第三章 tcp-1

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1、2018/12/20,1,第三章 TCP/IP协议,胡振山讲义,序 本章主要介绍计算机网络体系结构和TCP /IP网络协议。 为了更好的理解本章内容，先介绍一下ISO/OSI七层计算机网络的参考模型即OSI计算机网络体系结构模型。,2018/12/20,2,第三章 TCP/IP协议,31计算机网络体系结构 计算机网络体系结构精确定义了网络及其组成部分的功能和各部分之间的交互功能（服务的范畴）。计算机体系结构采用分层对等结构，对等层之间有交互作用（协议）。建立计算机网络体系结构的目的在于使不同计算机构成的网络之间可以相互通信，具有可以共同遵循的标准。 体系结构包括网络协议和网络服务两部分。,20

2、18/12/20,3,第三章 TCP/IP协议,311网络协议 网络协议是通信双方为了实现对话而制定的规则，在协议中明确定义了该层实体如何使用下一层实体提供的服务来实现本层的功能，并明确定义了本层向上一层实体提供哪些服务。 比如通信双方约定何时开始通信和如何通信，便是一种协议。还有虚拟终端协议等。,2018/12/20,4,第三章 TCP/IP协议,32 OSI七层参考模型 国际标准化组织（ISO）认识到网络协议的复杂性，开发了称为开放式系统互连（OSI）参考模型的工具。为协议的开发提供了一个良好标准，促进了网络协议的发展。 ISO的目标是使不同网络的用户能够用公用语言来讨论协议。它们提取了所

3、有网络通信中的共同部分，,2018/12/20,5,第三章 TCP/IP协议,OSI 划分为7个功能层，如下所示： l 应用层（Application Layer） l 表示层(Presentation Layer) l 会话层(Session Layer) l 传输层(Transport Layer) l 网络层(Network Layer) l 数据链路层(Data Link Layer) l 物理层(Physical Layer) 每一层在数据传输中的功能是不一样的。,2018/12/20,6,第三章 TCP/IP协议,学习体系结构的三个步骤： 1、每一层传送的数据单位是什么； 2、每一

4、层完成的功能是什么； 3、每一层包含的协议有哪些； 4、各种网络设备工作在哪一层。,2018/12/20,7,第三章 TCP/IP协议,321 OSI的7层协议,2018/12/20,8,第三章 TCP/IP协议,从上图可以看到两个方面 对等层之间 协议 相邻层之间 服务和享用服务,2018/12/20,9,第三章 TCP/IP协议,它由7个协议层组成，最低三层（13）是依赖网络的，涉及到将两台通信计算机连接在一起所使用的数据通信网相关协议，实现通信子网的功能。高3层（57）是面向应用的，涉及到允许两个终端用户应用程序进程交互作用的协议，通常是由本地操作系统提供的一套服务，实现资源子网功能。中

5、间的传输层为面向应用的上3层屏蔽了跟网络有关的下3层协议的详细操作。从实质上讲，传输层建立在由下三层提供服务的基础上，为面向应用的高层提供与网络无关的信息交换服务。,2018/12/20,10,第三章 TCP/IP协议,322各层功能简介 1物理层 最低层是物理层，定义了硬件的物理特性。电压、电缆特性，物理层标准的例子有IEEE802系列和EIA-232D（RS232的扩展）。与计算机相连的设备（如调制解调器）定义电气和机械特性等。物理层利用介质为数据链路层提供Bit流。物理层涉及到通信在信道上传输的原始比特流。用多少伏特电压表示“1”，多少伏特表示“0”；一个比特持续多少微秒；传输是否在两个

6、方向上同时进行；最初的连结如何建立和完成通信后连结如何终止；网络接插件有多少针以及各针的用途等。,2018/12/20,11,第三章 TCP/IP协议,2数据链路层数据链路层定义帧的创建、传输及接收方法。两点之间进行帧的传送，实现点到点通信，没有路由的概念。 这一层的数据单位称为帧。帧按不同的网络体系创建（如Ethernet, ARCnet、Token Ring等），换句话讲，帧结构和具体的网络体系有关，每种网络体系结构有其独特的帧类型。,2018/12/20,12,第三章 TCP/IP协议,数据链路层需解决的问题： 1）解决由于帧的破坏、丢失和重复的问题； 2）防止高速的发送方的数据把低速的

7、接收方“淹没”，流量调节控制是在本层完成的。,2018/12/20,13,第三章 TCP/IP协议,3网络层 网络层定义如何在网络及互联网上确定地址和如何查找路径并将分组发送到这些路径上去。网络层的另一个作用是在节点间建立并维护逻辑关系。最常用的两个协议是IP和IPX。网络层的地址是在各协议软件中定义（TCP/IP协议设置）。传输的单位称为“分组”。 以上三层属于“通信子网”的范畴。 /END 3,2018/12/20,14,备 注,1、关于实验 本周的周4上午实验改在下周三晚上 6：30到9：00 本周的周4下午实验改在下周四晚上 6：30到9：00 本周的周2上午实验同学穿插在以上两个单元

8、时间内 实验讲义下载： ftp:/166.111.60.232/softbank/网络技术基础/,2018/12/20,15,备 注,2、下次课内容 TCP/IP协议中IP层协议：IP地址和子网掩码、子网划分、路由原理、ARP和RARP解析过程。应用层协议：包括DNS原理和解析过程。,2018/12/20,16,第三章 TCP/IP协议,4传输层 传输层定义如何维护数据完整性。可以用两种形式，面向连接及无连接方式，提供可靠通信。TCP是面向连接的，UDP是无连接的。何谓“面向连接” 基本功能：从会话层（上层）接收数据，并且在必要的时候将它分成较小的单元，传输给网络层，并确保到达对方的各段信息正

9、确无误*。 传送的数据单位称为报文。,2018/12/20,17,第三章 TCP/IP协议,通常，会话层每请求建立一个传输连接，传输层就会为其创建一个独立可靠*的网络连接。如果传输连结需要一个较高的吞吐量，传输层也可以为其创建多个网络连接，让数据在这些网络连接上分流，以提高吞吐量。 传输层实现真正的从源到目标“端到端”通信。,2018/12/20,18,第三章 TCP/IP协议,5会话层 会话层协议负责提出建立连接请求，验收并维护这种连接；会话层允许不同计算机上的用户建立会话关系。,2018/12/20,19,第三章 TCP/IP协议,6表示层 表示层负责将数据转换成合适的格式。该功能经常并入

10、会话层或应用层； 表示层完成某些特定的功能。表示层服务的一个典型例子是用一种大家一致同意的标准方法对数据编码。,2018/12/20,20,第三章 TCP/IP协议,7应用层 应用层向用户提供网络访问。该功能由协议及软件提供。FTP、TELNET等就是属于应用层的程序。,2018/12/20,21,第三章 TCP/IP协议,323 OSI （RM）信息流动过程 参见信息流动过程,2018/12/20,22,第三章 TCP/IP协议,从流图中可以看到以下两个基本概念： 1.封装 2.对等通信,2018/12/20,23,第三章 TCP/IP协议,324封装和对等通信 1.封装:从数据在各层中流动

11、过程可以看出，数据在由上到下逐层传输时会被各层修改，称为“封装”。每层上的协议根据其功能加上一些信息到数据，比如网络层，给数据添加一消息头，这些信息头可以被IP协议使用，如添加源和目的主机IP地址。上一层传来的数据封装到IP分组中，再交给下一层，依次类推，直到从物理层发送到网络上。目的计算机收到分组后，依次向上传递，沿途各层利用完对应层添加的信息后，去掉各层所加的信息。,2018/12/20,24,第三章 TCP/IP协议,2.对等通信（虚拟通信） 虚拟通信的概念：根据以上所述，7层协议中每一层都根据一个明确定义的协议跟远端系统中一个对等协议层通信，但实际上该层产生的协议信息单元是借助于下层所

12、提供的服务传输的。 每个会话的两个计算机必须使用兼容的协议进行通信，对等层协议相同时才能通信。,2018/12/20,25,第三章 TCP/IP协议,如果对等层遵守有关协议，那么对等层之间通信是“透明”的，不需要关心底层是如何具体将数据传送的，即底层被屏蔽了，好像是直接通信。对等层之间（除了物理层之外）的通信是“虚拟通信”，通过下层提供的服务实现的。,2018/12/20,26,第三章 TCP/IP协议,优点： 抽象出对等进程这一概念，对于网络设计来说是至关重要的，有了这种技术，可以把设计完整的网络这种难于完成的任务划分成小的、容易完成的问题，即各层的设计问题。 这也是为什么要细分层的原因。,

13、2018/12/20,27,第三章 TCP/IP协议,注：OSI模型本身不是网络体系结构的全部内容，这是因为它并未确切地描述用于各层的协议和服务，它仅仅告诉我们每一层应该做什么,定义了每一层的功能。它仅仅是一种网络模型。到目前为止，OSI模型还没有实现，实际模型中，比如TCP/IP模型，和OSI模型有出入。,2018/12/20,28,第三章 TCP/IP协议,325几个重要概念 1实体概念： 一个系统包含一个或多个实体（Entity）。所谓“实体”是指能够发送和接收信息所涉及到的内容和设备。例如，用户应用程序、文件传送模块、数据管理系统等。OSI参考模型的每一层都由多个实体构成，两个系统中处

14、在同一层的实体被认为是对等实体。,2018/12/20,29,第三章 TCP/IP协议,2何谓端到端连接和点到点连接？ 点到点连接：就是两点间没有转发的器件, 不存在存储和转发，是直接通信； 端到端连接：源和目的主机中间可以通过一个或多个网络，中间可以进行多次存储和转发。 OSI七层协议的低三层就是点到点的连接，高层协议使用的是端到端连接。,2018/12/20,30,第三章 TCP/IP协议,再次回忆一下上面提到的数据链路层中的一个概念： （链路层）两点之间进行帧的传送，实现点到点通信，没有路由的概念。,主机1,主机2,主机3,主机4,2018/12/20,31,第三章 TCP/IP协议,端

15、到端连接是利用点到点连接来实现的： 这里有两层含义： 1、从宏观来看，从主机1到主机4每一段通信的基础是点到点 2、每一段来看（微观），低层的点到点为高层（协议和设备）的端到端存储和转发提供基础,2018/12/20,32,第三章 TCP/IP协议,比喻：扬水站的原理 扬水站：高层协议和设备 水渠：底层协议和设备,扬水站1,扬水站2,扬水站3,2018/12/20,33,第三章 TCP/IP协议,3服务和协议及其相互关系。 OSI七层模型中的经常提到的是协议和服务，它们的区别在于： 服务是相邻层之间的关系。 服务是各层向上层提供的一组操作，可以被上层使用完成相应的功能。 服务定义了相邻层之间的

16、接口，没有定义这些服务是如何完成的。上层是服务的使用者，下层是服务的提供着。它定义需要什么参数以及预期结果是什么。同样，它和该层如何工作无关。 只关心提供什么服务，不管如何实现,2018/12/20,34,第三章 TCP/IP协议,协议是对等层之间的关系。 协议是定义同层（对等层）对等实体之间交换的帧、分组和报文的格式及意义的一组规则。 对等层实体利用协议完成它们服务的定义（承诺）。 在协议中明确定义了该层实体如何使用下一层实体提供的服务来实现本层的功能，并明确定义了本层向上一层实体提供哪些服务。IP和TCP 下面举例说明,2018/12/20,35,第三章 TCP/IP协议,比喻：总统、翻译和秘书,I like Rabbit,我喜欢兔子,I￥%$%abbit,I￥%$%abbit,传真机,传真机,翻译,翻译,总统,总统,秘书,秘书,2018/12/20,36,第三章 TCP/IP协议,需要说明几个问题 1、服务的体现 翻译为总统提供翻译的服务，总统