網(wǎng)絡操作系統(tǒng)課件

第八章網(wǎng)絡操作系統(tǒng)8.1計算機網(wǎng)絡概述8.2網(wǎng)絡體系結構8.3

Internet與Intranet8.4客戶/服務器模式8.5網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的功能8.6網(wǎng)絡操作系統(tǒng)提供的服務

1謝謝欣賞2019-9-18.1計算機網(wǎng)絡概述

8.1.1計算機網(wǎng)絡的拓撲結構

1．星形和樹形網(wǎng)絡拓撲結構

1)星形網(wǎng)絡拓撲結構這是指每一個中心結點通過點—點方式與若干個遠程結點相連，使網(wǎng)絡的拓撲結構呈現(xiàn)放射狀的星形。如圖8-1(a)所示，其所有各個遠程結點之間因無連接而不能直接通信。2謝謝欣賞2019-9-1圖8-1星形和樹形網(wǎng)絡拓撲結構

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2)樹形網(wǎng)絡拓撲結構鑒于單級星形網(wǎng)絡的諸多不利條件，使之不適用于構建大型網(wǎng)絡，于是產生了多級星形網(wǎng)絡拓撲結構。如果將多級星形重新按層次方式排列，則形成了樹形網(wǎng)絡，如圖

8-1(b)所示。樹形網(wǎng)絡(拓撲結構)是對星形網(wǎng)絡的一種改進。由于在中間層各結點上的處理機都具有控制和處理能力，因而使整個系統(tǒng)具有一定的分布控制和處理能力，即使中央處理機癱瘓，其它結點處理機仍可維持網(wǎng)絡的局部運行。

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2．公用總線形和環(huán)形網(wǎng)絡拓撲結構

1)公用總線形網(wǎng)絡拓撲結構這是將若干個網(wǎng)絡工作站(結點)分別通過一個連接器，連接到一條高速公用總線上所形成的網(wǎng)絡拓撲結構，如圖8-2(a)所示。通常在總線形網(wǎng)絡上都連接有幾個至幾十個網(wǎng)絡結點和一兩個用于提供服務的網(wǎng)絡服務器?？偩€形網(wǎng)絡拓撲結構的最大特點，是由多個結點共享一條傳輸總線，使網(wǎng)絡的物理結構簡單、信道利用率高，而且是廣播通信方式，亦即，由總線上任一結點所發(fā)出的信息，能被總線上的所有其它結點接收。但由于公用總線的長度受到一定限制，因而使總線網(wǎng)的地理覆蓋范圍一般局限于某個單位或部門。

5謝謝欣賞2019-9-1圖8-2總線形和環(huán)形網(wǎng)絡拓撲結構

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2)環(huán)形網(wǎng)絡拓撲結構這是通過點—點的連接方式，將所有的轉發(fā)器連接成一個環(huán)形，其中的每個轉發(fā)器可用于連接一個網(wǎng)絡工作站，站上的信息通過轉發(fā)器傳送到環(huán)路上，信息在環(huán)路上只作單方向流動。環(huán)形網(wǎng)絡拓撲結構的最大特點，仍然是由多個結點共享一條傳輸總線，使網(wǎng)絡的物理結構簡單，信道利用率高，而且是廣播通信方式，見圖8-2(b)所示。但基本的環(huán)形網(wǎng)絡的可靠性差，當環(huán)上任一轉發(fā)器發(fā)生故障時，都會導致整個網(wǎng)絡癱瘓。公用總線形網(wǎng)絡拓撲結構和環(huán)形網(wǎng)絡拓撲結構主要用于局域網(wǎng)絡。

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3．網(wǎng)狀形網(wǎng)絡拓撲結構在廣域網(wǎng)中最廣泛采用的是網(wǎng)狀形網(wǎng)絡拓撲結構。它是通過點—點的連接方式，將分布在不同地點的、用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的分組交換設備PSE(PacketSwitchEquipment)連接在一起，形成一個不規(guī)則的網(wǎng)狀形網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡專門用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，因而稱為通信子網(wǎng)，如圖8-3所示。

8謝謝欣賞2019-9-1圖8-3網(wǎng)狀形網(wǎng)絡拓撲結構

9謝謝欣賞2019-9-1凡要入網(wǎng)的主機(HOST)都應連接到該網(wǎng)絡的一個PSE上，任何兩主機之間的通信都必須通過該通信子網(wǎng)。所有這些主機都作為網(wǎng)絡的信源和信宿，且其中有相當數(shù)量的主機都對信息具有強大的處理能力，駐留了大量的可供網(wǎng)絡用戶共享的文件和資料。由通信子網(wǎng)之外的所有主機構成了數(shù)據(jù)處理子網(wǎng)，也稱為資源子網(wǎng)?？梢姡W(wǎng)狀形網(wǎng)絡在邏輯上可分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩部分。這種網(wǎng)絡形式的最大好處是便于將各種類型的計算機連接成異構型網(wǎng)絡。10謝謝欣賞2019-9-1網(wǎng)絡拓撲結構的主要特點是它具有分布性，亦即，在通信子網(wǎng)中的PSE都是分布在不同的地理位置上。類似地，用作數(shù)據(jù)處理的主機也是分布在不同的地理位置上。分布性可使信息得以就近處理，減少了網(wǎng)絡中的信息流量；分布性提高了網(wǎng)絡的可靠性，在任何兩個重要的通信設備之間，都有兩條以上的傳輸路由；分布性也改善了網(wǎng)絡的可擴充性，網(wǎng)絡的擴充幾乎不受到限制。

11謝謝欣賞2019-9-18.1.2計算機廣域網(wǎng)絡

1．公用交換電話網(wǎng)

1)交換方式的引入在點—點式的網(wǎng)絡中，如果一個結點要與另一個結點進行通信，則必須在該兩結點之間建立一條通信線路。隨著結點數(shù)目的增多，其互連線的數(shù)目將呈平方關系增多，見圖8-4(a)。顯然，這種互連方法是不實際的。為了解決在眾多結點之間的通信問題而引入了“交換技術”。所謂“交換”(Switching)，是指在兩個或多個結點之間建立暫時通信線路(或鏈路)的操作。建立鏈路的操作是由交換中心完成的。兩個結點在通信之前，須先建立鏈接，然后源結點把信息通過該鏈路發(fā)送給交換中心，再由交換中心把信息轉發(fā)到目標結點，通信結束后便拆除該鏈接。圖8-4(b)示出了具有交換中心時的連接方式。由圖可見，其連接線數(shù)目與結點數(shù)目成比例。

12謝謝欣賞2019-9-1圖8-4全互連和具有交換中心的連接

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2)線路交換方式線路交互方式廣泛用于電話系統(tǒng)中，它通過直接接通或斷開某些線路來形成所要求的連接，使用戶之間能直接通信；通信完后便拆除該連接，以便將線路讓給其他用戶對進行通信，如圖8-5所示。線路交換方式主要適用于傳輸模擬信號。

14謝謝欣賞2019-9-1圖8-5線路交換方式示意圖

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3)線路交換網(wǎng)若將數(shù)字設備連接到網(wǎng)上時，必須通過調制解調器。在源主機處，由調制器將數(shù)字信號轉換成模擬信號；而在目標主機處，則由解調器完成模擬信號到數(shù)字信號的反變換。利用電話網(wǎng)來傳輸數(shù)據(jù)的傳輸速率較低，一般為2400b/s~64kb/s。

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2．分組交換網(wǎng)

1)報文交換方式報文交換方式是最早用于電報系統(tǒng)中的數(shù)字式交換方式。它是基于“存儲—轉發(fā)”方式進行報文交換的，即數(shù)字式報文交換中心先將各用戶發(fā)來的電報接收下來，存儲在報文緩沖區(qū)中，經(jīng)過適當?shù)奶幚?如判別目標地址、報文優(yōu)先級等)后，為該報文選擇一條轉發(fā)路由，并將它送至該路由的輸出隊列中排隊，再依次將該隊列中各報文轉發(fā)出去。報文交換方式適用于傳輸數(shù)字信號，相應地，數(shù)字設備可直接入網(wǎng)。

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2)分組交換方式分組交換方式是對報文交換方式的一種改進，它同樣是基于“存儲—轉發(fā)”方式來傳輸信息的。為了提高傳輸效率而將不定長的報文分解成定長的(報文)分組(packet)，然后以分組為單位進行傳輸。這種方式的好處是：

簡化了對緩沖區(qū)的管理，加速了對信息的傳輸，減少了傳輸出錯率以及重發(fā)信息量。

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3)分組交換網(wǎng)分組交換網(wǎng)是以分組作為傳輸?shù)幕締挝?。一個分組由分組頭和正文兩部分組成。正文是用戶要傳送的信息，而分組頭則是用于控制該分組在網(wǎng)絡中傳輸所必需的(控制)信息。當源主機要發(fā)送一份報文時，須首先將報文分解成若干個定長的信息正文段，并為每個正文段配上分組頭，形成若干個分組，然后再逐個地發(fā)送分組。網(wǎng)絡中的中繼結點即分組交換設備PSE先將各分組接收下來，存儲在定長的多個分組緩沖區(qū)中，再對所接收的信息進行差錯檢測，若無錯，再為每個分組選擇一條適當?shù)膫鬏斅酚桑⒎纸M轉發(fā)出去。應當指出，分組的格式及分組在網(wǎng)絡中的傳輸都應遵循X.25協(xié)議，因而也常把分組交換網(wǎng)稱為X.25網(wǎng)。

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3．幀中繼網(wǎng)長期以來，人們一直認為分組交換是實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的最好方式。但到20世紀80年代中、后期，一方面由于網(wǎng)上信息流量急劇增加，使分組交換網(wǎng)64kb/s的傳輸速率已遠遠不能滿足需求；另一方面，由于在WAN中已可利用光纜作為傳輸信道，大大降低了信息傳輸?shù)恼`碼率，因而可采用較簡單的差錯檢測機制來提高信息的傳輸速率，于是，在1992年幀中繼網(wǎng)便應運而生。目前已形成了幾種幀中繼網(wǎng)。最常用的是幀交換方式和信元交換方式兩種。

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1)幀交換方式的幀中繼網(wǎng)幀交換方式是在傳統(tǒng)分組交換方式的基礎上發(fā)展起來的一種快速交換技術。幀交換方式中傳輸?shù)幕締挝皇菐溟L度是可變的，它們同樣都采用“存儲—轉發(fā)”方式，即幀交換器每收到一個新到的幀時，都是先將該幀送幀緩沖區(qū)中排隊，然后按照該幀中的目標地址，將該幀轉發(fā)給相應路徑上的下一個幀交換器。這種幀中繼的傳輸時延比起分組交換網(wǎng)來，要低一個數(shù)量級。

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2)信元交換方式的幀中繼網(wǎng)信元交換方式是對幀交換方式加以改進形成的、具有較好性能的幀中繼的交換方式。在該方式中，網(wǎng)絡中所傳輸和交換的基本單位是具有固定長度的“信元”。當源幀交換器收到用戶設備發(fā)來的幀后，便將之分割為多個定長的信元，在整個幀中繼網(wǎng)絡中傳輸和交換時，都是以信元為基本單位，直至它們到達目標幀交換器后，才被重新組裝成幀。與幀交換方式相比，信元交換方式可以獲得更小的傳輸時延及更大的網(wǎng)絡吞吐量。此外，由于信元長度固定且很小，各字節(jié)的含義及其位置都固定，因而完全可以用硬件方法來實現(xiàn)信元交換，大大提高了交換速度，從而使信元交換方式的幀中繼具有更高的傳輸速率、更小的傳輸時延且時延大小固定，能夠滿足多種通信業(yè)務的需求，其中包括語音和視頻業(yè)務。

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4．異步傳輸模式(ATM)

1989年，CCITT在研究和綜合了多種快速交換機的基礎上，提出了一種新的傳輸模式，即異步傳輸模式ATM(AsynchronousTransferMode)，并為ATM規(guī)定了三方面的目標：①

建造高速廣域數(shù)字網(wǎng)絡，所傳輸?shù)目梢允侨魏涡问降臄?shù)字信號；②

不僅在廣域網(wǎng)中采用ATM，還可在LAN和企業(yè)網(wǎng)中使用ATM，這樣便可實現(xiàn)WAN和LAN之間的無縫連接；③ATM網(wǎng)必須能提供各種業(yè)務服務，并能滿足用戶對服務的合理要求。

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1)ATM的傳輸原理

ATM是以信元(Cell)為基本傳輸單位的。信元由信頭(5個字節(jié))和信息段(48個字節(jié))組成，ATM通過信頭來識別信元。由于傳輸每個信元花費相同的時間，因而可把信道的時間劃分為一個時間片序列。在每個時間片中傳輸一個信元。當ATM有信元要發(fā)送時，只要信道空閑，便可將信元投入信道。由于信元的發(fā)送無固定的周期，因而將這種傳輸方式稱為異步傳輸方式。

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2)ATM的交換在分組交換網(wǎng)中，提供了面向連接和面向無連接的傳輸服務，而在ATM交換方式中，主要提供的是面向連接的方式，其交換方法與分組交換中的交換方法相似，但兩者也有著明顯的差別：①

按時間片交換。ATM交換采取按時間片交換的方式，即每個信元都必須放在一個時間片中，因此，信元的接收和轉發(fā)都是按時間片進行的。②

定長交換。ATM中的交換單位是信元，是定長的，因而可大大減少對交換的處理。③

硬件實現(xiàn)。由于在ATM中對信元的交換處理簡單，故可用硬件實現(xiàn)，這無疑是ATM能獲得極高傳輸速率的重要原因。

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3)ATM的優(yōu)點

ATM的主要優(yōu)點有：①高傳輸速率。ATM的傳輸速率有多個擋次，即45Mb/s，155Mb/s，622Mb/s，直到2.4Gb/s等。②極大的靈活性。這主要表現(xiàn)為無業(yè)務限制，即無論哪種通信業(yè)務都可進入ATM網(wǎng)；無通路限制，因為ATM可提供數(shù)以萬計的虛電路，供很多用戶同時使用；傳輸時延確定，且因為ATM網(wǎng)中傳輸?shù)臅r延是可以預見的，因而可支持實時業(yè)務。

26謝謝欣賞2019-9-18.1.3計算機局域網(wǎng)絡

1．基本型局域網(wǎng)

(1)以太網(wǎng)(Ethernet)。以太網(wǎng)一直是國內外最流行的一種局域網(wǎng)，它采用的是公用總線型網(wǎng)絡拓撲結構，傳輸速率為10Mb/s。其所用的傳輸介質，在早期主要是同軸電纜，網(wǎng)絡的最大覆蓋范圍為2.5km，到20世紀90年代則主要是使用雙絞線。這種以太網(wǎng)也稱為10BASE-T。為了控制公用總線信道的使用，在以太網(wǎng)中采用了帶有沖突檢測的載波偵聽多重訪問控制規(guī)程，亦即CSMA/CD規(guī)程，其最主要的特點是簡單。

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(2)令牌環(huán)(Token-Ring)網(wǎng)。令牌環(huán)局域網(wǎng)也是當前較流行的一種局域網(wǎng)。它采用的是環(huán)形網(wǎng)絡拓撲結構，傳輸速率為16Mb/s。其傳輸介質可以是屏蔽雙絞線，也可以是非屏蔽雙絞線。網(wǎng)絡的覆蓋范圍比以太網(wǎng)大。此外，還引入了優(yōu)先機制來保證重要和緊急信息的優(yōu)先傳送。

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2．快速局域網(wǎng)無論是以太網(wǎng)還是令牌環(huán)網(wǎng)，都是網(wǎng)上所有的站點共享一條公用信道，因而每個站點的平均帶寬(平均傳輸速率)為網(wǎng)絡傳輸速率/網(wǎng)絡上的站點數(shù)。隨著網(wǎng)上站點數(shù)目的增加，其平均帶寬將隨之下降?？赏ㄟ^兩種途徑來擴展LAN站點的平均帶寬。其一是提高LAN的傳輸速率；

另一途徑是減少每個網(wǎng)段上的站點數(shù)目?？焖貺AN便是試圖通過提高LAN的傳輸速率來增加每個站點的帶寬的。于20世紀80年代后期，首先推出了FDDI光纖網(wǎng)；到20世紀90年代中期，研制出了快速以太網(wǎng)。

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(1)FDDI光纖環(huán)網(wǎng)。FDDI是FiberDistributedDataInterface的縮寫。FDDI具有100Mb/s的傳輸速率，光纖環(huán)網(wǎng)的最大覆蓋范圍可達100km。為了提高環(huán)形網(wǎng)的可靠性，F(xiàn)DDI采用了兩個光纖環(huán)，其中一個作為主環(huán)，另一個作為副環(huán)，某些重要設備可同時接到兩個環(huán)上。由于FDDI具有很高的傳輸速率，故主要用作互聯(lián)局域網(wǎng)的主干網(wǎng)。

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(2)快速以太網(wǎng)100BASE-T。這是一種具有100Mb/s傳輸速率的局域網(wǎng)。由于它采用了與10BASE-T完全相同的介質訪問控制規(guī)程，故把它稱為快速以太網(wǎng)。它與10BASE-T之間具有很好的兼容性，因而很容易將10BASE-T升級為100BASE-T以太網(wǎng)。又由于建造100BASE-T網(wǎng)的成本大大低于FDDI的成本，因而它很快就成為具有100Mb/s傳輸速率的主流局域網(wǎng)。

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3．交換式LAN如果說，快速局域網(wǎng)的出現(xiàn)，是試圖通過提高局域網(wǎng)傳輸速率的方法來擴展網(wǎng)段上每個站點的平均帶寬，那么，交換局域網(wǎng)的引入，則是通過減少每個局域網(wǎng)段上的站點數(shù)目的方法，來增加站點的平均帶寬。構建交換式局域網(wǎng)要比構建快速局域網(wǎng)更方便、經(jīng)濟。當我們將一個具有N個站點的以太網(wǎng)絡劃分為M個網(wǎng)段，再利用交換器將各網(wǎng)段互連起來后，便形成了一個交換式局域網(wǎng)，這時，其中每個站點的平均帶寬為10(Mb/s)×M/N，是原來的M倍。例如，當M=10時，能將平均帶寬提高9倍，顯然，這是一種擴展站點平均帶寬的有效方法。所以，從20世紀90年代中期開始，便已廣泛采用交換器將企業(yè)內部的多個局域網(wǎng)互連起來，形成能覆蓋整個企業(yè)的企業(yè)網(wǎng)絡。

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4．千兆位以太網(wǎng)在1997年中期，便已有許多公司推出了千兆位傳輸速率的以太網(wǎng)產品。1998年6月，千兆位以太網(wǎng)(GigabitEthernet)標準——IEEE802.3z終于獲得通過，從而為千兆位以太網(wǎng)的迅速發(fā)展鋪平了道路，人們把它稱為第三代以太網(wǎng)。如今第一、二、三代以太網(wǎng)都處在并行使用的階段，但分別用于企事業(yè)網(wǎng)的不同層次中，通常是將10BASE-T用于構建底層的工作組LAN，100BASE用于構建部門級LAN，而千兆位以太網(wǎng)則作為企業(yè)的主干網(wǎng)。33謝謝欣賞2019-9-1千兆位以太網(wǎng)仍采用CSMA/CD規(guī)程。在傳輸介質上，主要利用光纖系統(tǒng)，在利用短波激光發(fā)射器時，其傳輸距離可達300～550m；如改為長波激光發(fā)射器，則可使傳輸距離提高到550m，到上世紀末達13000m。IEEE802.3中，還規(guī)定了利用高品質的銅質傳輸介質的以太網(wǎng)標準，但其傳輸距離僅限于25～100m。

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5．10Gb/s以太網(wǎng)在本世紀初，便已有公司推出了10Gb/s傳輸速率的試驗性以太網(wǎng)產品，人們把它稱為第四代以太網(wǎng)，10Gb/s以太網(wǎng)仍采用CSMA/CD規(guī)程，其幀格式與前面三種以太網(wǎng)相同，幀的最小長度和最大長度也遵循802.3標準。在物理層標準中，規(guī)定傳輸介質只利用光纖系統(tǒng)，另外也規(guī)定了10Gb/s以太網(wǎng)只能工作在全雙工方式，因而不存在爭用總線問題。可利用它來組建企業(yè)網(wǎng)絡，此時一個10Gb/s以太網(wǎng)交換集線器可支持10個千兆位以太網(wǎng)端口，也可將它們用于廣域網(wǎng)中。

35謝謝欣賞2019-9-18.1.4網(wǎng)絡互連

1．網(wǎng)橋網(wǎng)橋是用于連接同構LAN的網(wǎng)絡互連設備。一般來說，同構LAN是指從應用層到邏輯鏈路控制子層這幾個層次中，相對應的層次采用相同的協(xié)議，而對于數(shù)據(jù)鏈路層中的MAC子層和物理層中的對應層次，則可遵循不同的協(xié)議。因此，可以把所有用于連接符合IEEE802標準網(wǎng)絡的互連設備(如CSMA/CD總線網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)或令牌傳送總線網(wǎng))，稱為網(wǎng)橋。

36謝謝欣賞2019-9-1由于網(wǎng)橋是用于連接同構型LAN的，因此，網(wǎng)橋所實現(xiàn)的功能應屬于MAC子層和物理層。從網(wǎng)橋的工作原理中不難得知網(wǎng)橋應具有以下功能：

(1)幀的發(fā)送和接收。從其所連接的LAN端口中接收無差錯幀，從幀中獲得目標站地址的名字，可以得知目標站是否屬于本網(wǎng)橋所連接的另一個LAN。若是，便接收該幀，并做進一步處理；否則，將該幀拋棄。

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(2)緩沖管理。在網(wǎng)橋中必須設置足夠大的兩類緩沖區(qū)，一類是接收緩沖區(qū)，用于暫存從端口收到的、要發(fā)往另一LAN的幀；另一類是發(fā)送緩沖區(qū)，用于暫存已經(jīng)過協(xié)議轉換等處理后要發(fā)往相鄰LAN的幀。

(3)協(xié)議轉換。將源LAN中所采用的幀格式和物理層規(guī)程，轉換為目標LAN所采用的幀格式和物理層規(guī)程。

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2．路由器當要互連的LAN數(shù)目較多時，或者是實現(xiàn)異構型LAN的互連或實現(xiàn)LAN與WAN的互連時，網(wǎng)橋便難于勝任。此時應采用路由器。因為路由器是在網(wǎng)絡層上實現(xiàn)的互連，它能識別不同的網(wǎng)絡層協(xié)議，如IP、IPX協(xié)議等，因而具有更強的互連能力。路由器的功能涉及到物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層，其主要功能如下：

(1)“拆包和打包”功能。路由器在接收到任何一種數(shù)據(jù)包后，都將去掉數(shù)據(jù)鏈路層所加上的控制信息；根據(jù)網(wǎng)絡層所加上的控制信息中的目標地址，為數(shù)據(jù)包選擇一條最佳傳輸路徑；然后在數(shù)據(jù)前加上新選擇的路由信息，形成新的數(shù)據(jù)包。

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(2)路由選擇功能。為了優(yōu)化網(wǎng)絡的傳輸性能，路由選擇功能是要按照某種策略(如數(shù)據(jù)包在網(wǎng)中傳輸?shù)臅r延最小，或傳輸路由最短，傳輸費用最低等)，為須轉發(fā)的數(shù)據(jù)包選擇一條最佳傳輸路由。

(3)進行協(xié)議轉換。路由器實現(xiàn)將一個網(wǎng)絡所用的數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層協(xié)議轉換為另一個網(wǎng)絡中的相應協(xié)議。例如在將數(shù)據(jù)從以太網(wǎng)送入分組交換網(wǎng)時，須將數(shù)據(jù)包中的以太網(wǎng)協(xié)議轉換成X.25協(xié)議。

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(4)分段和重新組裝。由于在不同的網(wǎng)絡中所采用的數(shù)據(jù)包的大小可能不同，如源站所用數(shù)據(jù)包大于目標站的數(shù)據(jù)包，使目標站無法接收。這時可將源站發(fā)出的數(shù)據(jù)分成若干段，再分別封裝后發(fā)往目標站所在的網(wǎng)絡。反之，路由器又可把屬于同一報文的多個數(shù)據(jù)包按序號組裝成一個大的數(shù)據(jù)包后傳送，以提高傳輸效率。

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3．網(wǎng)關網(wǎng)關用于互連異構型網(wǎng)絡。所謂互連異構型網(wǎng)絡，一般是指不同類型的網(wǎng)絡，更確切地說，是指在兩個網(wǎng)絡中，至少是從網(wǎng)絡層到物理層其協(xié)議都不相同的網(wǎng)絡，甚至可以是從應用層到物理層所有對應各層的協(xié)議均不相同的網(wǎng)絡。因此，一般說來，在網(wǎng)關中至少要進行網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層及物理層的協(xié)議轉換。顯然，網(wǎng)關的實現(xiàn)是比較困難的。目前對異構型網(wǎng)絡的互連，通常是在網(wǎng)絡層或傳輸層上實現(xiàn)的。

42謝謝欣賞2019-9-1網(wǎng)關可用在下述幾種場合的網(wǎng)絡互連上，這些都屬于異構型網(wǎng)絡的互連。

(1)異構型LAN互連：利用網(wǎng)關將幾種完全不同的LAN互連起來；

(2)LAN與WAN互連：LAN與WAN比較，至少它們的低三層(網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層)協(xié)議不相同，因此，它們屬于異構型網(wǎng)絡，可用網(wǎng)關實現(xiàn)互連；

(3)WAN與WAN互連：主要用于不同的WAN之間互連；

(4)LAN與主機互連：這雖已不屬于網(wǎng)絡互連范疇，但在將主機連接到LAN上時，因為主機的操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡操作系統(tǒng)并不兼容，故仍須通過網(wǎng)關實現(xiàn)互連。由于主機的類型很多，因此，目前市場上這類網(wǎng)關很多。

43謝謝欣賞2019-9-18.2網(wǎng)絡體系結構

8.2.1網(wǎng)絡體系結構的基本概念

1．何謂網(wǎng)絡體系結構在一個網(wǎng)絡中需要許多網(wǎng)絡協(xié)議，其中有的協(xié)議是解決較低層次的問題，如實現(xiàn)源主機和目標主機之間的通信；有的是解決較高層次的問題，如允許源主機系統(tǒng)去訪問目標系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)。因此，我們可以如同處理操作系統(tǒng)結構問題一樣，即將操作系統(tǒng)分為多個層次，在每個層次中設置若干個功能的方法，來處理網(wǎng)絡協(xié)議。于是我們將網(wǎng)絡分為多個層次，上層功能的實現(xiàn)依賴于下層提供的功能；在每個層次設置一個或多個協(xié)議，分別用于實現(xiàn)不同的功能。

44謝謝欣賞2019-9-1所謂網(wǎng)絡體系結構，就是計算機網(wǎng)絡的層次及其協(xié)議的集合。具體地說，網(wǎng)絡體系結構是關于計算機網(wǎng)絡應設置哪幾層，每個層次又應提供哪些協(xié)議的精確定義。至于這些功能應如何實現(xiàn)，則不屬于網(wǎng)絡體系結構部分。從上面的介紹可以看到，網(wǎng)絡體系結構是從層次結構及功能上來描述計算機網(wǎng)絡結構，并不涉及每一層硬件和軟件的組成，更不涉及這些硬件和軟件本身的實現(xiàn)問題。對于同樣的網(wǎng)絡體系結構，可采用不同方法設計出完全不同的硬件和軟件，為相應的層次提供完全相同的功能和接口。

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2．開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM

1)開放系統(tǒng)定義及其互連參考模型

(1)開放系統(tǒng)(OSI)的內容。所謂開放系統(tǒng)，是指在與其它系統(tǒng)通信和相互合作方面，能遵循OSI標準的、能對信息進行處理或傳送的自治整體。OSI主要涉及這樣兩方面的內容：①

開放系統(tǒng)之間的信息交換，這是每一個單獨的開放系統(tǒng)的內部行為；②

開放系統(tǒng)之間相互合作去完成一項共同任務。相互合作包括相當廣泛的內容，如進程間的通信，數(shù)據(jù)的表示，進程和資源的管理等。

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(2)OSI/RM的組成。ISO7498描述了OSI參考模型，它建立了一種體制，用于協(xié)調現(xiàn)有的和將來的系統(tǒng)互連標準。OSI/RM由四部分組成：①

開放系統(tǒng)；②

應用實體，即與OSI有關的應用進程的外貌；③

連接，即為在兩個或多個實體之間進行信息交換，所建立起來的一種連接(Association)；④

物理介質，用于在開放系統(tǒng)之間進行連接。圖8-6示出了OSI/RM的四個組成部分。

47謝謝欣賞2019-9-1圖8-6OSI/RM的組成

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2)分層在OSI/RM中所采用的基本結構技術是分層，每個系統(tǒng)可被看成是由有序的一組子系統(tǒng)所組成，如圖8-7所示。由圖可看出，一個系統(tǒng)被分成若干個層次，其中第N層是由若干個處于N層的子系統(tǒng)所組成。(N)子系統(tǒng)又包括了若干個(N)實體。在同一層中的實體為對等實體(PeerEntity)。除最高層外，分布在(N)層中的(N)實體相互合作，向(N+1)層的實體提供(N)服務。

49謝謝欣賞2019-9-1圖8-7OSI/RM的分層

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3)網(wǎng)絡協(xié)議

(N)實體之間的合作，是受一個或幾個(N)協(xié)議支配的。(N)協(xié)議精確地規(guī)定了(N)實體如何利用(N－1)服務協(xié)同工作去實現(xiàn)(N)功能。所謂(N)協(xié)議，是指一組局部于(N)層的規(guī)則和格式(語義和語法的)，它決定著(N)實體在執(zhí)行(N)功能時的通信行為。其中，語義規(guī)定協(xié)議元素的類型，亦即，通信雙方所要表達的內容；語法規(guī)定把若干個協(xié)議元素組合在一起來表達一個更完善的內容時，所須遵循的格式，即規(guī)定內容的表達形式；規(guī)則是指應答關系，即通信過程中雙方的應答規(guī)則。

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4)數(shù)據(jù)單元

OSI把對等實體之間所傳送的信息稱為(N)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(N)-PDU，由兩部分組成：

①(N)協(xié)議控制信息(N)-PCI，用它來協(xié)調兩個實體之間的連接操作；②(N)服務數(shù)據(jù)單元(N)-SDU，其中存放由(N+1)實體提供的數(shù)據(jù)。圖8-8示出了相鄰層數(shù)據(jù)單元間的關系。

52謝謝欣賞2019-9-1圖8-8相鄰層數(shù)據(jù)單元的邏輯關系

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3．OSI七層模型

OSI/RM共分七層，如圖8-9所示。其中，最低層是物理層；次低層是數(shù)據(jù)鏈路層，再上是網(wǎng)絡層、傳輸層、會晤層、表示層；最高層是應用層。其中低三層即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層用于實現(xiàn)通信子網(wǎng)中的信息傳輸，或者說，它們是面向通信的(一般稱之為通信子網(wǎng))；最高三層即會晤層、表示層和應用層向應用進程提供資源子網(wǎng)功能的服務，因此它是面向應用的；中間層即傳輸層，它是在高三層和低三層之間起橋梁作用。

54謝謝欣賞2019-9-1圖8-9OSI七層模型

55謝謝欣賞2019-9-18.2.2OSI/RM中的低三層

1．物理層(PhysicalLayer)物理層是OSI的最低層，它建立在通信介質(它不在OSI七層之內)的基礎上實現(xiàn)系統(tǒng)和通信介質的接口功能，為數(shù)據(jù)鏈路實體之間透明的傳輸比特流提供服務。為實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路實體之間比特流的透明傳輸，物理層應提供下述功能：

(1)物理鏈接的建立與拆除。在兩個數(shù)據(jù)鏈實體之間通信之前，先由物理層在它們之間建立物理鏈接，通信完后再拆除該物理鏈接。

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(2)物理服務數(shù)據(jù)單元傳輸。物理層既可采用同步傳輸方式，亦可采用異步傳輸方式傳輸物理服務數(shù)據(jù)單元，兩種方式分別需要在系統(tǒng)中配置同步適配器或異步適配器來完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

(3)物理層管理。可以管理本層的某些事務，如功能的激活(何時發(fā)送或接收等)、差錯控制等。

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2．數(shù)據(jù)鏈路層(Data-LinkLayer)數(shù)據(jù)鏈路層的主要用途是在相鄰兩系統(tǒng)的網(wǎng)絡實體之間建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路連接，以及正確無誤地傳輸數(shù)據(jù)鏈路服務數(shù)據(jù)單元。數(shù)據(jù)鏈路層應具有下述功能：

(1)數(shù)據(jù)鏈路連接的建立和釋放：在兩個相鄰系統(tǒng)的網(wǎng)絡實體之間，提供一條或多條數(shù)據(jù)鏈路連接，該連接是動態(tài)地建立和釋放的。

(2)數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)單元的形成：將數(shù)據(jù)鏈路服務數(shù)據(jù)單元配上數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議控制信息，形成數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)單元。

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(3)定界和同步：可識別出在物理鏈接上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)鏈路服務數(shù)據(jù)單元的開始和結束。

(4)順序和流量控制：控制數(shù)據(jù)單元的傳輸順序和流量。

(5)差錯的檢測和恢復：能檢測出傳輸出錯、格式出錯和操作出錯，并從出錯狀態(tài)中解脫出來；對于不能恢復的差錯，則向網(wǎng)絡實體報告。

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3．網(wǎng)絡層(NetworkLayer)

1)網(wǎng)絡層的功能網(wǎng)絡層應具有的功能如下：

(1)網(wǎng)絡連接服務：利用數(shù)據(jù)鏈路連接構成源和目標兩個傳輸實體間的網(wǎng)絡連接；網(wǎng)絡連接還可由若干個通信子網(wǎng)以串連形式構成。

(2)路徑選擇：在兩個網(wǎng)絡地址之間選擇一條適當?shù)膫鬏斅窂健?/p>

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(3)網(wǎng)絡連接多路復用：提供多條網(wǎng)絡連接以多路復用一條數(shù)據(jù)鏈路來提高數(shù)據(jù)鏈路連接的利用率。

(4)分段與組段：當數(shù)據(jù)單元太長時可將它們分段；反之，亦可將幾個較短的數(shù)據(jù)單元組成一個較大的數(shù)據(jù)單元一起傳輸。

(5)有序傳送和流量控制：利用有序傳送方法來傳送網(wǎng)絡服務數(shù)據(jù)單元，并對網(wǎng)絡連接上的信息流量進行控制。

(6)差錯的檢測和恢復：檢測網(wǎng)絡連接上所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元是否出錯，并使之從錯誤狀態(tài)中解脫出來。

61謝謝欣賞2019-9-1

2)網(wǎng)絡層提供的數(shù)據(jù)傳輸服務

(1)數(shù)據(jù)報服務。在數(shù)據(jù)報傳輸方式中，發(fā)方網(wǎng)絡層從傳輸層接收報文，再為它配上完整的目標地址后，作為一個獨立的信息單位傳送出去。數(shù)據(jù)報每經(jīng)過一個中繼結點時，都要根據(jù)當時當?shù)氐那闆r，并按一定算法選擇一條最佳傳輸路徑轉發(fā)出去。事實上，數(shù)據(jù)報類似于通常的電報。在采用數(shù)據(jù)報服務時，收、發(fā)雙方無需建立連接。

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(2)虛電路服務。通信前先由源主機發(fā)送呼叫報文分組，其中包含源和目標主機的全網(wǎng)地址。目標主機若同意通信，便由其網(wǎng)絡層在雙方之間建立一條虛電路(虛電路是通過分時復用一條物理鏈路后所形成的一條邏輯電路)。在以后的通信中，便只需填上虛電路的邏輯信道號即可；通信結束時，將該虛電路拆除。在概念上，虛電路服務類似于通常的電話。

63謝謝欣賞2019-9-18.2.3OSI/RM中的高四層

1．傳輸層(TransportLayer)傳輸層在低三層和高三層間起橋梁作用。該層消除了OSI高層所要求的服務與各類網(wǎng)絡層所提供的服務之間的差異，具體表現(xiàn)在以下三方面。

(1)傳輸出錯率和建立連接的失敗率：在OSI標準中根據(jù)出錯率和失敗率，可把網(wǎng)絡提供的服務分為A，B，C三類。A類最好，C類最差。傳輸層應針對不同的網(wǎng)絡服務再增加相應的服務，使之滿足高層的要求。

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(2)數(shù)據(jù)傳輸速率、吞吐量和傳輸時延：如果通信子網(wǎng)所提供的這幾項指標不能滿足上層要求，傳輸層應增加相應的措施來改善這些指標。

(3)分段和組段功能：網(wǎng)絡層所傳送數(shù)據(jù)單元的大小是一定的，但會晤層數(shù)據(jù)單元的大小是任意的，因而傳輸層應具有分段和組段功能，通過對會晤層數(shù)據(jù)單元進行分段、組段，來構成適合于在網(wǎng)絡連接上傳送的數(shù)據(jù)單元。

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2．會晤層(SessionLayer)會晤層的作用是對基本的傳輸連接服務進行“增值”，以提供一個能滿足多方面要求的會晤連接服務。會晤層的“增值”是基于下述幾種應用要求的。

(1)半雙工通信。在某些系統(tǒng)中，系統(tǒng)與遠程終端之間采用雙方輪流發(fā)送的方式，這只要求網(wǎng)絡提供半雙工通信方式。為此，在會晤層設置了數(shù)據(jù)令牌，僅僅持有數(shù)據(jù)令牌的會晤用戶才具有傳輸數(shù)據(jù)的權力。

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(2)更有效的差錯糾正機制。會晤實體必須保留已發(fā)送的全部數(shù)據(jù)，以備傳輸出錯時重發(fā)。但若所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)很長，其所付出的空間和時間開銷是可觀的。為了減少時空開銷，會晤層向會晤用戶提供了同步點，用以把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)隔離為若干段，然后，逐個分段地發(fā)送和確認。對已經(jīng)收到確認的段，便釋放其占用的空間(緩沖區(qū))；僅對未收到確認的段，才認為出錯并予以重發(fā)。

(3)允許暫停發(fā)送消息。當發(fā)送方已發(fā)完已有消息后，允許暫停發(fā)送一段時間。若暫停時間較短，可不斷開已建立的連接。恢復發(fā)送時，從原中斷點開始。

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3．表示層(PresentationLayer)表示層的主要用途是對不同系統(tǒng)的表示方法進行轉換，消除網(wǎng)內各應用實體之間的語言差異，以實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。事實上，在異構網(wǎng)絡中，各系統(tǒng)對傳輸數(shù)據(jù)的表示方法因機器而異。為使各開放系統(tǒng)中的應用實體之間能進行通信，要求各系統(tǒng)按相同的規(guī)則對數(shù)據(jù)進行編碼。這種共同的規(guī)則被稱為傳送語法(TransferSyntax)。不按這種規(guī)則進行編碼的數(shù)據(jù)，將無法被對方理解。這就要求各系統(tǒng)都具有將本地語法轉換為傳送語法和將傳送語法轉換為本地語法的能力。所以從語法角度上看，表示層最基本的作用是協(xié)商一種傳送語法，以實現(xiàn)傳送語法和本地語法之間的變換。表示層還可提供一些附加功能，如數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮等。

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4．應用層應用層是OSI/RM的最高層，它為應用進程訪問OSI環(huán)境提供了手段，并直接為應用進程服務，其它各層也都通過應用層向應用進程提供服務。應用層所提供的服務可分為兩類：

(1)公共應用服務元素(CASE)。公共應用服務元素是用戶元素和特定應用服務元素中公共使用的那部分元素。它提供了應用層中最基本的服務，其中包含了為多個應用實體協(xié)作所提供的服務，以及為分布式處理的同步和分布式數(shù)據(jù)庫的更新同步提供保證。

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(2)特定應用服務元素(SAEA)。為特定需要提供服務。目前ISO只對已廣泛使用的某特定應用服務元素進行了標準化。如文件傳送、存取和管理(FTAM)，虛擬終端(VT)及作業(yè)傳送和操縱(JTM)等。

70謝謝欣賞2019-9-18.2.4TCP/IP網(wǎng)絡體系結構

1．TCP/IP模型由網(wǎng)絡互連協(xié)議IP和傳輸控制協(xié)議TCP一起，構成了著名的TCP/IP協(xié)議，它一直是Internet網(wǎng)絡的核心協(xié)議，并已成為事實上的網(wǎng)絡互連協(xié)議的標準，幾乎所有的WAN和LAN都支持該協(xié)議。TCP/IP是一個協(xié)議族，其中包含了多種協(xié)議，由這些協(xié)議構成了TCP/IP的網(wǎng)絡體系結構。雖然沒有官方公布的TCP/IP的分層模型，但可根據(jù)已制定的許多協(xié)議而將TCP/IP模型分為四層(物理層不在模型中)。圖8-10示出了TCP/IP模型與OSI模型的比較。

71謝謝欣賞2019-9-1圖8-10TCP/IP模型與OSI/RM的比較

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1)網(wǎng)絡訪問層在源主機系統(tǒng)，網(wǎng)絡訪問層接收由網(wǎng)絡互連層送下來的IP數(shù)據(jù)報，并對它做些處理后，將它發(fā)送給選定的網(wǎng)絡，后者又將它傳送給目標主機。目標主機系統(tǒng)的網(wǎng)絡訪問層接收由目標主機物理層向上傳送的IP數(shù)據(jù)報，經(jīng)處理后，再向上送給網(wǎng)絡互連層。由此可知，該層主要關注的是兩個端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信，以及兩個端系統(tǒng)借以通信的網(wǎng)絡類型。所使用的網(wǎng)絡可能是電路交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、ATM網(wǎng)或者以太網(wǎng)等。可見，網(wǎng)絡訪問層是與網(wǎng)絡相關的，因此，人們將與網(wǎng)絡訪問相關的功能分離出來，單獨形成一個獨立的網(wǎng)絡訪問層是必要的，這樣便可把對網(wǎng)絡訪問的實現(xiàn)細節(jié)隱藏起來，使在網(wǎng)絡訪問層以上的各層通信協(xié)議，與所使用的網(wǎng)絡無關。

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2)網(wǎng)絡互連層網(wǎng)絡互連層是TCP/IP模型中最重要的層次，其中的IP協(xié)議主要用于異構型網(wǎng)絡之間的相互連接和路由選擇。IP所提供的是面向無連接的、不可靠的傳輸服務，它可使由源主機發(fā)送的IP數(shù)據(jù)報，穿越由各種WAN和不同的LAN互連形成的互連網(wǎng)絡，到達目標主機。從20世紀70年代中期到90年代中期，一直使用IP協(xié)議的第4版本IPV4.0；后來在IPV4的基礎上又提出了新的IP協(xié)議，此即IPV6，它繼承了IPV4的一切優(yōu)點，又對IPV4的不足之處做了修改和補充。

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3)傳輸層傳輸層中最主要的協(xié)議是傳輸控制協(xié)議TCP(TransmissionControlProtocol)，它所提供的是面向連接的、可靠的端—端通信機制。由于TCP和IP兩個協(xié)議是同時使用在一個系統(tǒng)中的，故人們把它們稱為TCP/IP協(xié)議。TCP協(xié)議是建立在網(wǎng)絡層的基礎上的，在制定TCP時，已考慮到它所依賴的通信子網(wǎng)可能是不可靠的，因此，在TCP協(xié)議中，采取了增強可靠性的措施，以確保傳輸層能正確無誤地運行。

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4)應用層應用層處于TCP/IP模型的最高層。它提供了許多用于支持各種應用程序的網(wǎng)絡服務，相應地，在應用層就有許多應用層協(xié)議，如用于支持文件傳輸?shù)奈募鬏攨f(xié)議FTP、提供電子郵件服務的簡單郵件傳送協(xié)議SMTP、遠程登錄協(xié)議TELNET，以及用于實現(xiàn)網(wǎng)絡管理的簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP等。

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2．互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPV4和IPV6

1)IPV4協(xié)議

IPV4是早期在Internet上使用的網(wǎng)絡互連協(xié)議(亦稱“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議”)，可利用它來實現(xiàn)網(wǎng)絡互連。為了能使IPV4數(shù)據(jù)報穿越由各種不同的網(wǎng)絡互連所形成的互聯(lián)網(wǎng)，IPV4協(xié)議主要應解決三個問題，即尋址、數(shù)據(jù)報的分段和重新組裝、路由選擇。

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(1)尋址。為了能在由多個不同網(wǎng)絡構成的互連環(huán)境下，惟一地標識網(wǎng)絡中每一個可尋址的實體，應為這些實體賦予全局性標識符。當前在網(wǎng)絡中經(jīng)常采用兩種名字結構：①

分級地址結構。在分級地址結構中的標識符，通常由網(wǎng)絡號、主機號和信口號組成。在國際性網(wǎng)絡中還需綴上國家號。②

平面地址結構。這是直接用若干個字節(jié)的一個整數(shù)來標識一個對象，例如，用2個字節(jié)便可標識216=64K個對象，若用6個字節(jié)便可標識248=256T個對象。

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(2)分段和重新組裝。在不同的網(wǎng)絡中，所規(guī)定的幀長度并不相同。例如在X.25網(wǎng)中優(yōu)先選用的最大幀長度為128個字節(jié)，而在以太網(wǎng)中則為1518個字節(jié)。這樣，當信息從以太網(wǎng)送入X.25網(wǎng)時，就應先進行分段，并為每個分段重新配置一個幀頭，形成一系列新的幀；在由WAN把信息傳送到目標LAN時，又應對它們進行重新組裝。

(3)路由選擇。如果用戶希望IP數(shù)據(jù)報能沿著指定的路由傳送，則應采用源路由選擇方式。這時，應在IP數(shù)據(jù)報中指定由源主機到達目標主機的顯式路由。這里又可分為兩種：①

完全路由選擇：在IP數(shù)據(jù)報中記錄下它所應經(jīng)歷的全部路由；②

部分路由選擇：在IP數(shù)據(jù)報中記錄下它所經(jīng)歷的部分路由。

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2)IPV6協(xié)議

IPV6協(xié)議繼承了IPV4協(xié)議的一切優(yōu)點，而針對其不足之處做了以下幾方面的修改，使之能更好地滿足當今Internet網(wǎng)絡的需要。

(1)擴大了地址空間。IPV4協(xié)議的規(guī)定地址長度為4個字節(jié)，它只能提供232≈4×109個地址；而在IPV6協(xié)議中的地址長度已擴充到16個字節(jié)，其可提供的地址空間為2128≈3.4×1038個地址。

(2)增設了安全機制。在IPV6協(xié)議中引入了認證技術，以保證被確認的用戶僅能去做已核準他做的事。

80謝謝欣賞2019-9-1

(3)提高了路由的轉發(fā)效率。IPV6協(xié)議規(guī)定僅由源端系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的分段，而途經(jīng)的所有路由都不得對數(shù)據(jù)進行分段。

(4)增強了協(xié)議的可擴充性。IPV6包含了一個可擴展的數(shù)據(jù)報頭，增加了選擇設定的靈活性。

81謝謝欣賞2019-9-1

3．傳輸層協(xié)議TCP和UDP

1)傳輸控制協(xié)議TCP針對IP協(xié)議是提供面向無連接的、不可靠的數(shù)據(jù)報服務，TCP則提供了面向連接的、可靠的端—端通信機制。所謂面向連接，是指在端系統(tǒng)要傳送數(shù)據(jù)前，應先進行端—端之間的連接；在數(shù)據(jù)傳送完后，應拆除連接。而所謂可靠是指，即使網(wǎng)絡層(通信子網(wǎng))出現(xiàn)了差錯，TCP協(xié)議仍能正確地控制連接的建立、數(shù)據(jù)的傳輸和連接的釋放。82謝謝欣賞2019-9-1為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在TCP中采用了確認和重發(fā)措施，即接收方每收到一個正確的數(shù)據(jù)段時，都應根據(jù)數(shù)據(jù)段中的發(fā)送序號，給發(fā)送方回送一個用于確認的ACK段。如果所接收的數(shù)據(jù)有錯，則要求對方重發(fā)。此外，在進行正常的數(shù)據(jù)交換時，也要有流量控制，即控制發(fā)方發(fā)送數(shù)據(jù)段的速度不應超過接收方接收數(shù)據(jù)的能力。而對于緊急的數(shù)據(jù)段，則不應受流量控制。

83謝謝欣賞2019-9-1

2)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP應當指出，雖然TCP協(xié)議提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務，但它卻降低了傳輸效率，這對于早期通信網(wǎng)絡不太可靠，而要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)服務又非常重要，TCP協(xié)議是十分必要的；但如果所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并非很重要，仍采用TCP協(xié)議則會顯得有些浪費，此時可考慮利用UDP協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)。

84謝謝欣賞2019-9-1該協(xié)議是一種無連接的、不可靠的協(xié)議。它不要求網(wǎng)絡中的端系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳送之前先建立端—端之間的連接；同樣，在數(shù)據(jù)傳送結束后，也不要拆除連接。在數(shù)據(jù)傳送過程中，無需對傳送的數(shù)據(jù)進行差錯檢測，也不必對丟失的數(shù)據(jù)進行重發(fā)等。換言之，它是以一種比較簡單的方式來傳送數(shù)據(jù)，因而有效地提高了傳輸速率，比較適合于對傳送可靠性要求不太嚴格，或能自己進行錯誤檢測的應用程序，如簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議等。

85謝謝欣賞2019-9-18.2.5LAN網(wǎng)絡體系結構

1．局域網(wǎng)參考模型LAN/RM圖8-11示出了LAN的層次結構與OSI/RM層次結構間的對應關系。在IEEE802標準中，只定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層兩層，但802委員會在制定LAN/RM時，做出了一個關鍵性的決定，即將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層：邏輯鏈路控制子層LLC和介質(媒體)訪問控制子層MAC。正是由于這一關鍵性的劃分，使LAN獲得了LLC規(guī)程與具體的LAN所采用的介質訪問方法與網(wǎng)絡結構形式無關這一理想特性。

86謝謝欣賞2019-9-1圖8-11LAN/RM與OSI/RM的對應關系

87謝謝欣賞2019-9-1

2．邏輯鏈路控制LLC子層

LLC(LogicalLinkControl)子層是數(shù)據(jù)鏈路層的頂部子層，其主要功能是在任何一個源LLC實體和目標實體之間進行信息傳輸。IEEE802.2標準對LLC子層所用的協(xié)議數(shù)據(jù)單元進行了定義，描述了任何兩數(shù)據(jù)鏈路實體間的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程。在LLC子層中提供了兩種類型的鏈路操作，其中類型1操作提供的是無連接服務，類型2操作提供的是面向連接的服務。相應地，在IEEE802.2標準中還規(guī)定了兩種規(guī)程：

88謝謝欣賞2019-9-1

(1)LLC1型規(guī)程。該規(guī)程只支持類型1操作。類型1操作為無連接操作，即在雙方通信之前，無需建立邏輯鏈路，其所傳輸?shù)腜DU既不被確認，也沒有流量控制和出錯恢復機制。它類似于以前介紹的“數(shù)據(jù)報”服務。

(2)LLC2型規(guī)程。該規(guī)程既支持類型1操作，又支持類型2操作。該類操作規(guī)定，在兩個LLC間交換PDU之前，必須先建立邏輯鏈路連接。在邏輯鏈路上的正常通信周期內，包括兩種PDU，即由源LLC到目標LLC的帶有信息的PDU和反向的確認PDU。在此類操作中，應按PDU的序號進行傳輸。在邏輯鏈路上所傳輸?shù)男畔DU應受到流量控制。標準中還對LLC子層向高層提供的服務以及LLC子層請求MAC子層的服務做了描述。

89謝謝欣賞2019-9-1

3．介質訪問控制MAC子層

IEEE802委員會在討論MAC(MediumAccessControl)方式時，出現(xiàn)了兩種矛盾，一種是推薦CSMA/CD為MAC標準，另一種是推薦令牌傳送。這兩種方式各有其優(yōu)點，都獲得了很多委員的支持，因此，委員會決定把它們同時作為MAC推薦標準。由于令牌傳送既可用于環(huán)形網(wǎng)，也可用于總線網(wǎng)，于是形成了三種局域網(wǎng)標準。下面列出了部分IEEE802標準。

90謝謝欣賞2019-9-1IEEE802.1(A) 局域和城域網(wǎng)絡標準——概述和結構。IEEE802.1(B) 尋址、網(wǎng)絡互連和網(wǎng)絡管理。IEEE802.2 邏輯鏈路控制規(guī)范。IEEE802.3 CSMA/CD訪問方法和物理層規(guī)范。IEEE802.3u 快速以太網(wǎng)標準。IEEE802.3z 千兆位以太網(wǎng)標準。IEEE802.4 令牌傳送總線訪問方法和物理層規(guī)范。IEEE802.5 令牌傳送環(huán)訪問方法和物理層規(guī)范。IEEE802.6 城域網(wǎng)(MAN)標準。

91謝謝欣賞2019-9-1IEEE802.7 寬帶局域網(wǎng)標準。IEEE802.8 光纖局域網(wǎng)標準。IEEE802.9 語音和數(shù)字綜合局域網(wǎng)標準。IEEE802.10 可互操作的局域網(wǎng)安全標準。IEEE802.11 無線局域網(wǎng)標準。IEEE802.12 100VGAnyLAN(百兆位請求優(yōu)先級標準)。IEEE802標準與OSI/RM之間的關系如圖8-12所示。

92謝謝欣賞2019-9-1圖8-12IEEE802標準

93謝謝欣賞2019-9-18.3

Internet與Intranet8.3.1

Internet簡介

1．Internet的發(fā)展過程

Internet的發(fā)展過程可分為三個階段。第一階段是從1969年至1988年，在此階段是以美國的ARPA網(wǎng)絡作為主干網(wǎng)，網(wǎng)上的主機數(shù)目由最初的4臺發(fā)展到近10萬臺，主干網(wǎng)的傳輸速率由56kb/s提高到T1(1.544Mb/s)，并于1982年決定利用TCP/IP來取代以前在ARPA中所用的協(xié)議；94謝謝欣賞2019-9-1第二階段是從1988年至1992年，在此階段是以美國的NSFNET為主干網(wǎng)，網(wǎng)上的主機數(shù)目由近10萬臺發(fā)展到超過100萬臺，主干網(wǎng)的傳輸速率也由T1升級到T3(44.7Mb/s)。第三階段是從1993年起至目前，網(wǎng)上的主機數(shù)在1997年已超過2000萬臺，并建立了一個具有更高傳輸速率的WAN－ANSNET，1996年時ANSNET又升級為Internet的主干網(wǎng)，傳輸速率增至155Mb/s，到本世紀初，不少干線的速率已達到2.4Gb/s。

95謝謝欣賞2019-9-1

Internet的應用已從以科學教育為主迅速擴展到社會的各個領域，使Internet進入了商業(yè)化階段。在20世紀90年代后期，美國一些大學申請建立Internet2，為其成員組織服務，初始運行速率提高到10Gb/s；Internet2的應用領域可為多媒體虛擬圖書館、遠程醫(yī)療、遠程教學、視頻會議、視頻點播VOD、天氣預報等領域。

96謝謝欣賞2019-9-1

2．Internet的特征

Internet是當今世界上空前規(guī)模的特大型互連網(wǎng)絡，并作為21世紀信息高速公路的雛型，它具有任何其它網(wǎng)絡都沒有的一系列特征，其中主要是廣域性、廣泛性、高速性和綜合性等特征。

(1)廣域性。在現(xiàn)今世界上有許多類型的WAN，它們都具有很寬的地理覆蓋面，幾乎所有主要的WAN都已接入Internet，因而Internet所覆蓋的地理范圍就是這些WAN所覆蓋范圍的總和。它已遍布于世界上的170多個國家和地區(qū)，可見Internet所具有的廣域性特征，是任何其它WAN所無法比擬的。

97謝謝欣賞2019-9-1

(2)廣泛性。上述的廣域性是指Internet所覆蓋的地理范圍十分遼闊，而廣泛性則是指Internet所涉及到的領域、行業(yè)、部門及人員十分廣泛，如有政府機關、科研機構、高等院校和中小學校、金融和商業(yè)系統(tǒng)、醫(yī)院等幾乎所有的行業(yè)。

(3)高速性。

在Internet的第一階段尚不具有高速性；

第二階段時已具有一定的高速性；而到Internet的第三階段時，已經(jīng)建立起以ATM交換器為中心的主干網(wǎng)，其傳輸速率已提高到155Mb/s和2.4Gb/s，而Internet2則突破了10Gb/s大關，可以認為Internet已成為信息高速公路。

98謝謝欣賞2019-9-1

(4)綜合性。從Internet最近的發(fā)展趨勢可以看出，它最終必將走向“三網(wǎng)合一”之路。所謂“三網(wǎng)合一”，是指公用交換電話網(wǎng)(PSTN)、公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(X.25)及有線電視網(wǎng)(CATV)三者融合為綜合性通信網(wǎng)，向用戶提供文字、數(shù)據(jù)、音頻和視頻等種類繁多的多媒體業(yè)務。

99謝謝欣賞2019-9-1

3．IP地址和域名

1)IP地址

IP地址是在Internet中主機(包括工作站、服務器、路由器等)的地址標識。在Internet中只為運行的主機分配一個IP地址，該地址在整個Internet中是惟一的。IP地址共有32位二進制數(shù)，分為4個字節(jié)，用每個字節(jié)來表示一個十進制整數(shù)，因而32位二進制數(shù)可以表示為4個十進制數(shù)，在各十進制數(shù)之間均用小數(shù)點隔開，例如5。100謝謝欣賞2019-9-1

Internet委員會規(guī)定：每個主機的IP地址都是由網(wǎng)絡標識和主機標識兩部分組成，可分為A、B、C三類。A類IP地址用第1個字節(jié)作為網(wǎng)絡標識，用后3個字節(jié)作為主機標識；B類IP地址用前兩個字節(jié)作為網(wǎng)絡地址，后兩個字節(jié)作為主機標識；C類地址用前3個字節(jié)作為網(wǎng)絡地址標識，后一個字節(jié)作為主機地址標識。圖8-13示出了A、B、C三類IP地址的格式。

101謝謝欣賞2019-9-1圖8-13

A、B、C三類IP地址格式

102謝謝欣賞2019-9-1

2)域名如果說，IP地址是面向網(wǎng)絡的主機標識符，適合于網(wǎng)絡(計算機)識別和處理，那么，域名則是面向用戶的主機標識符，它便于人們的理解和記憶。IP地址和域名之間一一對應，意味著每個主機都有IP地址和域名兩個標識符。每個域名通常由幾個部分(段)組成，我們把域名中的每個段稱為一個子域，各子域之間用小數(shù)點分隔開。放在域名最后的子域稱為最高級子域，或稱為一級域，在它前面的子域稱為二級域。一級域通常是com(商業(yè)機構)，或edu(教育機構)，或gov(政府部門)，或net(網(wǎng)絡機構)，或mil(軍事機構)等。如果主機、網(wǎng)絡不是在美國，則還須加上國家名的簡稱，通常是用兩個字符來表示，如中國用CN、日本用JP。

103謝謝欣賞2019-9-18.3.2

Internet提供的傳統(tǒng)信息服務

1．電子郵件(E-mail)服務用戶可以借助于Internet所提供的E-mail服務與世界上幾乎所有的國家和地區(qū)的網(wǎng)絡用戶，以電子郵件方式進行通信。E-mail已成為Internet上應用最多的信息服務之一。值得說明的是，早期的E-mail只能是文本，而在現(xiàn)代的E-mail中已可包含多種不同類型的文件，如文本、圖像、音頻和視頻信息等。換言之，現(xiàn)代的E-mail已可支持多媒體的信息傳輸。為了實現(xiàn)E-mail功能，用戶須向Internet服務供應商申請一個賬號，以便得到一個確定的E-mail信箱地址。該地址實際上代表某主機上的某塊磁盤空間的首地址，該磁盤空間專供用戶存放往來的郵件。

104謝謝欣賞2019-9-1

Internet中電子郵件系統(tǒng)的實現(xiàn)，是基于客戶/服務器模式的，而在客戶與服務器之間或在服務器與服務器之間的信息傳輸，都是采用簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP(SimpleMailTransferProtocol)。由于SMTP特別簡單，這使電子郵件系統(tǒng)的實現(xiàn)變得非常容易，但它所傳送的郵件必須是ASCII碼文本。由于SMTP協(xié)議中的電子郵件僅限于使用ASCII碼文本，為了能在單個電子郵件中允許含有多種成分，每種成分的數(shù)據(jù)類型或子類型可以各不相同，如可以是文本，也可以是圖像或聲音，人們又制定了一種多用途的Internet電子郵件擴充協(xié)議，此即MIME(MultipurposeInternetMailExtensions)協(xié)議，這是SMTP的一種伙伴標準，是SMTP的擴充，MIME協(xié)議支持多媒體電子郵件的傳輸。

105謝謝欣賞2019-9-1

2．文件傳輸服務為了實現(xiàn)在異構網(wǎng)絡環(huán)境下的文件傳輸，在Internet中建立了統(tǒng)一的文件傳輸協(xié)議FTP(FileTransferProtocol)。而FTP服務是指在FTP協(xié)議的支持下，用戶可把文件從一臺主機拷貝到另一臺主機上。利用FTP在兩臺主機間拷貝文件，已成為當今世界上最大的軟件流通渠道。在Internet中提供了以下兩種形式的FTP服務：

(1)內部用戶FTP。所謂內部用戶FTP，是指只允許那些在文件服務器上擁有賬戶的用戶使用FTP服務。每當用戶要使用FTP服務時，必須先輸入正確的賬號和口令，然后才能訪問文件服務器上自己擁有讀權限的文本，也可以向自己具有寫權限的目錄中上載數(shù)據(jù)。

106謝謝欣賞2019-9-1

(2)匿名FTP。在Internet上實現(xiàn)資源共享的重要手段，是Internet提供的匿名FTP(AnonymousFTP)服務。該服務允許非注冊用戶拷貝(下載)文件。用戶在與FTP服務器建立連接時，可用“Anonymous”作為用戶名，這時，F(xiàn)TP服務器可能會提示用戶在原應輸入口令之處輸入自己的電子郵件(信箱)地址，此后，用戶便可有限地訪問FTP服務器上的免費文件。在Internet上有成千上萬的結點，可通過匿名服務向用戶提供免費軟件。

107謝謝欣賞2019-9-1

3．遠程登錄服務TELNET

TELNET實質上是一個基于網(wǎng)絡的終端仿真程序(TerminalEmulator)，即把用戶使用的終端或主機通過Internet變?yōu)檫h程主機的仿真終端，其目的是使終端或主機能訪問遠程系統(tǒng)中的資源，而且能像遠程系統(tǒng)中的用戶一樣訪問資源。當然，為能在遠程系統(tǒng)主機上登錄，須首先成為該系統(tǒng)的合法用戶，并有相應的賬號和口令。一旦登錄成功，用戶便可實時地使用遠程主機對外開放的全部資源。如今，世界上已有許多大學的圖書館都通過TELNET對外提供數(shù)據(jù)庫聯(lián)機檢索服務；一些政府部門、研究機構等，也將它們的數(shù)據(jù)庫對外開放，供用戶通過TELNET進行查詢。

108謝謝欣賞2019-9-1

TELNET程序可分為兩部分：一部分是用于發(fā)出登錄請求的TELNET客戶程序；另一部分是用于應答登錄的TELNET服務器程序。當用戶要進行遠程登錄時，應在TELNET命令中給出遠程主機的域名或IP地址，然后根據(jù)對方系統(tǒng)的詢問，正確鍵入自己的用戶名和口令，有時還要回答自己所用仿真終端的類型；但在TELNET中也有一些數(shù)據(jù)庫對外提供開放式遠程登錄服務，即在用戶查詢這些數(shù)據(jù)庫時，不需提供用戶的賬號和口令。

109謝謝欣賞2019-9-1

4．電子公告板系統(tǒng)BBS

BBS(BulletinBoardSystem)是Internet上較早提供的一種服務。Internet用戶可以利用BBS進行交流。當前BBS在國外已發(fā)展得相當成熟，規(guī)模也已很大，甚至出現(xiàn)了全球性的BBS。近幾年，國內也出現(xiàn)了一批BBS站點，其規(guī)模和數(shù)量也在與日俱增。

110謝謝欣賞2019-9-1

BBS是在某些主機或服務器上開辟的一塊公共存儲空間，供所有用戶使用，有時也把這塊公共空間稱為公共電子白板。每個用戶都可在此公共電子白板上“張貼”供他人閱讀的文件、消息。其他用戶均可從白板上選擇自己感興趣的文章或新聞來閱讀，然后，再利用該白板來發(fā)表自己對某篇文章或新聞的評論，大家也可在白板上圍繞某個專題展開討論。參加討論的用戶可以提問、發(fā)表意見，也可以只是“旁聽”。利用BBS進行交流和開展討論的方式，第一次打破了空間和時間的限制；在相互交流時，也無須考慮參與者的年齡、學歷、社會地位、財富及其外貌、健康狀況等。換言之，參加討論的用戶相互間處于完全平等的地位，這一點是現(xiàn)在任何其它交流、討論方式所做不到的。

111謝謝欣賞2019-9-18.3.3Web服務

1．WWW的基本概念

WWW(WordWideWeb)稱為環(huán)球網(wǎng)或Web。它是當前最為流行的信息服務類型。利用該服務可使人們在網(wǎng)上漫游、進行信息瀏覽和發(fā)布信息。所謂漫游，是指對Internet上分布于世界各地的Web服務器進行訪問。Web是一種信息檢索工具，但它與一般的信息檢索工具之間有很大差異，主要表現(xiàn)在：一般的檢索工具每次只能從一臺主機(服務器)上查找所需文件，且文件中只含有一種類型的數(shù)據(jù)，比如ASCII碼數(shù)據(jù)；

而Web檢索則可以一次從多臺主機中找到所需數(shù)據(jù)，且允許在這多臺主機中使用不同類型的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)形成一份文件，如用ASCII碼數(shù)據(jù)或二進制數(shù)據(jù)，也可以是聲音或圖像。我們把這樣形成的文件稱為超文本文件。112謝謝欣賞2019-9-1

2．超文本標識語言HTML(HyperTextMarkupLanguage)

HTML是用于創(chuàng)建超文本文件的編程語言?？捎迷撜Z言向普通文件中添加一些特殊的標識符，使在所生成的文件中，含有其它多種類型的文件，如聲音，圖像等，我們把這種文件稱為超文本文件。但實際上，超文本文件本身并不含有上述的多媒體數(shù)據(jù)，而是只含有指向這些數(shù)據(jù)的指針。用這些指針可以把用戶端的客戶程序從一臺計算機轉移到另一臺計算機。在HTML中把這些指針稱為鏈接，這種轉移是自動實現(xiàn)的，因而對用戶是透明的。超文本文件可以由Web瀏覽器或其它Web工具解釋執(zhí)行，這些工具必須支持HTML。

113謝謝欣賞2019-9-1

HTML具有以下特點：

(1)通用性。HTML是Internet上的共同語言和通用的信息描述方式。

(2)簡易性。HTML文件制作簡單，HTML版本的升級采取超集方式，即在原有版本的基礎上增加新內容，形成新版本。

(3)可擴充性。HTML采取子類元素的方式，使HTML具有很好的可擴充性。

(4)平臺無關性。HTML可用于各種類型的平臺上。

114謝謝欣賞2019-9-1

3．超文本傳輸協(xié)議HTTP

HTTP(HyperTextTransferProtocol)是一個通用的、面向對象的客戶(Web瀏覽器)/服務器(Web服務器)協(xié)議。該協(xié)議所包含的內容涉及到一般語法和標識符的約定，定義了協(xié)議中所用的字符集、編碼方式、媒體類型等參數(shù)。該協(xié)議屬于TCP/IP協(xié)議族中的應用層通信協(xié)議，是建立在TCP協(xié)議基礎上的，依賴于TCP協(xié)議來確保傳輸?shù)恼_性?？衫迷搮f(xié)議來傳輸簡單的文本、超文本、聲音信號和圖像，以及任何在Internet上可以訪問的信息。115謝謝欣賞2019-9-1

HTML中還引入了一個特殊的參數(shù)URL(UniformResourceLocator)，URL是一個簡單的格式化定位器(字)，用于描述瀏覽器在檢索資源時所用的協(xié)議、資源所在的主機名、資源的路徑名和文件名。URL的一般格式為：

協(xié)議+“://”+主機域名或IP地址+“：”或“/”+路徑名或文件名URL的最后一部分可以沒有，例如，http://WWW./index.html協(xié)議名

主機名

文件路徑與文件名

116謝謝欣賞2019-9-1

4．WWW的基本特征

(1)對信息資源訪問的分布性。用戶可利用Web瀏覽器進行基于超文本方式的訪問，通過在超文本文件中的許多指針，去鏈接各地Web服務器中的信息資源，從而可使用戶去訪問遍布于世界各地Web服務器中的信息。

(2)信息形式的多樣性。在Web服務器上所存儲和傳輸?shù)男畔ⅲ钦嬲亩嗝襟w信息，這不僅使Web的信息服務更具有吸引力，而且也為電話、電視和計算機的三者合一奠定了堅實的基礎。

117謝謝欣賞2019-9-1

(3)用戶界面的統(tǒng)一性。Web服務器向用戶提供了統(tǒng)一的用戶界面和友好的信息訪問接口，對世界各地的信息都可進行訪問，不論這些信息來自何處，其訪問方法都是相同的，即用戶只須提出訪問請求。

(4)Web服務應用的廣泛性。由于Web服務是建立在Internet上的，因而不僅信息資源豐富、信息傳播范圍廣，而且對信息的獲取也極為方便，致使Web信息服務的應用極為廣泛，已被用于信息查詢、廣告宣傳、電子商務、電子銀行、電子出版等諸多方面。

118謝謝欣賞2019-9-18.4客戶/服務器模式

8.4.1兩層結構客戶/服務器模式的局限性在前面所介紹的客戶/服務器模式中，只有客戶機和服務器兩級，客戶機直接與服務器進行交互。我們把這種客戶/服務器模式稱為兩層結構的客戶/服務器模式。早期以簡單的局域網(wǎng)作為信息處理平臺時，廣泛采用兩層客戶/服務器模式。此時由于信息系統(tǒng)規(guī)模較小，所配置的又是單個LAN或少數(shù)幾