計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第 4 版)

電子工業(yè)出版社計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第4版）謝希仁編著第1章概述

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代中的作用1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)的比較1.6應(yīng)用層的客戶-服務(wù)器方式1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代的作用21世紀(jì)的一些重要特征就是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化，它是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時(shí)代。網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已成為信息社會(huì)的命脈和發(fā)展知識(shí)經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”，即電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展最快的并起到核心作用的是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。因特網(wǎng)（Internet）的發(fā)展進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，以因特網(wǎng)為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到了飛速的發(fā)展。已從最初的教育科研網(wǎng)絡(luò)逐步發(fā)展成為商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。已成為僅次于全球電話網(wǎng)的世界第二大網(wǎng)絡(luò)。其意義表現(xiàn)在：因特網(wǎng)是自印刷術(shù)以來人類通信方面最大的變革?，F(xiàn)在人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和交往都已離不開因特網(wǎng)。1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程1.2.1分組交換的產(chǎn)生1.2.2因特網(wǎng)時(shí)代1.2.3關(guān)于因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作1.2.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)的發(fā)展1.2.1分組交換的產(chǎn)生計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景：是20世紀(jì)60年代美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期的產(chǎn)物。60年代初，美國(guó)國(guó)防部領(lǐng)導(dǎo)的遠(yuǎn)景研究規(guī)劃局ARPA提出要研制一種生存性很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)。其目的是對(duì)付來自前蘇聯(lián)的核進(jìn)攻威脅。傳統(tǒng)的電路交換的電信網(wǎng)有一個(gè)缺點(diǎn)：正在通信的電路中有一個(gè)交換機(jī)或有一條鏈路被炸毀，則整個(gè)通信電路就要中斷。

新型網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)用于計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送，而不是為了打電話。網(wǎng)絡(luò)能夠連接不同類型的計(jì)算機(jī)，不局限于單一類型的計(jì)算機(jī)。所有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)都同等重要，因而大大提高網(wǎng)絡(luò)的生存性。計(jì)算機(jī)在進(jìn)行通信時(shí)，必須有冗余的路由。網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡可能地簡(jiǎn)單，同時(shí)還能夠非?？煽康貍魉蛿?shù)據(jù)。

電路交換兩部電話機(jī)只需要用一對(duì)電線就能夠互相連接起來。

5部電話機(jī)兩兩相連，需10對(duì)電線。

N部電話機(jī)兩兩相連，需N(N–1)/2對(duì)電線。當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時(shí)，這種連接方法需要的電線對(duì)的數(shù)量與電話機(jī)數(shù)的平方成正比。使用交換機(jī)

當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量增多時(shí)，就要使用交換機(jī)來完成全網(wǎng)的交換任務(wù)。

…

交換機(jī)“交換”的含義“交換”(switching)的含義是：轉(zhuǎn)接——把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話線，使它們連通起來。從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路的資源。電路交換的特點(diǎn)：電路交換必定是面向連接的。電路交換的三個(gè)階段

建立連接→通信→釋放連接面向連接的操作和無連接的操作面向連接的操作，是指網(wǎng)絡(luò)中相互通信的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)在操作開始前先要建立連接，然后進(jìn)行通信操作，操作完成后必須釋放連接。面向連接的操作為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)提供的是可靠的信息傳輸服務(wù)。面向連接的操作注重的是服務(wù)的可靠而不是時(shí)效。但是對(duì)于某些服務(wù)來說，確認(rèn)過程引起的傳輸延遲不可忍受，而傳輸過程中丟失一些信息反而可以接受。在無連接的操作中，信息發(fā)送節(jié)點(diǎn)送入網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)數(shù)據(jù)包都包含完整的目的節(jié)點(diǎn)地址，每個(gè)數(shù)據(jù)包都獨(dú)立于其他數(shù)據(jù)包，各自經(jīng)系統(tǒng)選擇的路徑傳輸。無連接的操作注重的是服務(wù)的時(shí)效性而不是可靠性。電路交換舉例（一）

A和B通話經(jīng)過四個(gè)交換機(jī)通話在A到B的連接上進(jìn)行((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換舉例（二）

C和D通話只經(jīng)過一個(gè)本地交換機(jī)通話在C到D的連接上進(jìn)行((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA分組交換的原理（一）在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010假定這個(gè)報(bào)文較長(zhǎng)不便于傳輸分組交換的原理（二）每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文首部首部首部分組

1分組

2分組

3分組交換的原理（三）分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3分組首部的重要性每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)。用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能到達(dá)最終目的地。分組交換的原理（四）接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3收到的數(shù)據(jù)分組交換的原理（五）最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來的報(bào)文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒有被丟棄。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5發(fā)送分組結(jié)點(diǎn)交換機(jī)主機(jī)分別在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)A、C、E暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口，最后到達(dá)目的主機(jī)H5。注意結(jié)點(diǎn)交換機(jī)有多個(gè)端口ABCDEH1H5H2H4H3H6高速鏈路結(jié)點(diǎn)交換機(jī)123412341

2

3

412

3

41

2

3

4主機(jī)和結(jié)點(diǎn)交換機(jī)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。結(jié)點(diǎn)交換機(jī)處理分組的過程是：把收到的分組先放入緩存（暫時(shí)存儲(chǔ)）；查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個(gè)目的地址應(yīng)從哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)；把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。主機(jī)和結(jié)點(diǎn)交換機(jī)的作用不同主機(jī)是為用戶進(jìn)行信息處理的，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組，從網(wǎng)絡(luò)接收分組。結(jié)點(diǎn)交換機(jī)對(duì)分組進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，最后把分組交付給目的主機(jī)。分組交換的優(yōu)點(diǎn)和帶來的問題優(yōu)點(diǎn)：

高效動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用。靈活以分組為傳送單位和查找路由。迅速不必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組；充分使用鏈路的帶寬。缺點(diǎn)：

分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì)，這就會(huì)造成一定的時(shí)延。分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。

三種交換的比較P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報(bào)文報(bào)文報(bào)文ABCDABCDABCD報(bào)文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報(bào)文P2P1連接釋放計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念的變化早期的面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以單個(gè)主機(jī)為中心的星形網(wǎng)。各終端通過通信線路共享昂貴的中心主機(jī)的硬件和軟件資源。

分組交換網(wǎng)則是以網(wǎng)絡(luò)為中心，主機(jī)都處在網(wǎng)絡(luò)的外圍。用戶通過分組交換網(wǎng)可共享連接在網(wǎng)絡(luò)上的許多硬件和各種豐富的軟件資源。從主機(jī)為中心到以網(wǎng)絡(luò)為中心主機(jī)終端以主機(jī)為中心以分組交換網(wǎng)為中心主機(jī)分組交換網(wǎng)1.2.2因特網(wǎng)時(shí)代因特網(wǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段的演進(jìn)。但這三個(gè)階段在時(shí)間劃分上并非截然分開而是有部分重疊的，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)是逐漸的而不是突然的。第一階段只是單個(gè)分組交換網(wǎng)ARPANET。

第二階段是建成了三級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。第三階段是多級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。三級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)國(guó)家主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)校園網(wǎng)多級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)大公司地區(qū)ISP網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)NAP（對(duì)等點(diǎn)）公司校園網(wǎng)主干服務(wù)提供者校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)本地ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISP本地ISP本地ISP大公司大公司網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)NAP（對(duì)等點(diǎn)）網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)

NAP

國(guó)家主干網(wǎng)（主干ISP）

地區(qū)ISP

本地ISP

校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或PC機(jī)上網(wǎng)用戶1.2.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)的發(fā)展(1)中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)CHINANET(2)中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET(3)中國(guó)科學(xué)技術(shù)網(wǎng)CSTNET(4)中國(guó)聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)UNINET(5)中國(guó)網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng)CNCNET(6)中國(guó)國(guó)際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)CIETNET(7)中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)CMNET(8)中國(guó)長(zhǎng)城互聯(lián)網(wǎng)CGWNET（建設(shè)中）(9)中國(guó)衛(wèi)星集團(tuán)互聯(lián)網(wǎng)CSNET（建設(shè)中）1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？最簡(jiǎn)單的定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一些互相連接的、自治的計(jì)算機(jī)的集合。最簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)連接。因特網(wǎng)（Internet）是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。與分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同。

1.3.2幾種不同的分類方法從網(wǎng)絡(luò)的交換功能分類電路交換、報(bào)文交換、分組交換、混合交換從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類公用網(wǎng)、專用網(wǎng)廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及局域網(wǎng)的關(guān)系城域網(wǎng)城域網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)廣域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)校園網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)……1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)帶寬的概念：從電子電路角度，帶寬指的是電子電路中存在一個(gè)固有頻帶，各類復(fù)雜的電子電路都存在電感、電容的儲(chǔ)能元件，這些都會(huì)對(duì)信號(hào)起著阻滯作用從而消耗信號(hào)能量，嚴(yán)重的會(huì)影響信號(hào)品質(zhì)。這種效應(yīng)與交流電信號(hào)的頻率成正比關(guān)系，當(dāng)頻率高到一定程度、令信號(hào)難以保持穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)電子電路自然就無法正常工作。為此，就提出了“帶寬”的概念，它指的是電路可以保持穩(wěn)定工作的頻率范圍。而屬于該體系的有顯示器帶寬、通訊/網(wǎng)絡(luò)中的帶寬等等。第二種帶寬的概念所指的是數(shù)據(jù)傳輸率，是以“字節(jié)/秒”為單位。盡管它與電子電路中“帶寬”的本意相差很遠(yuǎn)。1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)帶寬

“帶寬”本來是指信號(hào)具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）?，F(xiàn)在“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義語，單位是“比特每秒”，或b/s。

常用的帶寬單位是千比每秒，即kb/s（103b/s）兆比每秒，即Mb/s（106b/s）吉比每秒，即Gb/s（109b/s）太比每秒，即Tb/s（1012b/s）

注意：在計(jì)算機(jī)界，K=210=1024M=220,G=230,T=240。數(shù)字信號(hào)流隨時(shí)間的變化在時(shí)間軸上信號(hào)的寬度隨帶寬的增大而變窄。每秒

106

個(gè)比特時(shí)間1

01

0

111s帶寬為1Mb/s時(shí)間每秒

4

106

個(gè)比特0.25s帶寬為4Mb/s1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)時(shí)延

發(fā)送時(shí)延：發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間。傳播時(shí)延電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。處理時(shí)延：交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間。發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）信道帶寬（比特/秒）傳播時(shí)延=信道長(zhǎng)度（米）信號(hào)在信道上的傳播速率（米/秒）注意：傳輸速率和傳播速率的區(qū)別三種時(shí)延所產(chǎn)生的地方1011001…發(fā)送器隊(duì)列在鏈路上產(chǎn)生傳播時(shí)延結(jié)點(diǎn)

B結(jié)點(diǎn)

A在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送時(shí)延(即傳輸時(shí)延)在隊(duì)列中產(chǎn)生處理時(shí)延數(shù)據(jù)從結(jié)點(diǎn)A向結(jié)點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時(shí)延就是發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延和處理時(shí)延之和：總時(shí)延=發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延+處理時(shí)延容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤概念對(duì)于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。提高鏈路帶寬減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)延。1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成1.5.2劃分層次的必要性1.5.3具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)1.5.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)1.5.5面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)1.5.6OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較1.5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成相互通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當(dāng)復(fù)雜的?！胺謱印笨蓪嫶蠖鴱?fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是這個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實(shí)現(xiàn)則是具體的，是真正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。兩種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)法律上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)OSI并沒有得到市場(chǎng)的認(rèn)可。是非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP現(xiàn)在獲得了最廣泛的應(yīng)用。

TCP/IP常被稱為事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。1.5.2劃分層次的必要性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換必須遵守事先約定好的規(guī)則。這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問題（同步含有時(shí)序的意思）。為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(networkprotocol)，簡(jiǎn)稱為協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成要素：語法數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。語義需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。同步事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。劃分層次的概念舉例網(wǎng)絡(luò)接入模塊通信服務(wù)模塊文件傳送模塊計(jì)算機(jī)1網(wǎng)絡(luò)接入模塊通信服務(wù)模塊文件傳送模塊計(jì)算機(jī)2文件及文件傳送命令與通信有關(guān)的報(bào)文網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口通信網(wǎng)絡(luò)劃分層次的概念舉例計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送文件?？梢詫⒁龅墓ぷ鬟M(jìn)行如下的劃分。第一類工作與傳送文件直接有關(guān)。確信對(duì)方已做好接收和存儲(chǔ)文件的準(zhǔn)備。雙方協(xié)調(diào)好一致的文件格式。兩個(gè)計(jì)算機(jī)將文件傳送模塊作為最高的一層。剩下的工作由下面的模塊負(fù)責(zé)。兩個(gè)計(jì)算機(jī)交換文件文件傳送模塊計(jì)算機(jī)

1計(jì)算機(jī)

2文件傳送模塊只看這兩個(gè)文件傳送模塊好像文件及文件傳送命令是按照水平方向的虛線傳送的把文件交給下層模塊進(jìn)行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊再設(shè)計(jì)一個(gè)通信服務(wù)模塊文件傳送模塊計(jì)算機(jī)

1計(jì)算機(jī)

2文件傳送模塊只看這兩個(gè)通信服務(wù)模塊好像可直接把文件可靠地傳送到對(duì)方把文件交給下層模塊進(jìn)行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊用來保證文件和文件傳送命令可靠地在兩個(gè)系統(tǒng)之間交換。再設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入模塊文件傳送模塊計(jì)算機(jī)

1計(jì)算機(jī)

2文件傳送模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接入模塊負(fù)責(zé)做與網(wǎng)絡(luò)接口細(xì)節(jié)有關(guān)的工作例如，規(guī)定傳輸?shù)膸袷?，幀的最大長(zhǎng)度等。分層的好處各層之間是獨(dú)立的。靈活性好。結(jié)構(gòu)上可分割開。易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。注意：若層數(shù)太少，就會(huì)使每一層的協(xié)議太復(fù)雜。層數(shù)太多又會(huì)在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務(wù)時(shí)遇到較多的困難。1.5.3具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

TCP/IP是四層的體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒有具體內(nèi)容。采取折中的辦法，即綜合OSI和TCP/IP的優(yōu)點(diǎn)，采用一種只有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。應(yīng)用層(applicationlayer)運(yùn)輸層(transportlayer)網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)數(shù)據(jù)鏈路層(datalinklayer)物理層(physicallayer)數(shù)據(jù)鏈路層5應(yīng)用層4運(yùn)輸層3網(wǎng)絡(luò)層2數(shù)據(jù)鏈路層1物理層一、應(yīng)用層(applicationlayer)應(yīng)用層是體系結(jié)構(gòu)中的最高層。應(yīng)用層確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要（這反映在用戶所產(chǎn)生的服務(wù)請(qǐng)求）。支持應(yīng)用層協(xié)議有HTTP、SMTP和FTP等。二、運(yùn)輸層(transportlayer)運(yùn)輸層的任務(wù)就是負(fù)責(zé)主機(jī)中兩個(gè)進(jìn)程之間的通信，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆?bào)文段或用戶數(shù)據(jù)報(bào)。因特網(wǎng)的運(yùn)輸層可使用兩種不同協(xié)議。即面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP(TransmissionControlProtocol)，和無連接的用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP(UserDatagramProtocol)。三、網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)為分組交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信。網(wǎng)絡(luò)層將運(yùn)輸層產(chǎn)生的報(bào)文段或用戶數(shù)據(jù)報(bào)封裝成分組或包進(jìn)行傳送，數(shù)據(jù)的傳送單位是分組或包。在TCP/IP體系中，分組也叫作IP數(shù)據(jù)報(bào)，或簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)報(bào)。四、數(shù)據(jù)鏈路層（datalinklayer）數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的線路上無差錯(cuò)地傳送以幀(frame)為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息。數(shù)據(jù)鏈路層有時(shí)也常簡(jiǎn)稱為鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層就把一條有可能出差錯(cuò)的實(shí)際鏈路，轉(zhuǎn)變成為讓網(wǎng)絡(luò)層向下看去好像是一條不出差錯(cuò)的鏈路。五、物理層（physicallayer）物理層的任務(wù)就是透明地傳送比特流。“透明”是一個(gè)很重要的術(shù)語。它表示：某一個(gè)實(shí)際存在的事物看起來卻好像不存在一樣。 計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層的數(shù)據(jù)單元計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用層數(shù)據(jù)單元再傳送到運(yùn)輸層加上運(yùn)輸層首部，成為運(yùn)輸層報(bào)文計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2運(yùn)輸層報(bào)文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為IP數(shù)據(jù)報(bào)（或分組）計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2IP數(shù)據(jù)報(bào)再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)應(yīng)用層(applicationlayer)5432154321物理傳輸媒體計(jì)算機(jī)

1AP2AP1電信號(hào)（或光信號(hào)）在物理媒體中傳播從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層計(jì)算機(jī)

2計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊咳〕鰯?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞浚〕鰯?shù)據(jù)部分上交給運(yùn)輸層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2運(yùn)輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞浚〕鰬?yīng)用程序數(shù)據(jù)上交給應(yīng)用進(jìn)程計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用程序數(shù)據(jù)應(yīng)用層首部H510100110100101比特流110101110101注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒?yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4運(yùn)輸層首部H3網(wǎng)絡(luò)層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

210100110100101比特流110101110101計(jì)算機(jī)2的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運(yùn)輸層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2運(yùn)輸層剝?nèi)?bào)文首部后把報(bào)文的數(shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進(jìn)程計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！1.5.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)實(shí)體(entity):協(xié)議的實(shí)現(xiàn)要落實(shí)到一個(gè)個(gè)具體的硬件和軟件模塊，在網(wǎng)絡(luò)中將這些實(shí)現(xiàn)特定功能的模塊稱為實(shí)體。協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體（同一層中實(shí)現(xiàn)同一協(xié)議的兩個(gè)實(shí)體）進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。除了最底層的對(duì)等實(shí)體外，其它的對(duì)等實(shí)體間的通信并不是直接進(jìn)行的。在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務(wù)。1.5.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無法看見下面的協(xié)議。下面的協(xié)議對(duì)上面的服務(wù)用戶是透明的。協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則。服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過層間接口提供的。指網(wǎng)中低層實(shí)體向高層實(shí)體提供功能性的支持。對(duì)等層實(shí)體通過協(xié)議進(jìn)行通信，完成一定的功能，從而為上層實(shí)體提供相應(yīng)的服務(wù)；

同一系統(tǒng)相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方，稱為服務(wù)訪問點(diǎn)SAP(ServiceAccessPoint)。協(xié)議與服務(wù)的關(guān)系

服務(wù)是各層向它的上一層提供的一組服務(wù)原語，服務(wù)定義了兩層之間的接口，上層是服務(wù)用戶，下層是服務(wù)提供者。協(xié)議是定義同層對(duì)等實(shí)體之間的交換幀、分組和報(bào)文的格式及意義的一組規(guī)則。實(shí)體利用協(xié)議來實(shí)現(xiàn)它們的服務(wù)定義。只要不改變提供給用戶的服務(wù)，實(shí)體可以任意地改變它們的協(xié)議。1.5.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)協(xié)議交換原語交換原語服務(wù)用戶提供服務(wù)服務(wù)提供者第n層第n+1層服務(wù)用戶SAPSAP這里有兩個(gè)信息在流動(dòng)：

縱向信息：真實(shí)的物理傳輸，層與層之間是透明的；縱向信息流是物理的。橫向信息：邏輯的信息在流動(dòng)，而橫向信息流則是邏輯的。協(xié)議很復(fù)雜協(xié)議必須將各種不利的條件事先都估計(jì)到，而不能假定一切情況都是很理想和很順利的。必須非常仔細(xì)地檢查所設(shè)計(jì)協(xié)議能否應(yīng)付所有的不利情況。應(yīng)當(dāng)注意：事實(shí)上難免有極個(gè)別的不利情況在設(shè)計(jì)協(xié)議時(shí)并沒有預(yù)計(jì)到。在出現(xiàn)這種情況時(shí)，協(xié)議就會(huì)失敗。因此實(shí)際上協(xié)議往往只能應(yīng)付絕大多數(shù)的不利情況。著名的協(xié)議舉例占據(jù)兩個(gè)山頂?shù)乃{(lán)軍與駐扎在這山谷的白軍作戰(zhàn)。力量對(duì)比是：一個(gè)山頂上的藍(lán)軍打不過白軍，但兩個(gè)山頂?shù)乃{(lán)軍協(xié)同作戰(zhàn)就可戰(zhàn)勝白軍。一個(gè)山頂上的藍(lán)軍擬于次日正午向白軍發(fā)起攻擊。于是發(fā)送電文給另一山頂上的友軍。但通信線路很不好，電文出錯(cuò)的可能性很大。因此要求收到電文的友軍必須發(fā)送確認(rèn)電文，但確認(rèn)電文也可能出錯(cuò)。試問能否設(shè)計(jì)出一種協(xié)議，使得藍(lán)軍能實(shí)現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)因而一定(即100%)取得勝利？著名的協(xié)議舉例明日正午進(jìn)攻，如何？同意收到“同意”收到：收到“同意”………………這樣的協(xié)議無法實(shí)現(xiàn)！1.5.5面向連接服務(wù)與無連接服務(wù)面向連接服務(wù)(connection-oriented)

面向連接服務(wù)具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放這三個(gè)階段。面向連接服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)層中又稱為虛電路服務(wù)。無連接服務(wù)(connectionless)

兩個(gè)實(shí)體之間的通信不需要先建立好連接。是一種不可靠的服務(wù)。這種服務(wù)常被描述為“盡最大努力交付”或“盡力而為”。1.5.6OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層表示層會(huì)話層數(shù)據(jù)鏈路層物理層7654321OSI的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層IP(各種應(yīng)用層協(xié)議如TELNET,FTP,SMTP等)運(yùn)輸層(TCP

或

UDP)TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)無連接分組交付服務(wù)運(yùn)輸服務(wù)(可靠或不可靠)各種應(yīng)用服務(wù)TCP/IP

的三個(gè)服務(wù)層次1.5.6OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較

OSI的七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)既復(fù)雜又不實(shí)用，但其概念清楚，體系價(jià)格低廉，理論較完整。TCP/IP的協(xié)議現(xiàn)在得到了全世界的承認(rèn)，但它實(shí)際上并沒有一個(gè)完整的體系結(jié)構(gòu)。TCP/IP是一個(gè)四層的體系結(jié)構(gòu)，它包含應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。但從實(shí)質(zhì)上講，TCP/IP只有三層，即應(yīng)用層、運(yùn)輸層和網(wǎng)際層，因?yàn)樽钕旅娴木W(wǎng)絡(luò)接口層并沒有什么具體內(nèi)容。TCP/IP可以為各式各樣的應(yīng)用提供服務(wù)，也可應(yīng)用到各式各樣的網(wǎng)絡(luò)上HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層運(yùn)輸層應(yīng)用層………網(wǎng)絡(luò)接口

1網(wǎng)絡(luò)接口

2網(wǎng)絡(luò)接口

31.6應(yīng)用層的客戶-服務(wù)器方式在TCP/IP的進(jìn)程之間的通信經(jīng)常使用客戶–服務(wù)器方式。應(yīng)用層協(xié)議并不是解決用戶各種具體應(yīng)用的協(xié)議，而是為最終用戶提供服務(wù)。為了解決具體的應(yīng)用問題而彼此通信的進(jìn)程就稱為“應(yīng)用進(jìn)程”。而應(yīng)用層的具體內(nèi)容就是規(guī)定應(yīng)用進(jìn)程在通信時(shí)所遵循的協(xié)議?？蛻?client)和服務(wù)器(server)都是指通信中所涉及的兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程?？蛻?服務(wù)器方式所描述的是進(jìn)程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系?？蛻羰欠?wù)請(qǐng)求方，服務(wù)器是服務(wù)提供方。1.6應(yīng)用層的客戶-服務(wù)器方式客戶軟件的特點(diǎn)：在進(jìn)行通信時(shí)臨時(shí)成為客戶，但它也可在本地進(jìn)行其他的計(jì)算。被用戶調(diào)用并在用戶計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，通信時(shí)主動(dòng)向遠(yuǎn)地服務(wù)器發(fā)起通信?？膳c多個(gè)服務(wù)器進(jìn)行通信。不需要特殊的硬件和很復(fù)雜的操作系統(tǒng)。服務(wù)器軟件的特點(diǎn)：專門用來提供某種服務(wù)的程序，可同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)地或本地客戶的請(qǐng)求。在共享計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)即自動(dòng)調(diào)用并一直不斷地運(yùn)行著。被動(dòng)等待并接受來自多個(gè)客戶的通信請(qǐng)求。一般需要強(qiáng)大的硬件和高級(jí)的操作系統(tǒng)支持?？蛻暨M(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層①

客戶發(fā)起連接建立請(qǐng)求②

服務(wù)器接受連接建立請(qǐng)求應(yīng)用層應(yīng)用層因特網(wǎng)客戶服務(wù)器以后就逐級(jí)使用下層提供的服務(wù)(使用TCP和IP）客戶與服務(wù)器的通信關(guān)系一旦建立，通信就可是雙向的，客戶和服務(wù)器都可發(fā)送和接收信息。大多數(shù)的應(yīng)用進(jìn)程都是使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信。

作業(yè)：P311-03、1-10、1-18、1-201-3試從多個(gè)方面比較電路交換、報(bào)文交換和分組交換的主要優(yōu)缺點(diǎn)。（1）電路交換電路交換就是計(jì)算機(jī)終端之間通信時(shí)，一方發(fā)起呼叫，獨(dú)占一條物理線路。當(dāng)交換機(jī)完成連接，對(duì)方收到發(fā)起端的信號(hào)，雙方即可進(jìn)行通信。在整個(gè)通信過程中雙方一直占用該電路。它的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性強(qiáng)，時(shí)延小，交換設(shè)備成本較低。但同時(shí)也帶來線路利用率低，電路連接時(shí)間長(zhǎng)，通信效率低，不同類型終端用戶之間不能通信等缺點(diǎn)。電路交換比較適用于信息量大、長(zhǎng)報(bào)文，經(jīng)常使用的固定用戶之間的通信。作業(yè)講解：（2）報(bào)文交換將用戶的報(bào)文存儲(chǔ)在交換機(jī)的存儲(chǔ)器中。當(dāng)所需要的輸出電路空閑時(shí)