网络传输协议ppt课件

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1、2.1网络协议 2.2网络体系结构 2.3网络传输介质 2.4网络拓扑结构 2.5网络传输技术 2.6 多路复用技术 2.7网络交换技术,第二章 计算机网络基础,网络协议三要素： 1.语法，规定通信双方“如何讲”，即对通信双方采用的数据格式、编码等进行定义； 2.语义，确定通信双方“讲什么”，即对发出的请求、执行的动作及对方的应答作出解释； 3.时序，确定通信双方的“讲话次序”，即事件实现顺序的详细说明。,2.1网络协议,国际电报电话咨询委员会(CCITT) 国际标准化组织(ISO) 美国国家标准协会(ANSI) 电气和电子工程师协会( IEEE),国际标准化组织,在计算机网络实践中，“层次”

2、这个概念是无处不在的。了解网络体系结构，尤其是TCP/IP协议，是网络工程师的一项基本功，这对于我们今后的网络方案设计，特别是异构网络组网工程，具有非常重要的指导意义。,2.2网络体系结构,2.2.1网络体系结构概念,网络体系结构描述了网络系统各个部分完成那些功能、各部分之间的关系以及它们是怎样连接在一起的。概括的讲，网络体系结构是指整个网络系统的逻辑结构和功能分配。,网络体系结构的基本原则是：把应用程序和网络通信管理程序分开，并按信息在网络中传输的过程把通信管理程序分为若干个模块，把专用的通信接口转变为通用的、标准的通信接口。网络体系结构将网络的功能模块化、接口标准化，这样就会使网络具有更大

3、的灵活性，使网络系统的建设、扩展和改造工作大大简化，使网络系统的运行和维护成本降低，也会使网络系统的性能得到提高。,在层次化的网络体系结构中通信是分层进行的，互相通信的两个系统必须具有相同的层次结构，并且相应的层必须执行相同的通信协议。,2.2.2分层的网络体系结构,分层的网络体系结构,1各层之间相对独立。 2灵活性比较好。 3结构独立，各层采用最合适的技术来实现。 4易于实现和维护。 5能促进标准化工作。 分层时应注意使每一层的功能非常明确。若层数太少，就会使每一层的协议太复杂，达不到简化系统的目的。但层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。,采用分层的体系结构有明显

4、的优点：,2.2.3网络体系结构实例,1ISO/OSI开放式网络体系结构 ISO/OSI开放式网络体系结构一般称为ISO/OSI参考模型，它是由国际标准化组织于1977年提出的，目的是为了使不同厂家生产的不同型号计算机能相互通信。,数据比特的发送和接收，数据传输率。 物理连接的建立、保持与释放。 定义媒体的机械、电气参数及规格。,1)物理层(physical layer),典型问题 基本功能,用多少伏特电压代表“1”和“0” 一个比特持续多少微秒 传输是否在两个方向上进行 连接如何建立及如何终止 网络连接器有多少针,OSI物理层,a)物理层的功能 在信道上传输原始位流，保证比特位的正确收发。

5、b)物理层的特性 机械特性: 电气特性: 规程特性: 传输媒体:,成帧 差错控制 流量控制 确认帧和数据帧的线路竞争 共享媒体的访问控制,2)数据链路层(Data Link Layer),典型问题,建立、保持和释放数据链路 成帧和拆帧(同步链路) 差错控制(检错和纠错) 流量控制(停等，滑动窗口) 链路管理与媒体访问(固定，随机),基本功能,OSI数据链路层,a)数据链路层的功能 在物理连接基础上建立、维护和释放数据链路（逻辑通道），检测传输错误（校验和加确认机制），广播网络需控制对共享信道的访问，流控 b)数据链路协议数据单元帧 发送方封装数据帧 定义和识别帧的边界 处理接收方回送的确认帧,

6、确定分组如何从源端到达目的端 解决网络的拥塞 记帐 异种网络互联,3)网络层(Network Layer),典型问题,基本功能,数据交换 流控 拥塞控制(预分配) 差错控制及恢复 路由选择(自适应/非适应) 网络互联(源路由/透明),OSI网络层,a）网络层的功能 确定分组如何从源主机路由到目的主机，解决寻径问题。 路由层的关键是路由选择。 对广播通信信到来说，不需要路由层。对于通信子网来说，第三层网络层是它的最高层。 b）网络协议数据单元分组或包,创建网络连接 决定提供的服务 真正端端层 区别报文属于哪条连接 流控机制,4)传输层(Transport Layer),典型问题,基本功能,顺序性

7、/组装 传输连接的建立和释放 差错控制 提供可靠透明的数据传输 QOS：吞吐量、延迟、机密,OSI传输层,传输层的功能 隔离上三层和下三层，屏蔽连网细节，提供端到端的无错信道。解决多路复用与多路合用问题以及流控问题 传输协议数据单元片(Segment),为有序地、方便地进行信息交换，提供有效的控制和管理机制。,5)会话层(Session Layer),典型问题,提供类似传输层的普通数据传送 管理对话 令牌管理(Token management) 同步(synchronization),基本功能:,OSI会话层,会话层的功能 管理对话控制，提供往数据流中插入检查点功能,数据表示(ASCII，EB

8、CDC) 数据压缩 数据库的不同库结构或字段间映象或变换 数据加密(私用/公共密钥系统),6)表示层(Presentation Layer),典型问题,定义和管理抽象数据结构 管理这些抽象数据结构 把计内的表示法转换为网络的表示法,基本功能,表示层的功能 关心所传输信息的语法和语义，屏蔽不同体系结构计算机在数据表示上的差异,OSI表示层,网络虚终端 文件传输 电子邮件 远程作业录入 目录查找等,7)应用层(Application Layer),网络的完整透明性 操作用户源的物理配置 应用管理 系统管理 分布式信息服务,典型问题,基本功能,OSI应用层,电脑应用,字符处理 绘图 制表 数据库操作

9、 程序设计 项目规划 .,单机企业内部全球,EDI WWW Email转发 BBS Chat 会议系统 .,互连网应用,电子邮件 文件传输 远程访问 C/S过程 信息存取 网络管理 .,网络应用,2TCP/IP的体系结构 TCP/IP起始于20世纪70年代中期，为了实现异种网之间的互连和互通，美国国防部高级研究计划署ARPA资助网络互连技术的研究开发，于1977年到1979年推出了TCP/IP体系结构和协议规范，并从1980年开始将ARPANET上的计算机转换为TCP/IP协议，并以它为主干建立了Internet。所以TCP/IP是Internet的核心协议。经过20年的发展，TCP/IP已经

10、成为一种可靠的实现多厂商计算机互连的协议。,TCP/IP协议体系,TCP/IP与ISO/OSI的模型对比,TCP/IP模型的重要分界线,该层着重于数据交换 该层使用的特定软件取决于网络类型,1)网络接口层, 物理层,该层着重于规范传输媒体的特性 涵盖数据传输设备与传输媒体的物理接口, 网络访问层,处理来自传输层的报文发送请求 处理入境数据报 处理ICMP报文,2）互联网层(Internet Layer), 基本任务, 互联网层协议,IP ICMP ARP RARP,提供端端的数据传送服务 为应用层隐藏底层网络的细节,3)传输层, 主要功能,TCP UDP, 传输层协议,4)应用层(Applic

11、ation Layer),5)简单操作过程,3IEEE 802参考模型 在20世纪80年代初期，IEEE 802委员会首先制定出局域网的体系结构，这就是著名的IEEE 802参考模型。由于局域网只是一个计算机通信网，而且局域网不存在路由选择问题，因此它不需要网络层，只有最底的两个层次。然而局域网的种类繁多，为了使局域网的数据链路层不至于过于复杂，提出将局域网的数据链路层划分为两个子层：介质访问控制（MAC）子层和逻辑链路控制（LLC）子层，而网络的服务访问点SAP则在LLC层与高层的交界面上。,3.IEEE 802参考模型,2.3.1基本概念 传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是网络通

12、信中传送信息的实际载体。 网络中常用的传输介质有：双绞线、同轴电缆、光纤以及无限通信。不同的传输介质对网络通信质量的影响不同，主要体现在：物理特性、传输特性、连通性、抗干扰性以及传输距离。,2.3网络传输介质,2.3.2传输介质简介 1同轴电缆 同轴电缆视网络中应用十分广泛的传输介质之一。它由内导体、外屏蔽层、绝缘层以及外部保护层组成。根据同轴电缆的带宽不同，可以将其分为两类：基带同轴电缆和宽带同轴电缆。,2双绞线 双绞线由按规则螺旋结构排列的两根、四根或八根绝缘导线组成，一对线可以作为一条通信线路，各个线对螺旋排列的目的是为了使各线对之间的电磁干扰最小，通常将一定数量的这种双绞线捆成电缆，在

13、其外面包上硬的护套。为了进一步提高双绞线的抗电磁干扰能力，可以在双绞线的外面再加上一个用金属丝编织成的屏蔽层，这就成了屏蔽双绞线。,3光纤 光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。纤芯用来传导光波，其传输原理是这样的：光源发射出经过编码的光信号，光线进入光纤芯，只有以一定角度范围进入的光线才能被全反射，而其它的光线全被吸收。,4无线传输介质 无线传输介质不使用电或光的导体传输信号，而是利用大气的电磁波传输信号。信号的发送和接收是通过天线完成的，发送时天线将电磁波能量发射到介质中；接收时天线从周围介质中收集电磁波。无线通信一般有两类天线：定向天线和全向天线。,2

14、.4.1基本概念 网络拓扑结构是指网络中各个站点之间的连接方式。物理拓扑结构描述了网络硬件的实际布局，逻辑拓扑结构描述了网络中各个节点间的信息流动方式。需要注意的是，网络拓扑结构是决定网络工作环境和条件的主要因素。,2.4网络拓扑结构,2.4.2网络拓扑结构及应用,1总线型 总线型拓扑结构的特点是：结构简单灵活，便于扩充，设备量少，价格低，安装使用方便。随着以太网的普及，总线型拓扑结构曾经是20世纪70年后期到90年代中期风靡一时的网络拓扑结构，是早期以太网的代表作。其缺点是：“一条直线走到黑”，使得网络规模、距离、网络布线施工大受限制。,2环状拓扑 环形网的特点是：信息在网络沿固定方向流动，

15、两个节点间仅有唯一的通路，大大简化了路径选择的控制；当某个节点发生故障时，可以自动旁路，可靠性较高；由于信息是串行穿过多个节点环路接口，当节点过多时，影响传输效率，使网络响应时间变长，但当网络确定时，其延时固定，实时性强；由于环路封闭，扩充不方便。,3星型拓扑 星型拓扑结构的特点是：高度集中控制易于网络管理、网络的通信量、报告错误信息、监测和诊断网络故障；容易扩展。但这种拓扑结构费用比较高，；中央节点成为全网的关键设备，如果中央节点发生故障，整个网络就不能工作，因此要求中央节点具有较高的可靠性和冗余度以及较高的数据处理能力，这无形中又增加了费用。,4树型拓扑 树型拓扑结构的特点是：易于扩展，当

16、需要加入一个新的节点时，只需在最底层的节点上再加入一个分支；故障隔离容易，当一个分支节点发生故障时，整个树型网络分成了两个独立的树型网络，这是很容易将故障节点与整个网络分开。,5网状拓扑结构 网状拓扑结构的特点是：具有很高的可靠性，因为任何两个节点之间都有多条路由。当两个节点之间的直接路由出现故障时，这两个节点仍可通过第三个节点迂回路由进行通信。迂回路由的另一个作用是可以分担网络流量，当两个节点之间通信量过大时，可以分担一部分通信量到迂回路由上。但这种网状结构安装费用高，不易维护和管理。对于一般企业应用来说，没有必要花费过多的财力和人力来获得如此高的可靠性，所以网状拓扑大多应用在公用电信网络中，特别是主干网中。,6混合型结构 混合型拓扑结构是由上面的几种拓扑结构混合而成的。因为任何一种拓扑结构都各有优缺点，在实际应用时可根据需要有意识地发挥某一种拓扑结构的优点。混合型拓扑结构中目前应用最多的是星型和环型结构混合成的星型环结构。,2.5.1基本概念 1.信号源的数据类型 信号源发