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1、3.2 网络通信的工作原理网络通信的工作原理 网络之间每时每刻都在进行着数据传输。那网络之间每时每刻都在进行着数据传输。那么这些数据是如何传输的？（也即是它们是怎样么这些数据是如何传输的？（也即是它们是怎样知道自己该知道自己该传往何处传往何处？又怎么知道自己该？又怎么知道自己该如何前如何前往何处往何处？）是我们这节课要学习的内容。？）是我们这节课要学习的内容。一、数据的传输过程一、数据的传输过程3.2.1 数据的传输过程：数据的传输过程：网络的三大功能（网络的三大功能（数据传输、资源共享、分布处理数据传输、资源共享、分布处理）能够得）能够得以实现，其最基本的保证在于网络中计算机之间的数据能够得
2、以以实现，其最基本的保证在于网络中计算机之间的数据能够得以传输。为了更好的理解网络中的数据传输传输。为了更好的理解网络中的数据传输，让我们来看看现实生，让我们来看看现实生活中的邮政系统，参照这个邮政系统能使我们更容易理解数据是活中的邮政系统，参照这个邮政系统能使我们更容易理解数据是如何进行传输的。如何进行传输的。问题：发信人写的信收信人不会看不懂吧？发信人写的信收信人不会看不懂吧？发信人把信送到邮政局，邮局能明白信封发信人把信送到邮政局，邮局能明白信封上写的内容吗？上写的内容吗？发信端与收信端，当信到达同一层次时处发信端与收信端，当信到达同一层次时处理的过程一样吗？理的过程一样吗？总结总结:当
3、然能懂，因为收信人和发信人有约定。当然能懂，因为收信人和发信人有约定。如用同样的语言，用同样的语法结构等。如用同样的语言，用同样的语法结构等。用户和邮局、邮局和运输部门都有事先的用户和邮局、邮局和运输部门都有事先的约定。如信封的书写格式、送信所用的时约定。如信封的书写格式、送信所用的时间等。间等。在不同端的同一功能层，形式是一样的，在不同端的同一功能层，形式是一样的，处理过程是可逆的。处理过程是可逆的。3.2.1 数据的传输过程：数据的传输过程：整个邮政分为了整个邮政分为了3个子系统，即三层，个子系统，即三层，而每层内部及层与层之间都由不同的而每层内部及层与层之间都由不同的约定约定组成，这样分
4、层最大的好处就是组成，这样分层最大的好处就是减轻邮政系统的复杂程度。如果一旦减轻邮政系统的复杂程度。如果一旦发生故障，就可以迅速定位故障所处发生故障，就可以迅速定位故障所处层次，便于查找和纠错。层次，便于查找和纠错。概括：首先，我们写好信后，要让这封信能寄出去，就得贴邮票。而邮票就是我们和邮政局的一个约定，我们付邮资给邮政局，那么邮局要负责帮我们把信送到。同样的，邮局和运输部门也有类似的约定。通过这一系列的约定，可以保证我们写的信能送到目的地。既然分层有助于减轻问题的复杂程度，既然分层有助于减轻问题的复杂程度，所以我们把网络分了层，这就是我们这节所以我们把网络分了层，这就是我们这节课所要学习的
5、课所要学习的OSI七层模型。七层模型。通过这个模型，我们在出现问题的时通过这个模型，我们在出现问题的时候能够迅速的找出并解决问题，提高网络候能够迅速的找出并解决问题，提高网络传输的效率，国际标准化组织（传输的效率，国际标准化组织（ISO）于）于1984年提出了年提出了开放系统互连模型开放系统互连模型，也叫，也叫OSI模型。模型。数据在数据在OSI模型中的传输过程。模型中的传输过程。OSIOSI模型是模型是2020世纪世纪8080年代，国际标准化组织（年代，国际标准化组织（ISOISO）制定的一套制定的一套各种网络都普遍适用的规范集合，以使全球范围内的计算机平台进各种网络都普遍适用的规范集合，以
6、使全球范围内的计算机平台进行开放式通信。行开放式通信。1、OSI模型模型（开放型系统互联参考模型）（开放型系统互联参考模型）OSI模型的特点：模型的特点：没有底层，上层无从存在；没有底层，上层无从存在；上一层对下一层提出服务请求，下一层完上一层对下一层提出服务请求，下一层完成上一层提出的请求，同时继续对下层提成上一层提出的请求，同时继续对下层提出服务请求；出服务请求；先下楼，再上楼梯（一级一级）；先下楼，再上楼梯（一级一级）；整个数据在各功能层之间的传输过程：整个数据在各功能层之间的传输过程：“首先下台阶（搭积木），然后上台阶（拆积木）首先下台阶（搭积木），然后上台阶（拆积木）”数据的传输过程
7、：数据的传输过程：假设系统假设系统A用户向系统用户向系统B用户传送数据用户传送数据:系统系统A用户的数据先进入最高层用户的数据先进入最高层第第7层，该层给层，该层给它附加控制信息它附加控制信息H7以后，送入其下一层以后，送入其下一层第第6层，该层层，该层对数据进行必要的变换并附加控制信息对数据进行必要的变换并附加控制信息H6再送入其下一再送入其下一层层第第5层，再依次向下传送，并将长报文分段、附加层，再依次向下传送，并将长报文分段、附加控制信息后，送往下一层。在第控制信息后，送往下一层。在第2层，不仅给数据段加头层，不仅给数据段加头部控制信息，还加上尾部控制信息，组成帧后再送至第部控制信息，还
8、加上尾部控制信息，组成帧后再送至第1层，并经物理介质传送至对方系统层，并经物理介质传送至对方系统B。目标系统。目标系统B接收后，接收后，按上述相反过程，按上述相反过程，如同剥洋葱皮一样，层层去掉控制信息，如同剥洋葱皮一样，层层去掉控制信息，最后将数据传送给目标用户系统最后将数据传送给目标用户系统B的进程。的进程。用户的数据要经过一次次包装，最后转化成可以在网用户的数据要经过一次次包装，最后转化成可以在网络上传输的信号，发送到网络上。当到达目标计算机后，络上传输的信号，发送到网络上。当到达目标计算机后，再执行相反的再执行相反的拆包拆包过程。过程。给学生七张纸，用每一张纸代表给学生七张纸，用每一张
9、纸代表每一层，用纸（七层）包裹一块橡皮每一层，用纸（七层）包裹一块橡皮（代表数据）传给另外一位同学。到（代表数据）传给另外一位同学。到达后另外一位同学要拆开七层纸后才达后另外一位同学要拆开七层纸后才能够看到最里面的橡皮。能够看到最里面的橡皮。以以qq为例描述计算机中数据的传输过程为例描述计算机中数据的传输过程两个人通过两个人通过qq聊天：聊天：应用层：打开应用层：打开qq软件，输入信息；软件，输入信息；表示层：用什么编码传输数据，可能还加密；表示层：用什么编码传输数据，可能还加密；会话层：与对方建立连接或断开；会话层：与对方建立连接或断开；传输层：识别双方的传输层：识别双方的qq软件，只有软件
10、，只有qq能收到信息，能收到信息，而不是其它聊天工具；而不是其它聊天工具；网络层：指明数据走哪条路；网络层：指明数据走哪条路；数据链路层：指明数据具体到哪台计算机；数据链路层：指明数据具体到哪台计算机；物理层：以比特流方式传输物理层：以比特流方式传输为便于理解，直观归纳如下：为便于理解，直观归纳如下：应用层：应用层：做什么？做什么？表示层：表示层：怎么才能认出对方？怎么才能认出对方？会话层：会话层：什么时候走，什么时候停？什么时候走，什么时候停？传输层：传输层：路途中安全吗？路途中安全吗？网络层：网络层：到达该处最佳路径是哪条？到达该处最佳路径是哪条？数据链路层：数据链路层：每一步应该怎样走？
11、，不能错啊！每一步应该怎样走？，不能错啊！物理层：物理层：开始出发？开始出发？在在OSI每一个功能层中，通信双方都要每一个功能层中，通信双方都要共同遵守的约定，我们把这种约定称之为共同遵守的约定，我们把这种约定称之为协议协议，比如说，先前我们所讲的用户和邮，比如说，先前我们所讲的用户和邮局之间的约定就是这里所谓的协议。网络局之间的约定就是这里所谓的协议。网络协议就像网络通信中的共同语言，保证着协议就像网络通信中的共同语言，保证着通信的顺利进行。其中应用最广泛的协议通信的顺利进行。其中应用最广泛的协议为为:TCP/IP协议协议。2、TCP/IP协议体系：协议体系：TCP/IPTCP/IP协议协议
12、 -（传输控制协议（传输控制协议 /互联网络协议）互联网络协议）它是因特网上的它是因特网上的“世界语世界语”，是世界上各种各样，是世界上各种各样的局域网之间进行数据传输使用最为频繁的协议。的局域网之间进行数据传输使用最为频繁的协议。TCP/IP协议的开发工作始于协议的开发工作始于20世纪世纪70年代，年代，主要是由底层的主要是由底层的IP协议协议和和TCP协议协议组成的。组成的。IP协议协议的工作是把数据包从一个地方传递到另的工作是把数据包从一个地方传递到另一个地方，一个地方，TCP协议协议的工作是对数据包进行管理与校核，的工作是对数据包进行管理与校核，保证数据包的正确性。保证数据包的正确性。
13、TCP/IP协议产生于因特网的研究与实践中，而协议产生于因特网的研究与实践中，而OSI模型是作为标准制定的，因此两者的体系模型是作为标准制定的，因此两者的体系并非并非完全一致。完全一致。2、TCP/IP协议体系：协议体系：TCP/IPTCP/IP协议体系分为四层，它包含了协议体系分为四层，它包含了TCPTCP、IPIP、UDPUDP、ARPARP等众等众多协议。多协议。在在TCP/IPTCP/IP协议体系中，协议体系中，TCPTCP协议与协议与IPIP协议是最重要的核心协议是最重要的核心协议。协议。思考：思考：TCP/IP概念层和概念层和OSI参考模型的不同之处在哪里？参考模型的不同之处在哪里
14、？TCP协议和协议和IP协议分别在哪一层工作？协议分别在哪一层工作？TCP协议和协议和IP协议的主要工作分别是什么？协议的主要工作分别是什么？由上图可以看出，在由上图可以看出，在TCP/IP协议中，去掉了协议中，去掉了OSI参考模型中的会参考模型中的会话层和表示层（这两层的功能被合并到应用层实现）。同时将话层和表示层（这两层的功能被合并到应用层实现）。同时将OSI参参考模型中的数据链路层和物理层合并为主机到网络层。考模型中的数据链路层和物理层合并为主机到网络层。TCP协议和协议和IP协议分别在哪一层工作？协议分别在哪一层工作？IP 协议和协议和TCP协议的主要工作分别是什么？协议的主要工作分别
15、是什么？IP协议协议的工作是把数据包从一个地方传递到的工作是把数据包从一个地方传递到另一个地方。另一个地方。TCP协议协议的工作是对数据包进行管理与校核，的工作是对数据包进行管理与校核，保证数据包的正确性。保证数据包的正确性。3.2.2 数据交换技术数据交换技术数据交换技术主要有三种类型：数据交换技术主要有三种类型：u电路交换电路交换u报文交换报文交换u分组交换分组交换 在计算机网络中，数据的发送方与接收方通常在计算机网络中，数据的发送方与接收方通常不是直接连接在一起的，而是需要经过若干个中间不是直接连接在一起的，而是需要经过若干个中间节点的转接，如要通过若干个路由器、交换机等设节点的转接，如
16、要通过若干个路由器、交换机等设备，这就要用到备，这就要用到数据交换技术数据交换技术。1.电路交换技术电路交换技术我们都从电影中看到过战争年代的老式（手摇式呼叫人工我们都从电影中看到过战争年代的老式（手摇式呼叫人工连接）电话，它的传输过程类似网络中连接）电话，它的传输过程类似网络中电路交换技术。电路交换技术。当甲方需要与乙方通话时，要先由接线员将甲方与乙方的当甲方需要与乙方通话时，要先由接线员将甲方与乙方的线路连起来，双方之间建立一条实际的物理线路后才能通线路连起来，双方之间建立一条实际的物理线路后才能通话。通话结束后，物理线路被断开。话。通话结束后，物理线路被断开。电路交换技术电路交换技术1.电路交换技术电路交换技术 电路交换技术即为一对需要进行通信的装置电路交换技术即为一对需要进行通信的装置之间提供一条临时的专用物理通道，即之间提供一条临时的专用物理通道，即提供一套提供一套专用的传输通道专用的传输通道电路交换技术电路交换技术2.报文交换技术报文交换技术报文交换技术不需要事先建立物理线路，它将发送的数据报文交换技术不需要事先建立物理线路，它将发送的数据作为一个整体发给中间交换设备。中间
