《计算机网络基础》PPT课件.ppt

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1、网络程序设计,主讲人：王岩 沈阳航空航天大学 计算机学院 电子信箱：,参考书,任泰明 TCP/IP协议与网络编程 西安电子科技大学出版社 谭献海 等 网络编程技术及应用 清华大学出版社 谢希仁 计算机网络教程,C:Documents and Settingswy ping ,应用举例,第一章 计算机网络基础,OSI参考模型 TCP/IP参考模型 网络程序寻址方式 网络程序体系结构 系统类型重定义,国际标准化组织( I S O )开发了开放式系统互联( O S I )参考模型，以促进计算机系统的开放互联。该模型为计算机间开放式通信所需要定义的功能层次建立了全球标准。 O S I模型将通信会话需要

2、的各种进程划分成7个相对独立的功能层次(见右图)，这些层次的组织是以在一个通信会话中事件发生的自然顺序为基础的。,OSI七层协议模型,1. OSI参考模型,OSI模型的数据传输,PH,SH,TH,NH,DH,DT,AH,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,发送进程,接收进程,物理传输媒体,2. TCP/IP参考模型,TCP/IP的架构,TCP/IP中每一层负责不同的功能：,应用层，负责处理特定的应用程序细节。各种不同的TCP/IP实现都会提供下面这些通用的应用程序： Telnet 远程登录。 FTP 文件传输协议。 S

3、MTP 简单邮件传送协议。 SNMP 简单网络管理协议。 HTTP 超文本传输协议。 TFTP 简单文件传输协议。 传输层，主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议族中，有两个传输协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。,网络层，有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。网络层协议包括:IP协议（网际协议），ARP协议（地址解析协议），RARP（逆地址解析协议），ICMP协议（Internet互联网控制报文协议），IGMP协议（ Internet组管理协议）。 网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一

4、起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。,TCP/IP 协议族,HTTP,。,SMTP,FTP,TELNET,SNMP,TFTP,。,应用层,Port,23,21,25,80,161,69,网络接口 1,网络接口 2,网络接口3,利用TCP/IP 协议进行通讯,Application,Transport,Network interface,FTP client,TCP,FTP server,TCP,(端-端 通信),Network,(设备驱动与接口卡),(网络应用:ftp, smtp, http),(路由,转发,互连),Windows操作系统的总体架构,应用程序(EXE),动态链接库

5、(DLL),应用程序 (EXE),驱动程序(VXD, SYS),硬件,应 用 层,核 心 层,EXE是一个独立且能直接执行的模块。DLL是一个共享的函数库，它提供标准的接口供其它应用程序调用，本身不能单独运行，被应用程序调用时就成为程序的一部分。,应用层是可以直接接触到的，各种用户界面都是应用层程序执行的结果。文件扩展名是.exe或.dll。,在应用层下面是核心层(kernel)。Windows95/98下核心层程序扩展名是.vxd;WindowsNT/2000下核心层扩展名是.sys,核心层的程序叫驱动程序。驱动程序为上层应用程序提供底层的支持。,TCP/IP协议,Windows程序,Use

6、r.exe,WS2_32.DLL,ftp.exe,Tcpip.sys,Tcpip.sys,Ne2000.sys,网卡,应用层,核心层,网卡驱动程序,TCP/IP 协议在Windows中的实现,3 . 网络程序寻址方式,使用TCP/IP协议的互连网使用3个等级的地址：即物理（链路）地址、互连网（IP）地址、端口地址。 每一种地址都与TCP/IP体系结构中的特定层相对应。,地址分类,（一）物理地址 在局域网中，硬件地址又称为物理地址或MAC地址，这一地址被固化在每个网卡的ROM中，每个网卡在出厂时都赋于了一个全世界范围内唯一的地址编号，地址为6字节（即48位）。,（二）IP地址 IP 地址就是给每

7、个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符。 目前IP地址是一个32位地址(IPv4)，可以用来标识连接在因特网上的每一个主机。 在因特网上没有两个主机具有同样的IP地址。 下一代的IP为IPv6。,为了使32位地址更加简洁和更容易阅读，因特网的地址通常写成用小数点将各字节分开的形式。,IP地址设置,TCP 报文,IP 数据报,MAC 帧,应用层数据,首部,首部,尾部,首部,A,Y,X,B,Z,主机 B 向 A 发送 ARP 响应分组,主机 A 广播发送 ARP 请求分组,ARP 请求,ARP 请求,ARP 请求,209.0.0.5,209.0.0.6,0

8、0-00-C0-15-AD-18,08-00-2B-00-EE-0A,我是 209.0.0.5，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18 我想知道主机 209.0.0.6 的硬件地址,我是 209.0.0.6 硬件地址是 08-00-2B-00-EE-0A,A,Y,X,B,Z,209.0.0.5,209.0.0.6,00-00-C0-15-AD-18,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 数据报,IP层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节 在抽象的网络层上

9、讨论问题，就能够使用 统一的、抽象的 IP 地址 研究主机和主机或主机和路由器之间的通信,不同层次、不同区间的源地址和目的地址,（三）端口地址 到达目的主机并非在因特网上进行数据通信的最终目的。 今天的计算机是多进程设备，即可以在同一时间运行多个进程。 因特网通信的最终目的是使一个进程能够和另一个进程通信。 为了能同时运行多个进程，需要有一种方法对不同的进程打上标号。换言之，必须将地址赋给这些进程。 端口是用来标志应用层的进程。 TCP/IP中的端口地址是16位长。,4 .网络程序体系结构,客户机服务器结构,网络应用程序一般是以客户机服务器结构工作的。在这种工作方式中，一个服务器程序通常事先已

10、经启动，并在一个众所周知的端口监听对服务的请求。客户应用程序需要服务时，便向提供该服务的服务器发出请求，服务器在接收到请求后，就响应客户提出的请求。,客户机服务器结构的特点,客户机程序之间并不直接交流信息，它们仅与服务器通信。客户机之间可以通过服务器中转通信。,服务器方有一个固定的、公开的地址，包括IP地址和端口号码。IP地址唯一地标识主机，端口号标识主机上运行的某个服务进程。,服务器的两种工作方式,服务器都可工作在两种不同的方式： 循环方式在计算机中一次只运行一个服务器进程。当有多个客户进程请求服务时，服务器进程就按请求的先后顺序依次做出响应。 并发方式在计算机中同时运行多个服务器进程，每一

11、个服务器进程对某个特定的客户进程做出响应。,网络程序中通信双方的标识,为了唯一地标识网络中通信的某一方，就要使用一个如下的三元组：（本地协议，本地IP地址，本地端口号）,因此通信的双方可以使用如下六元组： （本地协议，本地IP地址，本地端口号，远程协议，远程IP地址，远程端口号）,由于通信的双方在端到端的传输层只能使用相同的协议，因此一个完整的网间通信可简化为一个五元组： （协议，本地IP地址，本地端口号，远程IP地址，远程端口号） 这里的协议主要是TCP、UDP,传统客户/服务器模式的不足,瓶颈问题：服务器的带宽、存储、计算等资源受限，容易成为网络瓶颈 单点失效问题：服务器是整个网络的中心，

12、失效将会导致服务无法访问,网络边缘闲置资源利用的需求,随着计算技术的发展,位于Internet边缘的接入设备(也就是网络的最终用户)拥有 越来越强的计算、存储等能力，传统的网络结构无法有效地利用这些资源,完全分布式的网络结构 无中心服务器，网络中的节点既是客户端又是服务器 将服务器的功能分布到各个网络中的各个节点，充分利用这些节点的计算、存储、带宽等资源,P2P（Peer-to-Peer,点对点）结构,typedef unsigned char u_char; typedef unsigned short u_short; typedef unsigned int u_int; typedef

13、 unsigned long u_long; typedef unsigned char BYTE; typedef unsigned short WORD; typedef unsigned long DWORD; typedef char CHAR; typedef int BOOL; typedef float FLOAT; typedef int INT;,部分常用的从基本类型重新定义出来的新类型,5 . 系统类型重定义,typedef unsigned int UINT; typedef short SHORT; typedef long LONG; typedef SHORT * PSHORT; typedef LONG * PLONG; typedef void * HANDLE; /Handle to a window typedef UINT WPARAM; /32-bit message parameter. typedef LONG LPARAM; /32-bit message parameter. typedef LONG LRESULT; /Signed result of message processing,Thank You！,