信息系统架构技术第4章

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1、信信 息息 系系 统统开发运行与集成环境架构技术开发运行与集成环境架构技术主讲人：主讲人：仇丽青仇丽青信管专业必修课程信管专业必修课程第第4 4章章 实用计算机网络技术实用计算机网络技术本章的主要内容：本章的主要内容：4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述 4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 4.3 4.3 网络操作系统网络操作系统 4.5 4.5 网络互连设备网络互连设备 4.6 4.6 广域网技术广域网技术 4.7 Internet4.7 Internet和和Intranet Intranet 4.8 4.8 网络平安与管理网络平安与管理4.1 4.1

2、计算机网络概述计算机网络概述 (1)(1)计算机网络的定义计算机网络的定义 计算机网络是按照网络协议，以共享资源为主要目的，计算机网络是按照网络协议，以共享资源为主要目的，将地理上分散且独立自主的计算机互相连接的集合。将地理上分散且独立自主的计算机互相连接的集合。(2)(2)计算机网络的分类计算机网络的分类 可从不同角度对计算机网络进行分类可从不同角度对计算机网络进行分类:1)1)按拓扑结构可分为星形、树形、总线、环形、网状按拓扑结构可分为星形、树形、总线、环形、网状型等。型等。2)2)按网络的使用范围可划分为公用网和专用网。按网络的使用范围可划分为公用网和专用网。3)3)按网络的分布范围可分

3、为按网络的分布范围可分为:局域网局域网(LAN)(LAN)、城域网、城域网(MAN)(MAN)和广域网和广域网(WAN)(WAN)。3 3计算机网络的主要功能计算机网络的主要功能 1)1)数据传送：网络中的计算机之间可以传送信数据传送：网络中的计算机之间可以传送信息。息。2)2)资源共享：网络中的计算机硬件、软件和数资源共享：网络中的计算机硬件、软件和数据可以为用户共享据可以为用户共享 。3)3)提高计算机的可靠性和可用性：网络中计算提高计算机的可靠性和可用性：网络中计算机可以互为备用。多台计算机可以共同完成一项任机可以互为备用。多台计算机可以共同完成一项任务。务。4)4)分布式处理：网络中的

4、用户可以透明地使用分布式处理：网络中的用户可以透明地使用网络中的各种软硬件资源。利用网络，可将多台计网络中的各种软硬件资源。利用网络，可将多台计算机连成具有高性能的计算机系统算机连成具有高性能的计算机系统,以解决大型复以解决大型复杂的问题。杂的问题。4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述 4计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 1)网络协议网络协议Protocol 计算机网络是由多个互联的结点组成的，结点之间需要不断计算机网络是由多个互联的结点组成的，结点之间需要不断地交换数据与控制信息。要做到有条不紊地交换数据，每个结地交换数据与控制信息

5、。要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约定好的规那么。这些规那么明确地规点都必须遵守一些事先约定好的规那么。这些规那么明确地规定了所交换数据的格式和时序。这些为网络数据交换而制定的定了所交换数据的格式和时序。这些为网络数据交换而制定的规那么、约定与标准被称为网络协议规那么、约定与标准被称为网络协议Protocol。网络协议。网络协议主要由以下三个要素组成：主要由以下三个要素组成：语法：语法：即用户数据与控制信息的结构与格式。即用户数据与控制信息的结构与格式。语义：语义：即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应。出的响应。时序：

6、时序：即对事件实现顺序的详细说明。即对事件实现顺序的详细说明。2)2)层次层次LayerLayer 层次是人们对复杂问题处理的根本方法。人们对于层次是人们对复杂问题处理的根本方法。人们对于一些难以处理的复杂问题，通常是分解为假设干个较容一些难以处理的复杂问题，通常是分解为假设干个较容易处理的小一些的问题。对于网络系统，它解决的方法易处理的小一些的问题。对于网络系统，它解决的方法是：将总体要实现的很多功能分配在不同的层次中，每是：将总体要实现的很多功能分配在不同的层次中，每个层次要完成的效劳及效劳实现的过程都有明确规定；个层次要完成的效劳及效劳实现的过程都有明确规定；高层功能可使用低层提供的效劳

7、，并不需要知道低层效高层功能可使用低层提供的效劳，并不需要知道低层效劳的具体实现方法。劳的具体实现方法。4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述 层次结构表达出对复杂问题采取层次结构表达出对复杂问题采取“分而治之的模块化分而治之的模块化方法，它可以大大降低复杂问题处理的难度，这正是网络研方法，它可以大大降低复杂问题处理的难度，这正是网络研究中采用层次结构的直接动力。因此，层次是计算机网络体究中采用层次结构的直接动力。因此，层次是计算机网络体系结构中又一个重要与根本的概念。系结构中又一个重要与根本的概念。3)3)接口接口InterfaceInterface 接口是同一结点内相邻层之间交换信息

8、的连接点。同接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点。同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接口，低层向高一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接口，低层向高层通过接口提供效劳。只要接口条件不变，低层功能不变，层通过接口提供效劳。只要接口条件不变，低层功能不变，低层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统低层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的工作。因此，接口同样是计算机网络实现技术中一个重的工作。因此，接口同样是计算机网络实现技术中一个重要的根本概念。要的根本概念。4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述 4)4)网络体系结构网络体系结构 人们将制定的网络的各层协议及接

9、口的集合定义为计人们将制定的网络的各层协议及接口的集合定义为计算机网络体系结构算机网络体系结构Network ArchitectureNetwork Architecture。网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精确的定义，而这些功能是用什么样的硬件与软件去完成的，确的定义，而这些功能是用什么样的硬件与软件去完成的，那么是具体的实现问题。体系结构是抽象的，而实现是具那么是具体的实现问题。体系结构是抽象的，而实现是具体的。体的。5)5)层次机构的好处层次机构的好处 在网络设计和实现上采用层次结构，可有以下好处：在网络设计和实现上采用层次结构，

10、可有以下好处：各层之间相互独立各层之间相互独立:高层并不需要知道低层是如何实高层并不需要知道低层是如何实现的，而仅需要知道该层通过层间的接口所提供的效劳。现的，而仅需要知道该层通过层间的接口所提供的效劳。灵活性好灵活性好:当任何一层发生变化时，只要接口保持不当任何一层发生变化时，只要接口保持不变，那么其上下层均不受影响。因此，各层都可以采用最适宜变，那么其上下层均不受影响。因此，各层都可以采用最适宜的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层。的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层。易于实现和维护易于实现和维护:因为整个的系统已被分解为假设干因为整个的系统已被分解为假设干个易于处理的局部

11、，因而，其实现和维护变得相对容易。个易于处理的局部，因而，其实现和维护变得相对容易。有利于促进标准化有利于促进标准化:网络的各层问题可交由相应的专网络的各层问题可交由相应的专家进行研究解决，其制定出通信协议应当是最正确的，因此这家进行研究解决，其制定出通信协议应当是最正确的，因此这些协议可为网络标准化的工作奠定了良好的根底。些协议可为网络标准化的工作奠定了良好的根底。4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述中国教师德国教师翻译翻译秘书秘书消息“你 好”“HALLO”“HELLO”“HELLO”传真传真 2/3接口 1/2接口 2/3接口 1/2接

12、口P3P1P2对交谈内容的共识用英语对话使用 传真通信 6)6)实际的网络体系结构实际的网络体系结构 19741974年，年，IBMIBM公司提出了世界上第一个网络体公司提出了世界上第一个网络体系结构，即系统网络体系结构系结构，即系统网络体系结构System Network System Network ArchitectureArchitecture，SNA)SNA)，此后，许多公司纷纷提出各，此后，许多公司纷纷提出各自的网络体系结构。这些网络体系结构共同之处在自的网络体系结构。这些网络体系结构共同之处在于它们都采用了分层技术，但层次的划分、功能的于它们都采用了分层技术，但层次的划分、功能的

13、分配与采用的技术术语均不相同。随着信息技术的分配与采用的技术术语均不相同。随着信息技术的开展，各种计算机系统联网和各种计算机网络的互开展，各种计算机系统联网和各种计算机网络的互联成为人们迫切需要解决的课题，著名的联成为人们迫切需要解决的课题，著名的OSI/RMOSI/RM参参考模型就是在这个背景下提出并进行研究的。考模型就是在这个背景下提出并进行研究的。4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述 4 4计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 网络的连接形式可以抽象为一个几何图形，这个几何图网络的连接形式可以抽象为一个几何图形，这个几何图形被称作网络拓朴结构。通常有星形、总线、环形、树形、形

14、被称作网络拓朴结构。通常有星形、总线、环形、树形、混合及网形拓扑等。如以下图所示混合及网形拓扑等。如以下图所示:C CB B(a)(a)星形拓扑星形拓扑A AB BE EG GF FC CD DA AC CE EBD D(b)(b)总线拓扑总线拓扑A AE ED DG G(c)(c)环行拓扑环行拓扑A AE EF FD DB BC C(d)(d)树形拓扑树形拓扑B BA AC CD D5 51 14 43 32 22 26 67 78 8C CB BA A1 13 31 12 23 32 23 3(e)(e)混合 拓混合 拓扑扑E EF FG G(f)(f)网形拓扑网形拓扑1 1B BA AC

15、 CD D(e)(e)混合拓混合拓扑扑4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述 4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述 1)1)有线传输介质有线传输介质 双绞线双绞线:双绞线一般分为非屏蔽双绞线双绞线一般分为非屏蔽双绞线(UTP)(UTP)和屏蔽双和屏蔽双绞线绞线(STP)(STP)。机网络中常用的是三类和五类非屏蔽双绞线。机网络中常用的是三类和五类非屏蔽双绞线。5计算机网络的传输介质计算机网络的传输介质 传输介质是网络发送方和接收方之间的物理通路，计传输介质是网络发送方和接收方之间的物理通路，计算机网络中采用的传输介质分有线和无线两大类。算机网络中采用的传输介质分有线和无线两大类。

16、同轴电缆同轴电缆:同轴电缆的中间是一根可以传输电信号的同轴电缆的中间是一根可以传输电信号的金属导体，外包一个接绝缘层和金属网。金属导体，外包一个接绝缘层和金属网。同轴电缆被广泛同轴电缆被广泛用于有线电视转播网和早期的局域网中。用于有线电视转播网和早期的局域网中。光纤光纤:光纤由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层光纤由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成。构成。光纤数据传输率高、抗干扰能力强、传输距离远。光纤数据传输率高、抗干扰能力强、传输距离远。光纤有单模和多模之分。光纤有单模和多模之分。4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述 1)1)有线传输介质有线传输介质 双绞线双绞线:双绞线一般

17、分为非屏蔽双绞线双绞线一般分为非屏蔽双绞线(UTP)(UTP)和屏蔽双和屏蔽双绞线绞线(STP)(STP)。机网络中常用的是三类和五类非屏蔽双绞线。机网络中常用的是三类和五类非屏蔽双绞线。5计算机网络的传输介质计算机网络的传输介质 传输介质是网络发送方和接收方之间的物理通路，计传输介质是网络发送方和接收方之间的物理通路，计算机网络中采用的传输介质分有线和无线两大类。算机网络中采用的传输介质分有线和无线两大类。同轴电缆同轴电缆:同轴电缆的中间是一根可以传输电信号的同轴电缆的中间是一根可以传输电信号的金属导体，外包一个接绝缘层和金属网。金属导体，外包一个接绝缘层和金属网。同轴电缆被广泛同轴电缆被广

18、泛用于有线电视转播网和早期的局域网中。用于有线电视转播网和早期的局域网中。光纤光纤:光纤由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层光纤由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成。构成。光纤数据传输率高、抗干扰能力强、传输距离远。光纤数据传输率高、抗干扰能力强、传输距离远。光纤有单模和多模之分。光纤有单模和多模之分。4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述 2)2)关于光纤传输特性的说明关于光纤传输特性的说明 光是一种特殊的电磁波光是一种特殊的电磁波,不受一般电磁波的干扰不受一般电磁波的干扰,所以所以光纤抗干扰能力强光纤抗干扰能力强.从光源发出的一束光，一

19、般都含有多种不同频率的光从光源发出的一束光，一般都含有多种不同频率的光成分。不同频率的光成分在光纤中走过不同的路径。随着成分。不同频率的光成分在光纤中走过不同的路径。随着传播的距离的增大传播的距离的增大,光的成分越来越分散光的成分越来越分散,这种现象成为光这种现象成为光传播的色散。一束光在色散严重的传播介质中传播时，就传播的色散。一束光在色散严重的传播介质中传播时，就不会走的太远。不会走的太远。多模光纤的传播色散比单模光纤严重，所以同样的光多模光纤的传播色散比单模光纤严重，所以同样的光源在多模光纤比在单模光纤中时，传输的距离相对近。源在多模光纤比在单模光纤中时，传输的距离相对近。3)3)无线传

20、输介质无线传输介质 微波通信微波通信:微波的频率在微波的频率在10108 8HZHZ至至10101212HZHZ。微波沿直线。微波沿直线传播，在地面的传播距离有限。传播，在地面的传播距离有限。红外通信和激光通信红外通信和激光通信:红外线频率在红外线频率在10101212HZHZ至至10101414HZHZ。红外线沿直线传播。红外线沿直线传播。激光是一种经过处理和加强的可见光，它沿直线传播，激光是一种经过处理和加强的可见光，它沿直线传播，能量集中，并传播的较远。能量集中，并传播的较远。卫星通信卫星通信:卫星通信是利用人造地球卫星作为中继卫星通信是利用人造地球卫星作为中继转发微波信号。人造地球卫星

21、可分为近地卫星和同步卫转发微波信号。人造地球卫星可分为近地卫星和同步卫星。实现全球的通信只需三个同步卫星，而近地卫星那星。实现全球的通信只需三个同步卫星，而近地卫星那么需要多个。根据卫星的离地面的高度的不同而不同。么需要多个。根据卫星的离地面的高度的不同而不同。如铱星方案，卫星离地面的高度为如铱星方案，卫星离地面的高度为200KM 200KM，就需要，就需要6666个。个。4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述 微波通信示意图微波通信示意图4.1 4.1 计算机网络概述计算机网络概述 同同 步步 卫卫 星星通信通信示意图示意图4.2 4.2 几

22、种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 (1)OSI/RM (1)OSI/RM 1)OSI/RM 1)OSI/RM的根本概念的根本概念 19741974年，年，ISOISO发布了著名的网络互联的七层框架，称发布了著名的网络互联的七层框架，称为为0SI/RM0SI/RM。OSI/RMOSI/RM按层次结构定义了层间关系及所包括的可能按层次结构定义了层间关系及所包括的可能的效劳。它对网络的内部结构进行了高概括和精练的描的效劳。它对网络的内部结构进行了高概括和精练的描述。述。OSI OSI定义了各层所提供的效劳功能。定义了各层所提供的效劳功能。OSIOSI还定义了层与层还定义了层与层之间的接

23、口使用的原语之间的接口使用的原语.OSI/RM OSI/RM没有提供可以实现的方法，只是描述了一些概念。没有提供可以实现的方法，只是描述了一些概念。OSI/RMOSI/RM并不是一个应用标准，而是一个在制定标准时所使用并不是一个应用标准，而是一个在制定标准时所使用的概念性的框架。的概念性的框架。4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 2)OSI/RM 2)OSI/RM参考模型的参考模型的结构结构 ISOISO将功能划为七个将功能划为七个层次。层次。将信息从一层传送到将信息从一层传送到下一层是通过原语实现下一层是通过原语实现的。被传送的信息成为的。被传送的信息成为协议数

24、据单元协议数据单元PDUPDU。在。在PDUPDU进入下层之前，参加进入下层之前，参加新的控制信息新的控制信息(PCI)(PCI)和发和发送给下层的指令送给下层的指令(ICI)(ICI)。PDUPDU、PCIPCI与与ICIICI共同组成共同组成了接口据单元了接口据单元IDU.IDU.下层下层接收到接收到IDUIDU后后,就会从就会从IDUIDU中去掉中去掉ICI.ICI.物理层物理层数 据 链 路数 据 链 路层层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层主机主机A A通信控制通信控制 处理机处理机通信控制通信控制 处理机处理机传

25、输介质传输介质传输介质传输介质传输介质传输介质物理层物理层数 据 链 路数 据 链 路层层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层主机主机B B物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层0101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101

26、01010101010101010101010101010101010101010101 3)OSI/RM 3)OSI/RM参考模型各层的功能参考模型各层的功能 物理层：由连接不同结点的电缆与设备共同构成，主要功能物理层：由连接不同结点的电缆与设备共同构成，主要功能是实现数据的传输。是实现数据的传输。数据链路层：以数据链路层：以“帧为单位实现直接相连的两个设备间的数帧为单位实现直接相连的两个设备间的数据传输，并对帧中的数据位进行过失检查和流量控制。据传输，并对帧中的数据位进行过失检查和流量控制。网络层：为数据的跨结点传输创立逻辑链路网络层：为数据的跨结点传输创立逻辑链路,通过路由选择算通过路由

27、选择算法为分组选择最适当的路径法为分组选择最适当的路径,进行拥塞控制和网络互联等。进行拥塞控制和网络互联等。传输层：向用户提供可靠的端到端效劳，处理数据包错误、数传输层：向用户提供可靠的端到端效劳，处理数据包错误、数据包次序。据包次序。会话层：负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点到点会话层：负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点到点传输不中断以及管理数据交换等功能。传输不中断以及管理数据交换等功能。表示层：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，如表示层：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，如数据加密与解密、压缩与恢复等。数据加密与解密、压缩与恢复等。应用层：应用提供效劳

28、，例如实现文件传输、邮件等。应用层：应用提供效劳，例如实现文件传输、邮件等。4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议应应用用层层与与用用户户应应用用进进程程的的接接口口“做什么”表表示示层层数数据据格格式式的的转转换换“对方看起来象什么”会会话话层层会会话话管管理理与与数数据据传传输输同同步步“该谁讲话”“从哪儿讲起”传传输输层层端端到到端端可可靠靠的的数数据据传传输输“对方在哪儿”网网络络层层分分组组传传送送，路路由由选选择择，流流量量控控制制“走哪条路可以到达对方”数数据据链链路路层层相相邻邻结结点点

29、间间无无差差错错地地传传送送帧帧“每一步该怎么走”物物理理层层在在物物理理媒媒体体上上透透明明传传输输位位流流“怎样利用物理媒体”4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 (2)TCP/IP (2)TCP/IP参考模型参考模型 TCP/IPTCP/IP是指一整套数据通信协议集合，其名字是由这些协是指一整套数据通信协议集合，其名字是由这些协议中的两个重要协议组成，即传输控制协议议中的两个重要协议组成，即传输控制协议Transmission Transmission Control ProtocolControl Protocol，TCPTCP和网际协议和网际协议Inter

30、net ProtocolInternet Protocol，IPIP。19691969年，美国国防部高级研究方案管理署年，美国国防部高级研究方案管理署DARPADARPA投资创投资创立了一个实验性的分组交换网络，其目的是研究各种能提供强立了一个实验性的分组交换网络，其目的是研究各种能提供强壮、可靠、独立于厂家的数据通信技术。壮、可靠、独立于厂家的数据通信技术。1975 1975年，年，ARPANETARPANET从一个实验性网络变成一个可运行网络，并形从一个实验性网络变成一个可运行网络，并形成了一个根本的成了一个根本的TCP/IPTCP/IP协议。协议。19901990年后，年后，ARPANE

31、TARPANET开始转为民用，并逐步开展成为开始转为民用，并逐步开展成为InternetInternet。目前目前TCP/IPTCP/IP协议，已经在计算机网络中得到广泛认可和应用。协议，已经在计算机网络中得到广泛认可和应用。4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 1 1TCP/IPTCP/IP参考模型的开展参考模型的开展 ARPANETARPANET是最早出现的计算机网络之一，现代计算机网络的很多概念与方法是最早出现的计算机网络之一，现代计算机网络的很多概念与方法都是从它的根底广开展起来的。虽然都是从它的根底广开展起来的。虽然TCP/IPTCP/IP参考模型没有公认

32、为国际标准，但它参考模型没有公认为国际标准，但它却是国际上最流行的商业化协议，并被公认为当前的工业标准或却是国际上最流行的商业化协议，并被公认为当前的工业标准或“事实上的标准事实上的标准。在在TCP/IPTCP/IP协议出现后，协议出现后，19741974年年KahnKahn定义了最早的定义了最早的TCP/IPTCP/IP参考模型。参考模型。LeinerLeiner等等人又对它进行了研究和扩展。人又对它进行了研究和扩展。TCP/IP TCP/IP协议之所以能作为协议之所以能作为InternetInternet的根底，并广泛应用，重要的的根底，并广泛应用，重要的是它满足了世界范围内的数据通信的需

33、要。它的主要特点如下：是它满足了世界范围内的数据通信的需要。它的主要特点如下：开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统；硬件与操作系统；独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中；用于互联网中；统一的网络地址分配方案，使得整个统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IPTCP/IP设备在网中都具设备在网中都具有惟一的地址；有惟一的地址；标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户效劳。标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户效劳。4.2 4.2 几

34、种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 2 2TCP/IPTCP/IP参考模型各参考模型各层功能层功能 TCP/IPTCP/IP参考模型可参考模型可以分为应用层、传输层、以分为应用层、传输层、互联层、主机互联层、主机-网络层四个网络层四个层次。其中，层次。其中，TCP/IPTCP/IP参考参考模型的应用层与模型的应用层与OSI/RMOSI/RM的的应用层相对应；应用层相对应；TCP/IPTCP/IP参参考模型的传输层与考模型的传输层与OSI/RMOSI/RM的传输层相对应；的传输层相对应；TCP/IPTCP/IP参考模型的互联层与参考模型的互联层与OSI/RMOSI/RM的网络层相对应

35、；的网络层相对应；TCP/IPTCP/IP参考模型的主机参考模型的主机网络层与网络层与OSI/RMOSI/RM的数据链的数据链路层和物理层相对应。在路层和物理层相对应。在TCP/IPTCP/IP参考模型中，对参考模型中，对OSI/RMOSI/RM的表示层、会话层的表示层、会话层没有对应的协议。没有对应的协议。物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层互联层互联层传输层传输层应用层应用层主 机主 机-网 络网 络层层 OSI/RM OSI/RM TCP/IP TCP/IP 模模型型 图图4-3 TCP/IP4-3 TCP/IP参考模型与参考模型与

36、OSI/RMOSI/RM4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 主机主机网络层：它负责通过网络发送和接收网络层：它负责通过网络发送和接收IPIP数据报。数据报。TCP/IPTCP/IP参考模型允许主机连入网络时使用多种现成的协议，包括参考模型允许主机连入网络时使用多种现成的协议，包括各种通信网协议，例如各种通信网协议，例如EthernetEthernet、Token RingToken Ring、等。这种做法表、等。这种做法表达了它的兼容性与适应性，也为其成功奠定了根底。达了它的兼容性与适应性，也为其成功奠定了根底。互联层：负责将源主机的报文分组发送到目的主机，源主互

37、联层：负责将源主机的报文分组发送到目的主机，源主机与目的主机可以在机与目的主机可以在个网上，也可以在不同的网上。互联层的个网上，也可以在不同的网上。互联层的主要功能如下：主要功能如下：第一，在收到分组发送请求之后，将分组装入第一，在收到分组发送请求之后，将分组装入IPIP数据报，填数据报，填充报头，选择发送路径，然后将数据报发送到相应的网络输出线。充报头，选择发送路径，然后将数据报发送到相应的网络输出线。第二，在接收到其他主机发送的数据报之后，检查目的地址，第二，在接收到其他主机发送的数据报之后，检查目的地址，如需要转发，那么选择发送路径，转发出去；如目的地址为本结如需要转发，那么选择发送路径

38、，转发出去；如目的地址为本结点点IPIP地址，那么除去报头，将分组交送传输层处理。地址，那么除去报头，将分组交送传输层处理。第三，处理互联的路径、流量控制与拥塞问题。第三，处理互联的路径、流量控制与拥塞问题。4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 传输层：在互联网中源主机与目的主机的对等实体通信传输层：在互联网中源主机与目的主机的对等实体通信进程间建立会话连接。传输层定义了传输控制协议进程间建立会话连接。传输层定义了传输控制协议TCPTCP和用和用户数据报协议户数据报协议UDPUDP，用于满足不同应用的需要。，用于满足不同应用的需要。TCP TCP协议是一种可靠的面向

39、连接的协议，它允许将一台主机的协议是一种可靠的面向连接的协议，它允许将一台主机的字节流无过失的传送到目的主机。字节流无过失的传送到目的主机。TCPTCP协议先将应用层的字节流分协议先将应用层的字节流分成多个字节段，然后再将一个个的字节段提交给互联层发送到目成多个字节段，然后再将一个个的字节段提交给互联层发送到目的主机。目的主机的传输层再将互联层提交的多个字节段复原成的主机。目的主机的传输层再将互联层提交的多个字节段复原成字节流传送给应用层。字节流传送给应用层。TCPTCP协议同时要完成流量控制功能，协调收协议同时要完成流量控制功能，协调收发双方的发送与接收速度，以到达正确传输的目的。发双方的发

40、送与接收速度，以到达正确传输的目的。UDPUDP协议是一种不可靠的无连接协议，它主要用于不要求分组协议是一种不可靠的无连接协议，它主要用于不要求分组顺序到达的传输中，分组传输顺序检查与排序由应用层完成。顺序到达的传输中，分组传输顺序检查与排序由应用层完成。4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 虽然虽然UDPUDP与与TCPTCP相比，显得非常不可靠，但在相比，显得非常不可靠，但在 一些特定的环境下还是非常有优势的。一些特定的环境下还是非常有优势的。例如，要发送的信息较短，不值得在主机之间例如，要发送的信息较短，不值得在主机之间建立一次连接。另外，面向连接的通信通常只

41、建立一次连接。另外，面向连接的通信通常只能在两个主机之间进行，假设要实现多个主机能在两个主机之间进行，假设要实现多个主机之间的一对多或多对多的数据传输，即播送或之间的一对多或多对多的数据传输，即播送或多播，就需要使用多播，就需要使用UDPUDP协议。协议。4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 应用层：应用层包括了所有的高层协议，并且总是不断应用层：应用层包括了所有的高层协议，并且总是不断有新的协议参加。目前，应用层协议主要有以下几种：有新的协议参加。目前，应用层协议主要有以下几种：网络终端协议网络终端协议TelnetTelnet，用于实现互联网中远程登录功能；，用于

42、实现互联网中远程登录功能；文件传输协议文件传输协议FTPFTP，用于实现互联网中文件传输功能；，用于实现互联网中文件传输功能；简单邮件传输协议简单邮件传输协议SMTPSMTP，用于实现电子邮件传送功能；，用于实现电子邮件传送功能；域名系统域名系统DNSDNS，用于实现网络设备名字到，用于实现网络设备名字到IPIP地址的映射；地址的映射；简单网络管理协议简单网络管理协议SNMPSNMP，用于管理与监视网络设备；，用于管理与监视网络设备；路由信息协议路由信息协议RIPRIP，用于在网络设备之间交换路由信息；，用于在网络设备之间交换路由信息；网络文件系统网络文件系统NFSNFS，用于网络中不同主机之

43、间的文件共，用于网络中不同主机之间的文件共享；享；超文本传输协议超文本传输协议HTTPHTTP，用于，用于WWWWWW效劳。效劳。应用层协议可以分为三类：第一类依赖于面向连接的应用层协议可以分为三类：第一类依赖于面向连接的TCPTCP协议；协议；第二类依赖于面向连接的第二类依赖于面向连接的UDPUDP协议；第三类那么既可依赖于协议；第三类那么既可依赖于TCPTCP协协议，也可依赖于议，也可依赖于UDPUDP协议。其中，依赖协议。其中，依赖TCPTCP协议的主要有协议的主要有TelnetTelnet、SMTPSMTP、FTPFTP等；依赖等；依赖UDPUDP协议的主要有协议的主要有SNMPSNM

44、P、TFTPTFTP等；既依赖等；既依赖TCPTCP协协议又依赖议又依赖UDPUDP协议的主要有协议的主要有DNSDNS等。等。4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议OSI与TCP/IP参考模型的比较 OSI和TCP/IP有着许多的共同点：采用了协议分层方法，将庞大且复杂的问题划分为假设干个较容易处理的范围较小的问题；各协议层次的功能大体上相似，都存在网络层、传输层和应用层。两者都可以解决异构网的互连，实现世界上不同厂家生产的计算机之间的通信；都是计算机通信的国际性标准，虽然OSI是国际通用的，但TCP/IP是当前工业界使用最多的；都能够提供面向连接和无连接两种通信效

45、劳机制；都基于一种协议集的概念，协议集是一簇完成特定功能的相互独立的协议。OSI和TCP/IP的差异模型设计的差异OSI参考模型是在具体协议制定之前设计的，对具体协议的制定进行约束。因此，造成在模型设计时考虑不很全面，有时不能完全指导协议某些功能的实现，从而反过来导致对模型的修修补补。例如，数据链路层最初只用来处理点到点的通信网络，当播送网出现后，存在一点对多点的问题，OSI不得不在模型中插入新的子层来处理这种通信模式。当人们开始使用OSI模型及其协议集建立实际网络时，才发现它们与需求的效劳标准存在不匹配，最终只能用增加子层的方法来掩饰其缺陷。TCP/IP正好相反。协议在先，模型在后。模型实际

46、上只不过是对已有协议的抽象描述。TCP/IP不存在与协议的匹配问题。OSI和TCP/IP的差异层数和层间调用关系不同OSI协议分为7层，而TCP/IP协议只有4层，除网络层、传输层和应用层外，其它各层都不相同。另外，TCP/IP虽然也分层次，但层次之间的调用关系不像OSI那么严格。在OSI中，两个实体通信必须涉及到下一层实体，下层向上层提供效劳，上层通过接口调用下层的效劳，层间不能有越级调用关系。OSI这种严格分层确实是必要的。但是，严格按照分层模型编写的软件效率极低。为了克服以上缺点，提高效率，TCP/IP协议在保持根本层次结构的前提下，允许越过紧挨着的下一级而直接使用更低层次提供的效劳。O

47、SI和TCP/IP的差异最初设计差异TCP/IP在设计之初就着重考虑不同网络之间的互连问题，并将网际协议IP作为一个单独的重要的层次。OSI最初只考虑到用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互连在一起。后来，OSI认识到了互连网协议的重要性，然而已经来不及像TCP/IP那样将互连网协议IP作为一个独立的层次，只好在网络层中划分出一个子层来完成类似IP的作用。OSI和TCP/IP的差异对可靠性的强调不同OSI认为数据传输的可靠性应该由点到点的数据链路层和端到端的传输层来共同保证，而TCP/IP分层思想认为，可靠性是端到端的问题，应该由传输层解决。因此，它允许单个的链路或机器丧失或损坏数据，网络本

48、身不进行数据恢复。对丧失或被损坏数据的恢复是在源节点设备与目的节点设备之间进行的。在TCP/IP网络中，可靠性的工作是由主机完成。OSI和TCP/IP的差异标准的效率和性能上存在差异由于OSI是作为国际标准由多个国家共同努力而制定的，不得不照顾到各个国家的利益，有时不得不走一些折衷路线，造成标准大而全，效率却低(OSI的各项标准已超过200多)。TCP/IP参考模型并不是作为国际标准开发的，它只是对一种已有标准的概念性描述。所以，它的设计目的单一，影响因素少，不存在照顾和折衷，结果是协议简单高效，可操作性强。OSI和TCP/IP的差异市场应用和支持上不同OSI参考模型制定之初，人们普遍希望网络

49、标准化，对OSI寄予厚望，然而，OSI迟迟无成熟产品推出，阻碍了第三方厂家开发相应的软、硬件，进而影响了OSI的市场占有率和未来开展。另外，在OSI出台之前TCP/IP就代表着市场主流，OSI出台后很长时间不具有可操作性，因此，在信息爆炸，网络迅速开展的近10多年里，性能差异、市场需求的优势客观上促使众多的用户选择了TCP/IP，并使其成为“既成事实的国际标准。4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 (3)IEEE 802 (3)IEEE 802系列标准系列标准 美国电子工程师协会美国电子工程师协会(IEEE)802(IEEE)802委员会制定了委员会制定了一系列的一

50、系列的LANLAN标准标准(IEEE802(IEEE802标准标准)和和LAN/RMLAN/RM。如：。如：定义了局域网体系结构。定义了局域网体系结构。标准定义了逻辑链路功能与效劳。标准定义了逻辑链路功能与效劳。标准定义了标准定义了CSMA/CDCSMA/CD总线介质访问控制子层与总线介质访问控制子层与物理层标准。物理层标准。标准定义了令牌总线介质访问控制子层与物理标准定义了令牌总线介质访问控制子层与物理层标准。层标准。标准定义了令牌环介质访问控制子层与物理层标准定义了令牌环介质访问控制子层与物理层标准标准 标准定义了无线局域网技术。标准定义了无线局域网技术。4.2 4.2 几种典型的网络模型

51、及协议几种典型的网络模型及协议IEEE802 LAN/RMIEEE802 LAN/RM及与及与OSI/RMOSI/RM的对应关系的对应关系物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层 OSI/RM OSI/RM物理层物理层介质访问控制层介质访问控制层逻辑链路控制层逻辑链路控制层IEEE 802IEEE 802参考模型参考模型4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 4 4AppleTalkAppleTalk AppleTalk AppleTalk是是APPLEAPPLE公公司制定的网络协议，包括司制定的网络协议，包括介质访

52、问层、数据报传送介质访问层、数据报传送层、传输层、会话层和应层、传输层、会话层和应用层。在网络层、传输层用层。在网络层、传输层和会话层上套用了和会话层上套用了OSI/RMOSI/RM的功能，而将的功能，而将OSI/RMOSI/RM的物的物理层与数据链路层分解为理层与数据链路层分解为许多具有特定帧的独立层许多具有特定帧的独立层次，并将次，并将OSI/RMOSI/RM的应用层的应用层和表示层那么被合成一个和表示层那么被合成一个应用层。应用层。AppleTalk/RMAppleTalk/RM及与及与OSI/RMOSI/RM的对应关系的对应关系物理层物理层 数据链数据链 路层路层网络层网络层传输层传输

53、层会话层会话层表示层表示层应用层应用层OSI/RMOSI/RMAPPLETALK/RMAPPLETALK/RM 数据报数据报 传输层传输层传输层传输层会话层会话层应用层应用层介质访问介质访问 控制层控制层 5 5SNASNA SNA SNA是是IBMIBM公公司制定的网络协司制定的网络协议。议。由于由于SNASNA提提出的早，再加上出的早，再加上IBMIBM公司的声望，公司的声望，所以它对所以它对OSI/OSI/RMRM的影响很大。的影响很大。SNASNA关于分层关于分层的概念、层数的的概念、层数的选择以及各层的选择以及各层的功能都与功能都与OSI/RMOSI/RM类似。类似。SNA/RMSN

54、A/RM及与及与OSI/RMOSI/RM分层对应关系分层对应关系物理层物理层 数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层OSI/RMOSI/RM物理层物理层 数据链路数据链路 控制控制路 径 控路 径 控制制传输控制传输控制数据流控制数据流控制表示服务表示服务事务处理事务处理SNA/RMSNA/RM4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 6 6DNADNA和和DECnet DECnet DNA DNA是是DECDEC公司制定公司制定的网络体系结构。的网络体系结构。DE

55、CnetDECnet是这种体系结构是这种体系结构的具体实现。的具体实现。DNADNA于于19751975年提出，年提出，DNADNA也在不断地演变，也在不断地演变，以反映计算机网络组网以反映计算机网络组网技术的进展。技术的进展。最新的最新的DNADNA既支持既支持DECDEC专用的协专用的协议，也支持国际标准协议，也支持国际标准协议。议。用户程序用户程序传输协议传输协议TPTP数据通信协数据通信协议议DCMPDCMP物理层物理层网络服务网络服务NSPNSP物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层OSI/RMOSI/RMDNA/RMDNA/RM

56、 DNA/RMDNA/RM及与及与OSI/RMOSI/RM分层对应关系分层对应关系4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 7 7其它通信协议其它通信协议 1 1NetBEUINetBEUI协议协议 NetBEUI(NetBIOS Extend User Interface)NetBEUI(NetBIOS Extend User Interface)协协议是由议是由IBMIBM于于19851985年公司开发的一种局域网协议。它年公司开发的一种局域网协议。它体积小、效率高、速度快体积小、效率高、速度快,是微软最为喜爱的一种协是微软最为喜爱的一种协议。它主要用于早期的微软操

57、作系统议。它主要用于早期的微软操作系统(DOS(DOS、LAN LAN ManagerManager、Win for Workgroup)Win for Workgroup)。但在。但在Windows Windows 9.x 9.x 和和 Windows NTWindows NT中仍把它作为缺省协议。中仍把它作为缺省协议。NetBEUI NetBEUI是专门为几十台计算机组成的局域网而是专门为几十台计算机组成的局域网而设计的，不具有跨网段工作的能力，不支持路由。设计的，不具有跨网段工作的能力，不支持路由。数据传输由数据链路层媒体访问控制地址物理地数据传输由数据链路层媒体访问控制地址物理地址决定

58、。该协议的特点是对系统的要求不高址决定。该协议的特点是对系统的要求不高,运行运行占用系统资源最少。占用系统资源最少。4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 2)IPX/SPX 2)IPX/SPX协议协议 IPX/SPXIPX/SPXInternetwork Packet Internetwork Packet Exchange/Sequences Packet ExchangeExchange/Sequences Packet Exchange协议是协议是NovellNovell公司为了适应网络的开展而开发的，比较复杂，公司为了适应网络的开展而开发的，比较复杂，但具有

59、很强的适应性。它具有但具有很强的适应性。它具有“路由功能，能实现路由功能，能实现跨网段通信。当用户选用跨网段通信。当用户选用NetWareNetWare效劳器时，效劳器时，IPX/IPX/SPXSPX应是最好的选择。应是最好的选择。IPX/SPX IPX/SPX的工作方式较简单，不需任何配置，可通过的工作方式较简单，不需任何配置，可通过“网网络地址来识别自己的身份。络地址来识别自己的身份。IPXIPX负责数据的传输，但不保证负责数据的传输，但不保证数据传输的成功，而数据传输的成功，而SPXSPX负责对传输数据进行过失处理。负责对传输数据进行过失处理。在在Windows NTWindows NT

60、中不能直接使用中不能直接使用IPX/SPXIPX/SPX协议，但提供了协议，但提供了两个兼容的协议：两个兼容的协议：NWLink IPX/SPXNWLink IPX/SPX和和NWLink NetBIOSNWLink NetBIOS。它继。它继承了承了IPX/SPXIPX/SPX协议的优点，更适应了微软的操作系统和网络环协议的优点，更适应了微软的操作系统和网络环境。境。4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层 OSI/RM OSI/RM 物理层物理层介质访问控制层介质访问控制层逻

61、辑链路控制层逻辑链路控制层IPX/SPX/RMIPX/SPX/RMIPXIPXSPXSPXNETBIOSNETBIOS接口接口应用层应用层IPX/SPX/RMIPX/SPX/RM及与及与OSI/RMOSI/RM的对应关系的对应关系 3)SLIP/PPP协议协议 Internet由主机、路由器等根底通信设施构成。虽然由主机、路由器等根底通信设施构成。虽然人们广泛使用局域网与人们广泛使用局域网与Internet互连，但一些用户还需互连，但一些用户还需借助于借助于 线访问线访问Internet。为此，人们制定了串行线路。为此，人们制定了串行线路协议协议SLIP和点对点协议和点对点协议PPP。SLIP

62、 SLIP是在是在19841984年制定的串行线路年制定的串行线路InternetInternet协议，允协议，允许微机通过调制解调器建立与许微机通过调制解调器建立与InternetInternet的联系。的联系。PPPPPP是为解决是为解决SLIPSLIP存在的问题研制的点到点的数据链存在的问题研制的点到点的数据链路协议。路协议。PPPPPP能支持过失检测，支持各种协议，在连接时能支持过失检测，支持各种协议，在连接时IPIP地址可以赋值，具有身份验证功能，以及对地址可以赋值，具有身份验证功能，以及对SLIPSLIP的改的改进功能。进功能。目前目前PPPPPP协议已开展成为局域网和广域网中点对

63、点通协议已开展成为局域网和广域网中点对点通信的数据链路层的通用协议。信的数据链路层的通用协议。4.2 4.2 几种典型的网络模型及协议几种典型的网络模型及协议 (1)(1)网络操作系统概述网络操作系统概述 1)1)网络操作系统的根本概念网络操作系统的根本概念 所谓网络操作系统，就是能利用网络低层提供的数据所谓网络操作系统，就是能利用网络低层提供的数据传输功能，为高层网络用户提供共享资源管理效劳，以及传输功能，为高层网络用户提供共享资源管理效劳，以及其他网络效劳功能的网络管理软件。其他网络效劳功能的网络管理软件。4.3 4.3 网络操作系统网络操作系统 操作系统主要完成对是计算机系统资源的管理。

64、对于一个操作系统主要完成对是计算机系统资源的管理。对于一个计算机网络来说，其资源除本机的资源，还有连入到网络中的计算机网络来说，其资源除本机的资源，还有连入到网络中的其它计算机资源。网络中的任何一台计算机既要为本地用户提其它计算机资源。网络中的任何一台计算机既要为本地用户提供效劳，也可为远地的网络用户提供效劳。因此，网络操作系供效劳，也可为远地的网络用户提供效劳。因此，网络操作系统的根本任务就是：屏蔽本地资源与网络资源的差异性，为用统的根本任务就是：屏蔽本地资源与网络资源的差异性，为用户提供各种网络效劳功能，完成网络资源的管理，并提供网络户提供各种网络效劳功能，完成网络资源的管理，并提供网络系

65、统的平安性效劳等。系统的平安性效劳等。4.3 4.3 网络操作系统网络操作系统 2)2)网络操作系统的分类与开展网络操作系统的分类与开展 可以把网络操作系统分为面向任务型、通用型、可以把网络操作系统分为面向任务型、通用型、对等结构和非对等结构型。对等结构和非对等结构型。面向任务型：是为某一种特殊网络应用要求而设面向任务型：是为某一种特殊网络应用要求而设计的；计的；通用型：能提供根本的网络功能，支持多个领域通用型：能提供根本的网络功能，支持多个领域的需求。的需求。对等结构网络操作系统：在对等结构网络中，所有的计算对等结构网络操作系统：在对等结构网络中，所有的计算机的地位都是一样的，每台计算机配置

66、相同功能的操作系统，机的地位都是一样的，每台计算机配置相同功能的操作系统，计算机的资源原那么上都是可以共享的。每台计算机都以前后计算机的资源原那么上都是可以共享的。每台计算机都以前后台方式工作，前台为本地用户提供效劳，后台为其它计算机的台方式工作，前台为本地用户提供效劳，后台为其它计算机的网络用户提供效劳。对等结构的特点是：结构简单，联网计算网络用户提供效劳。对等结构的特点是：结构简单，联网计算机的负荷较重。对等结构网络操作系统一般使用规模比较小的机的负荷较重。对等结构网络操作系统一般使用规模比较小的局域网。局域网。4.3 4.3 网络操作系统网络操作系统 3)3)非对等结构网络操作系统非对等结构网络操作系统 非对等结构网络将联网结点分为网络效劳器和网络工作站非对等结构网络将联网结点分为网络效劳器和网络工作站两类。两类。在这种网络中在这种网络中,效劳器采用高配置与高性能的计算机效劳器采用高配置与高性能的计算机,集中集中管理网络的共享资源管理网络的共享资源,并为工作站提供各类效劳。工作站一般是并为工作站提供各类效劳。工作站一般是配置较低的微型机配置较低的微型机,主要为本地用户访问本地资源