第2課 網(wǎng)絡的結(jié)構設計及協(xié)議選擇

第2課

網(wǎng)絡的結(jié)構設計及協(xié)議選擇本課內(nèi)容2.1計算機網(wǎng)絡的結(jié)構設計2.2通信協(xié)議及選擇2.3OSI模型2.4TCP/IP協(xié)議的規(guī)劃與管理鄭州大學信息工程學院

2.1計算機網(wǎng)絡的結(jié)構設計

2.1.1總線型網(wǎng)絡結(jié)構2.1.2星型網(wǎng)絡結(jié)構2.1.3環(huán)型網(wǎng)絡結(jié)構2.1.4網(wǎng)狀網(wǎng)絡結(jié)構2.1.5網(wǎng)絡拓撲結(jié)構的變體鄭州大學信息工程學院總線形拓撲（BusTopology）是指每一臺工作站都共用一條通信線路（總線），如果其中一個節(jié)點發(fā)送了信息，該信息會通過總線傳送到每一個節(jié)點上，即屬于廣播方式的通信。每臺工作站在接收到信息時，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總線形網(wǎng)絡結(jié)構鄭州大學信息工程學院（1）一般使用同軸電纜進行網(wǎng)絡連接，不需要中間的連接設備，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）僅適用于連接計算機較少（一般應少于20臺）的網(wǎng)絡。（4）網(wǎng)絡的穩(wěn)定性較差，任一節(jié)點出現(xiàn)故障將會導致整個網(wǎng)絡的癱瘓。（5）目前單純的總線形結(jié)構主要用于10Mbit/s的共享網(wǎng)絡。1.總線形網(wǎng)絡的特點：鄭州大學信息工程學院網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)以電子信號的形式發(fā)送給網(wǎng)絡上的所有計算機，但只有計算機地址與信號的目的地制相匹配的計算機才能接收。在任何時刻，只有一臺計算機可以發(fā)送信息，其他想發(fā)送信息的計算機必須等待，直到網(wǎng)絡空閑。2.總線上的通信方式busABCC鄭州大學信息工程學院在總線網(wǎng)絡中，因為數(shù)據(jù)或電子信號都發(fā)送給整個網(wǎng)絡，所以這些數(shù)據(jù)或電子信號將從總線的一端傳到另一端。為了阻止信號反射，總線的兩端各需安裝一個終結(jié)器，通常稱為終端電阻器。終端電阻器用于吸收傳送到總線端點的信號。3.總線上的信號反射和終結(jié)器終結(jié)器終結(jié)器鄭州大學信息工程學院4.總線型網(wǎng)絡通信的中斷斷開的部分沒有終結(jié)器，信號會產(chǎn)生反射，網(wǎng)絡將停止工作。鄭州大學信息工程學院2.1.2星形網(wǎng)絡結(jié)構交換機集線器鄭州大學信息工程學院特點：（1）Hub或交換機可以進行級連。（2）計算機接入或退出網(wǎng)絡時不會影響系統(tǒng)的正常工作。（3）這種網(wǎng)絡中一般使用雙絞線或光纖進行連接，符合現(xiàn)代綜合布線的標準。（4）這種網(wǎng)絡結(jié)構可以滿足多種帶寬的需求，帶寬范圍為10Mbps、100Mbps到1000Mbps。（5）如果Hub或交換機出現(xiàn)故障，與之相連的所有計算機將全部無法進行通信。鄭州大學信息工程學院環(huán)型拓撲中所有計算機連成環(huán)型，不需要終結(jié)器。信號沿環(huán)的一個方向傳播，依次通過每臺計算機。沿環(huán)傳遞數(shù)據(jù)的一種方法叫做令牌傳遞。令牌依次通過計算機直到有數(shù)據(jù)要發(fā)送的計算機。該計算機修改令牌，加入數(shù)據(jù)，并將令牌沿環(huán)發(fā)送出去。令牌依次通過計算機，直到發(fā)現(xiàn)與傳送中的目的地址相匹配的計算機。2.1.3環(huán)型網(wǎng)絡結(jié)構TABCD鄭州大學信息工程學院網(wǎng)狀拓撲指各節(jié)點通過傳輸線相互連接起來，并且任何一個節(jié)點都至少與其它兩個節(jié)點相連。特點：較高的可靠性。但費用高、結(jié)構復雜、不易管理和維護。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)絡結(jié)構部分網(wǎng)狀連接全連接鄭州大學信息工程學院1.星型總線型網(wǎng)絡結(jié)構2.1.5網(wǎng)絡拓撲結(jié)構的變體鄭州大學信息工程學院星型總線型網(wǎng)絡結(jié)構的的特點如下：（1）任何一臺計算機發(fā)生故障都不會影響整個網(wǎng)絡。（2）如果這種網(wǎng)絡中的Hub出現(xiàn)問題就會影響到整個網(wǎng)絡，使整個網(wǎng)絡不能工作。（3）星型總線是以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)的基礎，也是未來的萬兆以太網(wǎng)的基礎，但是這種網(wǎng)絡的成本較高，總線可作為整個網(wǎng)絡的主干，一般需要用光纖等高速介質(zhì)進行連接。鄭州大學信息工程學院2星型環(huán)網(wǎng)絡結(jié)構在星型環(huán)中，計算機也連接到集線器或交換機上，但是與星型總線不同的是集線器或交換機的內(nèi)部是環(huán)狀而不是總線狀。鄭州大學信息工程學院2.2通信協(xié)議及選擇

2.2.1計算機網(wǎng)絡中通信協(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)議鄭州大學信息工程學院協(xié)議：是管理網(wǎng)絡如何通信的規(guī)則。協(xié)議對網(wǎng)絡設備之間的通信指定了標準。沒有協(xié)議，設備不能解釋由其他設備發(fā)送來的信號，數(shù)據(jù)不能傳輸?shù)饺魏蔚胤?。封裝尋址：根據(jù)對方的網(wǎng)絡地址，把數(shù)據(jù)發(fā)送給對方的過程。唯一的地址。2.2.1計算機網(wǎng)絡中通信協(xié)議的概念鄭州大學信息工程學院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)絡資源，基本上不需要配置。NetBEUI沒有網(wǎng)絡層，它是非路由的。不同網(wǎng)段的用戶不能使用NetBEUI進行通信。NetBEUI協(xié)議不適合于大型網(wǎng)絡，通常用于小型的基于Windows、OS/2網(wǎng)絡。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。鄭州大學信息工程學院網(wǎng)段在局域網(wǎng)環(huán)境中，網(wǎng)段可以理解為兩端終結(jié)的直線性干線電纜，網(wǎng)段也稱為子網(wǎng)。在網(wǎng)段上的廣播信號將會被連到該網(wǎng)段上的所有用戶所接收。網(wǎng)段1網(wǎng)段2網(wǎng)段3網(wǎng)段1網(wǎng)段2網(wǎng)段3一個服務器同時連接3個網(wǎng)段時的結(jié)構圖鄭州大學信息工程學院IPX/SPX（網(wǎng)級包交換/序列包交換）：最初由Xerox開發(fā)，在20世紀80年代由Novell進行修改并應用于它的NetWare網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。

IPX/SPX用于運行NetWare操作系統(tǒng)的局域網(wǎng)上。其他的網(wǎng)絡操作系統(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)進行網(wǎng)際互連。在WindowsNT網(wǎng)絡操作系統(tǒng)中，IPX/SPX被稱為NWLinkIPX/SPX。2.2.3IPX/SPX及其兼容協(xié)議鄭州大學信息工程學院1.IPX/SPX通信協(xié)議的特點IPX主要負責選擇最佳的路由，將數(shù)據(jù)送達目的地。

SPX負責管理通信中的差錯管理。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。鄭州大學信息工程學院2.IPX/SPX兼容協(xié)議NWLinkIPX/SPX

：是IPX/SPX在微軟網(wǎng)絡中的實現(xiàn)，在繼承了IPX/SPX協(xié)議優(yōu)點的同時，更加適應微軟的操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡環(huán)境。WindowsNT/95/98/Me的用戶，可以利用NWLink獲得NetWare服務器的服務。NWLinkNetBIOS：用于NetWare服務器與WindowsNT之間傳輸信息；WindowsNT計算機之間；Windows95/98/Me之間；以及WindowsNT與Windows95/98/Me之間的通信。NWLinkIPX/SPX/NetBIOSCompatibleTransportProtocol:Windows2000/XP。鄭州大學信息工程學院2.2.4TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡互聯(lián)的根本目標是隱藏所有底層網(wǎng)絡硬件的細節(jié)，同時提供一般的通信服務。實現(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)絡協(xié)議，它們是網(wǎng)絡體系結(jié)構的關鍵之一。事實上，TCP/IP是一個協(xié)議族，它是ARP，IP，ICMP，IGMP，UDP，TCP等100多個協(xié)議的集合，這個集合又稱為協(xié)議?！，F(xiàn)在TCP/IP已成為Internet上通信的標準。鄭州大學信息工程學院選擇網(wǎng)絡協(xié)議主要考慮網(wǎng)絡規(guī)模、網(wǎng)絡的兼容性和網(wǎng)絡管理。選擇網(wǎng)絡協(xié)議時應遵循的原則：1.選擇適合于網(wǎng)絡特點的協(xié)議如果網(wǎng)絡存在多個網(wǎng)段或要通過路由器連接時，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)絡規(guī)模較小，同時只是為了簡單的文件和設備的共享，最關心的就是網(wǎng)絡的速度，所以在選擇協(xié)議時應選擇占用內(nèi)存小和帶寬利用率高的協(xié)議，如NetBEUI。當網(wǎng)絡規(guī)模較大，且網(wǎng)絡結(jié)構復雜時應選擇可管理性和可擴充性較好的協(xié)議，如TCP/IP.2.2.5選擇通信協(xié)議鄭州大學信息工程學院2.選擇盡可能少的網(wǎng)絡協(xié)議每個協(xié)議都占用計算機的內(nèi)存，選擇的協(xié)議越多，占用內(nèi)存資源就越多。一方面影響計算機的運行速度，另一方面不利于網(wǎng)絡的管理。3.注意協(xié)議的版本每個版本的協(xié)議都有它最為合適的網(wǎng)絡環(huán)境。從整體來看，高版本協(xié)議的功能要比較低版本強，性能要比低版本好。4.注意協(xié)議的一致性如果要讓實現(xiàn)互連的兩臺計算機間進行對話，最好使用相同協(xié)議。鄭州大學信息工程學院2.3OSI模型

2.3.1OSI模型的特點2.3.2協(xié)議棧及棧間通信2.3.3驅(qū)動程序與OSI參考模型鄭州大學信息工程學院OSI參考模型的分層結(jié)構。2.3.1OSI模型的特點為什么要采用分層結(jié)構？各層功能明確，層次分明，易于理解分析，易于生產(chǎn)設備。當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，判斷故障所在層，確定故障點，快速解決問題。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。兩臺設備的第N層進行通信的過程：使用第N層協(xié)議。邏輯通信與物理通信。鄭州大學信息工程學院1.物理層物理層的主要任務:確定與傳輸媒體的接口的一些特性。不關心數(shù)據(jù)位的具體含義。機械特性:形狀、尺寸、線數(shù)、排列等。電氣特性：電纜的各條線上電壓的范圍。功能特性：各線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。鄭州大學信息工程學院網(wǎng)絡連接類型：點對點還是多點連接。網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構。編碼方式：數(shù)字編碼或模擬編碼，以及編碼技術。位同步方式，即如何保持發(fā)送者和接收者之間讀寫數(shù)據(jù)的同步。多路復用技術。端接問題，即防止信號在電纜上的反彈，避免數(shù)據(jù)傳送錯誤。指出網(wǎng)段的最后一個節(jié)點。物理層的規(guī)范具體包括以下幾點：鄭州大學信息工程學院在物理線路上提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道，使之對網(wǎng)絡層呈現(xiàn)為一條無錯的線路。發(fā)送端：將網(wǎng)絡層傳來的數(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)絡層。

幀的結(jié)構：地址信息、控制信息、數(shù)據(jù)和校驗信息。為了實現(xiàn)可靠傳送，可以采用確認應答、重傳機制。并進行流量控制。第2層：數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)鄭州大學信息工程學院數(shù)據(jù)鏈路層負責識別幀的地址，接收屬于自己的數(shù)據(jù)。OSI參考模型對數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范包括以下幾個方面：數(shù)據(jù)幀的結(jié)構；流量控制：收發(fā)雙方傳輸速率的匹配。介質(zhì)訪問控制。差錯識別與處理。鄭州大學信息工程學院局域網(wǎng)的標準和模型IEEE802系列規(guī)范IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）802委員會負責制定局域網(wǎng)的標準化。該規(guī)范只制定了對應于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)實際的需要，將數(shù)據(jù)鏈路層進一步劃分為邏輯鏈路控制LLC子層和介質(zhì)訪問控制MAC子層。鄭州大學信息工程學院LLC負責建立和維護兩臺通信設備之間的邏輯通信鏈路。LLC提供服務訪問點SAP，其它計算機可以據(jù)此通過LLC層給OSI上層傳輸信息。MAC層控制多個信道復用一個物理介質(zhì)。MAC層提供對網(wǎng)卡的共享訪問和與網(wǎng)卡的直接通信。網(wǎng)卡由生產(chǎn)廠商分配一個48位的MAC地址。MAC地址可以提供給LLC層來建立同一個局域網(wǎng)中兩臺設備之間的邏輯連接。鄭州大學信息工程學院802.1：協(xié)議概論。802.2：定義了LLC的服務與功能。

802.3：定義了CSMA/CD總線的介質(zhì)訪問控制方法與物理層技術規(guī)范。802.4：定義了Token-Bus（令牌總線）訪問控制方法與物理層技術規(guī)范。802.5：定義了Token-Ring（令牌環(huán)）訪問控制方法與物理層技術規(guī)范。802.6：定義了城域網(wǎng)（MAN）訪問控制方法與物理層技術規(guī)范。IEEE802的標準鄭州大學信息工程學院802.7：定義了寬帶局域網(wǎng)訪問控制方法與物理層技術規(guī)范。802.8：定義了FDDI光纖局域網(wǎng)訪問控制方法與物理層技術規(guī)范。802.9：定義了綜合數(shù)據(jù)/語音的局域網(wǎng)的網(wǎng)絡標準。802.10：定義了網(wǎng)絡安全規(guī)范與數(shù)據(jù)保密的標準。802.11：定義了無線局域網(wǎng)訪問控制方法與物理層技術規(guī)范。鄭州大學信息工程學院第3層，作用是保證信息到達預定目標。尋址和路由負責從發(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)絡地址轉(zhuǎn)換成物理地址。決定服務質(zhì)量，多條路徑的路由選擇。發(fā)送時，將較大的數(shù)據(jù)包劃分為數(shù)據(jù)段。在接收方，將多個數(shù)據(jù)段組合成數(shù)據(jù)包。另外，OSI模型中的網(wǎng)絡層規(guī)范還包括：連接服務、流量控制、出錯控制、數(shù)據(jù)包順序控制等。第3層：網(wǎng)絡層(Network)鄭州大學信息工程學院網(wǎng)絡層在一個多網(wǎng)段的網(wǎng)絡中進行數(shù)據(jù)包的傳輸網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應用層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應用層物理層路由器數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層鄭州大學信息工程學院第4層。為源端主機到目的端主機提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務。保證實現(xiàn)數(shù)據(jù)包無差錯、按順序、無丟失和無冗余的傳輸。其任務是檢錯和糾錯。確認應答。包的傳輸可帶保證性，也可以不帶保證性。例如TCP和UDP。將會話層傳來的長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消息。傳輸層規(guī)范包括：與網(wǎng)絡無關的端到端服務保證數(shù)據(jù)無差錯地傳輸傳輸方式的分離。第4層：傳輸層(Transport)鄭州大學信息工程學院建立、管理和中止不同機器上的應用程序之間的會話。會話：完成一項任務而進行的一系列相關的信息交換。同步（解決失敗后從哪里重新開始）設置檢查點——會話失敗后，恢復到最后一個檢查點處，而不用從頭開始。例如：數(shù)據(jù)送到打印服務器上打印。接收的數(shù)據(jù)已被確認，但打印機出現(xiàn)故障。這時沒必要再從頭開始打印，只要在每頁開始處設置檢查點，打印出錯時，只需重傳最后一個檢查點以后的頁面。第5層：會話層(Session)鄭州大學信息工程學院會話層規(guī)范：通信控制：管理遠程用戶或進程間的通信。檢查點設置。中斷傳輸鏈路的重建。名字查找和安全驗證等任務。鄭州大學信息工程學院處理被傳送數(shù)據(jù)的表示問題：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（特別是浮點數(shù)）等本地數(shù)據(jù)格式與標準數(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)鄭州大學信息工程學院為用戶的應用程序提供網(wǎng)絡通信服務識別并證實目的通信方的可用性使協(xié)同工作的應用程序之間進行同步判斷是否為通信過程申請了足夠的資源應用層協(xié)議的例子：電子郵件、文件傳輸、數(shù)據(jù)庫訪問等。應用層規(guī)范：各類應用過程的接口。提供用戶接口。第7層：應用層(Application)鄭州大學信息工程學院一個任務在OSI參考模型中被分為多個子任務來完成，而每個子任務通過由計算機進程所實現(xiàn)的協(xié)議來完成。特定的協(xié)議完成OSI參考模型中特定層的子任務。當這些特定協(xié)議組織起來，用于完成一個完整的任務時，這些協(xié)議代碼的集合就形成了協(xié)議棧，或稱之為協(xié)議族。協(xié)議棧由許多子協(xié)議組成，每個子協(xié)議完成一項子任務，由一個協(xié)議棧完成一個完整的任務。

例如：TCP/IP協(xié)議棧。2.3.2協(xié)議棧及棧間通信1.協(xié)議棧鄭州大學信息工程學院協(xié)議棧的每一層在接受其下層服務的同時，為其上層提供服務，即第N層使用（N-1）層提供的服務，并為（N+1）層提供服務。對于兩臺需要通信的計算機來說，每臺計算機上必須運行相同的協(xié)議棧。一臺計算機上協(xié)議棧的每一個子協(xié)議于另一臺計算機上相應的子協(xié)議進行通信。鄭州大學信息工程學院物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層運輸層會話層表示層應用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層運輸層會話層表示層應用層第1層第7層win2KUNIX同層通信鄭州大學信息工程學院2.棧間通信當一個數(shù)據(jù)從一臺計算機發(fā)送到另一臺計算機時，在發(fā)送方，數(shù)據(jù)首先從上向下通過各層，在接收方再從下向上通過各層。物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層運輸層會話層表示層應用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層運輸層會話層表示層應用層第1層第7層win2KUNIX鄭州大學信息工程學院在OSI參考模型中，各功能層之間的統(tǒng)一接口稱為邊界層。邊界層使得網(wǎng)絡模型能與上下層交流和共享相關信息。當一個數(shù)據(jù)從上向下穿過一個協(xié)議層時，每一層都會為數(shù)據(jù)增加一個頭信息（數(shù)據(jù)鏈路層除外），這些頭信息包含有供接收棧的對等層閱讀和處理的控制信息。當接收方收到數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)從下向上穿過協(xié)議棧時，每一層都會去掉由發(fā)送方的對應層加上的頭信息。一般將給數(shù)據(jù)增加頭信息的過程稱之為打包，而把去掉頭信息并將剩下的部分轉(zhuǎn)給上層的過程稱之為解包。鄭州大學信息工程學院傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡層上層數(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IP分組TCP報文段UDP報文段電子郵件鄭州大學信息工程學院上層數(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)絡層應用層解包（拆封）數(shù)據(jù)物理傳輸媒體電子郵件鄭州大學信息工程學院2.3.3驅(qū)動程序與OSI參考模型1.網(wǎng)卡驅(qū)動程序?qū)τ谟嬎銠C來說，網(wǎng)卡屬于外圍設備，所以在計算機中必須安裝網(wǎng)卡驅(qū)動程序。有的操作系統(tǒng)會自動安裝網(wǎng)卡驅(qū)動程序。但操作系統(tǒng)集成的驅(qū)動程序是有限的。有的網(wǎng)卡驅(qū)動程序必須手動安裝。

OSI參考模型與網(wǎng)絡中的軟硬件之間存在著必然的聯(lián)系。鄭州大學信息工程學院Win3.X/95/98/Me，一臺計算機只允許一塊網(wǎng)卡工作（無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不但允許一臺計算機上安裝多塊網(wǎng)卡，而且允許在一塊網(wǎng)卡上綁定多個協(xié)議，也可以將一個協(xié)議綁定到不同的網(wǎng)卡上。這主要得益于“驅(qū)動程序接口”的支持。e.g.Novell和Apple開發(fā)的ODI（OpenData-LinkInterface）用于NetWare，微軟的NDIS（NetworkDriverInterfaceSpecification）用于Win2K。以太網(wǎng)網(wǎng)卡同時支持ODI和NDIS兩種驅(qū)動程序接口。鄭州大學信息工程學院網(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)動程序鄭州大學信息工程學院2.4.1TCP/IP協(xié)議與OSI參考模型的關系2.4.2IP協(xié)議2.4.3IP地址2.4.4TCP協(xié)議2.4.5用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）2.4.6套接字和TCP端口2.4.7網(wǎng)際控制報文協(xié)議（ICMP）2.4.8地址解析協(xié)議（ARP）2.4.9應用層協(xié)議2.4TCP/IP協(xié)議的規(guī)劃與管理鄭州大學信息工程學院2.4.1TCP/IP協(xié)議與OSI參考模型的關系由底層網(wǎng)絡定義的協(xié)議ICMPIGMPARPRARPIPTCPUDPSMTPFTPHTTPTELNETDNSSNMPTFTPBOOTP應用程序應用層傳輸層互聯(lián)網(wǎng)層網(wǎng)絡接口層應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層OSI/RMTCP/IP協(xié)議簇鄭州大學信息工程學院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。它是一種無連接協(xié)議，不提供可靠性、流量控制和錯誤恢復功能，主要提供了路由選擇功能。IP協(xié)議所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位稱為IP數(shù)據(jù)報（IPdatagram），有時也稱為IP分組（IPpacket）。鄭州大學信息工程學院IP數(shù)據(jù)報格式DFMF段偏移量總長度版本號服務類型03478151631標識號生存時間TTL協(xié)議首部校驗和源IP地址目的IP地址選項和填充（最長為40字節(jié)）數(shù)據(jù)部分報頭長度鄭州大學信息工程學院IP協(xié)議除了路由選擇功能外，還提供下列功能：分段重組錯誤校驗控制（僅驗證IP報頭中路由信息的完整性，若錯誤，則丟棄）。IP協(xié)議是一個不可靠、無連接的協(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。鄭州大學信息工程學院2.4.3IP地址為了唯一地標識連接在Internet上的一臺主機，引入了IP地址。在IPv4協(xié)議版本中，IP地址是32位無符號二進制數(shù)，通常用“點分十進制”格式表示，即將32位劃分為4個字節(jié)，每個字節(jié)分別用一個十進制數(shù)表示，用小數(shù)點將這些字節(jié)隔開。例如：32位的IP地址：11001010110001000100100100000101，可用點分十進制數(shù)表示為：。鄭州大學信息工程學院IP地址由網(wǎng)絡號（netID）和主機號（hostID）兩部分組成，網(wǎng)絡ID用于確定某一特定的網(wǎng)絡，主機ID用于確定唯一的主機。常用的IP地址分為3類：A、B、C10netID

hostID110netID

hostID0netID

hostID07152331

A類B類C類鄭州大學信息工程學院一些特殊的IP地址不能分配給某一個節(jié)點。A類網(wǎng)絡號數(shù)目是126（27-2），每個A類網(wǎng)絡的最大主機數(shù)目為224-2，其地址范圍為~54。A類地址可用于少量的大型網(wǎng)絡；B類的網(wǎng)絡號數(shù)目是214，每個B類網(wǎng)絡的最大主機數(shù)目為65534（216-2），其地址范圍為~54。B類地址可用于中型規(guī)模網(wǎng)絡；C類的網(wǎng)絡號數(shù)目是221，每個C類網(wǎng)絡的最大主機數(shù)目為254（28-2），其地址范圍為~54。C類地址可用于大量的小型網(wǎng)絡。鄭州大學信息工程學院特殊的IP地址網(wǎng)絡號主機號含義全0全0本主機全0hostID本網(wǎng)絡上的指定主機全1全1有限廣播地址，即在本地網(wǎng)絡上廣播netID全1直接廣播地址，在指定網(wǎng)絡上廣播netID全0網(wǎng)絡地址127任意值回送地址，用作網(wǎng)絡測試或本地進程間通信鄭州大學信息工程學院保留的/專用的/私有的IP地址這些地址是保留給專用網(wǎng)的，專用地址在機構內(nèi)部是唯一的，但是在全球范圍內(nèi)則不是唯一的。具有專用地址的IP數(shù)據(jù)報不能在因特網(wǎng)上傳輸，它們只能用于內(nèi)部網(wǎng)中。類別IP地址范圍網(wǎng)絡ID網(wǎng)絡數(shù)A~55101B~55172.16~172.3116C~55192.168.0~192.168.255254鄭州大學信息工程學院子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼作用：①確定IP地址中的網(wǎng)絡ID和主機ID。②將一個大的網(wǎng)絡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構成的一個32位數(shù)，子網(wǎng)掩碼中的1確定網(wǎng)絡ID，0確定主機ID。將子網(wǎng)掩碼和IP地址逐位進行“邏輯與”運算，即得到網(wǎng)絡ID和主機ID。如果一個網(wǎng)絡沒有劃分子網(wǎng)，則該網(wǎng)絡的子網(wǎng)掩碼就稱為默認子網(wǎng)掩碼。A類網(wǎng)絡的默認子網(wǎng)掩碼為，B類的默認子網(wǎng)掩碼為，C類的默認子網(wǎng)掩碼為。鄭州大學信息工程學院子網(wǎng)掩碼∧IP地址，結(jié)果就是該IP地址的網(wǎng)絡號。例如：IP地址07，子網(wǎng)掩碼11001010011101010000000111001111∧1111111111111111

1111111100000000

11001010011101010000000100000000網(wǎng)絡ID計算∴子網(wǎng)地址為：

鄭州大學信息工程學院可以根據(jù)實際需要修改子網(wǎng)掩碼，以改變網(wǎng)絡ID和主機ID。使得A、B、C類網(wǎng)絡ID號不再是固定的1字節(jié)、2字節(jié)和3字節(jié)?？梢詫⒁粋€大的網(wǎng)段劃分為若干個小的子網(wǎng)，以方便管理。例如：若一個A類網(wǎng)絡地址~55，只有一個網(wǎng)絡，網(wǎng)絡ID號是10，默認子網(wǎng)掩碼是，為了劃分為多個子網(wǎng)以便于管理，可以將子網(wǎng)掩碼修改為，這樣網(wǎng)絡數(shù)就變成了254個，網(wǎng)絡ID號為10.0~10.255。若子網(wǎng)掩碼改為，則網(wǎng)絡數(shù)變?yōu)?5534個。鄭州大學信息工程學院例如：若一個C類網(wǎng)絡地址~55，具有254個網(wǎng)絡，默認子網(wǎng)掩碼是，每個網(wǎng)絡中所包含的主機數(shù)量太少只有254。為了使得每個網(wǎng)絡所容納的計算機數(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)絡之中，可以容納的計算機數(shù)量增加到65534個。鄭州大學信息工程學院網(wǎng)關用來連接異種網(wǎng)絡?？梢赃M行不同協(xié)議間的“翻譯”，使得運行不同協(xié)議之間的兩種網(wǎng)絡之間可以實現(xiàn)相互通信。例如：運行TCP/IP的Win2K網(wǎng)絡與運行IPX/SPX協(xié)議的Novell網(wǎng)絡的通信需要用網(wǎng)關來實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。

網(wǎng)關連接多少個網(wǎng)絡，就需要多少個IP地址。鄭州大學信息工程學院主機名為了方便記憶，分配給主機的一個名字。主機名與IP地址的對應關系，由操作系統(tǒng)進行映射。鄭州大學信息工程學院2.4.4TCP協(xié)議傳輸控制協(xié)議（TCP）是一個面向連接的協(xié)議，為應用進程提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務。面向連接的服務需要3個過程：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)拆分為若干個數(shù)據(jù)段發(fā)出去，一個數(shù)據(jù)段組成一個傳送數(shù)據(jù)單元，稱為TCP報文段或TCP段。采用確認應答、錯誤校驗、流控制、序列信息等機制來提供可靠性。鄭州大學信息工程學院TCP報文段

031位31015源端口(16bits)目的端口(16bits)

發(fā)送序列號(32bits)16應答號(32bits)校驗和選項和填充（0）頭長度URGACKPSHRSTSYNFIN保留(6bit)窗口大小(16bits)緊急指針數(shù)據(jù)（可選）鄭州大學信息工程學院2.4.5用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP提供無連接的傳輸服務。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)議簡單，能夠提供快速、高效率服務；鄭州大學信息工程學院UDP數(shù)據(jù)報格式源端口號(2字節(jié))UDP的數(shù)據(jù)部分目的端口號(2字節(jié))總長度(2字節(jié))校驗和(2字節(jié))鄭州大學