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1、TCP/IPTCP/IP协议分析与应用编程协议分析与应用编程第一章第一章 计算机网络基础计算机网络基础主要内容主要内容计算机网络的概念计算机网络的概念网络体系结构与网络体系结构与OSIOSI参考模型参考模型TCP/IPTCP/IP的体系结构的体系结构客户机客户机/ /服务器模型服务器模型学习目标学习目标掌握因特网的分层体系结构，理解分层和协议之掌握因特网的分层体系结构，理解分层和协议之间的关系间的关系掌握掌握TCP/IPTCP/IP协议族的结构，理解其工作原理，协议族的结构，理解其工作原理，了解其与了解其与OSIOSI参考模型之间的关系参考模型之间的关系理解客户机理解客户机/ /服务器模型的工
2、作原理服务器模型的工作原理计算机网络的概念计算机网络的概念计算机网络是通过通信链路连接到一起的一组计计算机网络是通过通信链路连接到一起的一组计算机或设备的集合，是现代通信技术与计算机技算机或设备的集合，是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。术相结合的产物。通过网络，不同计算机用户之间可以一起共享资通过网络，不同计算机用户之间可以一起共享资源，如磁盘上的文件及打印机等，也可以彼此之源，如磁盘上的文件及打印机等，也可以彼此之间互相交换数据信息。间互相交换数据信息。计算机网络的概念计算机网络的概念计算机网络的概念计算机网络的概念按计算机连网区域的大小，可以把网络分为局域按计算机连网区域的大小，可以
3、把网络分为局域网（网（Local Area NetworkLocal Area Network，LANLAN）城域网）城域网（Metropolitan Area NetworkMetropolitan Area Network，MANMAN）和广）和广域网（域网（Wide Area NetworkWide Area Network，WANWAN）。）。局域网是指在一个较小地理范围内的各种计算机网络局域网是指在一个较小地理范围内的各种计算机网络设备互连在一起的通信网络，可以包含一个或多个子设备互连在一起的通信网络，可以包含一个或多个子网，通常局限在几千米的范围，如在一个房间、一座网，通常局限在几
4、千米的范围，如在一个房间、一座大楼，或是在一个校园之内的网络就称为局域网；大楼，或是在一个校园之内的网络就称为局域网；城域网的作用范围一般是一个城市，起作用范围约为城域网的作用范围一般是一个城市，起作用范围约为550km550km，可以为一个或几个单位所拥有，但也可以，可以为一个或几个单位所拥有，但也可以是一种公用设施，用来将多个局域网进行互连；是一种公用设施，用来将多个局域网进行互连；广域网连接地理范围较大，常常是一个国家或一个地广域网连接地理范围较大，常常是一个国家或一个地区，其目的是为了让分布较远的各局域网互连。平常区，其目的是为了让分布较远的各局域网互连。平常所说的因特网就是最大最典型
5、的广域网。所说的因特网就是最大最典型的广域网。网络体系结构与网络体系结构与OSIOSI参考模型参考模型网络的体系结构指的是通信系统的整体框架。它网络的体系结构指的是通信系统的整体框架。它的目的是为网络硬件、软件、协议、存取控制和的目的是为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑结构提供标准。拓扑结构提供标准。网络体系结构的关键要素是协议和拓扑。网络体系结构的关键要素是协议和拓扑。网络体系结构与网络体系结构与OSIOSI参考模型参考模型协议是指在计算机网络中，为进行网络中的数据协议是指在计算机网络中，为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合，如交换交换而建立的规则、标准或约定的集合，如交
6、换数据的格式、编码方式、同步方式等。数据的格式、编码方式、同步方式等。协议定义了通信的方式和进行通信的时间，主要协议定义了通信的方式和进行通信的时间，主要包括语法、语义和同步包括语法、语义和同步3 3个关键要素。个关键要素。语法：定义了所交换数据的格式和结构，以及数据出语法：定义了所交换数据的格式和结构，以及数据出现的顺序。现的顺序。语义：定义了发送者或接受者所要完成的操作，包括语义：定义了发送者或接受者所要完成的操作，包括对协议控制报文组成成分含义的约定。对协议控制报文组成成分含义的约定。同步：定义了事件实现顺序以及速度匹配。体现在当同步：定义了事件实现顺序以及速度匹配。体现在当两个实体进行
7、通信时，数据发送的事件以及发送的速两个实体进行通信时，数据发送的事件以及发送的速率。率。网络体系结构与网络体系结构与OSIOSI参考模型参考模型分层的体系结构分层的体系结构网络体系结构与网络体系结构与OSIOSI参考模型参考模型每个实体通常定义两种不同的接口：一个是为同每个实体通常定义两种不同的接口：一个是为同一计算机上使用它的通信服务的其他上层实体定一计算机上使用它的通信服务的其他上层实体定义的服务接口，简称服务；另一个是为另一台计义的服务接口，简称服务；另一个是为另一台计算机上对等实体定义的对等接口，即协议。算机上对等实体定义的对等接口，即协议。计算机网络的各层及其协议的集合就构成了网络计
8、算机网络的各层及其协议的集合就构成了网络的体系结构，即计算机网络及其构成所完成的精的体系结构，即计算机网络及其构成所完成的精确定义。确定义。网络体系结构与网络体系结构与OSIOSI参考模型参考模型OSIOSI参考模型参考模型网络体系结构与网络体系结构与OSIOSI参考模型参考模型OSIOSI参考模型传输数据的基本过程参考模型传输数据的基本过程两主机间使用两主机间使用OSIOSI参考模型交换数据的基本过程参考模型交换数据的基本过程网络体系结构与网络体系结构与OSIOSI参考模型参考模型OSIOSI参考模型传输数据的基本过程参考模型传输数据的基本过程经过中间节点数据传递的过程经过中间节点数据传递的
9、过程TCP/IPTCP/IP的体系结构的体系结构因特网的概念因特网的概念通过网络互连技术将现有的异构网络互连起来构成的通过网络互连技术将现有的异构网络互连起来构成的一个统一的一致性网络一个统一的一致性网络因特网的产生因特网的产生从从19691969年年ARPAnetARPAnet诞生到诞生到2020世纪世纪8080年代中期，是从年代中期，是从单个网络单个网络ARPAnetARPAnet向互联网发展的阶段。向互联网发展的阶段。NSFnetNSFnet的形成与发展，形成了的形成与发展，形成了“网中网网中网”各个各个子网分别负责自己的架设和运作费用，而这些子网又子网分别负责自己的架设和运作费用，而这
10、些子网又通过通过NSFnetNSFnet互连起来，进而进入了以三级结构为特互连起来，进而进入了以三级结构为特征的因特网第二阶段。征的因特网第二阶段。随着因特网商业化服务提供商的出现，形成了多层次随着因特网商业化服务提供商的出现，形成了多层次ISPISP（Internet Service ProviderInternet Service Provider）结构的因特网，）结构的因特网，即因特网发展的第三阶段。即因特网发展的第三阶段。TCP/IPTCP/IP的体系结构的体系结构TCP/IPTCP/IP协议族协议族TCP/IPTCP/IP的体系结构的体系结构TCP/IPTCP/IP协议族协议族链路层
11、链路层TCP/IPTCP/IP协议族的最低层，也称为网络接口层，通协议族的最低层，也称为网络接口层，通常包含操作系统中的设备驱动程序和对应的网络接常包含操作系统中的设备驱动程序和对应的网络接口卡，对应于口卡，对应于OSIOSI参考模型中的数据链路层和物理参考模型中的数据链路层和物理层。负责接收网络层的层。负责接收网络层的IPIP数据报并通过网络发送到数据报并通过网络发送到网络传输介质上，或者从网络上接收物理帧，抽出网络传输介质上，或者从网络上接收物理帧，抽出IPIP数据报，交给网络层。数据报，交给网络层。TCP/IPTCP/IP协议族并没有具协议族并没有具体定义链路层，只要是在其上能进行体定义
12、链路层，只要是在其上能进行IPIP数据报传递数据报传递的物理网络都可以作为的物理网络都可以作为TCP/IPTCP/IP中的链路层，如以中的链路层，如以太网、令牌网等。这样使得太网、令牌网等。这样使得TCP/IPTCP/IP在数据链路层在数据链路层的选择上有较大的灵活性。的选择上有较大的灵活性。TCP/IPTCP/IP的体系结构的体系结构TCP/IPTCP/IP协议族协议族网络层网络层也称为互联网层，由于该层的主要协议为也称为互联网层，由于该层的主要协议为IPIP，通常，通常也简称为也简称为IPIP层。该层主要负责相邻计算机之间的通层。该层主要负责相邻计算机之间的通信，把某主机（信源）上的数据包
13、发送到因特网中信，把某主机（信源）上的数据包发送到因特网中的任何一台目标主机（信宿）上，即点到点通信。的任何一台目标主机（信宿）上，即点到点通信。其包括三方面功能。其包括三方面功能。p处理来自传输层的数据报发送请求处理来自传输层的数据报发送请求p处理输入数据报处理输入数据报p处理路径、流控、拥塞等问题。处理路径、流控、拥塞等问题。网络层协议包括网络层协议包括IPIP（网际协议）、（网际协议）、ICMPICMP（因特网（因特网控制报文协议）和控制报文协议）和IGMPIGMP（因特网组管理协议）。（因特网组管理协议）。TCP/IPTCP/IP的体系结构的体系结构TCP/IPTCP/IP协议族协议族
14、传输层传输层通常所说的两台计算机之间的通信其实是指两台计通常所说的两台计算机之间的通信其实是指两台计算机上对应的应用程序之间的数据通信，传输层提算机上对应的应用程序之间的数据通信，传输层提供的就是应用程序间的通信，一般也称为端到端的供的就是应用程序间的通信，一般也称为端到端的通信。其功能包括：通信。其功能包括：p格式化信息流；格式化信息流；p提供可靠传输。提供可靠传输。TCP/IPTCP/IP的体系结构的体系结构TCP/IPTCP/IP协议族协议族应用层应用层应用层向用户提供一组常用的应用程序，主要包括应用层向用户提供一组常用的应用程序，主要包括超文本传输协议（超文本传输协议（HTTPHTTP
15、），简单网络管理协议），简单网络管理协议（SNMPSNMP），文件传输协议（），文件传输协议（FTPFTP），简单邮件传），简单邮件传输协议（输协议（SMTPSMTP），域名系统（），域名系统（DNSDNS），远程登录），远程登录协议（协议（TelnetTelnet）等。尽管应用层为用户提供的协议）等。尽管应用层为用户提供的协议较多，但是其只能满足用户的一般需求。较多，但是其只能满足用户的一般需求。TCP/IPTCP/IP的体系结构的体系结构TCP/IPTCP/IP的工作过程的工作过程客户机客户机/ /服务器模型服务器模型网络应用程序一般是以客户机网络应用程序一般是以客户机/ /服务器模型服务
16、器模型（Client/ServerClient/Server，C/SC/S）工作。客户机和服务）工作。客户机和服务器是指一次通信中的两个应用程序器是指一次通信中的两个应用程序。主动发起联系的一方称为客户机程序，它为用户提供主动发起联系的一方称为客户机程序，它为用户提供向网络请求服务的接口向网络请求服务的接口；而被动等待联系的一方称为服务器程序，它负责接受而被动等待联系的一方称为服务器程序，它负责接受用户的服务请求，提供资源共享，而且可以同时满足用户的服务请求，提供资源共享，而且可以同时满足多个客户机的需求多个客户机的需求。客户机是服务请求方，服务器是服务提供方客户机是服务请求方，服务器是服务提供方。客户机客户机/ /服务器模型服务器模型客户机客户机/ /服务器模型服务器模型的工作模型的工作模型
