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1、网络协议和 计算机如何连接入网络陈庆章 2011年3月7日关于课程报告 严格按照模板格式排版 报告结构：引言（问题及意义）、别人 已经做的工作进展和不足、你的想法或设 计、实验证明或比较、结论 所有参考文献都要在正文中标注上次课程回顾：网络的组成 设备：网线、网卡、服务器、PC、网络互联设备上次课程回顾：网络的组成 软件：网络操作系统（Windows、Linux、Unix、 Netware）、网络应用软件（IE、Foxmail、Outlook、 FTP、QQ等等） 网络操作系统功能：计算机之间的连接通信、网络资 源管理、多用户管理、访问控制等Web服务 IIS浏览器 IE邮件服务 Excha
2、ngeFoxmail /Outlook上次课程回顾：网络的分类 根据通信范围划分、根据传输信号划分、根据传输速 度划分、根据网络操作系统厂商划分、根据网络拓扑结 构划分、根据通信协议划分，等等。上次课程回顾：物联网 Internet Of Things 物联网 CPS（Cyber Physical System，可翻译成 信息物理融合系统 ） CPS（ Computing Physical System）有时也叫“物理计算” CPS 是一个以通讯和计算为核心的集成的监控和协调 行动的工程化物理系统， 是计算、通讯和控制的融合， 具备很高的可靠性、 安全性和执行效率，是一个从纳米 世界到基于大规
3、模广域网的系统。网络协议网络协议 通信双方约定的通信规则的集合 包含语义、语法和时序三个部分 协议的标准：OSI参考模型 因特网使用的协议：TCP/IP 局域网使用的协议：IEEE802.X理解协议：一封信件的传输一系列的步骤和双方约定的规则（协议）写信写信封和装入邮局包装分发交给运输机构某交通工具出发看信拆信封按地址投递运输分发给邮局某交通工具到达公路铁路等逻辑信道/协议物 理 信 道 / 协 议理解协议：两个人收发信件 问题： 收信人与发信人之间、邮局之间，他们是在直 接通信吗？ 邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ 邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？信件内容邮件地址货物地址发信人邮
4、局运输系统信件内容邮件地址货物地址收信人对信件内容的共识对信件如何传递的共识对货物如何运输的共识P3P2P1公路，铁路，航空邮局运输系统协议本质属性通信协议可以分层考虑，分层体系包含的元素有： 实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 对等层：两个不同系统的同级层次。 对等实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体 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。 服务数据单元SDU、协议数据单元PDU系统A系统B 实体对等层对等实体接口服务物理网络PDUSDUOSI/RM的体系结构分为7层应用层A
5、pplication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Network7654321为网络应用提供服务数据表示在用户间建立会话关系不同主机进程间的通信在主机间传输分组在节点间可靠地传输帧位流的透明传输在各层中实现的主要功能 差错控制 使对等层的通信更加可靠 流量控制 控制发送端的速率，使接收端能来得及接 收 分段和重装 发送端将数据块分成更小的单位，并在接 收端重新组合 建立连接和释放连接 信息包识别人相互交流的协议和通信协议之间的对比人相互交流的协议和通信协议之间的对比HiHi Whats the
6、time?2:00请求连接传送文件：xxxxx.xxxtime连接确认通信协议的三要素 语义 对协议中各协议元素的含义的解释，例如： 在HDLC协议中，标志Flag(7EH)表示报 文的开始和结束 在BSC协议中，SOH(01H)表示报文的 开始，STX(02H)表示报文正文的开始，ETX(03H)表 示报文正文的结束 语法 协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如 ： 时序 通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则Flag Address CtrlDataFCSS FlagSOHHEADSTXTEXTETX BCCBSCHDLC确认释放连接释放确认释放确认连接确认数据连接请求连接确认tt
7、时序例子释放连接数据传输建立连接协议可以由软件或硬件来实现： 网络通信协议软件、网络驱动程序 网络硬件 常用协议组： TCP/IP（Windows、Unix、Linux、 ） NetBEUI（Windows） IPX/SPX（NetWare、Windows）协议数据单元（PDU） 网络体系结构中，对等层之间交换的信息报文统称为协议数 据单元（Protocol Data Unit，PDU）。 传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称： 传输层段（Segment） 网络层分组/包（Packet） 数据链路层帧（Frame） 物理层比特（Bit） PDU由协议控制信息（协议头）和数据（SDU）
8、组成: 协议头部中含有完成数据传输所需的控制信息: 地址、序号、长度、分段标志、差错控制信息 、协议控制信息数据（SDU） 下层把上层的PDU作为本层的数据加以封装，然后 加入本层的协议头部（和尾部）形成本层的PDU。封装：就是在数据前面加上特定的协议头部。 因此，数据在源站自上而下递交的过程实际上就是 不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程 就是不断拆封的过程。类比：发送信件 数据在传输时，其外面实际上要被包封多层“ 信封”。数 据协议头数 据N+1层PDUN层PDU数据多层封装数据段头数据段头数据分组头帧头段头数据分组头帧尾封装段分组帧拆封TCP头应用层数据应用层数据TCP头应用层
9、数据IP头帧头TCP头应用层数据IP头帧尾实例：TCP/IP协议的封装过程应用层 传输层 网络层 链路层 物理层（physical layer）任务：在物理媒体(介质)上正确地、透明地传 送比特流。 协议(标准)：规定了物理接口的各种特性：机械：物理连接器的尺寸、形状、规格 电气：信号电平，信号的脉冲宽度和频率， 数据传送速率，最大传输距离等 功能：接口引（线）脚的功能和作用 规程：信号时序，应答关系，操作过程 功能：建立和拆除物理连接、位流传输、管理 例：RJ45、RS-232、RS-449、V.24、 G.703/G.704数据链路层（data link layer ）任务：在两个相邻节点
10、间可靠地传输数据，使 之对网络层呈现为一条无错的链路。 功能与服务： 建立与拆除数据链路连接 组帧：帧封装，按顺序传送，处理 返回的确认帧； 定界与同步：产生/识别帧边界； 差错检测/恢复：可靠的传输，CRC ，ARQ； 流量控制：抑止发送方的传输速率 ，使接收方来得及接收。IEEE802.3 协议、 IEEE802.5协议网络层（network layer）任务：选择合适的路由，把分组从源端传送到 目的端。 功能与服务： 在源端与目的端之间建立、维护、 终止网络的连接 路由选择和分组中转（RIP、OSPF ） 流量控制和拥塞控制 分段与组合：大数据块分段，小数 据块组合 差错检测与恢复 IP
11、协议RFC 791：提供无连接的数据报服务链路层的任务两节点间可靠的数据传输Ethernet, X.25, ATM, 网络层的任务沿两端点间的最佳路由传输数据 （网络间的可靠传输）Ethernet, X.25, ATM, 传输层（transport layer ）任务：在源端与目的端之间提供可靠的透 明数据传输，使上层服务用户不必关系通信子 网的实现细节。 传输层的特点 以上各层：面向应用，本层及以下各 层：面向传输； 与网络层的部分服务有重叠交叉，功 能取舍取决于网络层功能的强弱； 只存在于端主机中； 实现源主机到目的主机“端到端”的连 接； 在这一点上与网络层的区别 是什么？ 网络层：为网
12、络主 机之间提供逻辑传输 传输层：为主机内 应用进程之间提供逻辑传输传输层（transport layer ）功能： 地址映射： 源端进程地址映射到网络地 址，或反之； 多路复用与分割： 多个传输连接共用一条网络 连接； 一条传输连接使用多个网络 连接； 进行数据分段并在目的端重新组装； 传输连接的建立与释放； 提供“面向连接” 和“无连接” 两种服 务： TCP/IP协议：TCP和UDP 传输差错校验与恢复； 流量控制，防止数据传输过载。网络层的任务沿两端点间的最佳路由传输数据 （网络主机间的逻辑通信）Ethernet, X.25, ATM, 传输层的任务两端点间可靠的透明数据传输 （主机应
13、用进程间的逻辑通信）通信子网应用层（application layer ）任务：为用户的应用进程提供网络通信 服务。 功能： 提供各种不同的应用协议以满足应 用进程的需求； 识别并证实目的通信方的可用性； 使协同工作的应用进程之间进行同 步； 为通信过程申请资源。 应用层协议的例子： OSI: VTP、MHS、FTAM 、DS、 TCP/IP: Telnet、SMTP、 FTP、DNS、HTTP、网络体系结构 网络体系结构：分层协议接口与服务 网络体系结构的层次模型。 网络体系结构的一些基本概念 实体、协议、协议数据单元、封装、 服务以及它们之间的关系 协议的三要素：语义、语法、时序 如何接入
14、Internet准备工作 具有网卡的PC 拥有ISP 知道你获得的IP地址、子网掩码、域名 服务器地址、网关地址 若是无线方式，需要无线网卡、无线路 由器关于地址 每个机器有两个地址 MAC地址，48位，物理地址 IP地址，32位，逻辑地址制作网线 工具和材料 过程制作网线 标准568B：568B标准1 2 3 4 5 6 7 8 橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕连接电脑和交换机 采用网线方式配置你的网络 打开你的“网络连接”配置你的网络 填入IP地址等数据连通测试 IPConfig：用于显示当前的TCP/IP配置设置值 命令格式：ipconfig /all 例如： ipconfig .
15、 Show information. ipconfig /all . Show detailed information ipconfig /renew . renew all adapters ipconfig /renew EL* . renew any connection that has its name starting with EL ipconfig /release *Con* . release all matching connections,连通测试 Ping：用于确定本地主机是否能与另一台主机交换（发送与接收）数据报 命令格式：Ping 目标地址 参数 例如： ping ping 61.153.0.5 n 10 发送10个数据报测试 Ping 127.0.0.1 测试自己的机器IP环境 Ping 自己机器的IP地址连通测试 Arp：用于确定IP地址的物理地址的映射 命令格式：Arp 参数无线连接 需要设
