《网络体系结构》课件.ppt

1、a1第二章第二章 网络体系结构网络体系结构彭水电大 田卫锋a2a3a42.1 网络层次模块结构模型网络层次模块结构模型l计算机网络体系结构概念l协议分层的关键问题a5网络为什么要划分层次？原则是？网络为什么要划分层次？原则是？l好处：各层独立，不须知道下层具体如何处理 灵活性好，只要上下接口不变，内部可作任意修改，亦可跳层 各层分别可用最优技术实现 易于实现与维护，化整为零 促进标准化，通用性好 l原则：每一层功能应非常明确。层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。层数应适中。若层数太少，则造成每一层的协议太复杂；若层数太多，则体系结构过于复杂，使描述和实现各层功能变得困难。a6数据传输

2、过程数据传输过程应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层传输介质传输介质系统系统A系统系统B用户数据用户数据用户数据用户数据a72.1.1 计算机网络体系结构概念计算机网络体系结构概念l名词：网络体系结构l网络的体系结构定义：指计算机网络的各层及其协议的集(architecture)。或精确定义义为这个计算机网络及其部件所应完成的功能。计算机网络的体系结构综合了OSI和TCP/IP的优点，本身由5层组成：应用层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。a8计算机网络的原理

3、体系结构计算机网络的原理体系结构5应用层 应用层提供OSI服务4运输层 运输层实现端到端的数据发送3网络层 网络层实现分组传送2数据链路层数据链路层实现无差错帧传送1物理层 物理层实现透明地传送比特流a9名词：网络协议名词：网络协议l为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。l网络协议主要由下列三个要素组成：语法（即用户数据与控制信息的结构和格式)；语义(即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应)；时序(即对事件实现顺序的详细说明，指出事件的顺序以及速度匹配)。l(想象：协议是计算机交流的语言)a102.1.2 协议分层的关键设计问题协议分层的关键设计问题1.协议、

4、层次、实体、服务、接口以及服务访问点协议、层次、实体、服务、接口以及服务访问点(多次多次考试考点考试考点)协议协议：前面解释层次层次：分层原则是下层向上一层提供一定的服务。一般下一层为服务提供者，上一层为服务用户。实体实体：每一层中的活动元素，可以是硬件实体（如：智能输入输出芯片），也可以是软件实体（如：一个进程）。服务服务：由服务访问点(SAP)提供上层使用，某一层的SAP就是上一层可以访问本层可以服务的地方。接口接口：各层向上一层提供“一组原语”的操作服务。a11网络服务网络服务a12接口、服务、调用接口、服务、调用计算机网络体系结构中协议、层、服务与接口层 n+1层 n+1层 n层 1层

5、 1层 n接口接口n+1 层服务n 层服务 调用 服务a13测试测试l1在ISOOSI参考模型中，同层对等实体间进行信息交换时必须遵守的规则称为(A)，相邻层间进行信息交换时必须遵守的规则称为(B)，相邻层间进行信息交换时使用的一组操作原语称为(C)。(D)层的主要功能是提供端到端的信息传送，它利用(E)层提供的服务来完成此功能。可供选择的答案：A、B、C：1接口；2协议；3服务；4关系；5调用；6连接。D、E：1表示；2数据链路；3网络；4会话；5运输；6应用。答题填空：A()；B()；C()；D()；E()。l答案：2、3、5、5、3a14服务类型服务类型l面向连接的服务（虚电路服务，类似

6、“电话通信系统模式”）工作过程：连接建立数据传送释放连接优缺点：面向连接服务比较适合于在一定期间内要向同一目的地发送许多报文的情况。对于发送很短的零星报文，面向连接服务的开销就显得过大了。a15无连接的服务无连接的服务l在无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事先进行预定保留。这些资源将在数据传输时动态地进行分配。l另一特征：它不需要通信的两个实体同时是活跃的（即处于激活态）。当发送端的实体正在进行发送时，它才必须是活跃的。这时接收端的实体并不一定必须是活跃的。只有当接收端的实体正在进行接收时，它才必须是活跃的。l优缺点：无连接服务灵活方便和比

7、较迅速。但无连接服务不能防止报文的丢失、重复或失序。无连接服务特别适合于传送少量零星的报文。a16无连接服务三种类型无连接服务三种类型 l数据报（数据报（datagram）。它的特点不需要接收端做任何响应，因而是一种不可靠的服务。数据报常被描述为“尽最大努力支付”（best effort delivery）。想象“电报”l证实交付（证实交付（confirmed delivery）。它又称为可靠的数据报。这种服务对每一个报文产生一个证实给发方用户，不过这个证实不是来自接收端的用户而是来自提供服务的层。这种证实只能保证报文已经发给远端的目的站了，但并不能保证目的站用户已收到这个报文。想象“挂号邮件

8、”l请求回答（请求回答（request-reply）。这种类型的数据报是收端用户每收到一个报文，就向发端用户发送一个应答报文。事务（即transaction，又可译为事务处理或交易）中的“一问一答”方式的短报文，以及数据库中的查询，都很适合使用这种类型的服务。a172.2 OSI参考模型参考模型7层层次结构层层次结构lOSI Open System Interconnection开放式系统互连标准（区别:ISO-International Standards Organization国际标准化组织)lOSI分层原则：分层原则：根据不同层次的抽象分层每层应当实现一个定义明确的功能每层功能的选择应

9、该有助于制定网络协议的国际标准各层间边界的选择应尽量减少跨过接口的通信量层数应该适当。a18OSI模型示意图模型示意图物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层a19OSI模型各层功能模型各层功能物理层物理层l功能：负责提供和维护物理线路，并检测处理争用冲突，提供端到端错误恢复和流控制。l物理层位于 OSI参与模型的最低层，它直接面向实际承担数据传输的物理媒体(即信道)。物理层的传输单位为比特。物理层是指在物理媒体之上为数据链路层提供一个原始比特流的物理

10、连接。l物理层协议规定了与建立、维持及断开物理信道所需的机械的、电气的、功能性的和规程性的特性。其作用是确保比特流能在物理信道上传输。a20l机械特性机械特性：规定了物理连接时对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等。l 图图 常用连接机械特性常用连接机械特性 l接口形状、数量、序列等a21物理层物理层l电气特性电气特性：l规定了在物理连接上导线的电气连接及有关的电路的特性，一般包括：接收器和发送器电路特性的说明、表示信号状态的电压/电流电平的识别、最大传输速率的说明、以及与互连电缆相关的规则等。l即0和1用什么电压表示的问题a22物理层介绍物理层介绍l功能特性功能特性

11、:l规定了接口信号的来源、作用以及其它信号之间的关系。即某一条线上某一个电压表示何种意义。l规程特性规程特性：l规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。即对于不同功能的各种事件的出现顺序。a23数据链路层介绍数据链路层介绍l主要功能：将源机网络层来的数据可靠的传输到相邻节点的目标机网络层。l为达到这一目的，数据链路层必须具备一系列相应的功能，它们主要有：如何将数据组合成数据块，在数据链路层中将这种数据块称为帧帧，帧是数据链路层的传送单位；如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错，如何调节发送速率以使之与接收方相匹配；在两个网路实体之间提供数

12、据链路通路的建立、维持和释放管理。a24数据链路层的帧同步方法数据链路层的帧同步方法l所谓帧同步就是从收到的比特流中正确无误地判断出所谓帧同步就是从收到的比特流中正确无误地判断出一个帧从哪个比特开始以及到哪个比特结束。一个帧从哪个比特开始以及到哪个比特结束。l字节计数法：字节计数法：这种帧同步方法以一个特殊字符表征一帧的起始，并以一个专门字段来标明帧内的字节数。接受方可以通过对该特殊字符的识别从比特流中区分出帧的起始，并从专门字段中获知该帧中随后跟随的数据字节数，从而可确定出帧的终止位置。面向字节计数的同步规程的典型实例是DEC公司的数字数据通信报协议DDCMP。a25DDCMP采用的帧格式采

13、用的帧格式l格式中控制字符SOH标志数据帧的起始。Count字段共有14位，用以指示帧中数据段中数据的字节数，数据段最大长度为131064位，长度必须为字节(即8位)的整倍数，DDCMP协议就是靠这个字节计数来确定帧的终止位置的。l由于字节计数法中Count字段的脆弱性(其值若有差错将导致灾难性后果)以及字符填充实现上的复杂性和不兼容性，目前较普遍使用的帧同步法是比特填充法比特填充法和违法编码法。a26比特填充比特填充 法法l该法以一组特定的比特模式(如01111110)来标志一帧的起始与终止。本节稍后要详细介绍的HDLC规程即采用该法。为了不使信息位中出现的与该特定模式相似的比特串被误判为帧

14、的首尾标志，可以采用比特填充的方法。比如，采用特定模式01111110，则对信息位中的任何连续出现的5个“1”，发送方自动在其后插入一个“0”，而接受方则做该过程的逆操作，即每收到连续5个“1”，则自动删去其后所跟的“0”，以此恢复原始信息，实现数据传输的透明性。比特填充很容易由硬件来实现，性能优于字符填充方法。a27数据链路层其他功能数据链路层其他功能l防止高速的发送方的数据把低速的接收方“淹没”。l广播式网络在数据链路层在还要处理控制对共享信道的访问。数据链路层的一个特殊子层（媒体访问子层），就是专门处理这个问题。a28网络层介绍网络层介绍l功能：在数据路层提供的两个相邻端点之间的数据帧的

15、传送功能和确定分组从源端到目的端的“路由选择”。l网络层关系到通信子网的运行控制，体现了网络应用环境中资源子网访问通信子网的方式，是OSI模型中面向数据通信的低三层(也即通信子网)中最为复杂、关键的一层 a29运输层介绍运输层介绍l从会话层接收数据，必要时把它分成较小的单元传递，并确保到达对方的各段信息正确无误，即确保会话层不受硬件技术变化影响。l建立运输连接，提高吞吐量，降低费用l使多路复用对会话层透明l真正的源到目的的“端到端”层l解决跨网络连接的建立和拆除l流量控制a30会话层介绍会话层介绍l高层通信控制l管理对话l会话层的主要功能是提供建立连接并有序传输数据的一种方法，这种连接就叫作会

16、话(Session)。会话可以使一个远程终端登录到远地的计算机，进行文件传输或进行其它的应用。会话连接建立的基础是建立运输连接，只有当运输连接建立好之后，会话连接才能依赖于它而建立。a31表示层表示层l解决数据格式的转换lOSI环境的低五层提供透明的数据传输，应用层负责处理语义，而表示层则负责处理语法，由于各种计算机都可能有各自的数据描述方法，所以不同类型计算机之间交换的数据，一般需经过格式转换才能保证其意义不变。表示层要解决的问题是如何描述数据结构并使之与具体的机器无关，其作用是对原站内部的数据结构进行编码，使之形成适合于传输的比特流，到了目的站再进行解码，转换成用户所要求的格式。l表示层的

17、主要功能为：语法转换、语法协商、语法转换。a32应用层介绍应用层介绍提供与用户应用有关的功能。网络浏览电子邮件文件传输虚拟终端软件过程作业输入目录查询各种通用和专用的功能a33综合综合l13层通过通信子网链接47层是“端到端”的链接a342.3 TCP/IP2.3 TCP/IP分组交换网协议分组交换网协议TCP/IP（Transmission control protocol/Internet protocol），即传输控制协议/网际协议。是第2章中的重点部分a352.3.1 TCP/IP体系结构体系结构O OS SI IT TC CP P/I IP P7 7应应用用层层6 6表表示示层层5

18、5会会话话层层4 4应应用用层层报报文文流流4 4运运输输层层3 3运运输输层层报报文文段段3 3网网络络层层2 2网网络络层层（I IP P 层层）2 2数数据据链链路路层层1 1物物理理层层1 1通通信信子子网网层层(网网络络接接口口层层)I IP P数数据据报报 T TC CP P/I IP P 参参考考模模型型与与 O OS SI I 对对照照a36比较比较OSI和和TCP/IPlTCP/IP一开始就考虑了多种异构网络的互连问题，并将网络协议IP作为TCP/IP的重要组成部分。而OSI开始只考虑使用一种标准的公用数据网将各种不同的系统连接，后来在网络层中划分出一个子层来完成类似功能。l

19、TCP/IP具有良好的网络功能，一开始就考虑面向连接服务和无连接服务并重。而OSI开始只考虑了面向连接服务。lTCP/IP有4个层次，OSI有7个层次lTCP/IP模型对“服务”、“协议”、“接口”等概念区分不很清楚。TCP/IP的通用性较差，描述其他种类的协议栈困难。TCP/IP的网络接口层严格说只是一个接口，而没有下面的数据链路层和物理层。a37TCP/IP协议集协议集应用层应用层SMTPSMTPDNSDNSFTPFTPTelnetTelnet运输层运输层TCPTCPUDPUDP网络层网络层IPIP通信子网层通信子网层（网络接口（网络接口层）层）LANLAN、MANMAN、WANWANTC

20、PTCPIPIP 协议集协议集IGMP ICMPIGMP ICMPARP RARPARP RARPa38TCP/IP的历史的历史1965197019801985ARPANETcommissionedby DOD19691975Telnet1972FTP1973TCP1974IP1981TCP/IPProtocol Suite1982DNS1984a392.3.2 TCP协议协议lTCP协议属于运输层中的协议。使用广泛、功能更强，与UDP相比的区别，它提供面向连接的、可靠的服务a40工作原理工作原理lTCP的数据传输机制称为正向认可与重传。lTCP具有缓冲机制lTCP连接建立（3次握手）l在传输

21、数据的过程中进行对方数据的确认。同时，考虑数据报的正确性，在收到报文段时，会首先计算校验和，决定报文的接收与拒绝。a412.3.3 IP2.3.3 IP协议协议lIP协议是网络层网络层的主要协议把数据报发送到目的地，处理路由选择、拥塞控制等问题。a42功能和工作方式功能和工作方式l主要功能：无连接数据报发送、数据报路由选择和差错控制。lIP将报文传送到目的主机后，不管传送正确与否都不进行检验，不回送确认，也不保证分组的正确顺序，这些功能都由TCP完成。a43TCP和和IP协议比较协议比较TCP：面向链接。IP：无链接。TCP：可靠服务。IP：不可靠服务。a44IP数据报格式数据报格式l组成：报

22、头和数据两部分组成；报头由20字节固定长度部分和一个可选任意长度部分组成；IP支持的最长的数据报为65535字节（2161）。l数据报和数据链路层帧类似，但帧由硬件识别，数据报由软件识别。数据报包装成符合物理网络要求的帧的格式的过程，叫封装封装。帧大小由MTU决定，不同网络MTU不同，以太网为1500字节，X.25广域网为128字节。a45IP地址知识地址知识l用于标识连入因特网上的每台主机，它是每台主机唯一的标识。在IPv4协议中，一个IP地址由3232个二进制个二进制比特数字组成，通常被分割为4段，每段8比特，并用点分十进制点分十进制表示。l格式：aaa.bbb.ccc.ddd（abcd均

23、为09数）l范围：每段的取值范围是0255l容量：理想状态下可以供：25625625625642亿台计算机用a46IP地址知识地址知识l组成：IP地址由网络号(地址)和主机号(地址)l网络号：用于确定计算机从属的物理网络。l主机号：用于确定该网络中的一台计算机。l一般情况下Internet网络信息中心负责将网络号分配给ISP，ISP将主机号分配给用户。l网络地址长度决定Internet中能包含多少个网络，主机地址的长度决定网络中能连接计算机数量。a47IP地址分类l为了根据不同的网络规模来合理分配IP地址，将IP地址分为5类。a48典型典型B类地址类地址a49IP地址（地址（A类）类）l A类

24、地址中，最左边1位(bit)是“0”，表示网络地址有7位，第一字节的取值范围0-127。即用第一个字节标识网络地址，后三个字节表示主机，主机地址由该网络的管理者自行分配。A类地址适用于大型网络，每个A类地址网络中最多可拥有大约2563216 777 214台主机。例如，中国电信DNS服务器：6112812868。其中61是网络地址，12812868表示改网络内一台主机。a50IP地址（地址（B类）类）lB类地址中，最左边2位（bit)是“10”，表示网络地址有14位，第一字节范围128-191。即使用前两个字节标识网络地址，后两个字节表示主机地址，主机地址由该网络的管理者自行分配。B类地址适用

25、于中型网络，每个B类地址网络中最多可容纳约25622二65 534台主机。例如，IP地址1661118248，其中166111是网络地址，8248表示该网络中的一台主机。a51IP地址地址(C类类)l C类地址中，最左边3位(bit)是“110”，表示网络地址有21位,第一字节的取值范围是192-223。即前三个字节用来标识网络地址，最后一个字节表示主机地址，主机地址由该网络的管理者自行分配。它适用于小型网络，最多可连接2562台主机。例如，IP地址21033808的主机，其中2103380是网络地址，8表示该网络中一台主机的号码。a52IP地址地址(D类类)l还有一类用于组播传输的D类地址，

26、该地址中无网络地址与主机地址之分，它用来识别一组计算机。其格式为：最左边4位(bit)为“1110，其余28位全部用来表示多目广播地址。一个D类地址表示一组主机的共享地址，任何发送到该地址的信息将传送副本到该组中的每一台主机。a53IP地址地址(E类类)lE类地址，该类地址最左边5位为“11110，后面没作划分，留作扩展用。a54IP地址相关规定地址相关规定l主机地址全为“1”和全为“0”的是专用的，不能分配。l主机地址全为“1”的，称作广播地址。例如，一个报文送到IP地址13060255255，也就是将该报文同时送往13060这个网络的所有主机上。l主机地址全为“0”的，代表是本网。该种地址

27、常常在路由表中使用，例如，28000和1292800分别代表网络28和网络12928。l在任何网络中，都不可以使用127作为网络地址。lIP地址127001称为自返地址或回送(LoopBack)地址，它把信息通过自身的接口传给自己，通常在网络调试时使用该地址。l若32位全为1,则规定为在本网内广播的地址a55子网子网l使用A类地址或B类地址的网络可以进一步划分子网段，称为子网。l目的：维护方便；提高网络使用效率。a56子网划分方法子网划分方法l方法:用主机号的高位来标识子网号,剩下的位表示子网的主机号。l比如100.0.0.0为例，是一个A类网络，如果我们选择主机地址高3位划分子网，就有100

28、.（0/32/64/96/128/160/192/224）.0.0共8个子网l子网号可全部为0或1，只要子网号和主机号的各位不同时为1或0即可。a57子网掩码技术子网掩码技术l在网络中，每台主机的IP地址由网络地址和主机地址两部分组成，为了使计算机能自动地从IP地址中分离出相应的网络地址，需专门定义一个网络掩码(也称子网屏蔽码、子网掩码)。l网络掩码是一个32位的二进制数值，分别对应于IP地址中的32位二进制数值。对应于IP地址中的网络地址部分和主机地址部分，在网络掩码中分别用“1”和“0”来表示；例如，对于C类IP地址21033808，其网络掩码为：1111111l 11111111 111

29、11111 00000000，用十进制表示法可表示成2552552550。a58子网掩码运算子网掩码运算l将它和IP地址进行“与”逻辑运算，即可获得IP地址中的网络地址部分，从而能区分出不同的网络。在这里，“与”逻辑运算的要点为：当两个二进制数相“与”时，只有同为“1”时结果才得“1”，否则为“0”。例如，“01010000和“11111111”相“与”后，结果仍为“01010000”；如果和00000000相“与”，则结果为00000000。a59典型网络的子网掩码典型网络的子网掩码A类类IPB类类IPC类类IP1111111100000000000000000000000011111111

30、11111111000000000000000011111111111111111111111100000000255.0.0.0255.255.0.0255.255.255.0a60例题：例题：请指出下列IP地址缺省的子网掩码l131.107.9.1l192.9.200.1l202.118.8.9l13.10.9.1l126.90.35.66l168.168.11.254a61划分了子网网络的子网掩码划分了子网网络的子网掩码l在实际应用中，人们往往将一个大的网络划分为几个子网，例如一个B类地址的网络可以划分为256个相当于C类地址的子网，这时它的子网掩码取“1”的位数应当与子网地址长度相对应

31、。a62确定确定IP的子网数和子网掩码方案设计实例的子网数和子网掩码方案设计实例 l题：C类网络(1921681230)要划分为4个子网，求子网地址和子网掩码和子网主机容量。l首先确定要从主机地址高位划出位数为2位。l则对应子网地址：192.168.0.0；192.168.1.0192.168.2.0；192.168.3.0。l确定子网掩码：(11111111.11111111.11111111.11000000),即255.255.255.192l主机容量：因为还有6为作主机地址26-2=62a63例题：子网知识应用例题：子网知识应用l已知：某个网段的IP地址为166.166.0.0。子网掩

32、码为255.255.192.0。判断如下IP地址是否属于这个网段，如果属于，指明具体的子网。1.166.166.92.232.172.192.0.3a64IPv6介绍介绍比较IPv4IPv6长度32位128位表示点分10进制192.168.1.99冒分16进制、零压缩法69DC:0:0:0:0:0:FFFF:8C0A等价:69DC:FFFF:8C0A部分4个部分8个部分兼容IPv6规定：对于任何IP地址，若开始80位是全0，接着16位是全1或0，则它的低32位就是一个IPv4。a652.3.4 TCP/IP的高层协议的高层协议lSMTP：简单邮件传输协议lDNS：域名系统服务lFTP：文件传输

33、协议lTelnet：虚拟终端协议lNNTP：网络新闻传输协议lHTTP：超文本传输协议a66SMTPSMTP：简单邮件传输协议：简单邮件传输协议Simple mail transfer protocol用于发送电子邮件的协议。电子邮件首先将发送到这个服务器上，然后由SMTP服务器转发出去。a67DNSDNS：域名系统服务：域名系统服务DNS服务器完成域名地址和IP地址的映射域名 含义域名 含义域名 含义Com 商业部门Edu 教育部门Net 大型网络Mil 军事部门Gov 政府部门Org 组织机构Int 国际组织Cn 中国JP 日本de 德国Ca 加拿大Us 美国Uk 英国Au 澳大利亚Hk

34、香港Info 信息服务组织WEB 与WWW特别相关的组织Firm 商业公司Arts 文化和娱乐组织Nom 个体或个人Rec 强调消遣娱乐组织Store 销售企业a68DNSDNS：域名系统服务：域名系统服务l域名常见格式为：主机名.机构名.2级域名.顶级域名。例如重庆广播电视大学的域名为：l普通情况下1个IP地址可以对应多个域名，而1个域名只对应1个IP地址。但是目前的动态域名技术已经实现1个域名对应多个IP地址。a69FTPFTP：文件传输协议：文件传输协议允许文件从一个主机传送到另一个主机，主机的类型可以不同。FTP在主机与远程机之间使用两个TCP连接。一个用于传输命令和控制信息，另一个用

35、来传输数据。a70用浏览器访问用浏览器访问FTP服务器服务器a71TelnetTelnet：虚拟终端协议（远程登录）：虚拟终端协议（远程登录）l以联机方式访问远程计算机资源的通用工具。采用虚拟终端技术解决物理终端不同的问题。l该协议允许用户把自己的计算机当作远程主机上的一个终端，通过该协议用户可以登录到远程服务器上，使用基于文本界面的命令联接并控制远程计算机。a72DOS下使用下使用Telneta73Rlogin（远程登录）（远程登录）l用于远地登录网上某一个主机。只适用于UNIX和Linux系统。l没有强调异构系统的互操作性，比Telnet简单。a74HTTPHTTP：超文本传输协议：超文本

36、传输协议属于Web协议集，用于因特网上获取主页。处于应用层，建立在TCP之上。所有WWW服务都必须遵循这个协议a75NNTP网络新闻传输协议网络新闻传输协议l该协议通过Internet可以访问成千上万个新闻组，用户可以读到这些新闻组中的内容，也可以写信给这些新闻组，各种信息都存储在称之为“USENET”新闻服务器的计算机中。a762.3.5 UDP2.3.5 UDP：用户数据报协议：用户数据报协议运输层的一个重要协议。提供无连接、不可靠、无流量控制、不排序的服务。比TCP简单。可与IP或其他协议连接。只充当数据报的发送者和接受者。一般用于传输数据较少的交互式业务。a772.3.6 TCP/IP

37、2.3.6 TCP/IP模型的其他各层协议模型的其他各层协议1.ICMP协议2.IGMP协议3.ARP与RARP协议4.数据链路层和物理层a78ICMPICMP协议协议Internet control message protocol网际控制报文协议。通常用于由路由问题而引起的差错报告和控制，它能从出错点向发送点发出错误报文或控制报文，发送点收到这种报文之后，由ICMP软件处理。它实际上是IP协议的一个模块。a79IGMPIGMP协议协议Internet group management protocolInternet组管理协议。多播网关与参与多播传送的主机之间交换信息的协议。TCP/IP传

38、送形式有：单播、广播、多播a80ARPARP协议与协议与RARPRARP协议协议都属于网络接口层协议。ARP用于将IP地址转换成物理地址。RARP用于将物理地址转换成IP地址。注意：ARP/RARP被认定为TCP/IP的网络层，但实际上它们属于数据链路层协议。a81物理地址物理地址lMAC地址：l802标准中规定MAC的地址字段为6字节或2字节。l世界上生产网卡的厂商必须从IEEE购买一个厂商代码，做为地址字段6个字节中的前3个固化在网卡中，另外3个字节由厂商自行分配。lIEEE规定地址字段的首字节最低位为L/G比特，最低第2位为G/L字段。lL/G0表示一个单站的地址lL/G1表示一个组地址

39、lG/L0表示局部管理lG/L1表示全局管理a82以太网地址解析协议以太网地址解析协议lARP消息格式lARP地址解析方法lARP消息的传输和处理lARP缓存的维护a83ARPARP消息格式消息格式硬件地址类型硬件地址类型 2Byte 协议地址类型协议地址类型 2Byte硬件地址长度硬件地址长度 1Byte协议地址长度协议地址长度 1Byte操作操作(请求请求/应答应答)2Byte发送者的硬件地发送者的硬件地址址发送方的协议地发送方的协议地址址目标的硬件地址目标的硬件地址目标的协议地址目标的协议地址0 x010 x00硬件地址长度硬件地址长度=48bit协议地址长度协议地址长度=32bit请求

40、请求=1 应答应答=2发送者的硬件地址发送者的硬件地址发送方的协议地址发送方的协议地址目标的硬件地址目标的硬件地址目标的协议地址目标的协议地址以太网，以太网，IP协议协议ARP协议的规定协议的规定a84ARP ARP 地址解析方法地址解析方法l查表：地址联编或映射信息存储在内存的一张表中多用于广域网l相近形式计算：根据一定的规则为计算机选择协议地址和硬件地址，可以从协议地址计算出硬件地址适用于动态物理地址的网络a85消息交换l通过在网络上交换信息来获得硬件地址l设计专门的地址解析服务器，完成解析任务l所有的计算机都参与地址解析工作a86ARPARP消息的传输和处理消息的传输和处理l发送一个AR

41、P消息：构造一个ARP帧请求请求：构造一个ARP硬件广播帧l帧的类型是ARP类型lARP消息的操作设成请求l帧的目的地地址为全网广播地址应答应答：构造一个确定硬件地址的ARP应答帧l帧的类型是ARP类型lARP消息的操作设成应答l帧的目的地地址为发送请求的主机的硬件地址a87处理一个ARP消息l根据帧类型判定是一个ARP帧l将消息中的操作类型取出判定是请求还是应答请求请求：比较请求的协议地址是否与本地的协议地址相同，相同，则将请求方的协议地址和硬件地址存入本地缓存，然后构造一个应答消息；应答应答：将消息中的地址信息记入自己的缓存a88解析本地解析本地IPIP地址地址ARP Cache131.1

42、07.7.7 08005.131.107.7.28 08004.ARPBroadcastIP Address=131.107.7.28Hardware Address=08004.IP Address=131.107.7.29Hardware Address=08007.Hardware Address=08007.ping 131.107.7.29ARP Cache131.107.7.7 08002.a89解析远程解析远程IPIP地址地址lARP代理：若ARP请求解析另一个网络上的IP地址，那么，连接这两个网络的路由器将做出应答，路由器称为ARP代理。将路由器设置成ARP代理，可以使原主机误

43、认为目标主机与它在同一网络上。l直接查找网关的硬件地址：由原主机判定目标所在的网络是在本地还是远程，然后查找自己的缺省网关的硬件地址，将数据发往缺省网关。a90解析远程解析远程IPARouterBARPBroadcast for Router AARPfor Router BIP Address=131.107.3.24Hardware Address=08004.IP Address=131.107.7.29Hardware Address=08009.ARP Cache131.107.7.7 08008.131.107.7.1 08006.ARP Cache131.107.3.7 0800

44、3.131.107.3.108005.131.107.7.108006.ping 131.107.7.29ARP Cachea91ARPARP命令命令lArp-a：查看缓存的内容。larp-s：添加静态的表项。larp-d：删除表项。a924.4.数据链路层和物理层数据链路层和物理层TCP/IP模型中没有真正描述这部分内容，可以看作是利用OSI的下两层。这使TCP/IP具有相当的灵活性，即与网络的物理特性无关。a932.4 IEEE802 LAN2.4 IEEE802 LAN体系结构体系结构对应于OSI模型的物理层和数据链路层lIEEE802.1（独立于拓扑结构）lIEEE802.2（独立于拓

45、扑结构）lIEEE802.3（适用于以太网）lIEEE802.4（适用于令牌网）lIEEE802.5（适用于环型令牌网）a94IEEEIEEE组织组织l电气与电子工程师协会。l致力于办公自动化和轻工业局域网体系结构标准化研究和制定的机构之一。a951.IEEE802.1IEEE802.1（独立于拓扑结构）（独立于拓扑结构）l定义了局域网体系结构、寻址、网络互连、网络管理与性能测试等规范。a962.IEEE802.22.IEEE802.2（独立于拓扑结构）（独立于拓扑结构）定义一个被其他更低层协议使用的逻辑链路控制（LLC）子层。ISO-OSI的数据链路层使用HDLC帧格式。IEEE802标准将

46、HDLC的地址改为源服务访问点地址和目标服务访问点地址。LLC的的操作类型：类型1，无连接服务操作；类型2，连接服务操作。a973.IEEE802.33.IEEE802.3（适用于以太网）（适用于以太网）主要负责将“差错”的实际传输信道变换成对上层是可靠的传输信道，具有介质访问控制功能，并能提供多种介质访问控制方法。MAC（介质访问控制子层）子层使用了一种CSMA/CD（载波侦听多路存取/冲突检测）技术，是在以太网中广泛使用的技术。a984.IEEE802.44.IEEE802.4（适用于令牌网）（适用于令牌网）l为工业自动化系统而设计a995.IEEE802.55.IEEE802.5（适用于

47、环型令牌网）（适用于环型令牌网）l起源于IBM的令牌网a100拓扑结构与协议l拓扑结构由几种因素决定，其中最重要的是访问方式的选用。在实际网络规划中必须分清网络的拓扑结构与当前网络中正在使用的各种IEEE 802协议族相一致。a101访问方式访问方式(1).竞争：先来先服务方式(2).令牌传输：轮流服务方式a102以太网以太网(1).基于CSMA/CD访问方法。(2).普通的以太网采用总线型作为物理拓扑，10BASET采用总线型逻辑拓扑，星型物理拓扑结构。注意表23a1032.4.2 IEEE 802LAN2.4.2 IEEE 802LAN参考模型参考模型参考模型中的层次内容：l物理层：涉及机械、电气、功能和规程。l数据链路层：包括LLC和MAC子层。l网络层：为多个LAN互连而设立，位于LLC之上。a1042.5 2.5 网络协议与操作系统网络协议与操作系统l名词：为了方便上网用户的一种服务性系统软件，它是能提供网络服务的计算机操作系统l服务包括：(1).资源共享(2).信息传输(3).安全性(4).可靠性(5).统一管理a105常见网络操作系统常见网络操作系统lNovell NetwarelWindows NT serverlUnixlLinux