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1、*1单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式网 络 协 议n计算机学科发展的一个特征：应用驱动n计算机网络：应用和工程技术科学n理论和方法：体系结构与协议，协议开发第1章 网络协议概述n自主计算机的互连集合An interconnected collection of autonomous computersComputer NetworkAndrew S. Tanebaum1.1 计算机网络概述互联网由局域网和广域网组成互联网 局域网局域网广域网路由器结点交换机相距较远的局域网通过路由器与广域网相连组成了一个覆盖范围很广的互联网 CCCHHHTTTTTTT资源子网通信子网TT随需随
2、需应变应变应变应变 的商的商务务务务商务务价格压压力安全威胁胁资产资产 利用客户户需求经济经济管制生产产力技术术模块块化集群网格自主计计算Web 服务务虚拟拟化标标准不断变变化的环环境需要连续改进的商务模式与商务流程计算模式和中间件发展趋势紧密宽松联接粒度/耦合度范围XML/HTTPMOMORB网络应用同类应用程序访问手段Web服务Web Services简单服务Services构件Components对象Objects互联网应用单机范围网络应用文字处理数学计算互联网应用局域网互联网主机计算客户/服务器客户/网络1.2 网络协议体系结构计算机网络协议协议：协议：为进行网络中的数据交换而建立的规
3、则、标为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。准或约定。网络网络连接的结点连接的结点交换数据（传输数交换数据（传输数据、控制信息）据、控制信息）遵守规则遵守规则数据格式及同步数据格式及同步 对数据在机器之间传输时的表示方法进行定义和描述的标准，规定了如何进行传输、如何检测错误以及如何传输确认信息。协议三要素：n n语法语法 数据的控制信息的结构或格式数据的控制信息的结构或格式n n语义语义 需要发生何种控制信息，完成何种动作需要发生何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答以及做出何种应答n n同步同步 事件实现顺序的详细说明事件实现顺序的详细说明实体、协议、服务和服务访问点 n实体(
4、entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。 n协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。 n在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。n要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。 n本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。n下面的协议对上面的服务用户是透明的。 n协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。n服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。n同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 SAP (Service Access Point)。 协 议交换原语交换原语服 务 用 户提 供 服 务服 务
5、提 供 者第 n 层第 n + 1 层服 务 用 户SAPSAP协议很复杂 n协议必须将各种不利的条件事先都估计到，而不能假定一切情况都是很理想和很顺利的。n必须非常仔细地检查所设计协议能否应付所有的不利情况。应当注意：事实上难免有极个别的不利情况在设计协议时并没有预计到。在出现这种情况时，协议就会失败。因此实际上协议往往只能应付绝大多数的不利情况。 著名的协议举例n n占据两个山顶的蓝军与驻扎在这山谷的白军作战占据两个山顶的蓝军与驻扎在这山谷的白军作战。力量对比是：一个山顶上的蓝军打不过白军，。力量对比是：一个山顶上的蓝军打不过白军，但两个山顶的蓝军协同作战就可战胜白军。一个但两个山顶的蓝军
6、协同作战就可战胜白军。一个山顶上的蓝军拟于次日正午向白军发起攻击。于山顶上的蓝军拟于次日正午向白军发起攻击。于是发送电文给另一山顶上的友军。但通信线路很是发送电文给另一山顶上的友军。但通信线路很不好，电文出错的可能性很大。因此要求收到电不好，电文出错的可能性很大。因此要求收到电文的友军必须发送确认电文。但确认电文也可能文的友军必须发送确认电文。但确认电文也可能出错。试问能否设计出一种协议，使得蓝军能实出错。试问能否设计出一种协议，使得蓝军能实现协同作战因而一定现协同作战因而一定( (即即100 %)100 %)取得胜利？取得胜利？明日正午进攻，如何？明日正午进攻，如何？同意收到收到“ “同意同
7、意” ”收到：收到“同意”这样的协议无法实现！这样的协议无法实现！协议研究nRoutingnQoSnMulticastnAdmission Control & Congestion ControlnSwitchingnMiddlewaren例子：甲乙二人通电话n高一层：认识层。可交流性，双方具有共同 话题，相关知识，懂得交谈内容（含义）。n下一层：语言层。共同的语言，不考虑含义。 若双方语言不一致，语言层必须承担翻译。n 最底层：传输层。话音电信号话音。 不涉及语言语种和含义。特点：每层相对独立，功能分明，复杂性的细化协议分层计算机网络协议层次结构，有五个特点n（各层之间）独立性。某一层并不需
8、要知道它的下一层是如何实现的，而仅仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务。n灵活性。当某层发生变化（技术原因），只要接口关系保持不变，该层的上下层均不受影响，甚至取消该层。n可分割性。各层都可以采用最合适的技术实现。n易实现和可维护性。庞大的系统变得较小和易处理的部分。n可标准化性。每层功能和服务标准化成为可能。 网络各层及协议 体系结构 （Architecture) 是计算机网络及其组成部分所应完成的功能的精确定义。 计算机网络的体系结构 n20世纪70s-至今n不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力n各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日
9、趋成熟是其基础体系结构标准化过程n标准化过程的两个阶段厂商标准：IBM-SNA（系统网络体系结构）,DEC-DNA（DECnet系统体系结构）、AppleTalk系统体系结构、Berkeley UNIX TCP/IP系统体系结构n缺点：适用范围：兼容性？ 技术垄断：竞争？ 标准不统一：用户利益？n标准制定问题标准化任务只能由不偏向于任何厂商的非盈利中立组织来制定例外“事实上的标准”，如TCP/IP国际标准：ISO-OSI/RMnOpen System Interconnection/ Recommended Model（开放系统互联参考模型，简称OSI参考模型）nOSI参考模型是一种概念上的网
10、络模型n其标准保证了不同网络设备之间的兼容性和互操作性n规定了网络体系结构的框架n只说明了做什麼（WHAT TO DO）而未规定怎样做（HOW TO DO）n现在的计算机网络均是在OSI/RM的框架下运作的PC导致了局域网的出现n局域网的标准：IEEE802nIEEE802也符合OSI/RM标准n开始就建立在标准化的基础上因特网的标准化工作因特网协会 ISOC因特网研究指导小组IRSG 因特网研究部 IRTF 因特网工程部 IETF 因特网工程指导小组IESG RGWGRG领域领域因特网体系结构研究委员会 IAB WGWGWG制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段 n因特网草案(Intern
11、et Draft) 在这个阶段还不是 RFC 文档。n建议标准(Proposed Standard) 从这个阶段开始就成为 RFC 文档。n草案标准(Draft Standard)n因特网标准(Internet Standard) 各种RFC之间的关系 因特网草案建议标准草案标准因特网标准历史的 RFC实验的 RFC提供信息的 RFC6 种 RFCOSI参考模型的结构 ISO参考模型对等通信1物 理 层2数据链路层4传 输 层3网 络 层5会 话 层7应 用 层6表 示 层物 理 层数据链路层传 输 层网 络 层会 话 层应 用 层表 示 层数据封装1物 理 层2数据链路层4传 输 层3网 络
12、 层5会 话 层7应 用 层6表 示 层五层协议的体系结构 n应用层(application layer) n传输层(transport layer) n网络层(network layer) n数据链路层(data link layer) n物理层(physical layer) 数据链路层5 应用层4 传输层3 网络层2 数据链路层1 物理层应用层网络接口层网际层 IP (各种应用层协议如TELNET, FTP, SMTP 等)传输层(TCP 或 UDP)TCP/IP 的体系结构无连接分组交付服务传输服务 (可靠或不可靠)各种应用服务TCP/IP 的三个服务层次 TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层体系结构，即网络接口层、IP层、传输层和应用层。沙漏计时器形状的TCP/IP协议族 HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP网际层网络接口层运输层应用层网络接口 1网络接口 2IP over Everything IP屏蔽各种底程物理网络技术差异Everything over IP IP 可为各式各样的应用程序提供服务网络接口 3Thanks!
