第1章网络协议概述.ppt

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1、网网 络络 协协 议议n计算机学科发展的一个特征：计算机学科发展的一个特征：应用驱动应用驱动n计算机网络：计算机网络：应用和工程应用和工程技术技术科学科学n理论和方法：理论和方法：体系结构与协议，体系结构与协议，协议开发协议开发第第1 1章章 网络协议概述网络协议概述n自主计算机的互连集合自主计算机的互连集合An interconnected collection of autonomous computersComputer NetworkAndrew S.Tanebaum1.1 1.1 计算机网络概述计算机网络概述局域网的拓扑局域网的拓扑 匹配电阻集线器干线耦合器总线网星形网树形网 环形网

2、互联网由局域网和广域网组成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资源子网资源子网通信子网通信子网TT商务商务价格压力价格压力安全威胁安全威胁资产利用资产利用客户需求客户需求经济经济管制管制生产力生产力技术技术模块化模块化集群集群网格网格自主计算自主计算Web 服务服务虚拟化虚拟化标准标准不断变化的环境不断变化的环境需要连续改进的商务模式与商务流程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计算模式和中间件发展趋势紧密紧密宽松宽松联接联接粒度粒度/耦合度耦合度

3、范围范围XML/HTTPMOMORB网络网络应用应用同类同类应用应用程序程序访问手段访问手段Web服务服务Web Services简单服务简单服务Services构件构件Components对象对象Objects互联互联网网应用应用单机单机范围范围网络网络应用应用文字文字处理处理数学数学计算计算互联互联网网应用应用局域网局域网互联网互联网主机主机计算计算客户客户/服务器服务器客户客户/网络网络1.2 1.2 网络协议体系结构网络协议体系结构计算机网络协议计算机网络协议 对数据在机器之间传输时的表示方法进行定义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、如何检测错和

4、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。误以及如何传输确认信息。协议三要素：协议三要素：实体、协议、服务和服务访问点实体、协议、服务和服务访问点 n实体实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。件进程。n协议是控制协议是控制两个对等实体两个对等实体进行通信的规则的集合。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在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够能够向上一层提供服务向上一层提供服务。n要实现本层协议，还需要使用要实现本层协议，还需要使用下层下层所提供的服务。所提供的服务。n本层

5、的服务用户只能看见服务而无法看见下面的本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。协议。n下面的协议对上面的服务用户是下面的协议对上面的服务用户是透明透明的。的。n协议是协议是“水平的水平的”，即协议是控制对等实体之间，即协议是控制对等实体之间通信的规则。通信的规则。n服务是服务是“垂直的垂直的”，即服务是由下层向上层通过，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。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，称为服务访问点服务访问点 SAP(Service Access Point)。协协 议议交换原语交换原语交换原语交换原语服服 务务

6、用用 户户提提 供供 服服 务务服服 务务 提提 供供 者者第第 n 层层第第 n+1 层层服服 务务 用用 户户SAPSAP协议很复杂协议很复杂 n协议必须将协议必须将各种各种不利的条件事先都估计到，而不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。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。不利情况。应当注意：事实上难免有应当注意：事实上难免有极个别的极个别的不利情况在设计协议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。时并没有预计到。在出现这种情况时，协议就会失

7、败。因此实际上协议往往只能应付因此实际上协议往往只能应付绝大多数绝大多数的不利情况。的不利情况。著名的协议举例著名的协议举例同意收到：收到“同意”协议研究协议研究nRoutingnQoSnMulticastnAdmission Control&Congestion ControlnSwitchingnMiddlewaren例子：甲乙二人通电话例子：甲乙二人通电话n高一层：高一层：认识层认识层。可交流性，双方具有共同。可交流性，双方具有共同 话题，相关知识，懂得交谈内容（含义）。话题，相关知识，懂得交谈内容（含义）。n下一层：下一层：语言层语言层。共同的语言，不考虑含义。共同的语言，不考虑含义。

8、若双方语言不一致，语言层必须承担翻译。若双方语言不一致，语言层必须承担翻译。n 最底层：最底层：传输层传输层。话音电信号话音。话音电信号话音。不涉及语言语种和含义。不涉及语言语种和含义。特点：特点：每层相对独立，功能分明，复杂性的细化每层相对独立，功能分明，复杂性的细化协议分层协议分层计算机网络协议层次结构，有五个特点计算机网络协议层次结构，有五个特点n（各层之间）独立性。（各层之间）独立性。某一层并不需要知道它的某一层并不需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。层间的接口所提供的服务。n灵活性。灵活性。当某层发生

9、变化（技术原因），只要接当某层发生变化（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，甚口关系保持不变，该层的上下层均不受影响，甚至取消该层。至取消该层。n可分割性。可分割性。各层都可以采用最合适的技术实现。各层都可以采用最合适的技术实现。n易实现和可维护性。易实现和可维护性。庞大的系统变得较小和易处庞大的系统变得较小和易处理的部分。理的部分。n可标准化性。可标准化性。每层功能和服务标准化成为可能。每层功能和服务标准化成为可能。网络各层及协议网络各层及协议 体系结构体系结构 （Architecture)是计算机网络及其组成部分所应完成的功能是计算机网络及其组成部分所应完成的功能的精

10、确定义。的精确定义。计算机网络的体系结构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趋成熟是其基础体系结构标准化过程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

11、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的标准

12、化工作因特网协会因特网协会 ISOC因特网研究指导小组因特网研究指导小组IRSG 因特网研究部因特网研究部 IRTF 因特网工程部因特网工程部 IETF 因特网工程指导小组因特网工程指导小组IESG RGWGRG领域领域领域领域因特网体系结构因特网体系结构研究委员会研究委员会 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因特网草案因特网草案(Internet Draft)在这个阶段在这个阶段还还不是不是 RFC 文档。文档。n建议标准建议标准(Proposed Standard)从这个从这个阶段开始就成为阶段开始就成为 RFC 文档。

13、文档。n草案标准草案标准(Draft Standard)n因特网标准因特网标准(Internet Standard)各种各种RFC之间的关系之间的关系 因特网草案因特网草案建议标准建议标准草案标准草案标准因特网标准因特网标准历史的历史的 RFC实验的实验的 RFC提供信息的提供信息的 RFC6 种种 RFCOSI参考模型的结构 应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层传输介质传输介质传输介质主主机机C CC CP P网 络 层数据链路层物 理 层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层主主机机C CC CP P网 络 层数据链路层物

14、理 层ISOISO参考模型参考模型对等通信1 1物 理 层2 2数据链路层4 4传 输 层3 3网 络 层5 5会 话 层7 7应 用 层6 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 1物 理 层2 2数据链路层4 4传 输 层3 3网 络 层5 5会 话 层7 7应 用 层6 6表 示 层五层协议的体系结构五层协议的体系结构 n应用层应用层(application layer)n传输层传输层(transport layer)n网络层网络层(network layer)n数据链路层数据链路层(data link layer)n物理层物理层(p

15、hysical layer)数据链路层数据链路层5 应用层应用层4 传传输层输层3 网络层网络层2 数据链路层数据链路层1 物理层物理层应用层应用层网络接口层网络接口层网际层网际层 IP(各种应用层协议如各种应用层协议如TELNET,FTP,SMTP 等等)传输层传输层(TCP 或或 UDP)TCP/IP TCP/IP 的体系结构的体系结构无连接分组交付服务无连接分组交付服务传输服务传输服务(可靠或不可靠可靠或不可靠)各种各种应用服务应用服务TCP/IP TCP/IP 的三个服务层次的三个服务层次 TCP/IP TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层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、体系结构，即网络接口层、IPIP层、传输层和应用层。层、传输层和应用层。沙漏计时器形状的沙漏计时器形状的TCP/IP协议族协议族 HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP网际层网际层网络接口层网络接口层运输层运输层应用层应用层网络接口网络接口 1网络接口网络接口 2IP over Everything IP屏蔽各种底程物理网络技术差异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可为各式各样的应用程序提供服务网络接口网络接口 3Thanks!