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计算机网络应用基础教案-1.4网络体系结构与网络协议基础


1.4 网络体系结构与网络协议基础 教学内容:网络体系结构与网络协议基础。 教学目的:了解网络体系结构与网络协议基础。 教学重难点:网络参考模型各层的功能划分。 教学课时:2 课时 教学过程: 一、OSI 参考模型。 ISO 开放系统互连参考模型。OSI 是 Open System Interconnect 的 缩写,意为开放式系统互联。 一般都叫 OSI 参考模型,是 ISO(

国 际标准化组织)组织在 1985 年研究的网络互联模型。该体系结构标 准定义了网络互连的七层框架(物理层、数据链路层、网络层、传输 层、会话层、表示层和应用层) 划分原则 ISO 为了更好的使网络应用更为普及,就推出了 OSI 参考模型。 其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。 这样所有公司都 有相同的规范,就能互联了。提供各种网络服务功能的计算机网络系 统是非常复杂的。根据分而治之的原则,ISO 将整个通信功能划分为 七个层次,划分原则是: (1)网路中各节点都有相同的层次; (2)不同节点的同等层具有相同的功能; (3)同一节点内相邻层之间通过接口通信; (4)每一层使用下层提供的服务,并向其上层提供服务;

(5)不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。 分层功能 第 7 层应用层:OSI 中的最高层。为特定类型的网络应用提供了 访问 OSI 环境的手段。 应用层确定进程之间通信的性质, 以满足用户 的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作, 而且还要作为应用进程的用户代理, 来完成一些为进行信息交换所必 需的功能。它包括:文件传送访问和管理 FTAM、虚拟终端 VT、事 务处理 TP、远程数据库访问 RDA、制造报文规范 MMS、目录服务 DS 等协议;应用层能与应用程序界面沟通,以达到展示给用户的目 的。 在此常见的协议有:HTTP, HTTPS, FTP, TELNET, SSH, SMTP, POP3 等。 第 6 层表示层: 主要用于处理两个通信系统中交换信息的表示方 式。为上层用户解决用户信息的语法问题。它包括数据格式交换、数 据加密与解密、数据压缩与终端类型的转换。 第 5 层会话层:在两个节点之间建立端连接。为端系统的应用程 序之间提供了对话控制机制。 此服务包括建立连接是以全双工还是以 半双工的方式进行设置,尽管可以在层 4 中处理双工方式 ;会话层 管理登入和注销过程。它具体管理两个用户和进程之间的对话。如果 在某一时刻只允许一个用户执行一项特定的操作, 会话层协议就会管 理这些操作,如阻止两个用户同时更新数据库中的同一组数据。 第 4 层传输层:—常规数据递送-面向连接或无连接。为会话层 用户提供一个端到端的可靠、透明和优化的数据传输服务机制。包括

全双工或半双工、流控制和错误恢复服务;传输层把消息分成若干个 分组,并在接收端对它们进行重组。不同的分组可以通过不同的连接 传送到主机。这样既能获得较高的带宽,又不影响会话层。在建立连 接时传输层可以请求服务质量,该服务质量指定可接受的误码率、延 迟量、安全性等参数,还可以实现基于端到端的流量控制功能。 第 3 层网络层:本层通过寻址来建立两个节点之间的连接,为源 端的运输层送来的分组,选择合适的路由和交换节点,正确无误地按 照地址传送给目的端的运输层。 它包括通过互连网络来路由和中继数 据 ;除了选择路由之外,网络层还负责建立和维护连接,控制网络 上的拥塞以及在必要的时候生成计费信息。 第 2 层数据链路层:在此层将数据分帧,并处理流控制。屏蔽物 理层,为网络层提供一个数据链路的连接,在一条有可能出差错的物 理连接上,进行几乎无差错的数据传输(差错控制) 。本层指定拓扑 结构并提供硬件寻址; 第 1 层物理层: 处于 OSI 参考模型的最底层。 物理层的主要功能 是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接, 以便透明的传送比 特流。 数据发送时,从第七层传到第一层,接收数据则相反。 上三层总称应用层,用来控制软件方面。下四层总称数据流层, 用来管理硬件。除了物理层之外其他层都是用软件实现的。 数据在发至数据流层的时候将被拆分。 在传输层的数据叫段,网络层叫包,数据链路层叫帧,物理层叫

比特流,这样的叫法叫 PDU(协议数据单元) 二、TCP/IP 网络协议。 TCP/IP 协议不是 TCP 和 IP 这两个协议的合称, 而是指因特网整 个 TCP/IP 协议族。 TCP/IP 协议模块关系 从协议分层模型方面来讲,TCP/IP 由四个层次组成:网络接口 层、网络层、传输层、应用层。 网络接口层 物理层是定义物理介质的各种特性: 1、机械特性; 2、电子特性; 3、功能特性; 4、规程特性。 数据链路层是负责接收 IP 数据包并通过网络发送,或者从网络 上接收物理帧,抽出 IP 数据包,交给 IP 层。 常见的接口层协议有: Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame relay、HDLC、 PPP ATM 等。 网络层 负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。 处理来自传输层的分组发送请求,收到请求后,将分组装入 IP 数据报,填充报头,选择去往信宿机的路径,然后将数据报发往适当

的网络接口。 处理输入数据报:首先检查其合法性,然后进行寻径--假如该数 据报已到达信宿机,则去掉报头,将剩下部分交给适当的传输协议; 假如该数据报尚未到达信宿,则转发该数据报。 处理路径、流控、拥塞等问题。 网络层包括:IP(Internet Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol) 控制报文协议、 ARP(Address Resolution Protocol) 地址转换协议、 RARP(Reverse ARP)反向地址转换协议。 IP 是网络层的核心,通过路由选择将下一条 IP 封装后交给接口 层。IP 数据报是无连接服务。 ICMP 是网络层的补充, 可以回送报文。 用来检测网络是否通畅。 Ping 命令就是发送 ICMP 的 echo 包, 通过回送的 echo relay 进行 网络测试。 ARP 是正向地址解析协议, 通过已知的 IP, 寻找对应主机的 MAC 地址。 RARP 是反向地址解析协议,通过 MAC 地址确定 IP 地址。比如 无盘工作站还有 DHCP 服务。 传输层 提供应用程序间的通信。其功能包括:一、格式化信息流;二、 提供可靠传输。为实现后者,传输层协议规定接收端必须发回确认, 并且假如分组丢失, 必须重新发送, 即耳熟能详的 “三次握手” 过程,

从而提供可靠的数据传输。 传输层协议主要是:传输控制协议 TCP(Transmission Control Protocol)和用户数据报协议 UDP(User Datagram protocol) 。 应用层 向用户提供一组常用的应用程序, 比如电子邮件、 文件传输访问、 远程登录等。远程登录 TELNET 使用 TELNET 协议提供在网络其它 主机上注册的接口。TELNET 会话提供了基于字符的虚拟终端。文件 传输访问 FTP 使用 FTP 协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。 应用层协议主要包括如下几个:FTP、TELNET、DNS、SMTP、 NFS、HTTP。 FTP(File Transfer Protocol)是文件传输协议,一般上传下载用 FTP 服务,数据端口是 20H,控制端口是 21H。 Telnet 服务是用户远程登录服务, 使用 23H 端口, 使用明码传送, 保密性差、简单方便。 DNS(Domain Name Service)是域名解析服务,提供域名到 IP 地 址之间的转换,使用端口 53。 SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) 是简单邮件传输协议, 用来 控制信件的发送、中转,使用端口 25。 NFS(Network File System)是网络文件系统,用于网络中不同 主机间的文件共享。 HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 是超文本传输协议,用于实现 互联网中的 WWW 服务,使用端口 80。

TCP/IP 结构对应 OSI 关系图

三、 、总结。 四、网络作业(在线作业) 。


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