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1 协议和 TCP/IP 簇 Chapter 4

2 协议体系结构的必要性

3 协议体系结构的必要性 协议 (protocol) 是通信双方为了实现通信所进行的约定或所作的对话规则 网络协议的优劣直接影响网络的性能 网络协议的组成 : 语义 : 做什么 (what to do) 语法 : 怎么做 (how to do) 定时关系 : 何时做 (when to do)

4 协议体系结构的必要性 语法 Syntax 规定数据块的格式 语义 Semantics 包括了协调和差错处理所需的控制信息 定时关系 Timing 速度匹配和时序关系

5 协议体系结构的必要性 计算机网络中存在有多种协议 协议之间的相互作用 为避免重复工作, 每个协议应该处理没有被其他协议处理过的通信问题 协议之间可以共享数据和信息

6 协议体系结构的必要性 两个系统的通信是通过对等层之间的通信完成的

7 协议体系结构的必要性 对等层利用格式化的数据进行通信, 其过程遵循一组称为协议的规则或约定

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13 4.2 TCP/IP 协议的体系结构 数据通信涉及的三个方面 : 应用程序 计算机之间交换数据 (e.g., electronic mail) 计算机 计算机连接到网络 网络 通过网络在计算机之间交换数据 从一个应用程序到另一个应用程序的数据传输过程 : 计算机获取要传输的数据 网络传输到另一台计算机 计算机内的应用程序

14 421TCP/IP 的层次 将通信工作组织成五个相对独立的层次 : 物理层 Physical layer 网络接入层 Network access layer 互联网层 Internet layer 主机 - 主机层或运输层 Host-to-host to host, or transport layer 应用层 Application layer 为实验性分组交换网络 ARPANET 开发的协议集 Internet 也采用 TCP/IP 协议簇

15 工作基本原理

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17 TCP/IP 的物理层 物理层涵盖了数据传输设备 ( 如工作站 计算机 ) 和传输媒体或网络之间的接口 定义了 : 有关传输媒体的特性说明 信号特性 数据速率 相关内容

18 TCP/IP 的网络接入层 一个端系统 ( 例如服务器和工作站 ) 和跟它连接的网络之间的数据交换 具体软件依赖于所使用的网络的类型 电路交换 Circuit switching 分组交换 Packet switching (e.g., X.25) 局域网 LANs (e.g., Ethernet) 其他网络 Others 网络接入的功能划分到一个单独层次 连接到同一网络的两个端系统如何接入网络以及在网络中进行路由选择 如果两台设备连接在两个不同的网络上, 要求数据穿越多个互联的网络?

19 TCP/IP 互联网层

20 使用互联网协议 internet protocol (IP) 允许设备连接在两个不同的网络上并使数据穿过多个互联网络处理和操作 提供跨越多个网络跨越多个网络选路功能 不仅在端系统端系统中实现, 而且在路由器路由器中实现

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22 TCP/IP Host-to-Host, or Transport Layer 运输层 通常采用传输控制协议 (tcp) 提供数据交换过程的可靠性 数据的完整性 : 所有数据都能到达应用程序 到达顺序 : 到达顺序与发送时顺序相同顺序相同

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26 主机上每个应用程序都必须有一个此主机上唯一个此主机上唯的地址, 这个地址使主机 - 主机协议 (TCP/UDP) 能够将数据交付给正确的进程, 这一地址 : 端口

27 TCP/IP 应用层 支持各种应用程序所必需的逻辑功能 每一个不同种类的应用程序 ( 例如 : 文件传送 ) 都需要一个专供这种应用程序使用的单独的模块

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30 协议数据单元 (PDUs) 在任一协议层进行交换的数据块 : PDU

31 TCP/IP 的概念

32 TCP/IP 的概念

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39 常用 TCP/IP 应用 简单邮件传送协议 (SMTP) 提供基本的电子邮件功能 文件传送协议 (FTP) 允许从一个系统向另一个系统发送文件个系统发送文件 TELNET 远程登录功能

40 43OSI 4.3 模型 应用层 Application 表示层 Presentation 会话层 Session 传输层 Transport 网络层 Network 数据链路层 Data link 物理层 Physical

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42 信息的流动过程

43 OSI 应用层 为用户提供到 OSI 环境的接入手段 同时提供分布式信息服务

44 OSI 表示层 提供从不同数据表示 ( 语法 ) 到应用进 提供从不同数据表示 ( 语法 ) 到应用进程之间的独立性

45 OSI 会话层 提供应用程序之间通信的控制结构 建立 管理和终止相互协作的应用程序 建立 管理和终止相互协作的应用程序之间的连接 ( 会话 )

46 OSI 传输层 提供端点之间可靠的 透明的数据传输 提供端到端的差错恢复和流量控制

47 OSI 网络层 提供从数据传输和用意连接系统的交换技术到高层之间的独立性 负责建立 维护和终止连接

48 OSI 数据链路层 提供跨越物理层链路的可靠信息传递 携带必要的同步 差错控制 流量控制 携带必要的同步 差错控制 流量控制等信息发送数据块 ( 帧 )

49 OSI 物理层 关心在屋里媒体上的无结构比特流的传输 处理接入物理媒体 机械特性 电气特性 功能特性 过程化特性

50 OSI and TCP/IP

51 比较 OSI and TCP/IP

52 TCP/IP Architecture t Dominance TCP/IP 体系结构占据了支配地位, 其成熟比 OSI 早 当商家开始认识到对网络之间有互操作的需求时, 只有 TCP/IP 是可用的而且已经准备好了 OSI 模型完全没有必要设计的这样复杂 用了 7 个层次去完成 TCP/IP 用更少层次就能完成的任务

53 432OSI 框架内的标准化 协议规约 Protocol lspecification 交换的 PDU 的格式 所有字段的含义 许可的 PDU 序号 服务定义 Service Definition 服务定义等同于只定义了提供什么服务, 但并没有定义如何提供这些服务的功能性描述 寻址 Addressing 实体通过服务访问点 (SAP) 的方法来引用

54 网络互联 通信网络 (communication networks): 一个连接到网络的设备之间提供数据传输服务的设施 互联网 internet: 由网桥 / 或路由器互联起来的一组通信网络, 最重要的一个例子就是因特网 (Internet) 内联网 Intranet 在一个组织中为了其内部的目的而工作的 能提供因特网的主要应用 它可作为一个与外界隔离的 独立的互连网络

55 网络互联 端系统 (ES) : 连接在一个互联网的一个子网的设备, 用它来支持端用户应用或服务 中间系统 (IS) : 用来连接两个网络以及允许连接到不同网络的端系统之间进行通信的设备 网桥 Bridge : 用来连接两个使用相似局域网协议的局域网的中间系统 网桥起到地址过滤器的作用, 工作在 OSI 的第 2 层 路由器 Router : 用来连接两个可能是相似的也可能不相似的网络中间系统, 工作在 OSI 模型的第 3 层

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59 路由器功能 在网络之间提供一条链路 在连接到不同网络的端系统的进程之间提供选路和传送数据功能 提供上述功能并不要求修改任何一种子网上的网络体系结构

60 路由器必须适应网络间存在的大 量差异 地址分配方案 Addressing schemes 可以使用不同的方案为设备分配地址 最大分组长度 Maximum packet sizes 不同的最大分组长度要求, 可能需要将网络分组拆分成更小的数据片 ( 分片,segmentation) 才能在另一网络上传输 接口 Interfaces 对于不同网络, 硬件和软件接口也不相同 可靠性 Reliability 网络可能提供不可靠服务

61 复习题 1. 网络接入层的主要功能? 2. 传输层完成什么工作? 3. 什么是协议? 4. 什么是协议数据单元? 5. 什么是路由器?

62 复习题

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Chapter #

Chapter # 第三章 TCP/IP 协议栈 本章目标 通过本章的学习, 您应该掌握以下内容 : 掌握 TCP/IP 分层模型 掌握 IP 协议原理 理解 OSI 和 TCP/IP 模型的区别和联系 TCP/IP 介绍 主机 主机 Internet TCP/IP 早期的协议族 全球范围 TCP/IP 协议栈 7 6 5 4 3 应用层表示层会话层传输层网络层 应用层 主机到主机层 Internet 层 2 1 数据链路层

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