1第5章計算機網絡5.1計算機網絡概述5.2傳輸介質5.3網絡體系結構與互聯設備5.4因特網25.1計算機網絡概述5.1.1計算機網絡定義5.1.2計算機網絡組成5.1.3計算機網絡發展5.1.4計算機網絡分類3所謂計算機網絡，就是將地理位置不同且具有獨立功能的多臺計算機系統，通過通信設備和線路相互連接起來，并配以功能完善的網絡軟件，實現信息傳送和資源共享的系統。更為簡潔的定義是：互連的自主計算機系統的集合。5.1.1計算機網絡的定義5.1計算機網絡概述4要點：獨立：能獨立運行，不依賴于其他計算機連接：以任何通信方式有線方式：同軸電纜、光纖、雙絞線無線方式：紅外、無線電波、微波、衛星網絡軟件：IE、MSN、監控軟件、協議軟件等信息傳送：聲音、圖像、視頻、文字等資源共享：計算機硬件、軟件、信息5計算機網絡網絡設備通信線路(傳輸介質)網絡軟件客戶機服務器網卡網絡互連設備雙絞線同軸電纜光纜微波衛星網絡傳輸協議網絡操作系統網絡管理軟件網絡應用軟件5.1.2計算機網絡的組成6計算機網絡發展的三個階段：（1）以主機為中心的聯機終端系統（2）以通信子網為中心的主機互聯（3）具有層次化體系結構的標準化網絡5.1.3計算機網絡的發展7（1）以主機為中心的聯機終端網絡系統（遠程終端計算機通信網、第一代計算機網絡）始于20世紀50年代至60年代中，形成遠程終端的計算機網絡，發展的動因：資源共享的需求（CPU、外設、軟件、數據）大型項目的合作（進行工程項目協作）人與人之間的溝通（電子郵件）5.1.3計算機網絡的發展8終端集中器（TS）：通信處理機。一端用高速線路與主機相連，另一端用多條低速電纜與終端相連。前端處理機（FEP)：一般用功能較弱的計算機,分工完成通信任務的設備。主機（HOST)：主要進行數據處理。調制解調器（M)：把計算機或終端的數字信號變換成可以在通信線路上傳送的信號。5.1.3計算機網絡的發展9以主機為中心的聯機終端網絡系統特征——共享主機軟硬件資源單臺主機：執行計算和通信任務多臺終端：執行用戶交互缺點主機負荷重線路利用率低主機故障，整個系統全部癱瘓10例子：銀行本市通存通兌業務銀行分行(單個主機)--市內儲蓄網點(終端)11（2）以通信子網為中心的主機互連（分組交換網、第二代計算機網絡）為了提高第一代計算機網絡通信線路的資源利用率及通訊的可靠性、正確性，20世紀60年代中美國出現第一個分組交換網ARPAnet分組交換網就是以通信子網為中心，主機和終端為外圍構成用戶資源子網，不僅可共享通信子網的資源，而且還可共享用戶子網中的硬、軟件資源5.1.3計算機網絡的發展12（2）以通信子網為中心的主機互連（分組交換網、第二代計算機網絡）HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信線路13主機/主機網絡演變階段CCP：處理主機之間通信任務的專用計算機

通信任務從主機中分離，由通信控制處理機（CCP）完成CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT14兩層網絡概念的出現由CCP組成的傳輸網絡——通信子網，為主機提供信息傳輸服務建立在通信子網基礎上的主機集合——資源子網，提供計算資源。CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子網1516以通信子網為中心的主機互連特征——多主機為中心的網絡網絡結構：通訊子網+資源子網優點數據處理與通信分離線路利用率高17例子銀行全國通存通兌業務銀行分行1(主機)--銀行分行2(主機)···因特網的前身—分組交換網ARPANET美蘇冷戰時期由美國軍方建立的實驗性網絡最初60’s的4個節點→70’s的60多個節點，地域跨越美洲、歐洲18為什么需要標準化？不同網絡設備之間的兼容性和互操作性是推動網絡體系結構的標準化的原動力國際標準國際標準化組織（ISO）于1984年提出了一個能使各種計算機網絡在世界范圍內互聯成網的標準框架OpenSystemInterconnection/ReferenceModel(開放系統互聯參考模型，簡稱OSI參考模型)OSI參考模型是一種概念上的網絡模型事實上的標準：TCP/IP(因特網的骨干協議)（3）具有層次化體系結構的標準化網絡（第三代計算機網絡）5.1.3計算機網絡的發展19（3）具有層次化體系結構的標準化網絡（第三代計算機網絡）5.1.3計算機網絡的發展20隨著計算機技術和信息技術的發展，計算機網絡向綜合化和高速化方向發展。綜合化：提供的服務和傳輸的信息綜合化高速化：傳輸速度快（百兆、千兆）趨勢之一：電話、電視、網絡“三網合一”趨勢之二：電力線上網趨勢之三：移動通信系統技術3G、4G、5G（4）計算機網絡發展趨勢5.1.3計算機網絡的發展211、按網絡的拓撲結構分類2、按網絡的作用范圍分類3、按網絡的交換功能分類4、按網絡的通信性能分類5、按網絡的使用范圍分類5.1.4計算機網絡的分類221.按網絡的拓撲結構分類引用拓撲學方法，把網絡中的計算機和通信設備抽象為一個點，把傳輸介質抽象為一條線，由點和線組成的幾何圖形就是計算機網絡的拓撲結構。網絡的拓撲結構反映出網中每個實體的結構關系，是建設計算機網絡的第一步，是實現各種網絡協議的基礎，它對網絡的性能，系統的可靠性與通信費用都有重大影響。星形、總線型、環形、樹形及網狀幾種。5.1.4計算機網絡的分類23（1）星形拓撲結構每個結點都由一條單獨的通信線路與中心結點連結。5.1.4計算機網絡的分類每個工作站與中央交換機雙向連接，工作站可以是終端、微型或小型計算機；中央交換機是用于對整個網絡進行控制和交換的設備。優點：結構簡單、容易實現、便于管理，連接點的故障容易監測和排除。缺點：中心結點是全網絡的可靠瓶頸，中心結點出現故障會導致網絡的癱瘓。24（2）環形拓撲結構各結點通過通信線路組成閉合回路。5.1.4計算機網絡的分類傳輸介質把這些動態轉發器相互聯接起來形成一個閉合環形。連接在轉發器上的用戶終端把數據分組注入環中，這些分組在環中傳輸，所經環中每個轉發器，都檢查該分組的地址域，并接受與該轉發器地址相同的分組信息。優點：結構簡單、布線容易、適合使用光纖，傳輸距離遠。缺點：每個結點均成為網絡可靠性的瓶頸，任意結點出現故障都會造成網絡癱瘓，另外故障診斷也較困難。25（3）總線拓撲結構結點之間按廣播方式通信，直接連接到公共總線上，一個結點發出信息，總線上其它結點均可“收聽”到。5.1.4計算機網絡的分類網絡配置包括一根稱為總線的中央電纜，網中所有工作站都由一個電纜接線盒接到總線上去，從工作站發出的信號經由電纜盒傳到總線上，信號在總線上沿兩個方向傳輸，信號可達網中每一個工作站，最終傳到總線的兩個端點上。優點：結構簡單、布線容易、可靠性較高，易于擴充。缺點：所有的數據都需經過總線傳送，總線成為整個網絡的瓶頸；出現故障診斷較為困難。26（4）樹形拓撲結構結點按層次結構連結，信息交換主要在上下結點之間進行，相鄰結點或同層結點之間一般不進行數據交換。優點：連結簡單，維護方便，適用于匯集信息的應用要求。

缺點：資源共享能力較低，可靠性不高，任何一個工作站或鏈路的故障都會影響整個網絡運行。5.1.4計算機網絡的分類27（5）網狀拓撲結構無規則結構，結點之間的聯結是任意的，沒有規律。優點：系統可靠性高，比較容易擴展。缺點：結構復雜，由于連接的不完全性，需要有交換節點，每一結點都與多點進行連結，因此必須采用路由算法和流量控制方法。AB5.1.4計算機網絡的分類28局域網(LocalAreaNetwork，LAN)范圍：小城域網(MetropolitanAreaNetwork，MAN)范圍：中等廣域網(WideAreaNetwork，WAN)范圍：廣互聯網(Internet)范圍：全球5.1.4計算機網絡的分類2.按網絡的作用范圍分類29（1）計算機局域網（LAN，LocalAreaNetwork）特點：地理范圍有限在1km~20km較高的通頻帶寬度和數據傳輸率1~20Mbps傳輸介質：雙絞線、同軸電纜和光纖數據傳輸可靠，出錯率低（10-11）5.1.4計算機網絡的分類30適用范圍：企業、學校、樓宇、宿舍、小區拓撲結構環形、總線形、星形5.1.4計算機網絡的分類31（2）計算機廣域網（WAN，WideAreaNetwork）特點：又稱遠程網RN（RemoteNetwork）分布范圍幾十公里到幾千公里，傳輸率較低誤碼率高：傳輸距離遠，依靠公共傳輸網拓撲結構：網狀5.1.4計算機網絡的分類32計算機廣域網使用的公共通信線路網絡服務公共電話網（PSTN，PublicSwitchTelephoneNetwork）：MODEM、電話線、撥號、9.6kb/s～56kb/s.綜合業務數字網（ISDN，IntegratedServiceDigitalNetwork）：電話線路、專用設備、撥號、64k、128k、144kb/s非對稱數字用戶環線（ADSL，AsymmetricalDigitalSubscriberLoop）：上行速率640kb/s，下行速率8Mb/s。5.1.4計算機網絡的分類33（3）計算機互聯網(Internet)把全世界不同國家、不同地區、不同部門和結構類型不同的計算機廣域網，局域網通過網絡互聯設備連接而組成一個松散結合的全球互聯網絡.網絡結構：樹形結構5.1.4計算機網絡的分類345.1.4計算機網絡的分類355.2.1有線傳輸5.2.2無線傳輸5.2傳輸介質36屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線（1）雙絞線：由兩根彼此絕緣、相互纏繞成螺旋狀的銅線組成。纏繞的目的是減少電磁干擾，提高傳輸質量。5.2.1有線傳輸37雙絞線的連接38

（2）同軸電纜：由內外兩個導體組成，內導體是一根金屬線，外導體是一根柱形的套管，一般是金屬線編織成的網狀結構，內外導體之間有絕緣層。分類：1、細纜價格較低，安裝方便，通信距離較短，最大為185米。局域網中的同軸電纜主要是細纜。2、粗纜造價高，安裝難度大，標準距離長，可靠性高。只在要求較高的場合使用。5.2.1有線傳輸39同軸電纜的連接40（3）光纖：纖細、柔韌、能夠傳導光信號的媒體。特點：依靠光波承載信息速率高，通信容量大帶寬:25000~30000GHz 僅受光電轉換器件的限制（＞100Gb/s）傳輸損耗小，適合長距離傳輸抗干擾性能極好，保密性好輕便5.2.1有線傳輸415.2.1有線傳輸玻璃封套塑料外套玻璃內芯單芯光纜多芯光纜玻璃內芯塑料外套玻璃封套外殼42包括：無線電、微波、衛星特點：使用電磁波或光波攜帶信息無需物理連接適用于長距離或不便布線的場合易受干擾5.2.2無線傳輸43（1）無線電固定終端點（基站）和終端之間是無線鏈路BS基站用戶計算機和終端BS基站覆蓋的無線電區域5.2.1傳輸介質44頻率：100MHz—10GHz兩個地面站之間傳送可視范圍距離：50-100km速率低，幾百kb/s地球地面站之間的直視線路微波傳送塔（2）微波5.2.2無線傳輸45與地面站相對固定位置使用3個衛星覆蓋全球，網絡無縫接入傳輸距離遠傳輸延遲時間長36,000公里地球（3）衛星5.2.2無線傳輸465.3.1網絡體系結構5.3.2ISO的OSI參考模型5.3.3OSI的數據傳輸5.3.4網絡通訊模式5.3.5網絡互聯設備5.3網絡體系結構與互聯設備47計算機網絡的主要功能是資源共享和信息交換。要真正實現網絡中的計算機與終端間正確地傳送信息和數據，都必須遵循某種互相都能接受的規則、標準或約定。這種約定或規則稱做網絡協議（Protocol）。5.3.1網絡體系結構1網絡協議網絡協議的三個要素：(1)語法：數據與控制信息的結構或格式。(2)語義：需要發出何種控制信息、完成何種動作以及做出何種應答。(3)同步：各種事件出現的時序。語法語義時序命令標志：0xA1設置電機正轉角度；0xA2設置電機正轉角度；0xA3設置電機控制參數；0xA4復位電機；只有接收到0xA4后才能接收0xA3；49為了解決不同媒介連接起來的不同設備和網絡系統在不同的應用環境下實現互操作的問題，采用分層的方法，將網絡互聯的龐大而復雜的問題，劃分為若干個較小而容易解決的問題，計算機網絡的各層和層間協議的集合稱為“網絡體系結構”。5.3.1網絡體系結構2網絡體系結構505.3.1網絡體系結構把網絡操作分成復雜性較低的單元，結構清晰，易于實現和維護使設計人員能專心設計和開發所關心的功能模塊獨立性強——上層只需了解下層通過層間接口提供什么服務—黑箱方法適應性強——只要服務和接口不變，層內實現方法可任意改變分層結構的優點：515.3.2ISO的OSI參考模型1984年，ISO提出了一個能使各種計算機網絡在世界范圍內互聯成網的標準框架：OpenSystemInterconnection/ReferenceModel開放系統互聯參考模型，簡稱OSI參考模型“開放”——世界上任何兩個系統只要遵循同一協議就可互相進行通信“系統”——一臺或多臺計算機以及與其相關的外設、操作員、信息傳輸手段等的集合52OSI體系結構將網絡的不同功能劃分為7層5.3.2ISO的OSI參考模型53（1）物理層(Physical)建立在物理通訊介質基礎上，作為系統與通訊介質的接口；實現在物理媒體上傳送比特流：機械特性：物理連接器的尺寸、形狀、規格電氣特性：信號電平，脈沖寬度等功能特性：接口引腳的功能作用規程特性：信號時序，應答關系，操作過程傳輸過程包括激活、維護和關閉物理連接。5.3.2ISO的OSI參考模型54（2）數據鏈路層(DataLink)加強物理層傳輸比特流的功能，提供可靠的數據傳輸，使相鄰結點間的鏈路對網絡層呈現為一條無錯的鏈路；數據傳輸單位是幀；數據鏈路連接的建立、維持和釋放。5.3.2ISO的OSI參考模型55（3）網絡層（Network）選擇合適的路由，使發送站的運輸層所傳下來的分組能夠按照地址找到目的主機，“點—點”連接；數據傳送的單位是分組或包；流量控制和擁塞控制、流量統計。5.3.2ISO的OSI參考模型AB56（4）傳輸層（Transport）5.3.2ISO的OSI參考模型上三層傳輸層下三層上三層傳輸層下三層RRRRR向上提供標準的傳輸服務向下屏蔽不同的通信子網傳輸層是資源子網和通信子網的接口層；屏蔽各類通信子網的差異，使應用層不受通信子網技術變化的影響；57（4）傳輸層（Transport）傳輸層的功能是保證在不同子網的兩臺設備間數據可靠地傳輸，“端—端”連接，通過端口號區分進程；進行數據分段并組裝成報文流，傳輸單位為：報文；傳輸差錯校驗與恢復。5.3.2ISO的OSI參考模型58（5）會話層（Session）面向用戶的連接服務，而非面向通訊的；允許用戶在設備之間建立、維持和終止會話；會話層使用校驗點可使通信會話在通信失效時從校驗點繼續恢復通信。類比打電話的過程。5.3.2ISO的OSI參考模型59（6）表示層（Presentation）掩蓋不同系統間的數據格式的不同性；將不同系統的不同表示方法轉換成標準形式；IBM—EBCDIC編碼PC—ASCII編碼數據壓縮與恢復、數據加密與解密等。5.3.2ISO的OSI參考模型本地表示1本地表示2公共表示公共表示表示層會話層60（7）應用層（Application）直接面向用戶，為用戶提供各種網絡服務；處理被傳送數據的表示問題，即語義表示；由若干個特定應用服務組成；虛擬終端協議(VTP)、文件傳輸訪問管理(FTAM)。5.3.2ISO的OSI參考模型61OSI環境下兩臺主機通信示意圖5.3.2ISO的OSI參考模型信息傳遞的路線是：應用進程PA從發送端的第7層向下依次傳到第1層，然后通過網絡的物理介質傳到第1個結點，從該結點的第1層上升到第3層，完成路徑選擇后再下到第1層，然后通過網絡傳到第2個結點，最后傳到接收端，從第1層上升到第7層后劇達應用進程PB。625.3.2ISO的OSI參考模型網絡層次QQ通訊(QQ應用軟件)7應用層使用文件傳輸協議等6表示層采用統一的編碼方式，加密算法5會話層創建QQ進程及一條與服務器的連接4傳輸層找到QQ服務器進程并保證數據正確3網絡層所發送的數據怎么到達服務器2數據鏈路層組織成數據幀發送1物理層發送比特流635.3.2ISO的OSI參考模型網絡層次公司7應用層經理6表示層替老板寫信的助理5會話層寫信封的秘書4傳輸層送信司機3網絡層郵局中的排序工人2數據鏈路層郵局中的裝拆箱工人1物理層郵局中的運輸工人645.3.3OSI中的數據傳輸655.3.3OSI中的數據傳輸665.3.4網絡通訊模式一、單播：主機之間“一對一”的通訊模式。如果10個客戶機需要相同的數據，則服務器需要逐一傳送，重復10次相同的工作。

優點：服務器及時響應客戶機的請求。容易實現個性化服務。缺點：服務器流量＝客戶機數量×客戶機流量；客戶數量大、服務器不堪重負。685.3.4網絡通訊模式二、廣播：主機之間“一對所有”的通訊模式，網絡中主機都可以接收到所有信息。

優點：網絡設備簡單，維護簡單，成本低廉。服務器流量負載極低。缺點：無法針對每個客戶提供個性化服務。廣播禁止在Internet網上傳輸。705.3.4網絡通訊模式三、組播：主機之間“一對一組”的通訊模式，類似“組間單播，組內廣播”。

優點：需要相同數據流的客戶端加入相同的組，具備廣播優點。此協議和單播協議一樣允許在Internet寬帶網上傳輸。缺點：與單播協議相比沒有糾錯機制。現行網絡雖然都支持組播的傳輸，但還需要完善。72網絡連接形式：局域網——局域網、局域網——廣域網、廣域網——廣域網等網絡互聯設備集線器交換機路由器網關：5.3.5互聯設備1集線器數據傳輸一定距離后，其幅度會減小，甚至會有畸變，這時就需要集線器，集線器把接收到的信號經過放大后轉發到集線器的其他所有端口。集線器（HUB）屬于物理層的設備，具有兩個功能:將信號放大，以支持更遠的傳輸距離；將機器互聯，以組成網絡。73集線器的其他所有端口共享帶寬單個集線器提供的端口數量是有限的，一般是是8端口、6端口、24端口。當網絡中的用戶大于集線器提供的端口數量時，這時就可通過集線器的堆疊和級聯來擴展端口數量，滿足網絡建設中端口的需求。74集線器主要還是作為一個主機站點的匯聚點，將連接在集線器上各個接口上的主機聯系起來使之可以互相通信。

所有主機都連接到中心節點的集線器上構成一個物理上的星型連接。但實際上，在集線器內部，各接口都是通過背板總線連接在一起的，在邏輯上仍構成一個共享的總線。因此，集線器和其所有接口所接的主機共同構成了一個沖突域和一個廣播域。

752交換機交換機能完成封裝轉發數據包功能的網絡設備。交換機工作在ISO/OSIRM的第二層——數據鏈路層。由于交換機采用接收、查表、轉發的工作方式，能有效提高交換性能和數據轉發能力。用于連接相同類型的網絡76在交換機中，不同端口的數據傳輸可以并行地發生。它使用稱之為“虛擬連接”的概念來連接源節點和目標節點。信息包從源節點發到目標節點之后，虛擬連接就告結束。交換機內部維護一張雙向表，該表將與之相連的實體端口與連接該端口的地址關聯起來。7778交換機是為了解決連接在集線器上的所有主機共享可用帶寬的缺陷。

交換機是通過為需要通信的兩臺主機直接建立專用的通信信道來增加可用帶寬的。

交換機為主機A和主機B建立一條專用的信道，也為主機C和主機D建立一條專用的信道。只有當某個接口直接連接了一個集線器，而集線器又連接了多臺主機時，交換機上的該接口和集線器上所連的所有主機才可能產生沖突，形成沖突域。換句話說，交換機上的每個接口都是自己的一個沖突域。3路由器路由器工作在OSIRM的第三層，即網絡層。路由器能把多個不同的網絡互聯起來，形成一個能互相通訊的大網絡。同一交換機連接的所有計算機屬于同一個子網，但路由器連接的計算機則屬于不同的子網。與交換機相比，路由器的異構網互聯能力、阻塞控制能力和網段的隔離能力

等方面都要強于交換機。79路由器是互聯網的主要節點設備，通過路由決定數據的轉發，并且它能將不同網絡或網段之間的數據信息進行“翻譯”，以使它們能夠相互“讀”懂對方的數據，從而構成一個更大的網絡。作為不同網絡之間互相連接的樞紐，路由器系統構成了Internet的主體脈絡。它的處理速度是網絡通信的主要瓶頸之一，它的可靠性則直接影響著網絡互連的質量。80815.3.7沖突域、廣播域4、路由器（Router）

路由器有能力過濾第3層的廣播消息。實際上，除非做特殊配置，否則路由器從不轉發廣播類型的數據包。因此，路由器的每個端口所連接的網絡都獨自構成一個廣播域。如果各網段都是共享式局域網，則每網段自己構成一個獨立的沖突域。

4網關（協議交換器）

是最復雜的網絡互連設備，僅用于兩個高層協議不同的網絡互連。在使用不同的通信協議、數據格式或語言，甚至體系結構完全不同的兩種系統之間，網關是一個翻譯器。大多數網關運行在OSI7層協議的頂層--應用層。例如：路由器只能在使用相同協議的網絡中轉發數據。Appletalk與TCP/IP轉換只能用網關。825其他網絡設備無線AP(無線接入點)是組建小型無線局域網最常用的設備。有了無線AP，就如一般有線網絡的HUB一般，無線工作站可以快速且輕易地與現有有線網絡連結。無線路由器，具有路由功能的無線AP。84855.3.4互聯設備865.3.4互聯設備局域網——局域網：集線器和交換機局域網——廣域網：路由器和網關廣域網——廣域網網關：875.4因特網5.4.1因特網概述5.4.2因特網的體系結構5.4.3因特網IP管理5.4.4因特網域名管理5.4.5因特網接入方式5.4.6因特網服務885.4.1因特網概述什么是因特網？ 因特網是在TCP/IP協議基礎上建立的國際互聯網。全世界不同國家、不同地區、不同部門和機構的不同類型的計算機網絡互聯在一起，形成一個世界范圍的信息網絡。起源與發展20世紀60年代，美國的ARPANET網絡；1983年，正式命名為Internet，我國將其翻譯為“因特網”；1986年，美國建立NSFnet，采用TCP/IP協議，代替ARPANET；世界各工業化國家以及一些發展中國家也都紛紛加入Internet的行列，使Internet成為一個全球性的網絡；1991年底，因特網商業化。89第一階段（1987－1994年）。這一階段是電子郵件使用階段，我國通過撥號與國外連通電子郵件，實現了與歐洲及北美地區的E-mail通信功能。第二階段（1994－1995年）。這一階段是教育科研網發展階段。我國通過TCP/IP連接，實現了Internet的全部功能。第三階段（1995年－－）。這一階段是商業應用階段。我國因特網的發展90CSTNET中國科技網CERNET中國教育網CHINANET中國公眾互聯網CHINAGBN中國經濟網中科院系統的個分院和個研究所中國公用計算機互聯網，即163、169原國家教委94年12月組織清華、北大等高校承建中國國家公用經濟信息通信網（金橋網）Internet我國因特網的發展UNINET中國聯通互聯網；CIETNET中國國際經濟貿易互聯網；CMNET中國移動互聯網；CGWNET中國長城網；CSNET中國衛星集團網9192因特網使用傳輸控制/網間協議(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，TCP/IP)參考模型。TCP/IP不是一兩個協議，而是由數十個具有一定層次結構的協議組成的一個協議棧。而TCP和IP是該協議中兩個最重要的協議。整個協議集常被稱為TCP/IP體系結構或簡稱為TCP/IP。5.4.2因特網體系結構93TCP/IP協議的工作原理TCP/IP協議所采用的通信方式是分組交換方式。所謂分組交換，就是數據在傳輸時分成若干段，每個數據段稱為一個數據包。首先由TCP協議把數據分成一定大小的若干數據包，并給每個數據包標上序號及一些說明信息（類似裝箱單），使接收端接收到數據后，在還原數據時，按數據包序號把數據還原成原來的格式。IP協議給每個數據包寫上發送主機和接收主機的地址（類似將信裝入了信封），一旦寫上源地址和目的地址，數據包就可以在物理網上傳送數據了。IP協議還具有利用路由算法進行路由選擇的功能。5.4.2因特網體系結構94TCP/IP參考模型包括4個概念層次：應用層（application）傳輸層（transport）網際層（internet）網絡接口（networkinterface）5.4.2因特網體系結構TCP/IP參考模型95TCP/IP與OSI參考模型的對應關系5.4.2因特網體系結構應用層表示層會話層傳輸層物理層數據鏈路層網絡層7654321OSI參考模型網絡接口(數據鏈路層+物理層)TCP/IP層次網際層傳輸層應用層96（1）TCP/IP的應用層支持了文件傳輸、電子郵件、遠程登錄、網絡管理、Web瀏覽等應用。應用層傳輸層網絡接口網際層文件傳輸●FTP、TFTP、NFS電子郵件●SMTP、POP3WWW應用●HTTP遠程登錄●Telnet、rlogin網絡管理●SNMP名字管理●DNS5.4.2因特網體系結構97（2）TCP/IP的傳輸層TCP是面向連接的、可靠的傳輸UDP是無連接的。是“不可靠”的應用層傳輸層網絡接口網際層面向連接的●TCP無連接的●UDP5.4.2因特網體系結構98面向連接服務（TCP）連接：兩個數據實體為進行數據通信而進行的一種結合；面向連接服務過程：連接建立、數據傳輸、連接釋放；對數據的校驗等；面向連接的服務適應：一定時間內向同一個目的地發送許多報文，需要傳輸無誤的；TCP三次握手。TCP報文格式少量數據，緩沖組織成報文。大量數據，分成若干個報文。102無連接服務（UDP）兩實體間通信不需先建立好一個連接。特點：靈活方便和比較迅速。不能防止報文丟失、重復或失序，屬不可靠連接。適用：傳送少量零星報文、視頻傳輸TCPUDP104（3）TCP/IP的網際層網際層的主要協議——IP。主要功能是尋找一條能夠把數據報送到目的地的路徑。應用層傳輸層網絡接口網際層●IP●ICMP●ARP●RARP5.4.2因特網體系結構IP報文格式105網絡層使用IP地址，但最終數據在物理網絡上傳輸還是要用硬件地址（MAC地址）。地址解析協議(ARP)就是用來實現IP地址到硬件地址轉換的協議。ARP技術的關鍵是ARP表，ARP表放在ARP高速緩存器中，每一行對應一臺主機。IP地址以太網地址508:00:39:00:2F:C3608:00:5A:21:A7:22ARP協議106MAC地址就是網卡地址，世界上的所有網卡都有一個唯一的48位的網卡地址。例如：00-20-ED-18-46-AB。

查看本機的MAC地址？第1步：在“開始”->“運行”->鍵入“cmd”第2步：鍵入“ipconfig-all”107TCP/IP實際并未定義任何數據鏈路層協議和物理層協議，它可運行在現有的任何一種數據鏈路層和物理層之上。（4）TCP/IP的網絡接口層應用層傳輸層網絡接口(數據鏈路層+物理層)網際層●Ethernet●802.3●802.5●FDDI5.4.2因特網體系結構(5)OSI與TCP/IP體系結構的對比（1）TCP/IP考慮多種異構網互連，將IP單設一層；OSI最初考慮用一個標準的公用數據網互連不同系統。（2）TCP/IP一開始就面向連接和無連接服務，OSI開始只提供面向連接服務。（3）TCP/IP有較好的網絡管理功能，OSI后來才考慮。(6)客戶–服務器方式在TCP/IP的進程之間的通信經常使用客戶–服務器方式。客戶(client)和服務器(server)都是指通信中所涉及的兩個應用進程。109客戶軟件和服務器軟件具有以下主要特點:1．客戶軟件1）在進行通信時臨時成為客戶。2）可與多個服務器進行通信。3）不需要特殊的硬件和很復雜的操作系統。2．服務器軟件1）一種專門用來提供某種服務的程序，可同時處理多個遠地客戶的請求。2）被動地等待并接受來自多個客戶的通信請求。3）一般需要強大的硬件和高級的操作系統支持。110 客戶與服務器的通信關系一旦建立，通信就可是雙向的，客戶和服務器都可發送和接收信息。大多數的應用進程都是使用TCP/IP協議進行通信。111功能較強的計算機可同時運行多個服務器進程。1121135.4.3因特網IP管理1IP的規定1145.4.3因特網IP管理115116問題：Internet規模的急劇增長，地址數量不夠？解決辦法：將一個網絡分割成幾個子網絡，采用子網尋址技術，從主機號部分拿出幾位作為子網號。這種在原來IP地址結構的基礎上增加一級結構的方法稱為子網劃分。5.4.3因特網IP管理2子網子網劃分舉例：主機號部分的前三位用于標識子網號，即：110000000000001000000001XXXYYYYY網絡號新主機號子網號117子網掩碼作用：識別子網和判別主機屬于哪一個網絡。在尋址時通過子網掩碼對IP地址進行“與”運算，先找出網絡部分，再確定子網中的主機地址。子網掩碼格式：32bit，網絡號+子網號全為“1”，主機號全為“0”。“網絡號+子網號”部分“主機號”部分11……1100….005.4.3因特網IP管理3子網掩碼網絡號24位，子網號3位，總共27位。11111111111111111111111111100000即：