网络体系结构与网络协议
《易经》说:“天地万物 , 阴阳五行 , 相生相克 , 周而复始 , 皆有规律可循”。为了使世间各种事情有条不紊、规律的朝着人们所期待的方向行进, 我们总是喜欢发现规律、总结规律、创造规定、利用规律。如此一来,当前人在考虑计算机网络的通信与资源交互时,必然要创造出统一遵守的计算机通信与资源交互的规定,以方便人们使用计算机进行有条不紊的大规模的数据、资源交换。
如此,人们就制定了大量的标准,这些标准规定了计算机网络通信与数据交换所需的共同遵守的条规, 这些标准就是协议。大量的各种各样的协议共同构成了一套完整的体系。由于大量的协议体系过于复杂, 于是人为的将这套协议体系划分为几个层次, 这样一来, 大量的协议就容易分门别类的化整为零, 将协议一层一层的实现。由计算机互联通信所需的功能,,划分成定义明确的层次,规定了同层次进程通信的协议和相邻层之间的接口服务 (接口可理解为下层与上层交互的门户,下层通过接口向上层提供特定的服务。这些层、同层进程通信的协议及相邻层接口统称为网络体系结构。
在学习网络体系结构和协议时,不免要和 RFC 打交道。 RFC 是 tcp/ip协议族
的标准文档,里面写有 4000多个协议的定义。在那么多的协议中, tcp 、 ip 协议可以说是互联网最基本的两个通信协议, tcp/ip的五层分层原理应用十分常见。这五层,从上往下依次是:应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。它们之间的通信服务类型可分为面向连接服务和无连接服务, 混合上确认机制, 共有四种服务类型。分别是面向连接确认服务、无连接确认服务、面向连接不确认服务和无连接不确认服务。根据通信要求, 权衡效率与可靠性后, 可选择合适的通信服务类型。
在最高层应用层里,有 FTP 协议、 Telnet 协议、 HTTP 协议、 DNS 协议等等。在传输层中,有著名的 TCP 和 UDP 协议。
在下层网络层里面,有 IP 协议、 ICMP 协议、 IGMP 协议、 ARP 协议、 RARP 等协议。
在数据链路层, 这个层次为待传送的数据加入一个以太网协议头, 并进行 CRC 编码,为最后的数据传输做准备。 PPP 协议、 Ethernet 协议、 HDLC (高级链路控制协议等协议在这一层。
最低层物理层, 属于硬件层次。负责网络的传输, 这个层次的定义包括网线的制式,网卡的定义等等。所以有些书并不把这个层次放在 tcp/ip协议族里面,因为它几乎和 tcp/ip协议的编写者没有任何的关系。
发送协议的主机从上自下将数据按照协议封装, 而接收数据的主机则按照协议从得到的数据包解开,最后拿到需要的数据。
为了便于理解网络体系结构层次与协议, 以下从最底层开始向最高层依次作出说明。
物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输, 主要为数据端设备提供传送数据通路、传输数据。这一层的媒介有:光纤、电缆、信道、路由器、中继器、交换机、网卡(也工作在数据链路层甚至插头和双绞线等,都属于物理层的媒介。传输时数据单位为比特。物理层的设计解决了所有物理接口特性不一致的问题。
数据链路层有三个目的:1为 IP 模块发送和接收 IP 数据报; 2为 ARP 模块发送ARP 请求和接收 ARP 应答; 3为 RARP 发送 RARP 请求和接收 RARP 应答。
ARP 叫做地址解析协议,用 IP 地址转换为 MAC 地址的一种协议。 RARP 叫做逆地址解析协议。这一层的协议主要有:以太网协议 (网卡协议, ppp 协议 (adsl 宽带和 loopback 协议等。二层交换机、网卡(也工作在物理层、网桥都工作在数据链路层。数据链路层提供的功能主要有:差错控制、流量控制、透明传输和 MAC 寻址等。此层使用的通信信道有:点到点信道(收发一对一和广播信道(发收一对多。传输时数据单位为帧。此层提供无连接不确认服务、无连接确认服务和面向连接确认服务。数据链路层提供了并行数据向串行数据转换的过程,即使得计算机终端的数据可以在物理层上传输。
第三层网络层。主要负责把网络协议数据通过路由选择、阻塞控制和网际互联等方式选择适当路径发送到目的端计算机, 是实现端对端的数据透明传送。网络层中的 IP 协议是 TCP/IP协议族的最主要的协议之一。
IP 协议提供的是“尽力而为”的不可靠、无连接的传输服务;主要的功能有无连接数据报传送、数据报路由选择和差错控制。在网络层与其相关的协议有: ARP 协议、 RARP 协议、 ICMP 协议和 IGMP 协议。 ARP 协议是地址解析协议, 就是在
主机将数据帧发送到目标主机前, 将目标 IP 地址转换成目标主机的 MAC 地址的过程。 RARP 协议则是通过每个计算机唯一的 MAC 地址来寻找出拥有此 MAC 地址的目标主机的 IP 地址。 ICMP 是因特网控制报文协议,是面向无连接的协议。主要是因为 IP 协议是不可靠的协议,没有差错控制和查询机制,所以用 ICMP 来传输出
错报告控制信息, 包括报告错误、交换受限控制和状态信息等。网络层的传输数据时数据单位是分组。常用的 Ping 命令和 Windows 下的 Tracert 命令都是基于 ICMP 协议的。 IGMP 是因特网组管理协议,可以使计算机向邻近的路由器报告它的广播组成员。
第四层是传输层。它分割并重组上层提供的数据, 在终端用户之间提供透明的数据传输服务。主要功能有分组、重组数据、端口寻址、连接管理、差错控制、
流量控制和纠错。在传输层,有 TCP 和 UDP 两大协议。 TCP 协议是一个可靠的面向连接的协议, UDP 是不可靠的无连接的协议。
TCP 协议规定在传输前需要进行著名的“三次握手” 来建立连接; 传输过程中, 双方的协议模块继续进行通信; 通信结束后, 双方还要使用改进的三次握手来关闭
连接。“三次握手”需要进行三次数据报的交换,系统开销较大;但是, TCP 在传输过程中确保了传输的可靠性:1是在“三次握手”后,序列号被初始化, 所以在传输过程中, TCP 继续用此序列号标记发送的数据报, 接受端可以依据序列号重装收到的数据,
解决数据报的乱序问题; 2是在传输过程中,接收方收到一个数据段后, 会用 ACK 应答码向发送端回复一个 IP 包进行应答, 确认号 ACK (应答号用来告诉发送端哪些
数据包已经成功接收, 发送方对未被应答的报文段提供重传,解决数据报丢失的问题; 3是接收端收到数据段后,查看序列号, 如果已经成功接收该数据包, 则丢弃后面这个
数据段, 解决数据报传输重复的问题; 4是延时造成的第一个问题, 就是数据包达到接收端时乱序。当延时严重时, 接收端一直未收到数据段,则不会回复 ACK ,发送端认为丢包,重发,这样就可以解决传输延时的问题。需要注意的是“三次握手”实际上是面向虚电路的, 逻辑上的,物理上不存在的连接。传输层传输数据时的数据单位为报文。
UDP 协议因为是不可靠的无连接的协议,不需要进行“三次握手”式的保证通信方法,所以占用系统的资源开销相比 TCP 协议而言较小。如此一来, UDP 可以高效率的重传出现问题(如丢失的数据包。因此, UDP 协议适宜用在高效可靠的网络环境、轻权通信(传输数据量很小、对实时性要求强(如:视频
通话,客户机向服务器发送简单请求等环境中。
最高层应用层, 由若干面向用户提供服务的应用程序和支持应用程序的通信组件组成,直接向用户提供服务。应用层的主要协议有 DNS 协议、 SNMP 协议、HTTP 协议、 FTP 协议 Telnet 协议和 SMTP 协议。
DNS 是域名系统的缩写,每一个域名都映射唯一一个 IP 地址,它将域名和 IP 地址相互映射成一个分布式数据库, 可以直接输入更容易记忆的域名来访问对应的 IP 地址。 DNS 域名空间设计成树型结构,查询时采用递归方式、交互方式。 SNMP 协议是简单网络管理协议, 它在网络设备之间实施管理信息的交换, 可以监测连接到网络上的设备是否有任何引起管理上关注的情况, 能够提高网络管理员的网络管理效能。
HTTP 协议是超文本传输协议的英文缩写,由请求和响应构成,是标准的 C/S结构模型, 是用于从 web 服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。 HTTP 的一次完整的操作有四步,分别是:1. 客户机与 web 服务器建立连接; 2. 客户机向 web 服务器发送标准格式的连接请求; 3.web 服务器收到请求,给客户机发送标准格式的响应信息; 4. 客户端接受 web 服务器返回的信息, 并通过浏览器或其他方式解析后输出在客户端的屏幕上。
FTP 协议是文件传输协议,用户可以通过 FTP 连接到远程服务器上,进行文件的移动、复制、改名等操作,也可以上传或下载文件。 FTP 工作时一个 TCP 连接用来交换命令和应答,另一个用来对文件操作。
Telnet 协议是因特网远程登陆服务的标准协议和主要方式, Telnet 协议提供一个相对通用的, 双向的, 面向八位字节的通信方法, 允许界面终端设备和面向终端的过程能通过一个标准过程进行交互,但是其效率不高。 Telnet 协议由网络虚拟终端、操作协商定义和协商有限自动机构成。实现时, 整个协议软件分三个模块:1. 本地用户输入 /输出; 2. 远程系统输入 /输出; 3. 实现 Telnet 协议,维护协议状态机。Telnet 客户机要做两件事:读取用户在键盘上键入的字符,并通过 TCP 连接把他们发送到远程服务器上;读取从 TCP 连接上收到的字符,并显示在用户的终端上。
SMTP 协议即简单邮件传输协议,是建立在 TCP 上的一种控制信件的中转规则,提供有效可靠传送电子邮件的协议,用于在两台邮件服务器间交换邮件。以上只是粗略介绍了一些网络协议,网络协议的详细定义请参考 RFC 手册与其它资源。参考以上说明,我们可以感性的认识到:遵循网络协议的标准,制作出来的各种程序软件, 通过分层结构, 下层为上层提供服务接口, 使计算机之间的数据通信有序、高效、持续、有保障的高速运转的理论系统,就是网络体系结构。
第二章计算机网络体系结构与协议 【打算课时】 4课时（教材第二、三章） 2.1网络通信协议 2.1.1 协议（protocol）教材P29 网络传送是个专门复杂的过程，为了实现计算机之间可靠地交换数据，许多工作要协调（如发送信号的数据格式，通信协调与出错处理，信号编码与电平参数，传输速度匹配等）。 假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据，由于各个厂家有其各自的实现方法，这些设备可能不完全兼容，它们相互之间不可能识不和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家
的专有技术和设备，在网络互连的今天已不可行。另一种方法确实是制定一套实现互连的规范（标准），即所谓“协议”。该标准同意每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造，当按同一协议制造的设备连入同一网络时，它们完全兼容，仿佛是由同一厂家生产的一样。 【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范，即通信技术标准（也是软硬件厂商开发网络产品的标准） 协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此“讲什么”（含义），语法规定“如何讲”（格式），时序关系则规定了信息交流的次序（顺序）。 P29 实际上，生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件，都必须有“协议”（例：讲话/赛跑） 廖鸿鹏《NT Server 4.0建站指南》：“当一个中国人碰上一个日本
人时，假如中国人讲他的中文，日本人讲他的日文，那么可能两个 人确实是讲到天黑，都可不能有什么结果……网络上各节点之间若 需要传送数据时，也要有一个共通的语言，这确实是通信协议”。 理论上只要有一套协议即可，但由于网络技术在不断进展，应用领域在不断拓宽，加上历史的缘故（７０年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”，纷纷推出自己的网络通信协议，既为网络技术的进展作出了贡献，亦造成协议品种杂多的局面），因此目前一套统一可用的网络协议。 正如理论上人类只要一种语言就能够相互沟通，但实际上却有许许多多的语言存在一样。 学习网络的重要任务之一确实是了解各种常用的通信协议。关于网络开发/集成工程师，则需要深入理解甚至精通工程中所涉及到的各种协议。 用于一般网络用户，则只需明白访问网络资源你的系统或机器上需要配备何种协议，而无须明白这些协议的具体含义。 封闭的协议——协议内容（规范）不对公众公布
网络体系结构与网络协议 《易经》说:“天地万物 , 阴阳五行 , 相生相克 , 周而复始 , 皆有规律可循”。为了使世间各种事情有条不紊、规律的朝着人们所期待的方向行进, 我们总是喜欢发现规律、总结规律、创造规定、利用规律。如此一来,当前人在考虑计算机网络的通信与资源交互时,必然要创造出统一遵守的计算机通信与资源交互的规定,以方便人们使用计算机进行有条不紊的大规模的数据、资源交换。 如此,人们就制定了大量的标准,这些标准规定了计算机网络通信与数据交换所需的共同遵守的条规, 这些标准就是协议。大量的各种各样的协议共同构成了一套完整的体系。由于大量的协议体系过于复杂, 于是人为的将这套协议体系划分为几个层次, 这样一来, 大量的协议就容易分门别类的化整为零, 将协议一层一层的实现。由计算机互联通信所需的功能,,划分成定义明确的层次,规定了同层次进程通信的协议和相邻层之间的接口服务 (接口可理解为下层与上层交互的门户,下层通过接口向上层提供特定的服务。这些层、同层进程通信的协议及相邻层接口统称为网络体系结构。 在学习网络体系结构和协议时,不免要和 RFC 打交道。 RFC 是 tcp/ip协议族 的标准文档,里面写有 4000多个协议的定义。在那么多的协议中, tcp 、 ip 协议可以说是互联网最基本的两个通信协议, tcp/ip的五层分层原理应用十分常见。这五层,从上往下依次是:应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。它们之间的通信服务类型可分为面向连接服务和无连接服务, 混合上确认机制, 共有四种服务类型。分别是面向连接确认服务、无连接确认服务、面向连接不确认服务和无连接不确认服务。根据通信要求, 权衡效率与可靠性后, 可选择合适的通信服务类型。 在最高层应用层里,有 FTP 协议、 Telnet 协议、 HTTP 协议、 DNS 协议等等。在传输层中,有著名的 TCP 和 UDP 协议。 在下层网络层里面,有 IP 协议、 ICMP 协议、 IGMP 协议、 ARP 协议、 RARP 等协议。
第10章网络协议体系结构：优点和缺点 2 0世纪早期，社会学家G e o r ge Herbert Mead研究了语言对人类的影响，最终得出结论：人类的理解力之所以能够活跃起来，主要是因为我们有语言。语言帮助我们发现周围环境的内涵并搞清它的意义。网络协议对网络起类似的作用，它为完全不同的系统提供共同的用于通信的环境。L A N协议使得网络通信电缆上传递的简单的电子信号变得有意义。没有协议，网络通信是不可能存在的。为了让两个工作站能够充分地进行通信，他们必须使用相同的协议，就像两个人如果使用相同的语言，才能够更好地进行交流。使用协议也能够使网络设备能够更多地了解它们所在的网络环境，并且从大量的网络电缆、连接器以及其他连接设备中了解它们的意义。如果你对于协议如何使得网络有意义方面有疑问的话，则可以想一想当你的工作站上的一个关键的协议被删除时，对你的通信能力所产生的影响就会知道了。你将注意到你的工作站不能再像以前那样进行通信了，它甚至看不见使用已被删除的协议的其他设备了。 阅读完本章并完成练习后，您将能够： ? 解释在小型和大型L A N中使用的关键协议。 ? 判断在一个给定的L A N中使用哪一个协议，以及在同一个L A N中实现多个协议。 ? 在一个工作站上安装L A N协议。 ? 解释关键的WA N协议。 ? 判断哪一个WA N协议会与一个L A N上使用的协议兼容。 L A N协议就像一个本地语言或方言，它们使得你不需要做任何努力就可以在相互连接的设备之间进行交换。WA N协议就像一个国际语言，它使得通信能够跨越一个L A N的边界到处旅游，使得一个远程工作站或L A N能够与另一个L A N进行通信。本章研究最常用的L A N和WA N协议，说明每一个协议的优点和缺点。一些协议，包括T C P/I P和AT M，在前面的章节已经讨论过了，在这里只概括一下。其他协议对于你而言都是新的，如N e t B E U I，它是用在小型L A N上的，还有点到点协议，它是一个WA N协议，通常被个人用来连接到他们的公司或者学术L A N上。 10.1 LAN协议 一个局域网可以单独传输多个网络协议，或者组合两个、三个或多个协议。网络设备，例如路由器，通常建立起来后能够自动配置自己，这是通过辨认不同的协议完成的(根据该路由器使用的操作系统)。例如，一个以太网L A N可能为一个大型机计算机提供一个协议，而为N o v e l l服务器提供一个不同的协议，又为Windows NT服务器提供另外一个协议(见图1 0-1)。可能建立一个桥式路由器为自己自动识别并配置它自己，这样它传递一些协议并作为其他设备的一个桥梁。在一个网络上拥有多个L A N协议的优点是这样一个网络可以在同一个L A N上完成许多不同的功能，如使得I n t e r n e t访问成为可能，以及访问大型机计算机及服务器。缺点是一些协议是以广播的方式进行操作的，这意味着它们经常发送包，以便识别网络上的设备，
计算机网络体系结 构与协议 1
第二章计算机网络体系结构与协议 【计划课时】 4课时(教材第二、三章) 2.1网络通信协议 2.1.1 协议(protocol) 教材P29 网络传送是个很复杂的过程,为了实现计算机之间可靠地交换数据,许多工作要协调(如发送信号的数据格式,通信协调与出错处理,信号编码与电平参数,传输速度匹配等)。 假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据,由于各个厂家有其各自的实现方法,这些设备可能不完全兼容,它们相互之间不可能识别和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家的专有技术和设备,在网络互连的今天已不可行。另一种方法就是制定一套实现互连的规范(标准),即所谓”协议”。该标准允许每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造,当按同一协议制造的设备连入同一网络时,它们完全兼容,仿佛是由同一厂家生产的一样。 【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范,即通信技术标准(也是软硬件厂商开发网络产品的标准) 协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此”讲什么”(含义),语法规定”如何讲”(格式),时序关系则规定了信息交流的次序(顺序)。 P29
实际上,生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件,都必须有”协议”(例:讲话/赛跑) 廖鸿鹏
网络体系结构与网络协议 《易经》说：“天地万物,阴阳五行,相生相克,周而复始,皆有规律可循”。为了使世间各种事情有条不紊、规律的朝着人们所期待的方向行进，我们总是喜欢发现规律、总结规律、创造规定、利用规律。如此一来，当前人在考虑计算机网络的通信与资源交互时，必然要创造出统一遵守的计算机通信与资源交互的规定，以方便人们使用计算机进行有条不紊的大规模的数据、资源交换。 如此，人们就制定了大量的标准，这些标准规定了计算机网络通信与数据交换所需的共同遵守的条规，这些标准就是协议。大量的各种各样的协议共同构成了一套完整的体系。由于大量的协议体系过于复杂，于是人为的将这套协议体系划分为几个层次，这样一来，大量的协议就容易分门别类的化整为零，将协议一层一层的实现。由计算机互联通信所需的功能，，划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协议和相邻层之间的接口服务（接口可理解为下层与上层交互的门户，下层通过接口向上层提供特定的服务）。这些层、同层进程通信的协议及相邻层接口统称为网络体系结构。 在学习网络体系结构和协议时，不免要和RFC打交道。RFC是tcp/ip协议族的标准文档，里面写有4000多个协议的定义。在那么多的协议中，tcp、ip协议可以说是互联网最基本的两个通信协议，tcp/ip的五层分层原理应用十分常见。这五层，从上往下依次是：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。它们之间的通信服务类型可分为面向连接服务和无连接服务，混合上确认机制，共有四种服务类型。分别是面向连接确认服务、无连接确认服务、面向连接不确认服务和无连接不确认服务。根据通信要求，权衡效率与可靠性后，可选择合适的通信服务类型。 在最高层应用层里，有FTP协议、Telnet协议、HTTP协议、DNS协议等等。在传输层中，有著名的TCP和UDP协议。 在下层网络层里面，有IP协议、ICMP协议、IGMP协议、ARP协议、RARP 等协议。 在数据链路层，这个层次为待传送的数据加入一个以太网协议头，并进行CRC 编码，为最后的数据传输做准备。PPP协议、Ethernet协议、HDLC（高级链路控制协议）等协议在这一层。 最低层物理层，属于硬件层次。负责网络的传输，这个层次的定义包括网线的制式，网卡的定义等等。所以有些书并不把这个层次放在tcp/ip协议族里面，因为它几乎和tcp/ip协议的编写者没有任何的关系。 发送协议的主机从上自下将数据按照协议封装，而接收数据的主机则按照协议从得到的数据包解开，最后拿到需要的数据。 为了便于理解网络体系结构层次与协议，以下从最底层开始向最高层依次作出说明。 物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输，主要为数据端设备提供传送数据通路、传输数据。这一层的媒介有：光纤、电缆、信道、路由器、中继器、交换机、网卡（也工作在数据链路层）甚至插头和双绞线等，都属于物理层的媒介。传输时数据单位为比特。物理层的设计解决了所有物理接口特性不一致的问题。 数据链路层有三个目的：1为IP模块发送和接收IP数据报；2为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答；3为RARP发送RARP请求和接收RARP应答。
网络体系结构与网络协议 网络体系结构与网络协议是网络技术中两个最基本的概念。本章将从层次、服务与协议的基本概念出发，对OSI参考模型、TCP／IP 协议与参考模型，以及网络协议标准化与制定国际标准的组织进行介绍。 学习要求： ●掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念。 ●掌握：网络体系结构的层次化研究方法。 ●掌握：OSI参考模型及各层的基本服务功能。 ●掌握：TCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本服务 功能与主要协议。 ●了解：OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较。 ●了解：网络协议标准组织，RFC文档、Internet草案与 Internet 协议标准的制定过程。 计算机网络的四个重要的概念 协议（protocol） 层次（layer） 接口（interface） 体系结构（architecture） 计算机网络是由多个互联的结点组成的，结点之间需要不断地交换数据与控制信息。要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约定好的规则。一个协议就是一组控制数据
通信的规则。这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序。 哲学家-翻译-秘书结构 网络协议的概念 网络协议是为网络数据交换而制定的规则、约定与标准； 网络协议的三要素：语义、语法与时序： 语义：用于解释比特流的每一部分的意义； --表示做什么 语法：语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序的意义； --表示要怎么做
时序：事件实现顺序的详细说明。 --表示什么时候做 社会上存在的邮政系统 协议(Protocol) ●协议是一种通信规约。 ●为了保证计算机网络中大量计算机之间要有条不紊地交换 数据，必须制定一系列的通信协议。 层次（layer） 层次是人们对复杂问题处理的基本方法； 将总体要实现的很多功能分配在不同层次中； 对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定； 不同的系统分成相同的层次； 不同系统的最低层之间存在着“物理”通信； 不同系统的对等层次之间存在着“虚拟”通信；
第二章计算机网络体系结构与协议
第二章计算机网络体系结构与协议 【计划课时】4课时(教材第二、三章 2.1网络通信协议 2.1.1 协议(protocol教材P29 网络传送是个很复杂的过程,为了实现计算机之间可靠地交换数据,许多工作要协调(如发送信号的数据格式,通信协调与出错处理,信号编码与电平参数,传输速度匹配等。 假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据,由于各个厂家有其各自的实现方法,这些设备可能不完全兼容,它们相互之间不可能识别和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家的专有技术和设备,在网络互连的今天已不可行。另一种方法就是制定一套实现互连的规范(标准,即所谓“协议”。该标准允许每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造,当按同一协议制造的设备连入同一网络时,它们完全兼容,仿佛是由同一厂家生产的一样。 【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范,即通信技术标准(也是软硬件厂商开发网络产品的标准 协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此“讲什么”(含义,语法规定“如何讲”(格式,时序关系则规定了信息交流的次序(顺序。P29 实际上,生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件,都必须有“协议”(例:讲话/赛跑廖鸿鹏《NT Server 4.0建站指南》:“当一个中国人碰上一个日本人时,如果中国人说他的中文,日本人说他的日文,那么恐怕两个人就是讲到天黑,都不会有什么结果……网络上各节点之间 若需要传送数据时,也要有一个共通的语言,这就是通信协议”。
理论上只要有一套协议即可,但由于网络技术在不断发展,应用领域在不断拓宽,加上历史的原因(7 0年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”,纷纷推出自己的网络通信协议,既为网络技术的发展作出了贡献,亦造成协议品种杂多的局面,所以目前一套统一可用的网络协议。 正如理论上人类只要一种语言就可以相互沟通,但实际上却有许许多多的语言存在一样。 学习网络的重要任务之一就是了解各种常用的通信协议。对于网络开发/集成工程师,则需要深入理解甚至精通工程中所涉及到的各种协议。 用于普通网络用户,则只需知道访问网络资源你的系统或机器上需要配备何种协议,而无须知道这些协议的具体含义。 封闭的协议——协议内容(规范不对公众公布 开放的协议——协议内容对公众公布 NT4.0可同时具有5种协议,犹如一个懂最常用的五国语言的人,在世界各地旅行,便畅行无阻。 2.1.2 常用的网络通信协议 有三个最具影响力的团体为网络通信制定了各自的协议:
第二章计算机网络体系结构与协议 【计划课时】4课时(教材第二、三章 2.1网络通信协议 2.1.1 协议(protocol教材P29 网络传送是个很复杂的过程,为了实现计算机之间可靠地交换数据,许多工作要协调(如发送信号的数据格式,通信协调与出错处理,信号编码与电平参数,传输速度匹配等。 假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据,由于各个厂家有其各自的实现方法,这些设备可能不完全兼容,它们相互之间不可能识别和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家的专有技术和设备,在网络互连的今天已不可行。另一种方法就是制定一套实现互连的规范(标准,即所谓“协议”。该标准允许每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造,当按同一协议制造的设备连入同一网络时,它们完全兼容,仿佛是由同一厂家生产的一样。 【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范,即通信技术标准(也是软硬件厂商开发网络产品的标准 协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此“讲什么”(含义,语法规定“如何讲”(格式,时序关系则规定了信息交流的次序(顺序。P29 实际上,生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件,都必须有“协议”(例:讲话/赛跑廖鸿鹏《NT Server 4.0建站指南》:“当一个中国人碰上一个日本人时,如果中国人说他的中文,日本人说他的日文,那么恐怕两个人就是讲到天黑,都不会有什么结果……网络上各节点之间 若需要传送数据时,也要有一个共通的语言,这就是通信协议”。
理论上只要有一套协议即可,但由于网络技术在不断发展,应用领域在不断拓宽,加上历史的原因(7 0年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”,纷纷推出自己的网络通信协议,既为网络技术的发展作出了贡献,亦造成协议品种杂多的局面,所以目前一套统一可用的网络协议。 正如理论上人类只要一种语言就可以相互沟通,但实际上却有许许多多的语言存在一样。 学习网络的重要任务之一就是了解各种常用的通信协议。对于网络开发/集成工程师,则需要深入理解甚至精通工程中所涉及到的各种协议。 用于普通网络用户,则只需知道访问网络资源你的系统或机器上需要配备何种协议,而无须知道这些协议的具体含义。 封闭的协议——协议内容(规范不对公众公布 开放的协议——协议内容对公众公布 NT4.0可同时具有5种协议,犹如一个懂最常用的五国语言的人,在世界各地旅行,便畅行无阻。 2.1.2 常用的网络通信协议 有三个最具影响力的团体为网络通信制定了各自的协议: ·OSI(开放系统互连,Open Systems Interconnection协议
142计算机网络 (142-301214-J01062-1) > 作业 > 进行测验： 第2章 网络体系结构与网络协议测试 进行测验： 第2章 网络体系结构与网络协议测试 名称 第2章 网络体系结构与网络协议测试 说明 第二章 网络体系结构与网络协议测试 计时测验 该测试装备有 1 小时计时器。窗口右上角显示已用时间。 将出现 1 分钟警告。 多次尝试 该测试允许进行多次尝试。 强制完成 该测试必须现在完成。 <=""> 问题完成状态： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 问题 1 1 分 保存 以下关于OSI 环境中数据传输过程的描述中错误的是______ A. 整个过程不需要用户介入 B. 目的主机逐层按照各层的协议读取报头，执行协议规定的动作 C. 表示层只进行数据的格式交换，不增加协议头 D. 源主机应用进程产生的数据从应用层向下纵向逐层传送 问题 2 1 分 保存 以下关于物理层基本概念的捕述中错误的是______ A. 数据传输单元是字节 B. 为通信的主机之间建立、管理和释放物理连接
C. 实现比特流的透明传输 D. OSI参考模型的最低层 问题3 1 分 保存 以下关于网络协议与协议要素的描述中错误的是______ A. 语义表示要做什么 B. 协议表示网络功能是什么 C. 语法表示要怎么做 D. 时序表示做的顺序 问题4 1 分 保存 以下关于网络体系结构的研究方法优点的描述中错误的是______。 A. 允许隔层通信是OSI参考模型灵活性的标志 B. 各层之间相互独立 C. 易于实现和标准化 D. 实现技术的变化都不会对整个系统工作产生影响 问题5 1 分 保 存以下关于传输层特点的描述中错误的是______ A. UDP是一种不可靠的、无连接的传输层协议 B. TCP是一种可靠的、面向连接、面向字节流的传输层协议 C. 协议数据单元是分组
1-24论述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。 答：综合OSI 和TCP/IP 的优点，采用一种原理体系结构。各层的主要功能： 物理层物理层的任务就是透明地传送比特流。（注意：传递信息的物理媒体，如双绞 线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0 层。）物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。 数据链路层数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。 网络层网络层的任务就是要选择合适的路由，使发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。 运输层运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务，使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。 应用层应用层直接为用户的应用进程提供服务。 1-25试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。答：电视，计算机视窗操作系统、工农业产品 1-26 试解释以下名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。 答：实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。 客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。 客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。 协议栈:指计算机网络体系结构采用分层模型后,每层的主要功能由对等层协议的运行来实现,因而每层可用一些主要协议来表征,几个层次画在一起很像一个栈的结构. 对等层:在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层. 协议数据单元:对等层实体进行信息交换的数据单位. 服务访问点:在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方.服务访问点SAP是一个抽象的概念,它实体上就是一个逻辑接口. 1-26试解释everything over IP 和IP over everthing 的含义。 答：TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务（所谓的everything over ip） 允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行（所谓的ip over everything） 第二章物理层 2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？ 答：物理层要解决的主要问题： （1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这 些差异，只考虑完成本层的协议和服务。 （2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺 序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。 （3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路 物理层的主要特点： （1）由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物 理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI 的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传 输媒体接口的机械，电气，功能和规程特性。 （2）由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。 2-02 归层与协议有什么区别？答：规程专指物理层协议 2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。 答：源点：源点设备产生要传输的数据。源点又称为源站。 发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。 接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。 终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。终点又称为目的站 传输系统：信号物理通道 2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。 答：数据：是运送信息的实体。 信号：则是数据的电气的或电磁的表现。 模拟数据：运送信息的模拟信号。 模拟信号：连续变化的信号。 数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。 数字数据：取值为不连续数值的数据。 码元(code)：在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。 单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。 半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。