windows网络编程课件

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1、WindowsWindows网络编程实用教程网络编程实用教程网络编程实用教程网络编程实用教程授课教师：授课教师：职务：职务：第第1章章Internet与网络通信模型概述与网络通信模型概述课程描述课程描述课程描述课程描述随着随着InternetInternet技术的应用技术的应用和普及，人类社会已经进和普及，人类社会已经进入信息化的网络时代。入信息化的网络时代。TCP/IPTCP/IP是是InternetInternet的通信的通信协议，它的发展与协议，它的发展与InternetInternet技术的普及是密技术的普及是密不可分的。它采用信息打不可分的。它采用信息打包的方法简化各种不同类包的方法

2、简化各种不同类型计算机之间的信息输入，型计算机之间的信息输入，所有接入所有接入InternetInternet的计算的计算机都必须支持机都必须支持TCP/IPTCP/IP。当。当然，然，InternetInternet技术并不是技术并不是一开始就这样成熟的，它一开始就这样成熟的，它经过了一个从无到有、从经过了一个从无到有、从简单到完善的过程。本章简单到完善的过程。本章介绍介绍InternetInternet的发展历史的发展历史和现状，以及和现状，以及TCP/IPTCP/IP的概的概况和体系结构。况和体系结构。本章知识点本章知识点1.1 Internet1.1 Internet概述概述1.2 1

3、.2 网络通信模型和协议簇网络通信模型和协议簇1.1 Internet概述概述1.1.1 Internet1.1.1 Internet的发展历史的发展历史1.1.2 Internet1.1.2 Internet的管理机构的管理机构1.1.3 1.1.3 国内国内InternetInternet网络建设的现状网络建设的现状1.1.1Internet1.1.1Internet的发展历史的发展历史p1957年，当时的苏联发射了斯普特尼克号人造地球年，当时的苏联发射了斯普特尼克号人造地球卫星，这也是人类第一颗人造地球卫星，作为回应，卫星，这也是人类第一颗人造地球卫星，作为回应，美国国防部成立了高级研究

4、项目局（美国国防部成立了高级研究项目局（ARPA），研究），研究如何将科学技术更好地应用于军事领域。正是这个组如何将科学技术更好地应用于军事领域。正是这个组织推动了织推动了Internet的发展，因此追根溯源，的发展，因此追根溯源，Internet也可以说是冷战的产物。也可以说是冷战的产物。p1962年，美国空军委托兰德公司的年，美国空军委托兰德公司的Paul Baran来研来研究如何在遭受核打击后保持对导弹和轰炸机的控制和究如何在遭受核打击后保持对导弹和轰炸机的控制和指挥，建立一个在核打击下逃生的军事研究网络。这指挥，建立一个在核打击下逃生的军事研究网络。这个网络必须是分散的，这样才能保证在

5、任何一个地点个网络必须是分散的，这样才能保证在任何一个地点被攻击后，军方都可以组织有效力量进行反击。被攻击后，军方都可以组织有效力量进行反击。1.1.1 Internet的发展历史的发展历史 p1968年，年，ARPA和和BBN公司签订了研发阿帕网公司签订了研发阿帕网（ARPANET）的合同。）的合同。1969年，年，BBN公司构建了一个公司构建了一个物理网络，把加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学等地的物理网络，把加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学等地的4台计算机连接起来，这也是最早的台计算机连接起来，这也是最早的Internet的雏形了，的雏形了，当时的网络带宽仅为当时的网络带宽仅为50kbit/s

6、。p1972年，年，BBN公司的公司的Ray Tomlinson开发了第开发了第1个电子个电子邮件程序。同年，高级研究项目局（邮件程序。同年，高级研究项目局（ARPA）更名为美）更名为美国国防高级研究项目局（国国防高级研究项目局（DARPA）。此时，阿帕网通）。此时，阿帕网通过网络控制协议（过网络控制协议（NCP）来传输数据，可以实现在同一）来传输数据，可以实现在同一网络中运行的主机间的通信。网络中运行的主机间的通信。p1973年，年，DARPA开始研发开始研发TCP/IP协议簇。这个新的协协议簇。这个新的协议簇允许不同类型的计算机可以在网络中互联，并且互议簇允许不同类型的计算机可以在网络中互

7、联，并且互相通信。相通信。1.1.1 Internet的发展历史的发展历史p19741974年，年，InternetInternet名词首次在传输控制协议的文档中使用。名词首次在传输控制协议的文档中使用。p19761976年，年，Robert M.MetcalfeRobert M.Metcalfe博士发明了使用同轴电缆高速传输博士发明了使用同轴电缆高速传输数据的以太网。数据的以太网。p19791979年，北卡罗莱纳州大学的一名研究生和其他程序员一起开发年，北卡罗莱纳州大学的一名研究生和其他程序员一起开发了新闻组（了新闻组（USENETUSENET），它通常应用于电子邮件和讨论组。），它通常应用

8、于电子邮件和讨论组。p19811981年，美国国家基金会为无法访问年，美国国家基金会为无法访问ARPANETARPANET的机构创建了一个的机构创建了一个56kbit/s56kbit/s的骨干网络，叫做的骨干网络，叫做CSNETCSNET，并计划在，并计划在CSNETCSNET和和ARPANETARPANET之间之间建立连接。建立连接。p19831983年，因特网活动委员会（年，因特网活动委员会（IABIAB）成立。从）成立。从19831983年年1 1月月1 1日起，每日起，每台连接到台连接到ARPANETARPANET的计算机都必须支持的计算机都必须支持TCP/IPTCP/IP。p1984

9、1984年，阿帕网被拆分成两个网络，即阿帕网和军用网络年，阿帕网被拆分成两个网络，即阿帕网和军用网络（MILNETMILNET），美国国防部继续对这两个网络提供支持。），美国国防部继续对这两个网络提供支持。p19851985年，美国国家科学基金会开始部署新的年，美国国家科学基金会开始部署新的T1T1线路，并于线路，并于19881988年年完成。完成。p19861986年，互联网工程任务组（年，互联网工程任务组（IETFIETF）成立，这是松散的、自律的、）成立，这是松散的、自律的、志愿的民间学术组织，其主要任务是负责互联网相关技术规范的志愿的民间学术组织，其主要任务是负责互联网相关技术规范的研

10、发和制定。研发和制定。1.1.1 Internet的发展历史的发展历史p19921992年年1212月，清华大学校园网（月，清华大学校园网（TUNETTUNET）建成并投入使用，）建成并投入使用，这是中国第一个采用这是中国第一个采用TCP/IPTCP/IP体系结构的校园网。体系结构的校园网。p19931993年年3 3月，中国科学院高能物理研究所接入美国斯坦福月，中国科学院高能物理研究所接入美国斯坦福线性加速器中心（线性加速器中心（SLACSLAC）的）的64kbit/s64kbit/s专线正式开通。这专线正式开通。这条专线是中国部分接入条专线是中国部分接入InternetInternet的第

11、一根专线。的第一根专线。p19931993年年1111月，月，NCFCNCFC主干网网络开通并投入运行，并于主干网网络开通并投入运行，并于19941994年年4 4月与美国的月与美国的InternetInternet互联成功，成为我国最早的互联成功，成为我国最早的国际互联网络。国际互联网络。p19951995年年1 1月，原邮电部电信总局分别在北京、上海开通月，原邮电部电信总局分别在北京、上海开通64kbit/s64kbit/s专线，开始向社会提供专线，开始向社会提供InternetInternet接入服务，中接入服务，中国互联网进入商用化阶段。国互联网进入商用化阶段。1.1.2 Intern

12、et的管理机构的管理机构1 1InternetInternet协会协会2 2InternetInternet体系结构委员会体系结构委员会3 3InternetInternet工程指导小组工程指导小组4 4InternetInternet数字分配机构数字分配机构5 5InternetInternet网络信息中心网络信息中心6 6中国互联网络信息中心中国互联网络信息中心1.1.3 国内国内Internet网络建设的现状网络建设的现状排 名应 用普 及 率1即时通信80.9%2搜索引擎79.4%3网络音乐75.2%4网络新闻71.5%5网络视频63.4%6网络游戏63.2%7博客/个人空间62.1%

13、8微博48.7%9电子邮件47.9%10社交网络47.6%11网络文学39.5%12网络购物37.8%13网上支付32.5%14网上银行32.4%15论坛/BBS28.2%16团购12.6%17旅行预订8.2%18网络炒股7.8%1.2 网络通信模型和协议簇网络通信模型和协议簇1.2.1 OSI1.2.1 OSI参考模型参考模型1.2.2 TCP/IP1.2.2 TCP/IP协议簇体系结构协议簇体系结构1.2.1OSI1.2.1OSI参考模型参考模型OSI参考模型的通信过程参考模型的通信过程PDU在在OSI参考模型中的特定名称参考模型中的特定名称p在在OSIOSI参考模型中，对等层协议之间交换

14、的信息单元统称为协议参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元（数据单元（PDUPDU，Protocol Data UnitProtocol Data Unit）。而在传输层及其下面）。而在传输层及其下面各层中，各层中，PDUPDU还有各自特定的名称还有各自特定的名称OSI参考模型中的层次PDU的特定名称传输层数据段（Segment）网络层数据包（Packet）数据链路层数据帧（Frame）物理层比特（Bit）1物理层物理层2 2数据链路层数据链路层p帧的简要结构帧的简要结构查看本地计算机的网卡信息和查看本地计算机的网卡信息和MAC地址地址pIpconfig/allIpconf

15、ig/all3网络层网络层p网络层位于网络层位于OSIOSI协议参考模型的第协议参考模型的第3 3层，它的主要功能如下。层，它的主要功能如下。p（1 1）为传输层提供服务）为传输层提供服务p（2 2）组包和拆包）组包和拆包p（3 3）路由选择）路由选择p（4 4）流量控制）流量控制4传输层传输层传输层的主要功能如下。传输层的主要功能如下。为对话或连接提供可靠的传输服务。为对话或连接提供可靠的传输服务。在通向网络的单一物理连接上实现该在通向网络的单一物理连接上实现该连接的复用。连接的复用。在单一连接上提供端到端的序号与流在单一连接上提供端到端的序号与流量控制、差错控制及恢复等服务。量控制、差错控

16、制及恢复等服务。5会话层会话层会话层的功能主要如下。会话层的功能主要如下。建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通。建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通。同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时从何处重新发送。及通信中断时从何处重新发送。支持校验点功能，会话在通信失效时可以从校验点支持校验点功能，会话在通信失效时可以从校验点恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。表示层表示层p不同的计算机体系结构中使用的数据表示法也不同。不同的计算机体系结构中使用的数据表示法也不同。为了使不同类型的

17、计算机之间能够实现相互通信，为了使不同类型的计算机之间能够实现相互通信，就需要提供一种公共的语言。就需要提供一种公共的语言。p表示层如同应用程序和网络之间的翻译官，主要解表示层如同应用程序和网络之间的翻译官，主要解决用户信息的语法表示问题，即提供格式化的表示决用户信息的语法表示问题，即提供格式化的表示和数据转换服务，数据的压缩、解压、加密、解密和数据转换服务，数据的压缩、解压、加密、解密都在该层完成都在该层完成7应用层应用层p应用层是应用层是OSIOSI参考模型的最高层，它可以向应用程序提参考模型的最高层，它可以向应用程序提供服务，这些服务按其向应用程序提供的特性分成组，供服务，这些服务按其向

18、应用程序提供的特性分成组，并称为服务元素。并称为服务元素。p应用层并不是指运行在网络上的某个特定的应用程序，应用层并不是指运行在网络上的某个特定的应用程序，它可以为应用程序提供服务，包括文件传输、文件管理它可以为应用程序提供服务，包括文件传输、文件管理以及电子邮件的信息处理等。以及电子邮件的信息处理等。p应用层中包含的典型协议包括应用层中包含的典型协议包括FTPFTP、TelnetTelnet、SMTPSMTP、HTTPHTTP、DNSDNS等。在管理和使用网络的过程中，经常会使等。在管理和使用网络的过程中，经常会使用到这些应用层的协议。用到这些应用层的协议。1.2.2 TCP/IP协议簇体系

19、结构协议簇体系结构1 1网络接口层网络接口层p在在TCP/IPTCP/IP参考模型中，网络接口层位于最低层。它参考模型中，网络接口层位于最低层。它负责通过网络发送和接收负责通过网络发送和接收IPIP数据报。网络接口层包数据报。网络接口层包括各种物理网络协议，例如局域网的括各种物理网络协议，例如局域网的EthernetEthernet（以（以太网）协议、太网）协议、Token RingToken Ring（令牌环）协议，分组交（令牌环）协议，分组交换网的换网的X.25X.25协议等。协议等。2 2网络层网络层在在TCP/IPTCP/IP参考模型中，网络层位于第参考模型中，网络层位于第2 2层。它

20、负责将源主机的报文分组发送到层。它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一个网段中，也可以在不同的网段中。目的主机，源主机与目的主机可以在一个网段中，也可以在不同的网段中。网络层包括下面网络层包括下面4 4个核心协议。个核心协议。IP IP（Internet ProtocolInternet Protocol，网际协议）：主要任务是对数据包进行寻址和，网际协议）：主要任务是对数据包进行寻址和路由，把数据包从一个网络转发到另一个网络。路由，把数据包从一个网络转发到另一个网络。ICMP ICMP（Internet Control Message ProtocolInterne

21、t Control Message Protocol，网际控制报文协议）：用，网际控制报文协议）：用于在于在IPIP主机和路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络是否连通、主机主机和路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络是否连通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息，这些控制消息虽然并不传输用是否可达、路由是否可用等网络本身的消息，这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。ARP ARP（Address Resolution ProtocolAddress Resolution Protocol，地址解析协议）

22、：可以通过，地址解析协议）：可以通过IPIP地地址址得知其物理地址（得知其物理地址（MacMac地址）的协议。在地址）的协议。在TCP/IPTCP/IP网络环境下，每个主机都分网络环境下，每个主机都分配了一个配了一个3232位的位的IPIP地址，这种互联网地址是在网际范围标识主机的一种逻辑地址，这种互联网地址是在网际范围标识主机的一种逻辑地址。为了让报文在物理网络上传送，必须知道目的主机的物理地址，这样地址。为了让报文在物理网络上传送，必须知道目的主机的物理地址，这样就存在就存在IPIP地址向物理地址的转换问题。地址向物理地址的转换问题。RARP RARP（Reverse Address Re

23、solution ProtocolReverse Address Resolution Protocol，逆向地址解析协议）：，逆向地址解析协议）：该协议用于完成物理地址向该协议用于完成物理地址向IPIP地址的转换。地址的转换。3 3传输层传输层在在TCP/IPTCP/IP参考模型中，传输层位于第参考模型中，传输层位于第3 3层。它负责层。它负责在应用程序之间实现端到端的通信。传输层中在应用程序之间实现端到端的通信。传输层中定义了下面两种协议。定义了下面两种协议。TCP TCP：是一种可靠的面向连接的协议，它允许：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差错地传送到目的主机。将一

24、台主机的字节流无差错地传送到目的主机。TCPTCP同时要完成流量控制功能，协调收发双方的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，达到正确传输的目的。发送与接收速度，达到正确传输的目的。UDP UDP：是一种不可靠的无连接协议。与：是一种不可靠的无连接协议。与TCPTCP相相比，比，UDPUDP更加简单，数据传输速率也较高。当通更加简单，数据传输速率也较高。当通信网的可靠性较高时，信网的可靠性较高时，UDPUDP方式具有更高的优越方式具有更高的优越性。性。4 4应用层应用层在在TCP/IPTCP/IP参考模型中，应用层位于最高层，其中包括了所有与网络相关的高层协议。参考模型中，应用

25、层位于最高层，其中包括了所有与网络相关的高层协议。常用的应用层协议说明如下。常用的应用层协议说明如下。Telnet Telnet（Teletype NetworkTeletype Network，网络终端协议）：用于实现网络中的远程登录功能。，网络终端协议）：用于实现网络中的远程登录功能。FTP FTP（Protocol Protocol，文件传输协议）：用于实现网络中的交互式文件传输功能。，文件传输协议）：用于实现网络中的交互式文件传输功能。SMTP SMTP（Simple Mail Transfer ProtocolSimple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协

26、议）：用于实现网络中，简单邮件传输协议）：用于实现网络中的电子邮件传送功能。的电子邮件传送功能。DNS DNS（Domain Name SystemDomain Name System，域名系统）：用于实现网络设备名称到，域名系统）：用于实现网络设备名称到IPIP地址的映射。地址的映射。SNMP SNMP（Simple Network Management ProtocolSimple Network Management Protocol，简单网络管理协议）：用于管理，简单网络管理协议）：用于管理与监视网络设备。与监视网络设备。RIP RIP（Routing Information Prot

27、ocolRouting Information Protocol，路由信息协议）：用于在网络设备之间交，路由信息协议）：用于在网络设备之间交换路由信息。换路由信息。NFS NFS（Network Network，网络文件系统）：用于网络中不同主机之间的文件共享。，网络文件系统）：用于网络中不同主机之间的文件共享。HTTP HTTP（Hyper Text Transfer ProtocolHyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议）：这是，超文本传输协议）：这是互联网互联网上应用上应用最为广泛的一种网络协议。所有的最为广泛的一种网络协议。所有的WWWWWW文件都必须遵守这个标准。设计文件都必须遵守这个标准。设计HTTPHTTP的最初的最初目的是为了提供一种发布和接收目的是为了提供一种发布和接收HTMLHTML页面的方法。页面的方法。