互联网网络体系结构课件

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1、Chapter 2 网络体系结构,2.1 网络层次模块结构模型 2.2 OSI参考模型7层层次协议 2.3 TCP/IP分组交换网协议 2.4 IEEE802 LAN体系结构 2.5 网络协议与操作系统,网络体系结构,计算机网络是计算机技术与通信技术的结合。 物理连线标准 通信规则 网络通信层次标准 协议规定,2.1 网络层次模块结构模型,定义：计算机网络的各层及其协议的集合。 或计算机网络及其部件应完成的功能。,计算机网络的原理体系结构,包括5层 应用层：提供OSI服务 运输层：保证端到端的数据发送 网络层：负责分组发送 数据链路层：提供无差错帧传送 物理层：透明的经实际电路传送比特流,协议

2、的必要性,使用裸硬件进行通信就象用二进制位的0和1编程一样。 联网的计算机使用软件，为应用程序提供方便的高层接口。这些软件自动处理大部分低层的通信细节问题。,协议的分层,下一层为服务的提供者，上一层为服务用户。 各层向上一层提供“一组原语”的操作服务，不说明这些操作是如何实现的。,协 议,通信双方关于通信如何进行而达成的一致说明或约定。,规定计算机信息交换中信息的格式和含义的协定。,1. 面向连接服务（虚电路服务） 电话通信系统模式 建立连接 数据传送（使用连接） 释放连接,各层的服务分为：,2. 无连接服务 邮政通信系统模式 数据报 确认交付 回答服务 缺点：不能防止报文的丢失、重复或失序。

3、,2.2 OSI参考模型7层层次协议,应用层 表示层 会话层 运输层 网络层 数据链路层 物理层,系统A,系统B,用户数据,用户数据,ISO/OSI七层协议模型,ISO/OSI七层协议模型-功能,物理层,负责提供和维护物理线路，并检测处理争用冲突，提供端到端错误恢复和流控制。 处理机械的、电气的、功能的和规程的特性。,如何保证通信信道传输的原始比特流的正确性。 传输是否是两个方向同时进行。 最初的链接如何建立。 完成通信后如何终止。 网络接插件有多少针，其用途如何。,数据链路层,加强物理传输原始比特的功能。 产生和识别帧边界。 解决由于帧的破坏、丢失和重复所出现的问题。 流量调节机制，防止高速

4、的发送方的数据把低速的接收方的数据“淹没”。 双向传输中竞争线路的使用权。 广播式网络中处理控制对共享信道的访问。 网卡是这一层的典型设备。,网络层,路由选择。确定分组从源端到目的端的路由选择。 拥塞控制 记帐功能 异构网络互联 路由器是这一层的典型设备。,运输层,从会话层接收数据，如果有必要，将数据分成较小的单元传送，确保到达对方的各段信息正确无误。 建立运输连接，提高吞吐量，降低费用 使多路复用对会话层透明 真正的源到目的的“端到端”层 解决跨网络连接的建立和拆除 流量控制,13层通过通信子网链接47层是“端到端”的链接,会话层,进行高层通信控制，允许不同机器上的用户建立会话关系。 允许进

5、行类似运输层的普通数据传输。 可用于远程登录到分时系统或在两台机器之间的文件传输。,1、管理会话：例如令牌管理 2、同步：建立检查点，当发现网络崩溃后，只需重新传送最后一个检查点后的数据。,表示层,完成某些特定的功能。 网络上传输的信息的语法和语义。 将数据在计算机内部的表示法与网络的表示法之间进行转换。,应用层,提供与用户应用有关的功能。 网络浏览 电子邮件 文件传输 虚拟终端软件 过程作业输入 目录查询 各种通用和专用的功能 ,2.3 TCP/IP分组交换网协议,2.3.1 TCP/IP Transmission control protocol/ Internet protocol 传输

6、控制协议/网际协议,2.TCP/IP协议结构,Transport,Application,TCP,UDP,IP,ICMP,ARP,Internet,LAN Technologies,WAN Technologies,Network,IGMP,物理层,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,TELNET,HTTP,FTP,SMTP,SNMP,DNS,3.TCP/IP协议模型和 OSI协议模型的对比,4.TCP/IP存在的问题,对“服务”、“协议”、“接口”等概念的区分不很清除。 通用性较差。 网络接口简单。,2.3.2 TCP协议,运输层的协议。 提供面向连接的、可靠的服务。 以报文

7、段方式发送信息。,工作原理,TCP的数据传输机制称为正向认可与重传。 在传输数据的过程中进行对方数据的确认。 同时，考虑数据报的正确性，在收到报文段时，会首先计算校验和，决定报文的接收与拒绝。,TCP/IP的历史,1965,1970,1980,1985,APANET commissioned by DOD 1969,1975,Telnet 1972,FTP 1973,TCP 1974,IP 1981,TCP/IP Protocol Suite 1982,DNS 1984,TCP报文段格式,见书上28页。,2.3.3 IP协议,无连接数据报发送、数据报路由选择和差错控制。 IP将报文传送到目的主

8、机后，不管传送正确与否都不进行检验，不回送确认，也不保证分组的正确顺序，这些功能都由TCP完成。,TCP与IP比较,TCP：面向链接。 IP：无链接。 TCP：可靠服务。 IP：不可靠服务。,由报头和数据两部分组成。 报头：20个字节的固定长度。 数据：可选任意长度。,IP数据报,数据报与帧的区别,物理网络中的帧由硬件识别。 数据报由软件识别。,封装,将数据报包装成符合物理网络要求的帧的格式的过程。,最大传输单元MTU,不同物理网络对帧的大小的限制。 以太网：1500字节。 X.25广域网：120字节,IP数据报格式,重点了解IPv4,IP数据报格式,版本字段：指示IP协议数据报的协议版本。

9、报头长度：指示报头的长度。 服务类型：占8比特，指示如何处理数据报。,数据报长度：占16比特，指示整个IP数据报的长度，包括报头和数据，最大取值为65535字节。,标识域：占16比特，用来控制分片重组，每个数据报不管分成多少片都具有相同的标识号，用来确定该分片属于哪个数据报。,生存时间：占8比特。用来确定数据报被允许在网络系统中传输最多可用多少秒。最大值为255。 协议域：占8比特。用来指示传输协议类型。6代表TCP协议，7代表UDP协议。协议编号全球统一。,源IP地址： 目标IP地址：指明网络号和主机号。 选项域：用于网络的控制。 填充：当选项域不足40字节时，用0补充。,二进制基本知识,用

10、0和1表示数据。,二进制与十进制关系,十进制 二进制 1 10 11 100 101 110 111 1000,十进制 二进制 0 0 10 4 100 1000 1000,0 32 1000,00 64 1000,000 1000,0000 255 1111,1111,与运算,0与0 结果为0 0与1 结果为0 1与0 结果为0 1与1 结果为1,1.IP地址,定义：用于标识连入因特网上的每台主机，它是每台主机唯一的标识。在IPv4中，一个IP地址由32个二进制比特数字组成，通常被分割为4段，每段8比特，并用点分十进制表示。 aaa.bbb.ccc.ddd 每段的取值范围是0255 最多容纳

11、的机器数是：255255255255约42亿台。,互联网与物理网络是有区别的。互联网络的目标是产生一个无缝的通信系统。它由软件生成，是一个虚拟的网络。因此，需要屏蔽下层物理网络的细节，进行统一编制。发送方将目的地协议地址放在包中发送。 很多时候，用户甚至不知道对方的协议地址，而使用计算机名字，通过DNS转化。,IP地址的层次,每个32位的IP地址被分为前缀和后缀两个部分。 前缀：用于确定计算机从属的物理网络。 后缀：用于确定该网络中的一台计算机。 ISP负责向用户提供IP地址的前缀。,IP地址层次的作用,1、保证每台计算机分配一个唯一的地址。 2、保证虽然网络号分配必须全球一致，但后缀可本地分

12、配，不需全球一致。,A、B、C类为基本类 D类用于组播传输 E类保留,IP地址分类,Network ID and Host ID,A类网：aaa的取值为1127，前8位中的首位为1，并表示网络地址，后24位表示主机地址，代表主机所在的网络为大型网。 B类网：aaa的取值为128191，前两位为10，前16位表示网络地址，后16位表示主机地址，代表主机所在的网络为中型网。 C类网： aaa的取值为192223，前三位为110，前24位表示网络地址，后8位表示主机地址。,D类网：前4位为1110，后28位为组播地址。 E类网：前5位为11110，后面各位保留。,地址类别的计算,计算机：利用地址的头

13、几位通过位比较快速获得。 人：转化为10进制分析。,IP地址的转换方法,(2) IP地址的分类 Address Classes,Class C,w,x,y,z,Class A,Network ID,Host ID,0,Class B,Network ID,Host ID,1 0,Network ID,Host ID,1 1 0,地址分类总结,请指出下列IP地址是哪类IP地址 131.107.9.1 9.200.1.34 202.118.8.9,124.171.10.7 192.9.200.1 118.8.9.124,判断下列IP地址的类型,128.36.199.3 B类 21.12.240.1

14、7 A类 183.194.76.253 B类 192.12.69.248 C类 89.3.0.1 A类 200.3.6.2 C类,(3) 特殊的IP地址,IP地址分配原则,在网络中的主机必须有IP地址 一台主机可以有多个IP地址，称该主机为多址主机（multi-homed) 路由器有多个IP地址，分属不同的网络，标识了该网络与路由器的一个连接。一台连接多个网络的计算机，必须为每个连接分配一个IP地址。,一个组织希望建立含有四个物理网络的TCP/IP互联网。其中一个小型网络，两个中型网络和一个大型网络。,128.10.0.1,128.211.6.115,路由器,192.5.48.85,10.0.

15、0.37,Network ID 分配示例,Host ID 分配示例,2.子网 subnet,使用A类地址或B类地址的网络可以进一步划分子网段，称为子网。 子网划分的目的：便于管理。,子网掩码的功能,区分网络ID和主机ID 确定目的地是本地网络还是远程网络,子网划分的方法,用主机号的高位来标识子网号，其余位表示主机号。,子网掩码由32位二进制位构成，与IP地址的每一位一一对应；,表现形式,子网掩码中每一位的定义 与IP地址中Network ID对应的子网掩码位的取值定义为“1”， 与IP地址中Host ID对应的子网掩码位的取值定义为“0”，,制定规则,子网掩码有二进制和点分十进制两种表示方法；,表示形式,要求：以IP地址为166.166.0.0的网段为例，划分4个子网。,1. 属于哪类网：B类。（128191） 2. 用哪几位来分割子网：aaa.bbb.ccc.ddd中的ccc的前两位来划分。（因为aaa.bbb用于确定网段号。） 3. 具体的划分方法。,8位中每位对应的10进制数的数值,ccc: 128 64 32 16 8 4 2 0,166.166.0.x,ccc: 128 64 3