第2課 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及協(xié)議選擇

第2課

網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及協(xié)議選擇本課內(nèi)容2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2通信協(xié)議及選擇2.3OSI模型2.4TCP/IP協(xié)議的規(guī)劃與管理鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院

2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1.1總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.1.2星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.1.3環(huán)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.1.4網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.1.5網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變體鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院總線(xiàn)形拓?fù)洌˙usTopology）是指每一臺(tái)工作站都共用一條通信線(xiàn)路（總線(xiàn)），如果其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送了信息，該信息會(huì)通過(guò)總線(xiàn)傳送到每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，即屬于廣播方式的通信。每臺(tái)工作站在接收到信息時(shí)，先分析該信息的目的地址是否與本地地址相一致，若一致，則接收此信息，否則拒絕接收。2.1.1總線(xiàn)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院（1）一般使用同軸電纜進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，不需要中間的連接設(shè)備，建網(wǎng)成本較低。（2）每一網(wǎng)段的兩段都要安裝終端電阻器。（3）僅適用于連接計(jì)算機(jī)較少（一般應(yīng)少于20臺(tái)）的網(wǎng)絡(luò)。（4）網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性較差，任一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。（5）目前單純的總線(xiàn)形結(jié)構(gòu)主要用于10Mbit/s的共享網(wǎng)絡(luò)。1.總線(xiàn)形網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)以電子信號(hào)的形式發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上的所有計(jì)算機(jī)，但只有計(jì)算機(jī)地址與信號(hào)的目的地制相匹配的計(jì)算機(jī)才能接收。在任何時(shí)刻，只有一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以發(fā)送信息，其他想發(fā)送信息的計(jì)算機(jī)必須等待，直到網(wǎng)絡(luò)空閑。2.總線(xiàn)上的通信方式busABCC鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院在總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)閿?shù)據(jù)或電子信號(hào)都發(fā)送給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，所以這些數(shù)據(jù)或電子信號(hào)將從總線(xiàn)的一端傳到另一端。為了阻止信號(hào)反射，總線(xiàn)的兩端各需安裝一個(gè)終結(jié)器，通常稱(chēng)為終端電阻器。終端電阻器用于吸收傳送到總線(xiàn)端點(diǎn)的信號(hào)。3.總線(xiàn)上的信號(hào)反射和終結(jié)器終結(jié)器終結(jié)器鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院4.總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò)通信的中斷斷開(kāi)的部分沒(méi)有終結(jié)器，信號(hào)會(huì)產(chǎn)生反射，網(wǎng)絡(luò)將停止工作。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.1.2星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)交換機(jī)集線(xiàn)器鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院特點(diǎn)：（1）Hub或交換機(jī)可以進(jìn)行級(jí)連。（2）計(jì)算機(jī)接入或退出網(wǎng)絡(luò)時(shí)不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。（3）這種網(wǎng)絡(luò)中一般使用雙絞線(xiàn)或光纖進(jìn)行連接，符合現(xiàn)代綜合布線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)。（4）這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以滿(mǎn)足多種帶寬的需求，帶寬范圍為10Mbps、100Mbps到1000Mbps。（5）如果Hub或交換機(jī)出現(xiàn)故障，與之相連的所有計(jì)算機(jī)將全部無(wú)法進(jìn)行通信。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院環(huán)型拓?fù)渲兴杏?jì)算機(jī)連成環(huán)型，不需要終結(jié)器。信號(hào)沿環(huán)的一個(gè)方向傳播，依次通過(guò)每臺(tái)計(jì)算機(jī)。沿環(huán)傳遞數(shù)據(jù)的一種方法叫做令牌傳遞。令牌依次通過(guò)計(jì)算機(jī)直到有數(shù)據(jù)要發(fā)送的計(jì)算機(jī)。該計(jì)算機(jī)修改令牌，加入數(shù)據(jù)，并將令牌沿環(huán)發(fā)送出去。令牌依次通過(guò)計(jì)算機(jī)，直到發(fā)現(xiàn)與傳送中的目的地址相匹配的計(jì)算機(jī)。2.1.3環(huán)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)TABCD鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院網(wǎng)狀拓?fù)渲父鞴?jié)點(diǎn)通過(guò)傳輸線(xiàn)相互連接起來(lái)，并且任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都至少與其它兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連。特點(diǎn)：較高的可靠性。但費(fèi)用高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易管理和維護(hù)。局域網(wǎng)很少采用，局域網(wǎng)中使用部分網(wǎng)狀連接。2.1.4網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)部分網(wǎng)狀連接全連接鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院1.星型總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.1.5網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變體鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院星型總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的的特點(diǎn)如下：（1）任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障都不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。（2）如果這種網(wǎng)絡(luò)中的Hub出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不能工作。（3）星型總線(xiàn)是以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)的基礎(chǔ)，也是未來(lái)的萬(wàn)兆以太網(wǎng)的基礎(chǔ)，但是這種網(wǎng)絡(luò)的成本較高，總線(xiàn)可作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主干，一般需要用光纖等高速介質(zhì)進(jìn)行連接。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2星型環(huán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在星型環(huán)中，計(jì)算機(jī)也連接到集線(xiàn)器或交換機(jī)上，但是與星型總線(xiàn)不同的是集線(xiàn)器或交換機(jī)的內(nèi)部是環(huán)狀而不是總線(xiàn)狀。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.2通信協(xié)議及選擇

2.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中通信協(xié)議的概念2.2.2NetBEUI協(xié)議2.2.3IPX/SPX及其兼容協(xié)議2.2.4TCP/IP協(xié)議2.2.5選擇通信協(xié)議鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院協(xié)議：是管理網(wǎng)絡(luò)如何通信的規(guī)則。協(xié)議對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信指定了標(biāo)準(zhǔn)。沒(méi)有協(xié)議，設(shè)備不能解釋由其他設(shè)備發(fā)送來(lái)的信號(hào)，數(shù)據(jù)不能傳輸?shù)饺魏蔚胤健７庋b尋址：根據(jù)對(duì)方的網(wǎng)絡(luò)地址，把數(shù)據(jù)發(fā)送給對(duì)方的過(guò)程。唯一的地址。2.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中通信協(xié)議的概念鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.2.2NetBEUI協(xié)議NetBEUI是一種快速有效的協(xié)議，使用少量的網(wǎng)絡(luò)資源，基本上不需要配置。NetBEUI沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)層，它是非路由的。不同網(wǎng)段的用戶(hù)不能使用NetBEUI進(jìn)行通信。NetBEUI協(xié)議不適合于大型網(wǎng)絡(luò)，通常用于小型的基于Windows、OS/2網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP因其比NetBEUI更靈活且更易改變規(guī)模而成為首選的協(xié)議。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院網(wǎng)段在局域網(wǎng)環(huán)境中，網(wǎng)段可以理解為兩端終結(jié)的直線(xiàn)性干線(xiàn)電纜，網(wǎng)段也稱(chēng)為子網(wǎng)。在網(wǎng)段上的廣播信號(hào)將會(huì)被連到該網(wǎng)段上的所有用戶(hù)所接收。網(wǎng)段1網(wǎng)段2網(wǎng)段3網(wǎng)段1網(wǎng)段2網(wǎng)段3一個(gè)服務(wù)器同時(shí)連接3個(gè)網(wǎng)段時(shí)的結(jié)構(gòu)圖鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院IPX/SPX（網(wǎng)級(jí)包交換/序列包交換）：最初由Xerox開(kāi)發(fā)，在20世紀(jì)80年代由Novell進(jìn)行修改并應(yīng)用于它的NetWare網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

IPX/SPX用于運(yùn)行NetWare操作系統(tǒng)的局域網(wǎng)上。其他的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，如WindowsNT和工作站操作系統(tǒng)如Windows98，能使用IPX/SPX協(xié)議與NovellNetWare系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)際互連。在WindowsNT網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中，IPX/SPX被稱(chēng)為NWLinkIPX/SPX。2.2.3IPX/SPX及其兼容協(xié)議鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院1.IPX/SPX通信協(xié)議的特點(diǎn)IPX主要負(fù)責(zé)選擇最佳的路由，將數(shù)據(jù)送達(dá)目的地。

SPX負(fù)責(zé)管理通信中的差錯(cuò)管理。IPX/SPX協(xié)議比NetBEUI協(xié)議龐大，具有路由功能，適合于大型網(wǎng)絡(luò)。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.IPX/SPX兼容協(xié)議NWLinkIPX/SPX

：是IPX/SPX在微軟網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)現(xiàn)，在繼承了IPX/SPX協(xié)議優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，更加適應(yīng)微軟的操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。WindowsNT/95/98/Me的用戶(hù)，可以利用NWLink獲得NetWare服務(wù)器的服務(wù)。NWLinkNetBIOS：用于NetWare服務(wù)器與WindowsNT之間傳輸信息；WindowsNT計(jì)算機(jī)之間；Windows95/98/Me之間；以及WindowsNT與Windows95/98/Me之間的通信。NWLinkIPX/SPX/NetBIOSCompatibleTransportProtocol:Windows2000/XP。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.2.4TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的根本目標(biāo)是隱藏所有底層網(wǎng)絡(luò)硬件的細(xì)節(jié)，同時(shí)提供一般的通信服務(wù)。實(shí)現(xiàn)互連網(wǎng)的協(xié)議有很多種。其中，TCP協(xié)議和IP協(xié)議是最具有代表性，也是最重要的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它們是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵之一。事實(shí)上，TCP/IP是一個(gè)協(xié)議族，它是ARP，IP，ICMP，IGMP，UDP，TCP等100多個(gè)協(xié)議的集合，這個(gè)集合又稱(chēng)為協(xié)議棧?，F(xiàn)在TCP/IP已成為Internet上通信的標(biāo)準(zhǔn)。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院選擇網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要考慮網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)的兼容性和網(wǎng)絡(luò)管理。選擇網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時(shí)應(yīng)遵循的原則：1.選擇適合于網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的協(xié)議如果網(wǎng)絡(luò)存在多個(gè)網(wǎng)段或要通過(guò)路由器連接時(shí)，就不能使用NetBEUI協(xié)議，必須選擇IPX/SPX或TCP/IP等協(xié)議。如果網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，同時(shí)只是為了簡(jiǎn)單的文件和設(shè)備的共享，最關(guān)心的就是網(wǎng)絡(luò)的速度，所以在選擇協(xié)議時(shí)應(yīng)選擇占用內(nèi)存小和帶寬利用率高的協(xié)議，如NetBEUI。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)應(yīng)選擇可管理性和可擴(kuò)充性較好的協(xié)議，如TCP/IP.2.2.5選擇通信協(xié)議鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.選擇盡可能少的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議每個(gè)協(xié)議都占用計(jì)算機(jī)的內(nèi)存，選擇的協(xié)議越多，占用內(nèi)存資源就越多。一方面影響計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，另一方面不利于網(wǎng)絡(luò)的管理。3.注意協(xié)議的版本每個(gè)版本的協(xié)議都有它最為合適的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。從整體來(lái)看，高版本協(xié)議的功能要比較低版本強(qiáng)，性能要比低版本好。4.注意協(xié)議的一致性如果要讓實(shí)現(xiàn)互連的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間進(jìn)行對(duì)話(huà)，最好使用相同協(xié)議。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.3OSI模型

2.3.1OSI模型的特點(diǎn)2.3.2協(xié)議棧及棧間通信2.3.3驅(qū)動(dòng)程序與OSI參考模型鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院OSI參考模型的分層結(jié)構(gòu)。2.3.1OSI模型的特點(diǎn)為什么要采用分層結(jié)構(gòu)？各層功能明確，層次分明，易于理解分析，易于生產(chǎn)設(shè)備。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，判斷故障所在層，確定故障點(diǎn)，快速解決問(wèn)題。除了底層外，每層的功能都是建立在它的下層之上的，每層按照一定的接口形式向上層提供一定的服務(wù)。兩臺(tái)設(shè)備的第N層進(jìn)行通信的過(guò)程：使用第N層協(xié)議。邏輯通信與物理通信。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院1.物理層物理層的主要任務(wù):確定與傳輸媒體的接口的一些特性。不關(guān)心數(shù)據(jù)位的具體含義。機(jī)械特性:形狀、尺寸、線(xiàn)數(shù)、排列等。電氣特性：電纜的各條線(xiàn)上電壓的范圍。功能特性：各線(xiàn)的功能及其上電平的電壓表示的意義。規(guī)程特性：不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)連接類(lèi)型：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)還是多點(diǎn)連接。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。編碼方式：數(shù)字編碼或模擬編碼，以及編碼技術(shù)。位同步方式，即如何保持發(fā)送者和接收者之間讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的同步。多路復(fù)用技術(shù)。端接問(wèn)題，即防止信號(hào)在電纜上的反彈，避免數(shù)據(jù)傳送錯(cuò)誤。指出網(wǎng)段的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)。物理層的規(guī)范具體包括以下幾點(diǎn)：鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院在物理線(xiàn)路上提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道，使之對(duì)網(wǎng)絡(luò)層呈現(xiàn)為一條無(wú)錯(cuò)的線(xiàn)路。發(fā)送端：將網(wǎng)絡(luò)層傳來(lái)的數(shù)據(jù)分割并組裝成幀，下傳給物理層。接收端：從物理層接收幀，取出幀中的數(shù)據(jù)，上傳給網(wǎng)絡(luò)層。

幀的結(jié)構(gòu)：地址信息、控制信息、數(shù)據(jù)和校驗(yàn)信息。為了實(shí)現(xiàn)可靠傳送，可以采用確認(rèn)應(yīng)答、重傳機(jī)制。并進(jìn)行流量控制。第2層：數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)識(shí)別幀的地址，接收屬于自己的數(shù)據(jù)。OSI參考模型對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范包括以下幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)；流量控制：收發(fā)雙方傳輸速率的匹配。介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制。差錯(cuò)識(shí)別與處理。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和模型IEEE802系列規(guī)范IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會(huì)）802委員會(huì)負(fù)責(zé)制定局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化。該規(guī)范只制定了對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的下兩層規(guī)范，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范。IEEE802根據(jù)實(shí)際的需要，將數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)一步劃分為邏輯鏈路控制LLC子層和介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制MAC子層。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院LLC負(fù)責(zé)建立和維護(hù)兩臺(tái)通信設(shè)備之間的邏輯通信鏈路。LLC提供服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)SAP，其它計(jì)算機(jī)可以據(jù)此通過(guò)LLC層給OSI上層傳輸信息。MAC層控制多個(gè)信道復(fù)用一個(gè)物理介質(zhì)。MAC層提供對(duì)網(wǎng)卡的共享訪(fǎng)問(wèn)和與網(wǎng)卡的直接通信。網(wǎng)卡由生產(chǎn)廠(chǎng)商分配一個(gè)48位的MAC地址。MAC地址可以提供給LLC層來(lái)建立同一個(gè)局域網(wǎng)中兩臺(tái)設(shè)備之間的邏輯連接。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院802.1：協(xié)議概論。802.2：定義了LLC的服務(wù)與功能。

802.3：定義了CSMA/CD總線(xiàn)的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法與物理層技術(shù)規(guī)范。802.4：定義了Token-Bus（令牌總線(xiàn)）訪(fǎng)問(wèn)控制方法與物理層技術(shù)規(guī)范。802.5：定義了Token-Ring（令牌環(huán)）訪(fǎng)問(wèn)控制方法與物理層技術(shù)規(guī)范。802.6：定義了城域網(wǎng)（MAN）訪(fǎng)問(wèn)控制方法與物理層技術(shù)規(guī)范。IEEE802的標(biāo)準(zhǔn)鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院802.7：定義了寬帶局域網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)控制方法與物理層技術(shù)規(guī)范。802.8：定義了FDDI光纖局域網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)控制方法與物理層技術(shù)規(guī)范。802.9：定義了綜合數(shù)據(jù)/語(yǔ)音的局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。802.10：定義了網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)范與數(shù)據(jù)保密的標(biāo)準(zhǔn)。802.11：定義了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)控制方法與物理層技術(shù)規(guī)范。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院第3層，作用是保證信息到達(dá)預(yù)定目標(biāo)。尋址和路由負(fù)責(zé)從發(fā)送端到接收端的連接多于一條鏈路的數(shù)據(jù)的傳輸。需要路由選擇和包轉(zhuǎn)發(fā)。為了完成路由選擇和包交換，需要完成的基本工作：將網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換成物理地址。決定服務(wù)質(zhì)量，多條路徑的路由選擇。發(fā)送時(shí)，將較大的數(shù)據(jù)包劃分為數(shù)據(jù)段。在接收方，將多個(gè)數(shù)據(jù)段組合成數(shù)據(jù)包。另外，OSI模型中的網(wǎng)絡(luò)層規(guī)范還包括：連接服務(wù)、流量控制、出錯(cuò)控制、數(shù)據(jù)包順序控制等。第3層：網(wǎng)絡(luò)層(Network)鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)層在一個(gè)多網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)包的傳輸網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會(huì)話(huà)層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會(huì)話(huà)層應(yīng)用層物理層路由器數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院第4層。為源端主機(jī)到目的端主機(jī)提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。保證實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包無(wú)差錯(cuò)、按順序、無(wú)丟失和無(wú)冗余的傳輸。其任務(wù)是檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。確認(rèn)應(yīng)答。包的傳輸可帶保證性，也可以不帶保證性。例如TCP和UDP。將會(huì)話(huà)層傳來(lái)的長(zhǎng)消息分解為較小的數(shù)據(jù)包發(fā)送，并在目的地組合成長(zhǎng)消息。傳輸層規(guī)范包括：與網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)的端到端服務(wù)保證數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)地傳輸傳輸方式的分離。第4層：傳輸層(Transport)鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院建立、管理和中止不同機(jī)器上的應(yīng)用程序之間的會(huì)話(huà)。會(huì)話(huà)：完成一項(xiàng)任務(wù)而進(jìn)行的一系列相關(guān)的信息交換。同步（解決失敗后從哪里重新開(kāi)始）設(shè)置檢查點(diǎn)——會(huì)話(huà)失敗后，恢復(fù)到最后一個(gè)檢查點(diǎn)處，而不用從頭開(kāi)始。例如：數(shù)據(jù)送到打印服務(wù)器上打印。接收的數(shù)據(jù)已被確認(rèn)，但打印機(jī)出現(xiàn)故障。這時(shí)沒(méi)必要再?gòu)念^開(kāi)始打印，只要在每頁(yè)開(kāi)始處設(shè)置檢查點(diǎn)，打印出錯(cuò)時(shí)，只需重傳最后一個(gè)檢查點(diǎn)以后的頁(yè)面。第5層：會(huì)話(huà)層(Session)鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院會(huì)話(huà)層規(guī)范：通信控制：管理遠(yuǎn)程用戶(hù)或進(jìn)程間的通信。檢查點(diǎn)設(shè)置。中斷傳輸鏈路的重建。名字查找和安全驗(yàn)證等任務(wù)。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院處理被傳送數(shù)據(jù)的表示問(wèn)題：數(shù)據(jù)表示格式，以及多種數(shù)據(jù)表示格式之間的轉(zhuǎn)換。完成協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的加解密、壓縮/解壓縮等、字符集轉(zhuǎn)換和圖形命令解釋等。例如：在日期、貨幣、數(shù)值（特別是浮點(diǎn)數(shù)）等本地?cái)?shù)據(jù)格式與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換。表示層規(guī)范：數(shù)據(jù)編碼方式的約定（傳輸句法）。本地句法的轉(zhuǎn)換。第6層：表示層(Presentation)鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院為用戶(hù)的應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)識(shí)別并證實(shí)目的通信方的可用性使協(xié)同工作的應(yīng)用程序之間進(jìn)行同步判斷是否為通信過(guò)程申請(qǐng)了足夠的資源應(yīng)用層協(xié)議的例子：電子郵件、文件傳輸、數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)等。應(yīng)用層規(guī)范：各類(lèi)應(yīng)用過(guò)程的接口。提供用戶(hù)接口。第7層：應(yīng)用層(Application)鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院一個(gè)任務(wù)在OSI參考模型中被分為多個(gè)子任務(wù)來(lái)完成，而每個(gè)子任務(wù)通過(guò)由計(jì)算機(jī)進(jìn)程所實(shí)現(xiàn)的協(xié)議來(lái)完成。特定的協(xié)議完成OSI參考模型中特定層的子任務(wù)。當(dāng)這些特定協(xié)議組織起來(lái)，用于完成一個(gè)完整的任務(wù)時(shí)，這些協(xié)議代碼的集合就形成了協(xié)議棧，或稱(chēng)之為協(xié)議族。協(xié)議棧由許多子協(xié)議組成，每個(gè)子協(xié)議完成一項(xiàng)子任務(wù)，由一個(gè)協(xié)議棧完成一個(gè)完整的任務(wù)。

例如：TCP/IP協(xié)議棧。2.3.2協(xié)議棧及棧間通信1.協(xié)議棧鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院協(xié)議棧的每一層在接受其下層服務(wù)的同時(shí)，為其上層提供服務(wù)，即第N層使用（N-1）層提供的服務(wù)，并為（N+1）層提供服務(wù)。對(duì)于兩臺(tái)需要通信的計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，每臺(tái)計(jì)算機(jī)上必須運(yùn)行相同的協(xié)議棧。一臺(tái)計(jì)算機(jī)上協(xié)議棧的每一個(gè)子協(xié)議于另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上相應(yīng)的子協(xié)議進(jìn)行通信。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層會(huì)話(huà)層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層會(huì)話(huà)層表示層應(yīng)用層第1層第7層win2KUNIX同層通信鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.棧間通信當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)從一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)時(shí)，在發(fā)送方，數(shù)據(jù)首先從上向下通過(guò)各層，在接收方再?gòu)南孪蛏贤ㄟ^(guò)各層。物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層會(huì)話(huà)層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層會(huì)話(huà)層表示層應(yīng)用層第1層第7層win2KUNIX鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院在OSI參考模型中，各功能層之間的統(tǒng)一接口稱(chēng)為邊界層。邊界層使得網(wǎng)絡(luò)模型能與上下層交流和共享相關(guān)信息。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)從上向下穿過(guò)一個(gè)協(xié)議層時(shí)，每一層都會(huì)為數(shù)據(jù)增加一個(gè)頭信息（數(shù)據(jù)鏈路層除外），這些頭信息包含有供接收棧的對(duì)等層閱讀和處理的控制信息。當(dāng)接收方收到數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)從下向上穿過(guò)協(xié)議棧時(shí)，每一層都會(huì)去掉由發(fā)送方的對(duì)應(yīng)層加上的頭信息。一般將給數(shù)據(jù)增加頭信息的過(guò)程稱(chēng)之為打包，而把去掉頭信息并將剩下的部分轉(zhuǎn)給上層的過(guò)程稱(chēng)之為解包。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)TCP首部TCP+上層數(shù)據(jù)IP首部IP+TCP+上層數(shù)據(jù)MAC首部0101110101001000010應(yīng)用層比特幀PDUFCS打包（封裝）數(shù)據(jù)物理傳輸媒體IP數(shù)據(jù)報(bào)IP分組TCP報(bào)文段UDP報(bào)文段電子郵件鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院上層數(shù)據(jù)

IP+TCP+上層數(shù)據(jù)MAC頭TCP+上層數(shù)據(jù)IP頭上層數(shù)據(jù)TCP頭0101110101001000010傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層解包（拆封）數(shù)據(jù)物理傳輸媒體電子郵件鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.3.3驅(qū)動(dòng)程序與OSI參考模型1.網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序?qū)τ谟?jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)卡屬于外圍設(shè)備，所以在計(jì)算機(jī)中必須安裝網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序。有的操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)安裝網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序。但操作系統(tǒng)集成的驅(qū)動(dòng)程序是有限的。有的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序必須手動(dòng)安裝。

OSI參考模型與網(wǎng)絡(luò)中的軟硬件之間存在著必然的聯(lián)系。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院Win3.X/95/98/Me，一臺(tái)計(jì)算機(jī)只允許一塊網(wǎng)卡工作（無(wú)論是安裝一塊還是多塊網(wǎng)卡）。在Win3.X中，一塊網(wǎng)卡只能綁定一種協(xié)議。Win2K/NT不但允許一臺(tái)計(jì)算機(jī)上安裝多塊網(wǎng)卡，而且允許在一塊網(wǎng)卡上綁定多個(gè)協(xié)議，也可以將一個(gè)協(xié)議綁定到不同的網(wǎng)卡上。這主要得益于“驅(qū)動(dòng)程序接口”的支持。e.g.Novell和Apple開(kāi)發(fā)的ODI（OpenData-LinkInterface）用于NetWare，微軟的NDIS（NetworkDriverInterfaceSpecification）用于Win2K。以太網(wǎng)網(wǎng)卡同時(shí)支持ODI和NDIS兩種驅(qū)動(dòng)程序接口。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院網(wǎng)卡工作于OSI參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。2.驅(qū)動(dòng)程序與OSI參考模型物理層數(shù)據(jù)鏈路層LLCMAC網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.4.1TCP/IP協(xié)議與OSI參考模型的關(guān)系2.4.2IP協(xié)議2.4.3IP地址2.4.4TCP協(xié)議2.4.5用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）2.4.6套接字和TCP端口2.4.7網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議（ICMP）2.4.8地址解析協(xié)議（ARP）2.4.9應(yīng)用層協(xié)議2.4TCP/IP協(xié)議的規(guī)劃與管理鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.4.1TCP/IP協(xié)議與OSI參考模型的關(guān)系由底層網(wǎng)絡(luò)定義的協(xié)議ICMPIGMPARPRARPIPTCPUDPSMTPFTPHTTPTELNETDNSSNMPTFTPBOOTP應(yīng)用程序應(yīng)用層傳輸層互聯(lián)網(wǎng)層網(wǎng)絡(luò)接口層應(yīng)用層表示層會(huì)話(huà)層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層OSI/RMTCP/IP協(xié)議簇鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.4.2IP協(xié)議IP協(xié)議是網(wǎng)際層中最重要的協(xié)議，也是TCP/IP協(xié)議簇中最為核心的協(xié)議。它是一種無(wú)連接協(xié)議，不提供可靠性、流量控制和錯(cuò)誤恢復(fù)功能，主要提供了路由選擇功能。IP協(xié)議所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位稱(chēng)為IP數(shù)據(jù)報(bào)（IPdatagram），有時(shí)也稱(chēng)為IP分組（IPpacket）。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院IP數(shù)據(jù)報(bào)格式DFMF段偏移量總長(zhǎng)度版本號(hào)服務(wù)類(lèi)型03478151631標(biāo)識(shí)號(hào)生存時(shí)間TTL協(xié)議首部校驗(yàn)和源IP地址目的IP地址選項(xiàng)和填充（最長(zhǎng)為40字節(jié)）數(shù)據(jù)部分報(bào)頭長(zhǎng)度鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院IP協(xié)議除了路由選擇功能外，還提供下列功能：分段重組錯(cuò)誤校驗(yàn)控制（僅驗(yàn)證IP報(bào)頭中路由信息的完整性，若錯(cuò)誤，則丟棄）。IP協(xié)議是一個(gè)不可靠、無(wú)連接的協(xié)議，不能保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，需要與高層協(xié)議配合。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.4.3IP地址為了唯一地標(biāo)識(shí)連接在Internet上的一臺(tái)主機(jī)，引入了IP地址。在IPv4協(xié)議版本中，IP地址是32位無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)，通常用“點(diǎn)分十進(jìn)制”格式表示，即將32位劃分為4個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)分別用一個(gè)十進(jìn)制數(shù)表示，用小數(shù)點(diǎn)將這些字節(jié)隔開(kāi)。例如：32位的IP地址：11001010110001000100100100000101，可用點(diǎn)分十進(jìn)制數(shù)表示為：。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院IP地址由網(wǎng)絡(luò)號(hào)（netID）和主機(jī)號(hào)（hostID）兩部分組成，網(wǎng)絡(luò)ID用于確定某一特定的網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)ID用于確定唯一的主機(jī)。常用的IP地址分為3類(lèi)：A、B、C10netID

hostID110netID

hostID0netID

hostID07152331

A類(lèi)B類(lèi)C類(lèi)鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院一些特殊的IP地址不能分配給某一個(gè)節(jié)點(diǎn)。A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)號(hào)數(shù)目是126（27-2），每個(gè)A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的最大主機(jī)數(shù)目為224-2，其地址范圍為~54。A類(lèi)地址可用于少量的大型網(wǎng)絡(luò)；B類(lèi)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)數(shù)目是214，每個(gè)B類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的最大主機(jī)數(shù)目為65534（216-2），其地址范圍為~54。B類(lèi)地址可用于中型規(guī)模網(wǎng)絡(luò)；C類(lèi)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)數(shù)目是221，每個(gè)C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的最大主機(jī)數(shù)目為254（28-2），其地址范圍為~54。C類(lèi)地址可用于大量的小型網(wǎng)絡(luò)。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院特殊的IP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)含義全0全0本主機(jī)全0hostID本網(wǎng)絡(luò)上的指定主機(jī)全1全1有限廣播地址，即在本地網(wǎng)絡(luò)上廣播netID全1直接廣播地址，在指定網(wǎng)絡(luò)上廣播netID全0網(wǎng)絡(luò)地址127任意值回送地址，用作網(wǎng)絡(luò)測(cè)試或本地進(jìn)程間通信鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院保留的/專(zhuān)用的/私有的IP地址這些地址是保留給專(zhuān)用網(wǎng)的，專(zhuān)用地址在機(jī)構(gòu)內(nèi)部是唯一的，但是在全球范圍內(nèi)則不是唯一的。具有專(zhuān)用地址的IP數(shù)據(jù)報(bào)不能在因特網(wǎng)上傳輸，它們只能用于內(nèi)部網(wǎng)中。類(lèi)別IP地址范圍網(wǎng)絡(luò)ID網(wǎng)絡(luò)數(shù)A~55101B~55172.16~172.3116C~55192.168.0~192.168.255254鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼作用：①確定IP地址中的網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID。②將一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)劃分為若干小的子網(wǎng)。子網(wǎng)掩碼由連續(xù)1和連續(xù)0構(gòu)成的一個(gè)32位數(shù)，子網(wǎng)掩碼中的1確定網(wǎng)絡(luò)ID，0確定主機(jī)ID。將子網(wǎng)掩碼和IP地址逐位進(jìn)行“邏輯與”運(yùn)算，即得到網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID。如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有劃分子網(wǎng)，則該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼就稱(chēng)為默認(rèn)子網(wǎng)掩碼。A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為，B類(lèi)的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為，C類(lèi)的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院子網(wǎng)掩碼∧IP地址，結(jié)果就是該IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)。例如：IP地址07，子網(wǎng)掩碼11001010011101010000000111001111∧1111111111111111

1111111100000000

11001010011101010000000100000000網(wǎng)絡(luò)ID計(jì)算∴子網(wǎng)地址為：

鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院可以根據(jù)實(shí)際需要修改子網(wǎng)掩碼，以改變網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID。使得A、B、C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)不再是固定的1字節(jié)、2字節(jié)和3字節(jié)?？梢詫⒁粋€(gè)大的網(wǎng)段劃分為若干個(gè)小的子網(wǎng)，以方便管理。例如：若一個(gè)A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)地址~55，只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)是10，默認(rèn)子網(wǎng)掩碼是，為了劃分為多個(gè)子網(wǎng)以便于管理，可以將子網(wǎng)掩碼修改為，這樣網(wǎng)絡(luò)數(shù)就變成了254個(gè)，網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)為10.0~10.255。若子網(wǎng)掩碼改為，則網(wǎng)絡(luò)數(shù)變?yōu)?5534個(gè)。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院例如：若一個(gè)C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)地址~55，具有254個(gè)網(wǎng)絡(luò)，默認(rèn)子網(wǎng)掩碼是，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所包含的主機(jī)數(shù)量太少只有254。為了使得每個(gè)網(wǎng)絡(luò)所容納的計(jì)算機(jī)數(shù)量成倍增加，則可以將子網(wǎng)掩碼改為，即將該地址網(wǎng)段納入到同一網(wǎng)絡(luò)之中，可以容納的計(jì)算機(jī)數(shù)量增加到65534個(gè)。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院網(wǎng)關(guān)用來(lái)連接異種網(wǎng)絡(luò)。可以進(jìn)行不同協(xié)議間的“翻譯”，使得運(yùn)行不同協(xié)議之間的兩種網(wǎng)絡(luò)之間可以實(shí)現(xiàn)相互通信。例如：運(yùn)行TCP/IP的Win2K網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)行IPX/SPX協(xié)議的Novell網(wǎng)絡(luò)的通信需要用網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。

網(wǎng)關(guān)連接多少個(gè)網(wǎng)絡(luò)，就需要多少個(gè)IP地址。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院主機(jī)名為了方便記憶，分配給主機(jī)的一個(gè)名字。主機(jī)名與IP地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由操作系統(tǒng)進(jìn)行映射。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.4.4TCP協(xié)議傳輸控制協(xié)議（TCP）是一個(gè)面向連接的協(xié)議，為應(yīng)用進(jìn)程提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。面向連接的服務(wù)需要3個(gè)過(guò)程：建立連接、通信、拆除連接。TCP將要傳送的數(shù)據(jù)放在緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)拆分為若干個(gè)數(shù)據(jù)段發(fā)出去，一個(gè)數(shù)據(jù)段組成一個(gè)傳送數(shù)據(jù)單元，稱(chēng)為T(mén)CP報(bào)文段或TCP段。采用確認(rèn)應(yīng)答、錯(cuò)誤校驗(yàn)、流控制、序列信息等機(jī)制來(lái)提供可靠性。鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院TCP報(bào)文段

031位31015源端口(16bits)目的端口(16bits)

發(fā)送序列號(hào)(32bits)16應(yīng)答號(hào)(32bits)校驗(yàn)和選項(xiàng)和填充（0）頭長(zhǎng)度URGACKPSHRSTSYNFIN保留(6bit)窗口大小(16bits)緊急指針數(shù)據(jù)（可選）鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院2.4.5用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP提供無(wú)連接的傳輸服務(wù)。不能保證數(shù)據(jù)以正確的順序接收，甚至不能保證數(shù)據(jù)能夠被接收。協(xié)議簡(jiǎn)單，能夠提供快速、高效率服務(wù)；鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院UDP數(shù)據(jù)報(bào)格式源端口號(hào)(2字節(jié))UDP的數(shù)據(jù)部分目的端口號(hào)(2字節(jié))總長(zhǎng)度(2字節(jié))校驗(yàn)和(2字節(jié))鄭州大學(xué)