网络软件开发技术.

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1、网络软件开发技术 概念篇 西安交通大学 计算机教学实验中心 1 因特网概述因特网概述 l因特网？ 因特网是在TCP/IP协议基础上建立的国 际互联网。它是“计算机网络的网络”，即将 全世界不同国家、不同地区、不同部门和 机构的不同类型的计算机网络互联在一起 ，形成一个世界范围的信息网络。 2 Internet 快速发展的因素（1） 1983年，TCP、IP协议研制成功 （Transmission Control Protocol）、 （Internet Protocol） ARPA的鲍勃凯恩，斯坦福的温登泽夫合作发明 ARPA网机全部采用TCP/IP；Internet 作为使 用TCP/IP协

2、议连接的 各个网络的总称被正式采用Internet，是各网联结总称 1985年， NSFNet 美国国家基金会资助建立，连接美5大超级计算中心的科技网 也得到军方的支持（NSFNet，MILNet） 1986年，多协议路由器 Cisco公司发明 1984年， HTML 超文本置标语言 （HyperText Markup Languge） 日内瓦欧洲粒子物理实验室，Time Berners-Lee 1989年，WWW研制成功 （world wide web） 1991年公布 3 Internet 快速发展的因素（2） 1990年，电子邮件，FTP，消息组等Internet 应用受到人们的欢迎，

3、TCP/IP协议在UNIX系统中的实现 更进一步推动了这一发展 1993年，Mosaic开发成功 美国伊利诺依大学国家超级计算机中心开发成功了浏览工具 NCSA的青年科学家 Marc Andreeason Netscape 1994年 推出 Internet Explorer 1996年 90年代， 网络的交换技术，ATM，GB以太网等技术的发展 1995年， Java技术 SUN公司（James Cosling）， 网络程序设计语言、Write once run anywhere Applet 小程序、虚拟机、平台无关 人们称是一场“革命” 瘦客户机 手上电脑（HPC） Internet2，

4、 NGI(Next Generation Internet) 等的研究； Internet的商业化运做 4 InternetInternet的组成的组成 q 成千上万个互相连接起来的计算机设 备: 主机，端系统 n PC机, 服务器 n移动计算机, PDA q 各种各样的网络软件 q通信链路 n光纤, 铜线, 无线电, 卫星 q 路由器：在网络上传递(转发)数据分 组 q 协议：控制信息的发送接收 n如TCP,IP,HTTP, FTP, PPP 5 InternetInternet的组成（续的组成（续） q因特网: “由成千上万个网络连接起来的网络”-网络的网络 q松散的层次结构 q公用的因特

5、网与私有的内联网 q因特网的标准 qRFC: Request for comments qIETF: Internet Engineering Task Force 6 网络结构网络结构 q网络的边缘: 主机（端系统） q网络的核心: 路由器 由网络构成的网络 q 访问网络的物理介质: 通信链路 主机 主机 主机 主机主机 路由器 通信链路 7 因特网的边缘因特网的边缘 q端系统 (主机): 在“网络的边界” 运行网络应用程序，如 WWW, email等 q客户/服务器模型 客户发出请求, 接收服务器的服务 例如, WWW客户(浏览器)/ 服务器; email客户/服务器 qpeer-peer

6、模型: 主机之间的交互完全对称 例如: Windows 98用户互相访问 8 因特网时代的到来 n因特网的出现标志着网络时代的到来 n因特网是全球性的网络 n丰富的信息和便利的使用是其规模迅速增长的主要驱动力 n截止到2000年, Internet的规模为 n网络数105（以数十万计）, 主机数107 （以数千万 计）, 用户数108 （以数亿计） ，主干速率为 2.5Gbit/s n美国政府资助的“下一代因特网计划”目标是 n主干网的速率比现在的因特网高1000倍 n端到端的速率要达到100Mbit/s10Gbit/s 9 什么是协议什么是协议? ? 人际交流的协议: introductio

7、nsintroductions “I have a question”“I have a question” “whats the time?”“whats the time?” 说明发送的消息说明发送的消息 说明接收到某消息说明接收到某消息 后所应采取的行动后所应采取的行动 网络协议网络协议: : n n 计算机之间计算机之间 n n InternetInternet中中所有的通信所有的通信 活动都是由协议所控活动都是由协议所控 制制 协议： 定义了网络实体间发送和接收报文的格 式、顺序以及当传送和接收消息时应采 取得动作 10 人的人的协议和网络协议之间的对比协议和网络协议之间的对比 Hi

8、 Hi Got the time? 2:00 TCP connection req. TCP connection reply. Get time 什么是协议什么是协议? ? 11 网络体系结构 网络体系结构发展的背景网络的状况 多种通信媒介有线、无线、。 不同种类的设备通用、专用、。 不同的操作系统Unix、DOS、Windows、。 不同的应用环境固定、移动、。 不同种类业务分时、交互、实时、。 宝贵的投资和积累有形、无形、。 用户业务的延续性不允许出现大的跌宕起伏 它们互相交织，形成了非常复杂的系统应用环境。这 种状态称为网络的异质性。 12 问题: 异质环境中任意两台计算机之间如何通信

9、? 网络体系结构定义了一个框架，它使这些用不同 媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同的应用 环境下实现互操作性，并满足各种业务的需求，它 营造了一种“生存空间”任何厂商的任何产品、 以及任何技术只要遵守这个空间的行为规则，就能 够在其中生存并发展。 网络体系结构解决异质性问题采用的是分层方法 。把复杂的网络互联问题划分为若干个较小的 、单一的问题，在不同层上予以解决。 13 网络体系结构的几个基本概念 协议：为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、标准或约定 。(=语义+语法+规则)。 不同层具有各自不同的协议。 实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 对等层：两个不同系统的同名

10、层次。 对等实体：位于不同系统的同名层次中的两个实体。 协议是对等实体之间互相交流所使用的语言。 接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的 操作及下层 对上层的服务。 服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供 给其相邻上 层。 14 开放系统互联参考模型（OSI/RM） OSI/RM国际标准的正式文本是ISO 7498 OSI体系结构将网络的不同功能划分为7层 应用层Application 表示层Presentation 会话层session 传输层transport 物理层Physical 数据链路层Data Link 网络层Network 7 6 5 4 3 2 1 处理网

11、络应用 数据表示 主机间通信 端到端的连接 寻址和最短路径 介质访问（接入） 二进制传输 15 OSI参考模型 16 TCP/IP参考模型 nOSI/RM太复杂，不实用 nTCP/IP起源于美国国防部高 级研究规划署(DARPA)的一 项研究计划实现若干台 主机之间的相互通信。 n现在TCP/IP已成为Internet上通 信的标准。 nTCP/IP定义五层协议的 体系结构 应用层Application 传输层transport 数据链路层Data Link 网络层Network 5 4 3 2 1 物理层Physical 17 TCP/IP与OSI参考模型的对应关系 应用层 表示层 会话层

12、传输层 物理层 数据链路层 网络层 7 6 5 4 3 2 1 OSI参考模型 应用层 传输层 网络接口 (数据链路层 +物理层) 网络层 TCP/IP概念层次 Ethernet,802.3,802.5,FDDI 等等 TCP/IP支持 所有标准的数 据链路层和物 理层协议 18 TCP/IP与应用层 应用层协议支持了文件传输、电子邮件、远程登录、网 络管理、Web浏览等应用。 文件传输 FTP、TFTP、NFS 电子邮件 SMTP、POP3 WWW应用 HTTP 远程登录 Telnet、rlogin 网络管理 SNMP 域名系统 DNS 应用层 传输层 网络层 物理层 数据链路层 19 应用

13、层 传输层 网络接口 网际层 TCP UDP 传输层提供了两种传输协议 物理层 数据链路层 20 TCP/IP与网络层 网际层的主要协议IP。本层提供无连接的传输服务 （不保证送达，不保序）。本层的主要功能是寻找一 条能够把数据报送到目的地的路径。 网际层的PDU称为IP数据报； ICMP（Internet Control Message Protocol）提供控制和传递消息 的功能； ARP（Address Resolution Protocol）为已知的IP地址确定相应的 MAC地址； RARP（Reverse Address Resolution Protocol）根据MAC地址确定相

14、应的IP地址。 21 IP ICMP ARP RARP TCP/IP网际层的四个主要协议 应用层 传输层 网际层 物理层 数据链路层 22 一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须 打包，打包的过程称为封装。 封装就是在数据前面加上特定的协议头部。 数 据协议头 发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的地址的信封中发送，还 要写明用航空或挂号。 数 据 数据封装 23 网络网络体系结构中每一层都要依靠下一层提供的服务。为了提 供服务，下层把上层的PDU作为本层的数据封装，然后加入本 层的头部（和尾部）。头部中含有完成数据传输所需的控制信 息。 q数据自上而下递交的过程实际上就是不断封装的

15、过程。到达 目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。由此可知 ，在物理线路上传输的数据，其外面实际上被包封了多层“信 封”。 q某一层只能识别由对等层封装的“信封”，而对于被封装在“信 封”内部的数据仅仅是拆封后将其提交给上层，本层不作任何 处理。 数据封装 24 数据 段头 数据 段头 数据网络头 帧头 段头 数据网络头帧尾 数据 段 数据包 帧 比特 电脉冲 011101000011000010100101111010110 数据多层封装 封装 拆封 25 TCP头 应用层数据 应用层数据 TCP头 应用层数据 IP头 帧头 TCP头 应用层数据 IP头 帧尾 实际例子：TCP/IP

16、协议的封装 应用层 传输层 网际层 数链层 26 TCP/IP协议族 n网络互联的根本目标是隐藏所有底层网络硬件的细节，同时提供一般的通 信服务。 nTCP协议和IP协议是最具有代表性，是网络体系结构的关键之一。 TCP/IP 是“黏合剂”，它实现了Internet的“一统天下”。事实上，TCP/IP是一个协 议族，它是ARP，IP，ICMP，IGMP，UDP，TCP等多个协议的集合。 27 IPIP地址地址 IP网络中每台主机都必须有一个惟一的IP地址； IP地址是一个逻辑地址； IP是层次性地址：网络号+主机号 因特网上的IP地址具有全球唯一性； 32位，4个字节，常用点分的十进制标记法： 如 00001010 00000010 00000000 00000001 记为 10.2.0.1 IP地址划分为五类