计算机网络课件第二章网络体系结构

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1、计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-21第二章第二章 网络体系结构网络体系结构教学目标教学重点教学过程计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3

2、-22教学目标教学目标 理解网络体系结构的基本概念理解网络体系结构的基本概念 掌握掌握OSI参考模型参考模型 掌握掌握TCP/IP参考模型参考模型计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-23教学重点教学重点 网络体系结构的基本概念网络体系结构的基本概念 OSI参考模型各层的功能参考模型各层的功能 TCP/IP参考模型及各层的功能参考模型及各层的功能 互联网络协议互联网络

3、协议IP与与IP层服务层服务 传输层协议TCP计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-24教学过程教学过程 网络体系结构的基本概念网络体系结构的基本概念 OSI参考模型参考模型 TCP/IP参考模型参考模型 计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术

4、与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-25网络体系结构的基本概念网络体系结构的基本概念 网络协议的概念网络协议的概念 为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合称为网络协议标准或约定的集合称为网络协议(Protocol)。网络协议主要由三个要素组成：网络协议主要由三个要素组成：(1)语义语义(Semantics)：涉及用于协调与差错处理：涉及用于协调与差错处理的控制信息。的控制信息。(2)语法语法(Syntax)：涉及数据及控制信息的格式、：涉及数据及控制信息的格式、编码

5、及信号电平等。编码及信号电平等。(3)定时定时(Timing)：也称同步，涉及速度匹配和排：也称同步，涉及速度匹配和排序等。序等。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-26网络分层结构网络分层结构 计算机网络系统是一个十分复杂的系统。计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系统分解为若干个容易处理的将一个复杂系统分解为若干个容易处理的子系统，然后子系统，然后“分

6、而治之分而治之”逐个加以解决，逐个加以解决，这是系统分解的最好方法之一。这是系统分解的最好方法之一。N+1 层 N 层 N-1 层 计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-27计算机网络的层次模型计算机网络的层次模型 目前计算机网络均采用层次化的体系结构。由于目前计算机网络均采用层次化的体系结构。由于计算机网络涉及多个实体间的通信，其层次结构计算机网络涉及多个实体间的通

7、信，其层次结构一般用垂直分层模型来表示。这种层次结构的要一般用垂直分层模型来表示。这种层次结构的要点可归纳如下：点可归纳如下：(1)除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余各对等实体间进行的都是虚通信。各对等实体间进行的都是虚通信。(2)对等层的虚通信必须遵循该层的协议。对等层的虚通信必须遵循该层的协议。(3)n层的虚通信是通过层的虚通信是通过n/n-1层间接口处层间接口处n一一1层提层提供的服务以及供的服务以及n-1层的通信层的通信(通常也是虚通信通常也是虚通信)来实来实现的。现的。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版

8、社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-28计算机网络的层次模型计算机网络的层次模型 计算机 A 计算机 B 虚通信 虚通信 N 层提供服务 虚通信 N-1 层提供服务 虚通信 虚通信 N+1 层 N 层 N-1 层 N+1 层 N 层 N-1 层 物理媒体 实通信 计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络

9、技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-29计算机网络的层次模型计算机网络的层次模型 一定要弄清楚，协议和服务在概念上是很不一样一定要弄清楚，协议和服务在概念上是很不一样的。的。首先，协议的实现保证能够向上一层提供服务。首先，协议的实现保证能够向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。其次，协议是其次，协议是“水平的水平的”，即协议是控制对等实，即协议是控制对等实体之间通信的规则。但服务是体之间通信

10、的规则。但服务是“垂直的垂直的”，即服，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。务是由下层向上层通过层间接口提供的。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2102.2 OSI参考模型参考模型 国际标准化组织国际标准化组织ISO（International Standards Organization）是世界上最为）是世界上最为著名的国际标准化组织之一。著名的国际标准化

11、组织之一。ISO对网络标对网络标准最主要的贡献是为开放式系统互联准最主要的贡献是为开放式系统互联OSI（Open System Interconnection）建立）建立的参考模型的参考模型。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-211OSI参考模型的基本概念参考模型的基本概念 开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型OSI/RM是个抽象的是个抽象的概念。在概念。在1

12、983年形成了开放系统互连基本年形成了开放系统互连基本参考模型的正式文件，也就是所谓的七层参考模型的正式文件，也就是所谓的七层协议的体系结构。在标准的制定过程中，协议的体系结构。在标准的制定过程中，采用了三级抽象的原则：采用了三级抽象的原则：体系结构（体系结构（architecture）服务定义（服务定义（service definition）协议说明（协议说明（protocol specification）计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络

13、技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-212OSI参考模型的结构参考模型的结构 主机 A IMP IMP 主机 B 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数 据 链 路物理层 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数 据 链 路物理层 网络层 网络层 数 据 链 路数 据 链 路物理层 物理层 计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用20

14、23-3-213OSI参考模型各层的功能参考模型各层的功能 1.物理层物理层 物理层是数据通信的基础，通过建立物理物理层是数据通信的基础，通过建立物理链路来传输数据信号。因此物理层负责建链路来传输数据信号。因此物理层负责建立、维护和拆除物理链路，其作用是使原立、维护和拆除物理链路，其作用是使原始的数据比特流能在物理媒体上传输。为始的数据比特流能在物理媒体上传输。为数据链路层提供通明的流传输服务。数据链路层提供通明的流传输服务。为了实现物理链路的建立、维护和拆除功为了实现物理链路的建立、维护和拆除功能，物理层要定义所需的机械、电气、功能，物理层要定义所需的机械、电气、功能和规程的特性。能和规程的

15、特性。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2141.物理层物理层 常见的物理层的标准有常见的物理层的标准有RS-232C、RS-422、RS-423、RS-449，等。其中最著名和广泛，等。其中最著名和广泛采用的是采用的是RS-232C。下面就以。下面就以RS-232C为为例来说明：例来说明：计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清

16、华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-215RS-232C RS-232C接口就是物理层上所定义的一种接口就是物理层上所定义的一种串行物理接口标准，是由美国电子工业协串行物理接口标准，是由美国电子工业协会会EIA制定的。它最初是为连接计算机和调制定的。它最初是为连接计算机和调制解调器而制定的。制解调器而制定的。其机械特性规定使用其机械特性规定使用25根插针的标准连接根插针的标准连接器，对该连接器的尺寸及每个插针的排列器，对该连接器的尺寸及每

17、个插针的排列位置等都有明确的规定；位置等都有明确的规定；计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-216RS-232C 其电气特性规定逻辑其电气特性规定逻辑“1”的电平为低于的电平为低于-3V，而，而逻辑逻辑“0”的电平为高于的电平为高于+3V，使用这样高的电平，使用这样高的电平能直接连接的最大距离约能直接连接的最大距离约15米，米，通信速率低于通信速率低于20kb/s；

18、功能特性方面定义了功能特性方面定义了25针连接器中的针连接器中的20条连接线，条连接线，其中包括：其中包括：2条地线，条地线，4条数据线，条数据线，11条控制线，条控制线，3条定时信号，其余条定时信号，其余5条线是备用的或为定义的；条线是备用的或为定义的；规程特性定义了这规程特性定义了这20条连接线的连接方式和工作条连接线的连接方式和工作流程。流程。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术

19、与应用2023-3-2172.数据链路层数据链路层 数据链路层协议是建立在物理层基础上的，通过数据链路层协议是建立在物理层基础上的，通过一些数据链路层协议，在不太可靠的物理链路上一些数据链路层协议，在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。实现可靠的数据传输。在数据链路层中，比特流被组织成数据链路层协在数据链路层中，比特流被组织成数据链路层协议数据单元议数据单元(通常称为帧通常称为帧)，并以其为传输单位。，并以其为传输单位。数据链路层的主要作用是实现帧的正确传输，通数据链路层的主要作用是实现帧的正确传输，通过进行必要的同步控制、链路管理、差错控制、过进行必要的同步控制、链路管理、差错控制、流量

20、控制，为网络层提供可靠的无差错的数据信流量控制，为网络层提供可靠的无差错的数据信息。息。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2183.网络层网络层 数据链路层研究和解决的是相邻的节点之数据链路层研究和解决的是相邻的节点之间的通信问题，实现的任务是在两个相邻间的通信问题，实现的任务是在两个相邻节点间透明的，无差错的，帧信息的传送。节点间透明的，无差错的，帧信息的传送。

21、数据链路层不能解决由多条链路组成的通数据链路层不能解决由多条链路组成的通路的数据传输问题。路的数据传输问题。在网络层中，数据以网络层协议数据单元在网络层中，数据以网络层协议数据单元(通常称为分组通常称为分组)为单位进行传输。为单位进行传输。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2193.网络层网络层 网络层的主要功能，就是实现整个网络系网络层的主要功能，就是实现整个网

22、络系统内的连接，为传输层提供整个网络范围统内的连接，为传输层提供整个网络范围内两个终端用户之间数据传输的通路。内两个终端用户之间数据传输的通路。网络层关心的是通信子网的运行与控制，网络层关心的是通信子网的运行与控制，主要解决如何使数据分组跨越通信子网从主要解决如何使数据分组跨越通信子网从源端传送到目的端的问题，这就需要在通源端传送到目的端的问题，这就需要在通信子网中进行路由选择。另外，为了避免信子网中进行路由选择。另外，为了避免通信子网中出现过多的分组而造成网络拥通信子网中出现过多的分组而造成网络拥塞，需要对流入的分组数量进行控制。塞，需要对流入的分组数量进行控制。计算机网络技术与应用简明教程

23、计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2204.传输层传输层 传输层是第一个正真用来完成端到端，也传输层是第一个正真用来完成端到端，也就是主机到主机通信的层次。就是主机到主机通信的层次。传输层提供的是端到端的透明数据传输服传输层提供的是端到端的透明数据传输服务，使高层用户不必关心通信子网的工作务，使高层用户不必关心通信子网的工作方式，由此高层软件便可运行于任何通信方式，由此高层软件便可运行于任何

24、通信子网上。子网上。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2214.传输层传输层 传输层还要处理端到端的差错控制和流量传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制等问题。控制等问题。在传输层即以上的高层中，数据传送的单在传输层即以上的高层中，数据传送的单位不再另外命名，通称为报文。位不再另外命名，通称为报文。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大

25、学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2225.会话层会话层 会话层是进程与进程之间通信的层次，其会话层是进程与进程之间通信的层次，其主要功能是组织和同步不同主机上各种进主要功能是组织和同步不同主机上各种进程间的通信程间的通信(也称为对话也称为对话)。会话层负责在两个会话层实体之间进行对会话层负责在两个会话层实体之间进行对话连接的建立和拆除。话连接的建立和拆除。会话层还提供在数据流中插入同步点的机会话层还提供在数据流中插入同步点的

26、机制。制。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2236.表示层表示层 表示层为上层用户提供统一的数据或信息表示层为上层用户提供统一的数据或信息的语法表示方法。的语法表示方法。为了让采用不同编码方式的计算机在通信为了让采用不同编码方式的计算机在通信中能够相互理解数据的内容，可以采用抽中能够相互理解数据的内容，可以采用抽象的标准方法来定义数据结构，并采用标象的标准方法来

27、定义数据结构，并采用标准的编码表示形式。准的编码表示形式。数据压缩和加密也是表示层所提供的表示数据压缩和加密也是表示层所提供的表示变换功能。变换功能。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2247.应用层应用层 应用层是开放系统互连环境的最高层。不应用层是开放系统互连环境的最高层。不同的应用层为特定类型的网络应用提供访同的应用层为特定类型的网络应用提供访问问OSI环境

28、的手段。环境的手段。网络环境下不同主机间的文件传送访问和网络环境下不同主机间的文件传送访问和管理、传送标准电子邮件的文电处理系统、管理、传送标准电子邮件的文电处理系统、使不同类型的终端和主机通过网络交互访使不同类型的终端和主机通过网络交互访问的虚拟终端协议等都属于应用层的范畴。问的虚拟终端协议等都属于应用层的范畴。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-225OSI 环

29、境中数据的传输环境中数据的传输 计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2262.3 TCP/IP参考模型参考模型 TCP协议最早由斯坦福大学的两名研究人员于协议最早由斯坦福大学的两名研究人员于1973年提出。年提出。1983年，年，TCP/IP被系统采用。随被系统采用。随着着Unix的成功，的成功，TCP/IP逐步成为逐步成为Unix机器的标准机器的标准网络协议。网络

30、协议。Internet的前身的前身ARPANET最初使用最初使用NCP(Network Control Protocol)协议，由于协议，由于TCP/IP协议具有跨平台特性，协议具有跨平台特性，ARPANET的实验的实验人员在经过对人员在经过对TCP/IP的改进以后，规定连入的改进以后，规定连入ARPANET的计算机都必须采用的计算机都必须采用TCP/IP协议。随协议。随着着ARPANET逐渐发展成为逐渐发展成为Internet,TCP/IP协议协议就成为就成为Internet的标准连接协议。的标准连接协议。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社

31、网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-227TCP/IP的体系结构的体系结构 TCP/IP协议其实是一个协议集合，其命名协议其实是一个协议集合，其命名源于其中两个最为重要的协议：源于其中两个最为重要的协议：TCP协议协议和和IP协议。协议。TCP/IP协议并不完全符合协议并不完全符合OSI的七层参考的七层参考模型。模型。TCP/IP采用同样分层的策略使网络采用同样分层的策略使网络实现结构化，但与实现结构化，但与OSI参考模型不同，参考模型不同，TCP/

32、IP体系结构模型只有四层，自下往上体系结构模型只有四层，自下往上分别是网络接口层，网际层，传输层和应分别是网络接口层，网际层，传输层和应用层。用层。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-228TCP/IP与与OSI的比较的比较 OSI参考模型和参考模型和TCP/IP参考模型有很多相似之处。参考模型有很多相似之处。它们都是基于独立的协议集的概念。而且，层的它们都是基于独

33、立的协议集的概念。而且，层的功能也大体相似。功能也大体相似。在这两个模型中，传输层及传输层之上的层都为在这两个模型中，传输层及传输层之上的层都为希望其低层能够提供端到端的，与网络无关的传希望其低层能够提供端到端的，与网络无关的传输服务。这些低层和传输层形成了传输提供者。输服务。这些低层和传输层形成了传输提供者。同样，在这两个模型中，传输层以上的层都是使同样，在这两个模型中，传输层以上的层都是使用传输服务的由应用主导的用户。用传输服务的由应用主导的用户。除了这些基本的相似之处以外，两个模型也有很除了这些基本的相似之处以外，两个模型也有很多差别。多差别。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与

34、应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-229TCP/IP与与OSI的比较的比较应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI 的体系结构应用层网络接口层网际层 IP(各种应用层协议如TELNET,FTP,SMTP 等)运输层(TCP 或 UDP)TCP/IP 的体系结构无连接分组交付服务运输服务(可靠或不可靠)各种应用服务TCP/IP 的三个服务层次计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术

35、与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-230互联网络协议互联网络协议IP与与IP层服务层服务 在在TCP/IP模型的网络层中含有四个重要的模型的网络层中含有四个重要的协议：网际协议协议：网际协议IP、互联网控制报文协议、互联网控制报文协议ICMP、地址解析协议、地址解析协议ARP和反向地址解析和反向地址解析协议协议RARR。网络层的功能主要由网络层的功能主要由IP来提供。除了提供来提供。除了提供端到端的分组转

36、发功能外，端到端的分组转发功能外，IP还提供了很还提供了很多扩充功能。多扩充功能。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2311.网际协议网际协议IP(Internet Protocol)网络层最重要的协议是网络层最重要的协议是IP协议，它将多个网络联协议，它将多个网络联成一个互连网，可以把高层的数据以多个数据报成一个互连网，可以把高层的数据以多个数据报的形式通过互连

37、网转发出去。的形式通过互连网转发出去。IP的基本任务是通过互连网传送数据报，各个的基本任务是通过互连网传送数据报，各个IP数据报之间是相互独立的。主机上的数据报之间是相互独立的。主机上的IP层向传输层向传输层提供服务。层提供服务。IP不保证服务的可靠性，在主机资不保证服务的可靠性，在主机资源不足的情况下，它可能丢弃某些数据报，同时源不足的情况下，它可能丢弃某些数据报，同时IP也不检查被数据链路层丢弃的数据。也不检查被数据链路层丢弃的数据。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网

38、络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2322.互联网控制报文协议互联网控制报文协议ICMP 为了使互连网能报告为了使互连网能报告IP数据报的差错，或提供有数据报的差错，或提供有关意外情况的信息，在关意外情况的信息，在IP层加入了一种特殊用途层加入了一种特殊用途的报文机制，即因特网控制报文协议的报文机制，即因特网控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protocol）。）。ICMP允许主机或路由器报告差措情况和提供有关允许主机或路由器报告差措情况和提供有关异常情况的报告。但异常情况的报告。

39、但ICMP不是高层协议，而是不是高层协议，而是IP层的协议。层的协议。ICMP报文作为报文作为IP层数据报的数据，加层数据报的数据，加上数据报的首部，组成数据报发送出去。上数据报的首部，组成数据报发送出去。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2332.互联网控制报文协议互联网控制报文协议ICMP ICMP报文的种类有两种，即报文的种类有两种，即ICMP差错报差错报告

40、报文和告报文和ICMP询问报文。询问报文。ICMP差错报告报文共有差错报告报文共有5种，即：种，即：(1)终点不可达终点不可达 (2)源站抑制源站抑制 (3)时间超过时间超过 (4)参数问题参数问题 (5)改变路由改变路由(重定向重定向)计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2342.互联网控制报文协议互联网控制报文协议ICMP ICMP询问报文有四种，即回送请求和回

41、答、询问报文有四种，即回送请求和回答、时间戳请求和回答、掩码地址请求和回答，时间戳请求和回答、掩码地址请求和回答，以及路由器询问和通告。以及路由器询问和通告。在应用层有一个很常用的服务叫做在应用层有一个很常用的服务叫做PING(Packet InterNet Groper)，用来测，用来测试两个主机之间的连通性。试两个主机之间的连通性。PING使用了使用了ICMP回送请求与回送回答报文。回送请求与回送回答报文。PING是是应用层直接使用网络层应用层直接使用网络层ICMP的一个例子。的一个例子。它没有通过传输层的它没有通过传输层的TCP或或UDP。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用

42、简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2353.地址解析协议地址解析协议ARP 在在TCP/IP网络环境下，为每个主机都分配网络环境下，为每个主机都分配了一个了一个32位的位的IP地址，这种互连网地址是地址，这种互连网地址是在网际范围内标识主机的一种逻辑地址。在网际范围内标识主机的一种逻辑地址。为了让数据在物理网络上传送，必须知道为了让数据在物理网络上传送，必须知道彼此的物理地址（彼此的物理地址（MAC地址）。这样

43、就存地址）。这样就存在把互连网地址转换为物理地址的地址转在把互连网地址转换为物理地址的地址转换问题。这就需要在网络层有一组服务能换问题。这就需要在网络层有一组服务能够将够将IP地址转换为相应物理地址的协议，地址转换为相应物理地址的协议，即地址解析协议即地址解析协议ARP。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2363.地址解析协议地址解析协议ARP 在进行数据发送时，

44、如果源端主机只有目在进行数据发送时，如果源端主机只有目的主机的的主机的IP地址，而没有对应的物理地址，地址，而没有对应的物理地址，则广播则广播ARP请求以获取目的站物理地址，请求以获取目的站物理地址，目的站在接收到由源端主机发来的目的站在接收到由源端主机发来的ARP请请求后必须响应该请求。这样源端主机就能求后必须响应该请求。这样源端主机就能够获得目的主机的物理地址，并将其放入够获得目的主机的物理地址，并将其放入相应的高速缓存中相应的高速缓存中(Cache)。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与

45、应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-2374.反向地址解析协议反向地址解析协议RARP 反向地址解析协议用于一种特殊情况，如反向地址解析协议用于一种特殊情况，如果站点初始化以后，只有自己的物理地址果站点初始化以后，只有自己的物理地址而没有而没有IP地址，则它可以通过地址，则它可以通过RARP协议，协议，发出广播请求，征求自己的发出广播请求，征求自己的IP地址，而地址，而RARP服务器则负责响应。这样，无服务器则负责响应。这样，无IP地址地址的站点可以通过的站点可以通过RARP协议取得自己的协议取得自己

46、的IP地地址。址。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-238端口的概念端口的概念 TCP/IP参考模型的传输层主要有两个协议，参考模型的传输层主要有两个协议，分别是传输控制协议分别是传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）和用户数据报协议）和用户数据报协议UDP（User Datagram Procotol）。这两）。这两个协

47、议都必须使用端口和上层的应用进程个协议都必须使用端口和上层的应用进程进行通信。进行通信。端口是个非常重要的概念，因为应用层的端口是个非常重要的概念，因为应用层的各种进程是通过相应的端口与传输层实体各种进程是通过相应的端口与传输层实体进行交互的。进行交互的。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-239端口的概念端口的概念TCP 报文段UDP用户数据报应用进程 TCP 报

48、文段 应用进程端口端口TCP 分用UDP 分用IP 分用IP 数据报IP 数据报发送方接收方计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-240端口的概念端口的概念 端口号分为两类。一类是由因特网指派名字端口号分为两类。一类是由因特网指派名字和号码公司和号码公司ICANN负责分配给一些常用的应负责分配给一些常用的应用层程序固定使用的熟知端口（用层程序固定使用的熟知端口（wel

49、l-known port），其值一般为），其值一般为01023，例如：，例如：应用程序FTPTELNETSMTPDNSTFTPHTTPSNMP熟知端口212325536980161 另一类则是一般端口，用来随时分配给请求另一类则是一般端口，用来随时分配给请求通信的客户进程，其值一般大于通信的客户进程，其值一般大于1023。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-241传

50、输控制协议传输控制协议TCP TCP是是TCP/IP体系中面向连接的协议，它的主体系中面向连接的协议，它的主要作用是在不可靠的网络服务上提供端到端的要作用是在不可靠的网络服务上提供端到端的可靠字节流。所有可靠字节流。所有TCP连接都是全双工的和点连接都是全双工的和点对点的，不支持广播（对点的，不支持广播（broadcasting）和多播）和多播（multicasting）。）。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术

51、与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-242传输控制协议传输控制协议TCP端口发送 TCP 报文段TCPTCP接收缓存发送缓存报文段报文段报文段端口发送端接收端向发送缓存写入数据块从接收缓存读取数据块应用进程应用进程计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-24320 字节的固定首部TCP首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序

52、 号紧 急 指 针窗 口确 认 号保 留FIN32 bitSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充TCP 数据部分TCP 首部TCP 报文段IP 数据部分IP 首部发送在前计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-244TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认

53、号保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充源端口和目的端口字段各占 2 字节。端口是运输层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-245TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认 号保

54、留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充序号字段占 4 字节。TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-246TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针

55、窗 口确 认 号保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充确认号字段占 4 字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-247TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认 号保 留FINSYNRST

56、PSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充数据偏移占 4 bit，它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位不是字节而是 32 bit 字（4 字节为计算单位）。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-248TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急

57、 指 针窗 口确 认 号保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充保留字段占 6 bit，保留为今后使用，但目前应置为 0。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-249TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认 号保 留FINSYNRSTPSHACK

58、URG比特 0 8 16 24 31填 充紧急比特 URG 当 URG 1 时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-250TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认 号保 留FINSYNRSTP

59、SHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充确认比特 ACK 只有当 ACK 1 时确认号字段才有效。当 ACK 0 时，确认号无效。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-251TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认 号保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8

60、 16 24 31填 充推送比特 PSH(PuSH)接收 TCP 收到推送比特置 1 的报文段，就尽快地交付给接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-252TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认 号保 留FINSYNRSTPSHA

61、CKURG比特 0 8 16 24 31填 充复位比特 RST(ReSeT)当 RST 1 时，表明 TCP 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-253TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认 号

62、保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充同步比特 SYN 同步比特 SYN 置为 1，就表示这是一个连接请求或连接接受报文。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-254TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认 号保 留FINSYNRSTPSHAC

63、KURG比特 0 8 16 24 31填 充终止比特 FIN(FINal)用来释放一个连接。当FIN 1 时，表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-255TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认 号保 留FINSYNRSTPS

64、HACKURG比特 0 8 16 24 31填 充窗口字段窗口字段 占占 2 字节。窗口字段用来控制对方发送字节。窗口字段用来控制对方发送的数据量，单位为字节。的数据量，单位为字节。TCP 连接的一端根据设置的缓连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小，然后通知对方以存空间大小确定自己的接收窗口大小，然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。确定对方的发送窗口的上限。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技

65、术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-256TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认 号保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充检验和 占 2 字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在 TCP 报文段的前面加上 12 字节的伪首部。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络

66、技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-257TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认 号保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充紧急指针字段 占 16 bit。紧急指针指出：在本报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）。计算机网络技术与应用简明教程计算机网络技术与应用简明教程 清华大学出版社清华大学出版社网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用网络技术与应用2023-3-258TCP首部20字节固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认 号保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充选项字段 长度可变。TCP 只规定了一种选项，即最大报文段长度 MSS(Maximum Segment Size)。MS