可以可以可以不携带目的结点的地址不携带目的结点的地址不携带目的结点的地址不携带目的结点的地址；l l面向连接服务的传输连接类似一个通信管道，面向连接服务的传输连接类似一个通信管道，面向连接服务的传输连接类似一个通信管道，面向连接服务的传输连接类似一个通信管道， 发送者在一端放入数据，接收者从另一端取发送者在一端放入数据，接收者从另一端取发送者在一端放入数据，接收者从另一端取发送者在一端放入数据，接收者从另一端取 出数据出数据出数据出数据；l l面向连接数据传输的收发数据顺序不变，传面向连接数据传输的收发数据顺序不变，传面向连接数据传输的收发数据顺序不变，传面向连接数据传输的收发数据顺序不变，传 输可靠性好，但输可靠性好，但输可靠性好，但输可靠性好，但是是是是协议复杂，通信效率不高协议复杂，通信效率不高协议复杂，通信效率不高协议复杂，通信效率不高。无连接服务的特点无连接服务的特点l l无连接服务无连接服务无连接服务无连接服务的的的的每个分组都携带完整的目的结每个分组都携带完整的目的结每个分组都携带完整的目的结每个分组都携带完整的目的结 点地址，各分组在系统中是独立传送的点地址，各分组在系统中是独立传送的点地址，各分组在系统中是独立传送的点地址，各分组在系统中是独立传送的；l l无连接服务中的数据传输过程不需要经过连无连接服务中的数据传输过程不需要经过连无连接服务中的数据传输过程不需要经过连无连接服务中的数据传输过程不需要经过连 接建立、连接维护与释放连接的三个过程；接建立、连接维护与释放连接的三个过程；接建立、连接维护与释放连接的三个过程；接建立、连接维护与释放连接的三个过程；l l数据分组传输过程中，目的结点接收的数据数据分组传输过程中，目的结点接收的数据数据分组传输过程中，目的结点接收的数据数据分组传输过程中，目的结点接收的数据 分组可能出现乱序、重复与丢失的现象分组可能出现乱序、重复与丢失的现象分组可能出现乱序、重复与丢失的现象分组可能出现乱序、重复与丢失的现象；l l无无无无连连连连接接接接服服服服务务务务的的的的可可可可靠靠靠靠性性性性不不不不好好好好，但但但但是是是是协协协协议议议议相相相相对对对对简简简简单单单单，通信效率较高。通信效率较高。通信效率较高。通信效率较高。确认和重传机制的特点确认和重传机制的特点 l l网络数据传输的可靠性一般通过确认和重传机制保证；网络数据传输的可靠性一般通过确认和重传机制保证；网络数据传输的可靠性一般通过确认和重传机制保证；网络数据传输的可靠性一般通过确认和重传机制保证；l l确认是指数据分组的接收结点在正确地接收到每个分确认是指数据分组的接收结点在正确地接收到每个分确认是指数据分组的接收结点在正确地接收到每个分确认是指数据分组的接收结点在正确地接收到每个分组后，要求向发送结点发回接收分组的确认信息；组后，要求向发送结点发回接收分组的确认信息；组后，要求向发送结点发回接收分组的确认信息；组后，要求向发送结点发回接收分组的确认信息；l l在规定的时间内，如果发送结点没有接收到接收结点在规定的时间内，如果发送结点没有接收到接收结点在规定的时间内，如果发送结点没有接收到接收结点在规定的时间内，如果发送结点没有接收到接收结点的确认信息，就认为该数据分组发送失败，发送结点的确认信息，就认为该数据分组发送失败，发送结点的确认信息，就认为该数据分组发送失败，发送结点的确认信息，就认为该数据分组发送失败，发送结点重新发送该数据分组；重新发送该数据分组；重新发送该数据分组；重新发送该数据分组；l l确认和重传机制可以提高数据传输的可靠性，但是它确认和重传机制可以提高数据传输的可靠性，但是它确认和重传机制可以提高数据传输的可靠性，但是它确认和重传机制可以提高数据传输的可靠性，但是它需要制定较为复杂的确认和重传协议，并且需要增加需要制定较为复杂的确认和重传协议，并且需要增加需要制定较为复杂的确认和重传协议，并且需要增加需要制定较为复杂的确认和重传协议，并且需要增加网络额外的通信负荷，占用网络带宽。网络额外的通信负荷，占用网络带宽。网络额外的通信负荷，占用网络带宽。网络额外的通信负荷，占用网络带宽。服务类型与服务质量服务类型与服务质量通信协议四种类型通信协议四种类型通信协议四种类型通信协议四种类型l l面向连接与确认服务；面向连接与确认服务；面向连接与确认服务；面向连接与确认服务；l l面向连接与不确认服务；面向连接与不确认服务；面向连接与不确认服务；面向连接与不确认服务；l l无连接与确认服务；无连接与确认服务；无连接与确认服务；无连接与确认服务；l l无连接与不确认服务；无连接与不确认服务；无连接与不确认服务；无连接与不确认服务；设计者可以根据不同的通信要求，决定选择不同设计者可以根据不同的通信要求，决定选择不同设计者可以根据不同的通信要求，决定选择不同设计者可以根据不同的通信要求，决定选择不同的服务类型。的服务类型。的服务类型。的服务类型。 2.3 TCP/IP2.3 TCP/IP参考模型参考模型2.3.1 2.3.1 TCP/IPTCP/IP参考模型的发展参考模型的发展参考模型的发展参考模型的发展l l在在在在TCP/IPTCP/IP协议研究初期，并没有提出参考模型；协议研究初期，并没有提出参考模型；协议研究初期，并没有提出参考模型；协议研究初期，并没有提出参考模型；l l19741974年年年年KahnKahn定义了最早的定义了最早的定义了最早的定义了最早的TCP/IPTCP/IP参考模型；参考模型；参考模型；参考模型；l l8080年代年代年代年代LeinerLeiner、 ClarkClark等人对等人对等人对等人对TCP/IPTCP/IP参考模型进一参考模型进一参考模型进一参考模型进一步的研究；步的研究；步的研究；步的研究；l lTCP/IPTCP/IP协议一共出现了协议一共出现了协议一共出现了协议一共出现了6 6个版本，后个版本，后个版本，后个版本，后3 3个版本是版本个版本是版本个版本是版本个版本是版本4 4、版本版本版本版本5 5与版本与版本与版本与版本6 6；l l目前我们使用的是版本目前我们使用的是版本目前我们使用的是版本目前我们使用的是版本4 4，它的网络层，它的网络层，它的网络层，它的网络层IPIP协议一般记作协议一般记作协议一般记作协议一般记作IPv4 IPv4 ；l l版本版本版本版本6 6的网络层的网络层的网络层的网络层IPIP协议一般记作协议一般记作协议一般记作协议一般记作IPv6IPv6（或（或（或（或IPng, IP IPng, IP next generationnext generation）；）；）；）；l lIPv6IPv6被称为下一代的被称为下一代的被称为下一代的被称为下一代的IPIP协议。协议。协议。协议。TCP/IPTCP/IP协议的特点协议的特点 l l开放的协议标准开放的协议标准开放的协议标准开放的协议标准; ;l l独立于特定的计算机硬件与操作系统；独立于特定的计算机硬件与操作系统；独立于特定的计算机硬件与操作系统；独立于特定的计算机硬件与操作系统；l l独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、 广域网，更适用于互连网中；广域网，更适用于互连网中；广域网，更适用于互连网中；广域网，更适用于互连网中；l l 统一的网络地址分配方案，使得整个统一的网络地址分配方案，使得整个统一的网络地址分配方案，使得整个统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IPTCP/IP 设备在网中都具有唯一的地址；设备在网中都具有唯一的地址；设备在网中都具有唯一的地址；设备在网中都具有唯一的地址；l l标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户 服务。服务。服务。服务。2.3.2 TCP/IP2.3.2 TCP/IP参考模型各层的功能参考模型各层的功能 l l应用层（应用层（应用层（应用层（application layerapplication layer）l l传输层（传输层（传输层（传输层（transport layertransport layer）l l互联层（互联层（互联层（互联层（internet layerinternet layer）l l主机主机主机主机- -网络层（网络层（网络层（网络层（host-to-network layerhost-to-network layer） TCP/IP TCP/IP 参考模型与参考模型与 OSI OSI 参考模型的对应关系参考模型的对应关系 主机主机- -网络层网络层l l参参参参考考考考模模模模型型型型的的的的最最最最低低低低层层层层，负负负负责责责责通通通通过过过过网网网网络络络络发发发发送送送送和和和和接接接接收收收收IPIP数据报数据报数据报数据报; ;l l允允允允许许许许主主主主机机机机连连连连入入入入网网网网络络络络时时时时使使使使用用用用多多多多种种种种现现现现成成成成的的的的与与与与流流流流行行行行的的的的协协协协议议议议，如如如如局局局局域域域域网网网网的的的的EthernetEthernet、令令令令牌牌牌牌网网网网、分分分分组组组组交交交交换网的换网的换网的换网的X.25X.25、帧中继、帧中继、帧中继、帧中继、ATMATM协议等协议等协议等协议等; ;l l当当当当一一一一种种种种物物物物理理理理网网网网被被被被用用用用作作作作传传传传送送送送IPIP数数数数据据据据包包包包的的的的通通通通道道道道时时时时，就可以认为是这一层的内容就可以认为是这一层的内容就可以认为是这一层的内容就可以认为是这一层的内容; ;l l充充充充分分分分体体体体现现现现出出出出TCP/IPTCP/IP协协协协议议议议的的的的兼兼兼兼容容容容性性性性与与与与适适适适应应应应性性性性，它也为它也为它也为它也为TCP/IPTCP/IP的成功奠定了基础。的成功奠定了基础。的成功奠定了基础。的成功奠定了基础。 互联层互联层l l相当相当相当相当OSIOSI参考模型网络层无连接网络服务；参考模型网络层无连接网络服务；参考模型网络层无连接网络服务；参考模型网络层无连接网络服务； l l处理互联的路由选择、流控与拥塞问题；处理互联的路由选择、流控与拥塞问题；处理互联的路由选择、流控与拥塞问题；处理互联的路由选择、流控与拥塞问题；l lIPIP协协协协议议议议是是是是无无无无连连连连接接接接的的的的、提提提提供供供供“ “尽尽尽尽力力力力而而而而为为为为” ”服服服服务务务务的网络层协议。的网络层协议。的网络层协议。的网络层协议。 传输层传输层l l主主主主要要要要功功功功能能能能是是是是在在在在互互互互连连连连网网网网中中中中源源源源主主主主机机机机与与与与目目目目的的的的主主主主机机机机的的的的对等实体间建立用于会话的端对等实体间建立用于会话的端对等实体间建立用于会话的端对等实体间建立用于会话的端- - - -端连接；端连接；端连接；端连接；l l传传传传输输输输控控控控制制制制协协协协议议议议TCPTCP是是是是一一一一种种种种可可可可靠靠靠靠的的的的面面面面向向向向连连连连接接接接协协协协议；议；议；议；l l用用用用户户户户数数数数据据据据报报报报协协协协议议议议UDPUDP是是是是一一一一种种种种不不不不可可可可靠靠靠靠的的的的无无无无连连连连接接接接协议协议协议协议。 应用层应用层应用层协议主要有：应用层协议主要有：应用层协议主要有：应用层协议主要有：l l远程登录协议远程登录协议远程登录协议远程登录协议 TelnetTelnetl l文件传输协议文件传输协议文件传输协议文件传输协议 FTPFTPl l简单邮件传输协议简单邮件传输协议简单邮件传输协议简单邮件传输协议 SMTPSMTPl l域名系统域名系统域名系统域名系统 DNSDNSl l简单网络管理协议简单网络管理协议简单网络管理协议简单网络管理协议 SNMPSNMPl l超文本传输协议超文本传输协议超文本传输协议超文本传输协议 HTTPHTTP2.4 OSI2.4 OSI参考模型与参考模型与TCP/IPTCP/IP参考模型的比较参考模型的比较2.4.1 2.4.1 对对对对OSIOSI参考模型的评价参考模型的评价参考模型的评价参考模型的评价l l层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表示层几乎是空的，数据链路层与网络层有很多的子层示层几乎是空的，数据链路层与网络层有很多的子层示层几乎是空的，数据链路层与网络层有很多的子层示层几乎是空的，数据链路层与网络层有很多的子层插入；插入；插入；插入；l l寻寻寻寻址址址址、流流流流控控控控与与与与差差差差错错错错控控控控制制制制在在在在每每每每一一一一层层层层里里里里都都都都重重重重复复复复出出出出现现现现，降降降降低低低低系统效率；系统效率；系统效率；系统效率；l l数数数数据据据据安安安安全全全全性性性性、加加加加密密密密与与与与网网网网络络络络管管管管理理理理在在在在参参参参考考考考模模模模型型型型的的的的设设设设计计计计初初初初期期期期被忽略了；被忽略了；被忽略了；被忽略了；l l参参参参考考考考模模模模型型型型的的的的设设设设计计计计更更更更多多多多是是是是被被被被通通通通信信信信的的的的思思思思想想想想所所所所支支支支配配配配，不不不不适适适适合合合合于计算机与软件的工作方式；于计算机与软件的工作方式；于计算机与软件的工作方式；于计算机与软件的工作方式；l l严格按照层次模型编程的软件效率很低。严格按照层次模型编程的软件效率很低。严格按照层次模型编程的软件效率很低。严格按照层次模型编程的软件效率很低。2.4.2 2.4.2 对对TCP/IPTCP/IP参考模型评价参考模型评价l l在在在在服服服服务务务务、接接接接口口口口与与与与协协协协议议议议的的的的区区区区别别别别上上上上不不不不很很很很清清清清楚楚楚楚，一一一一个个个个好好好好的的的的软软软软件件件件工工工工程程程程应应应应该该该该将将将将功功功功能能能能与与与与实实实实现现现现方方方方法法法法区区区区分分分分开开开开，参考模型不适合于其它非参考模型不适合于其它非参考模型不适合于其它非参考模型不适合于其它非TCP/IPTCP/IP协议族；协议族；协议族；协议族；l lTCP/IPTCP/IP参考模型的主机参考模型的主机参考模型的主机参考模型的主机- -网络层本身并不是实网络层本身并不是实网络层本身并不是实网络层本身并不是实际的一层；际的一层；际的一层；际的一层；l l物理层与数据链路层的划分是必要和合理的，物理层与数据链路层的划分是必要和合理的，物理层与数据链路层的划分是必要和合理的，物理层与数据链路层的划分是必要和合理的，而而而而TCP/IPTCP/IP参考模型却没有做到这点。参考模型却没有做到这点。参考模型却没有做到这点。参考模型却没有做到这点。 2.5 2.5 网络与网络与InternetInternet协议标准组织及管理机构协议标准组织及管理机构 l l网络协议标准组织网络协议标准组织网络协议标准组织网络协议标准组织l lRFCRFC文档文档文档文档l lInternetInternet草案草案草案草案l lInternetInternet协议标准协议标准协议标准协议标准l lInternetInternet管理机构管理机构管理机构管理机构2.5.1 2.5.1 网络协议标准组织网络协议标准组织 l l国际电话电报咨询委员会国际电话电报咨询委员会国际电话电报咨询委员会国际电话电报咨询委员会CCITTCCITTl l国际电信联盟国际电信联盟国际电信联盟国际电信联盟ITUITUl l国际标准化组织国际标准化组织国际标准化组织国际标准化组织ISO ISO l l电子工业协会电子工业协会电子工业协会电子工业协会EIAEIAl l电气与电子工程师协会电气与电子工程师协会电气与电子工程师协会电气与电子工程师协会IEEEIEEEl lATMATM论坛论坛论坛论坛 2.5.2 RFC2.5.2 RFC文档文档 l l请求评价请求评价请求评价请求评价RFCRFC文档从文档从文档从文档从19691969年年年年ARPANETARPANET出现时就开始出现时就开始出现时就开始出现时就开始存在；存在；存在；存在；l l它们是用于它们是用于它们是用于它们是用于InternetInternet开发团体的最初的技术文档系列；开发团体的最初的技术文档系列；开发团体的最初的技术文档系列；开发团体的最初的技术文档系列；l l任何人都可以提交任何人都可以提交任何人都可以提交任何人都可以提交RFCRFC文档，但它并不是一定会成为文档，但它并不是一定会成为文档，但它并不是一定会成为文档，但它并不是一定会成为标准，事实上很多标准，事实上很多标准，事实上很多标准，事实上很多RFC RFC 文档都没有实现；文档都没有实现；文档都没有实现；文档都没有实现；l lRFCRFC文档草案对于从事文档草案对于从事文档草案对于从事文档草案对于从事InternetInternet技术研究与开发的技技术研究与开发的技技术研究与开发的技技术研究与开发的技术人员是获得技术发展状况与动态的重要信息来源；术人员是获得技术发展状况与动态的重要信息来源；术人员是获得技术发展状况与动态的重要信息来源；术人员是获得技术发展状况与动态的重要信息来源；l l读者可以很方便地从相关主机使用读者可以很方便地从相关主机使用读者可以很方便地从相关主机使用读者可以很方便地从相关主机使用FTPFTP、WebWeb和其它和其它和其它和其它的检索方式获取这些文档。的检索方式获取这些文档。的检索方式获取这些文档。的检索方式获取这些文档。 读读RFCRFC文档时，需要注意的问题文档时，需要注意的问题：l l一一一一是是是是需需需需要要要要确确确确定定定定它它它它是是是是最最最最新新新新的的的的文文文文档档档档，二二二二是是是是需需需需要要要要注注注注意意意意RFCRFC文文文文档的类别；档的类别；档的类别；档的类别；l l所所所所有有有有的的的的RFCRFC文文文文档档档档都都都都要要要要经经经经历历历历评评评评论论论论和和和和反反反反馈馈馈馈过过过过程程程程，并并并并且且且且在在在在这这这这一段时间内它们会被划分为不同的类别；一段时间内它们会被划分为不同的类别；一段时间内它们会被划分为不同的类别；一段时间内它们会被划分为不同的类别；l lRFCRFC文文文文档档档档一一一一旦旦旦旦被被被被提提提提交交交交，IFTFIFTF和和和和IABIAB组组组组织织织织将将将将审审审审查查查查RFCRFC文文文文档，通过后可以成为一项标准；档，通过后可以成为一项标准；档，通过后可以成为一项标准；档，通过后可以成为一项标准；l lRFCRFC文文文文档档档档按按按按照照照照它它它它发发发发展展展展与与与与成成成成熟熟熟熟的的的的过过过过程程程程可可可可以以以以分分分分为为为为标标标标准准准准、草草草草案标准、提案标准、实验性的、信息性或历史性的；案标准、提案标准、实验性的、信息性或历史性的；案标准、提案标准、实验性的、信息性或历史性的；案标准、提案标准、实验性的、信息性或历史性的；l lRFCRFC文文文文档档档档又又又又可可可可以以以以分分分分为为为为被被被被要要要要求求求求、被被被被推推推推荐荐荐荐、被被被被选选选选择择择择、受受受受限限限限制使用或不被推荐。制使用或不被推荐。制使用或不被推荐。制使用或不被推荐。各种各种RFCRFC文档之间的关系文档之间的关系 2.5.3 Internet2.5.3 Internet管理机构管理机构 l l国家科学基金会国家科学基金会国家科学基金会国家科学基金会NSF NSF l lInternetInternet协会协会协会协会ISOCISOCl lInternetInternet体系结构委员会体系结构委员会体系结构委员会体系结构委员会IABIABl lInternetInternet工程任务组工程任务组工程任务组工程任务组IETFIETFl lInternetInternet工程指导委员会工程指导委员会工程指导委员会工程指导委员会IESGIESGl lInternetInternet研究任务组研究任务组研究任务组研究任务组IRTFIRTFl lInternetInternet网络信息中心网络信息中心网络信息中心网络信息中心InterNICInterNICl lInternetInternet地址分配授权机构地址分配授权机构地址分配授权机构地址分配授权机构IANAIANAl lWWWWWW联盟联盟联盟联盟 2.62.6 一种建议的参考模型一种建议的参考模型 小结小结l l网网网网络络络络体体体体系系系系结结结结构构构构与与与与网网网网络络络络协协协协议议议议是是是是网网网网络络络络技技技技术术术术中中中中两两两两个个个个最最最最基基基基本本本本的的的的概概概概念；念；念；念；l l网网网网络络络络中中中中计计计计算算算算机机机机之之之之间间间间要要要要做做做做到到到到有有有有条条条条不不不不紊紊紊紊地地地地交交交交换换换换数数数数据据据据就就就就必必必必须须须须遵遵遵遵守守守守一一一一些些些些事事事事先先先先约约约约定定定定好好好好的的的的规规规规则则则则。这这这这些些些些为为为为网网网网络络络络数数数数据据据据交交交交换换换换而而而而制制制制定定定定的的的的规规规规则则则则、约约约约定定定定与与与与标标标标准准准准被被被被称称称称为为为为网网网网络络络络协协协协议议议议。功功功功能能能能完完完完备备备备的的的的网网网网络络络络需要制定一系列的协议；需要制定一系列的协议；需要制定一系列的协议；需要制定一系列的协议；l l网网网网络络络络协协协协议议议议就就就就是是是是按按按按照照照照层层层层次次次次结结结结构构构构模模模模型型型型来来来来组组组组织织织织的的的的，网网网网络络络络层层层层次次次次结结结结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构；构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构；构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构；构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构；l l ISOISO定定定定义义义义的的的的开开开开放放放放系系系系统统统统互互互互联联联联参参参参考考考考模模模模型型型型对对对对推推推推动动动动网网网网络络络络协协协协议议议议标标标标 准化的研究起到了重要的作用；准化的研究起到了重要的作用；准化的研究起到了重要的作用；准化的研究起到了重要的作用；l l InternetInternet的的的的广广广广泛泛泛泛应应应应用用用用使使使使TCP/IPTCP/IP协协协协议议议议成成成成为为为为事事事事实实实实上上上上的的的的标标标标准。准。准。准。