传输层与进程通信

进程通信的几种方法进程通信是指在操作系统中，不同的进程之间进行数据交换和信息传递的过程。

在现代操作系统中，进程通信是非常重要的，因为多个进程之间的协作可以提高系统的性能和效率。

本文将介绍几种常见的进程通信方法。

1.管道通信管道通信是一种单向、半双工的通信方式，通过创建一个管道，将一个进程的输出连接到另一个进程的输入，从而实现数据的传输。

管道通信一般用于具有父子关系的进程之间或者具有共同祖先的进程之间。

2.消息队列通信消息队列通信是一种通过操作系统内核来传递消息的机制。

进程可以将消息发送到消息队列，其他进程则可以从消息队列中接收消息。

消息队列通信具有高效、可靠、灵活等特点，常用于进程之间传递数据量较大的情况。

3.共享内存通信共享内存通信是一种进程间共享内存区域的方式。

多个进程可以访问同一块内存区域，从而实现数据的共享。

共享内存通信的优点是速度快，因为进程之间不需要进行数据的复制，但是需要进程之间进行同步和互斥操作，以避免数据的冲突。

4.信号量通信信号量通信是一种通过操作系统提供的信号量机制来实现进程间同步和互斥的方式。

进程可以通过信号量来进行互斥操作，以确保共享资源的安全访问。

信号量通信常用于进程之间共享资源的管理和同步。

5.套接字通信套接字通信是一种通过网络进行进程通信的方式，常用于不同主机之间的进程通信。

套接字通信可以通过TCP或UDP协议来实现，具有跨平台、可靠性高等特点。

总结起来，进程通信是操作系统中非常重要的一部分，不同的进程之间可以通过各种方式进行数据的交换和信息的传递。

管道通信、消息队列通信、共享内存通信、信号量通信和套接字通信是常见的几种进程通信方法。

不同的通信方法适用于不同的场景，开发人员需要根据具体需求选择合适的通信方式。

进程通信的正确使用可以提高系统的性能和效率，确保系统的稳定运行。

超详细的七层通信协议七层通信协议：全面解析网络传输的基石引言：随着互联网的迅猛发展，我们每天都在享受着便捷的网络生活。

然而，网络是如何实现数据的传输和通信的呢？在网络世界中，七层通信协议起着至关重要的作用。

本文将深入剖析七层通信协议的每个层次，带领读者全面了解网络传输的基石。

第一层（物理层）：构建网络的物理基础物理层是七层通信协议的第一层，主要负责传输位和信号的传输。

在这一层次，数据被转化为电信号，并通过物理媒介（例如网线、光纤等）进行传输。

常见的物理层协议有Ethernet、RS-232等，它们规定了标准信号和电压的范围，确保了数据的可靠传输。

第二层（数据链路层）：建立起节点之间的连接数据链路层负责将传输的数据划分为帧，在物理层的基础上，通过网络设备之间的连接建立起数据链路。

这一层次通过MAC地址标识接口和设备，使用帧的校验方法实现数据的可靠传输。

著名的数据链路协议包括以太网等。

第三层（网络层）：定义数据传输的路径网络层是七层通信协议中的关键层次，它负责确定数据传输的路径和寻址。

通过IP地址标识不同主机和网络，实现了数据在不同网络之间的路由选择和分组传输。

常见的网络层协议有IPv4和IPv6，其中IPv6为解决IP地址枯竭问题而提出的新一代协议。

第四层（传输层）：确保数据传输的可靠性传输层是七层协议中的核心层次，主要负责端到端的通信和数据的可靠传输。

在这一层次，数据被划分为小的数据包（segment），并为它们提供流量控制、错误检测和纠错等机制。

如今最常用的传输层协议是TCP和UDP，TCP保证了数据的可靠传输，而UDP则更倾向于快速传输。

第五层（会话层）：管理进程之间的通信会话层主要负责管理不同主机和进程之间的通信会话。

它提供了认证、授权以及会话的建立与关闭等功能。

在此层次上，应用程序可以使用不同的协议（如FTP、Telnet等）进行数据的传输。

会话层的目标是确保进程之间的相互认可和可靠的数据传输。

操作系统的消息传递和进程间通信实现进程间的信息传递和通信操作系统是计算机中非常重要的一个组成部分，它负责管理和控制计算机的硬件和软件资源。

在多道程序设计环境下，操作系统需要负责调度和管理多个进程的执行。

而进程间的信息传递和通信是操作系统中一个关键的功能，它使得不同进程之间能够相互交互、传递数据，从而实现协同工作和资源共享。

本文将探讨操作系统中的消息传递和进程间通信，以及它们的实现方法和技术。

一、消息传递在操作系统中，进程间的信息传递可以通过消息传递的方式来实现。

消息传递是指一个进程向另一个进程发送消息，并由接收进程接收和处理该消息。

消息传递可以用于进程间的同步和通信，从而实现进程之间的交互。

消息传递一般包括以下几个步骤：1. 消息的创建：发送进程首先需要创建一条消息，并在消息中填写相应的内容。

消息可以包含数据、指令等信息，以满足不同的需求。

2. 消息的发送：发送进程将创建好的消息发送给接收进程。

发送进程需要指定接收进程的标识符，以确保消息能够被正确地发送到目标进程。

3. 消息的接收：接收进程通过等待操作等待消息的到达。

当消息到达时，接收进程将检查消息的标识符，以确定该消息是否是自己所期望接收的。

4. 消息的处理：接收进程接收到消息后，会对消息进行处理。

处理的方式取决于消息的内容和接收进程的需求。

消息传递可以有两种方式：直接消息传递和间接消息传递。

直接消息传递是指发送进程直接发送消息给接收进程。

间接消息传递是指通过操作系统的消息队列来传递消息。

不同的方式适用于不同的场景和需求。

二、进程间通信的实现为了实现进程间的信息传递和通信，操作系统提供了多种机制和技术。

以下是几种常见的进程间通信的实现方式：1. 共享内存共享内存是一种在多个进程之间共享同一块物理内存的方式。

通过将一块内存区域映射到多个进程的地址空间中，进程可以通过读写共享内存的方式来进行通信。

共享内存的优点是速度快，但需要进程之间进行同步和互斥操作，以避免数据的冲突和错误。

协议栈名词解释
协议栈是指计算机网络中的一种通信体系结构，它将不同层级和功能
的通信协议分层处理，并进行相互协作，实现网络通信。

协议栈通常
由多层级协议组成，每一层级都拥有特定的用途和职责。

以下是协议
栈中常用的名词解释:
1. 物理层：物理层是协议栈的最低层级，它负责将比特流转化为信号，并通过传输介质在网络中传输。

2. 数据链路层：数据链路层在物理层之上，它的主要作用是将物理层
传输的比特流转化为数据帧，并进行数据帧的封装和解封装。

3. 网络层：网络层负责在多个数据链路层之间进行路由选择，并实现
数据包的传输。

4. 传输层：传输层是协议栈的核心层级，主要负责点到点的进程与进
程之间的通信，并实现可靠数据传输和数据流量控制。

5. 应用层：应用层是协议栈最高层级，它运行着应用程序，向用户提
供网络服务和应用服务。

6. TCP/IP协议栈：TCP/IP协议栈是因特网协议栈中最常用的协议栈，它包括四个层级：网络接口层、网络层、传输层和应用层。

7. OSI模型：OSI模型是国际标准化组织在1984年发布的一个网络通信体系结构标准。

它将通信协议分为七个层级：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

协议栈的实现可以在硬件和软件两个层面进行，软件实现的协议栈通
常可以通过API提供给应用程序使用。

由于网络通信的复杂性和多样性，不同的协议栈应用于不同的场景中。

正确理解和熟练掌握协议栈
的概念和结构，对于网络通信的学习和实践具有非常重要的意义。

传输层一知识点:一传输层的功能1.提供应用进程间的逻辑通信(网络层提供主机之间的逻辑通信)两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应用进程互相通信应用进程之间的通信又称为端到端的通信这里“逻辑通信”的意思是:传输层之间的通信好像是沿水平方向传送数据,但事实上这两个传输层之间并没有一条水平方向的物理连接2.对收到的报文进行差错检测(网络层只检查IP数据报首部)3.根据应用的不同,传输层需要有两种不同的传输协议,即面向连接的TCP和无连接的UDP(网络层无法同时实现两种协议二传输层寻址与端口(理解)数据链路层按MAC地址寻址,网络层按IP地址来寻址的,而传输层是按端口号来寻址的端口就是传输层服务访问点(TSAP)不同的应用进程的报文可以通过不同的端口向下交付给传输层,再往下由传输层统一处理交给网络层,这一过程称为复用端口用一个16bit端口号进行标志,共允许有64k个端口号1.熟知端口,其数值一般为0-1023当一种新的应用程序出现时,必须为它指派一个熟知端口,以便其他应用进程和其交互常用端口:FTP: 21,20; SMTP:25 ; 80 ;2.一般端口,用来随时分配给请求通信的客户进程我们知道,一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务,实际上是通过“IP地址+端口号”来区分不同的服务的称为插口或套接字套接口即:插口=(IP地址,端口号)三无连接服务与面向连接服务(重点)传输层提供了两种类型的服务:无连接服务和面向连接服务相应的实现分别是用户数据报协议UDP和传输控制协议TCP当采用TCP协议时,传输层向上提供的是一条全双工的可靠逻辑信道;当采用UDP协议时,传输层向上提供的是一条不可靠的逻辑信道的主要特点(1)传送数据前无需建立连接,数据到达后也无需确认(2)不可靠交付(3)报文头部短,传输开销小,时延较短的主要特点(1)面向连接,不提供广播或多播服务(2)可靠交付(3)报文段头部长,传输开销大常见的使用UDP的应用层协议有:DNS,TFTP,RIP,BOOTP,DHCP,SNMP,NFS,IGMP等使用TCP的应用层协议有:SMTP,TELNET,HTTP,FTP等四用户数据报协议UDP概述UDP和TCP最大的区别在于它是无连接的,UDP只在IP的数据报服务之上增加了端口的功能和差错检测的功能虽然UDP用户数据报只能提供不可靠的交付,但UDP在某些方面有其特殊的优点:(1)发送数据之前不需要建立连接(2)UDP的主机不需要维持复杂的连接状态表(3)UDP用户数据报只有8个字节的首部开销(4)网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低这对某些实时应用(如IP电话实时视频会议)是很重要的数据报UDP数据报有两个字段:数据字段和首部字段首部字段有8个字节,由4个字段组成,每个字段都是两个字节:(1)源端口,即源端口号(2)目的端口,即目的端口号(3)长度,即UDP用户数据报的长度(4)检验和,即检测UDP用户数据报在传输中是否有错六TCP连接管理(重点,必考)TCP的传输连接有三个阶段,即:连接建立数据传送和连接释放TCP传输连接的管理就是使传输连接的建立和释放都能正常地进行TCP的连接和建立都是采用客户服务器方式主动发起连接建立的应用进程叫做客户(client)被动等待连接建立的应用进程叫做服务器(server)“三次握手”一定要会!!TCP传输连接的建立采用“3次握手”的方法,如图所示:第一次握手,A向B发送连接请求,即一个SYN字段为1的报文段;第二次握手,B收到连接请求报文段后,如同意,则发回确认第三次握手,A收到B的确认信息后,再加以确认采用3次握手”的方法,目的是为了防止报文段在传输连接建立过程中出现差错通过3次报文段的交互后,通信双方的进程之间就建立了一条传输连接,然后就可以用全双工的方式在该传输连接上正常的传输数据报文段了七TCP可靠传输数据编号与确认TCP协议是面向字节的并使每一个字节对应于一个序号在连接建立时,双方要商定初始序号TCP每次发送的报文段的首部中的序号字段数值表示该报文段中的数据部分的第一个字节的序号TCP的确认是对接收到的数据的最高序号表示确认接收端返回的确认号是已收到的数据的最高序号加1因此确认号表示接收端期望下次收到的数据中的第一个数据字节的序号的重传机制TCP每发送一个报文段,就对这个报文段设置一次计时器只要计时器设置的重传时间到了规定时间,但此时还没有收到确认,那么就要重传这一报文段由于TCP的下层是一个互联网环境,IP数据报所选择的路由变化很大因而传输层的往返时延的方差也很大为了计算超时计时器的重传时间,TCP采用了一种自适应的算法:(1)记录每一个报文段发出的时间,以及收到相应的确认报文段的时间这两个时间之差就是报文段的往返时延(2)将各个报文段的往返时延样本加权平均,就得出报文段的平均往返时延RTT(3)每测量到一个新的往返时延样本,就按下式重新计算一次平均往返时延RTT:平均往返时延RTT =α×(旧的RTT)+ (1-α)×(新的往返时延样本)在上式中,0≤α<1若α很接近于1,表示新算出的平均往返时延RTT和原来的值相比变化不大八TCP流量控制和拥塞控制1.滑动窗口的概念TCP采用大小可变的滑动窗口进行流量控制窗口大小的单位是字节在TCP报文段首部的窗口字段写入的数值就是当前给对方设置的发送窗口数值的上限因特网建议标准定义了以下四种算法:慢开始塞避免快重传和快恢复慢开始算法的做法是:在连接建立时,将拥塞窗口cwnd初始化为一个最大报文段长度MSS的数值此后,每收到一个对新的报文段的确认,就将拥塞窗口cwnd增加至多一个MSS的数值通常表现为按指数规律增长为防止拥塞窗口cwnd的增长引起网络阻塞,还需要一个状态变量,即慢开始门限ssthresh,其用法如下:当cwnd<ssthresh时,使用慢开始算法;当cwnd>ssthresh时,停止使用慢开始算法,改用拥塞避免算法;当cwnd=ssthresh时,既可使用慢开始算法,也可使用拥塞避免算法拥塞避免算法的做法是:发送端的拥塞窗口cwnd每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小通常表现为按线性规律增长(“拥塞避免”并非指完全能够避免了拥塞,而只是使网络比较不容易出现拥塞)不论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段,只要发现网络出现拥塞(其根据是没有按时收到ACK或收到了重复的ACK),就要将慢开始门限ssthresh设置为出现拥塞时的发送窗口值的一半(但不能小于2)3.快重传和快恢复快重传和快恢复是对以上拥塞控制算法的改进,以避免有时一条TCP连接会因等待重传计时器的超时而空闲很长的时间快重传算法规定,发送端只要一连收到三个重复的ACK 即可断定有分组丢失了,就应立即重传丢失的报文段而不必继续等待为该报文段设置的重传计时器的超时快恢复算法如下:(1)当发送端收到连续三个重复的ACK时,就重新设置慢开始门限ssthresh(2)与慢开始不同之处是拥塞窗口cwnd不是设置为1,而是设置为ssthresh +3×MSS(3)若收到的重复的ACK 为n个(n>3),则将cwnd设置为ssthresh+n×MSS(4)若发送窗口值还容许发送报文段,就按拥塞避免算法继续发送报文段(5)若收到了确认新的报文段的ACK,就将cwnd缩小到ssthresh例题精讲【例1】在TCP/IP参考模型中,传输层的主要作用是在互联网络的源主机和目的主机对等实体之间建立用于会话的( C )A.点到点连接B.操作连接C.端到端连接D.控制连接【例2】如果用户程序使用UDP协议进行数据传输,那么( D )层协议必须承担可靠性方面的全部工作A.数据链路层B.网际层C.传输层D.应用层【例3】TCP协议是面向连接的协议,提供连接的功能是(1)( A )的;采用(2)( B )技术来实现可靠数据流的传送为了提高效率,又引入了滑动窗口协议,协议规定重传(3)(B )的报文段,这种报文段的数量最多可以(4)( D );TCP采用滑动窗口协议可以实现(5)( C )(1)A.全双工 B.单工 C.半双工 D.单方向(2)A.超时重传 B.肯定确认(捎带一个报文段的序号)C.超时重传和肯定确认D.丢失重传和否定性确认(3)A.未被确认及至窗口首端的所有报文段 B.未被确认C.未被确认及至退回N值的所有报文段D.仅丢失(4)A.是任意的个C.大于发送窗口的大小D.等于发送窗口的大小(5)A.端到端的流量控制 B.整个网络的拥塞控制C.端到端的流量控制和网络的拥塞控制D.整个网络的差错控制【例7】假定TCP采用2次握手代替3次握手来建立连接,也就是说省去第三个报文,是否可能会发生死锁解本题考查对TCP连接管理中三次握手原理的理解3次握手完成两个重要的功能,既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好),也要允许双方就初始序列号进行协商,这个序列号在握手过程中被发送和确认现在把三次握手改成仅需要两次握手,死锁是可能发生的作为例子,考虑计算机A和B之间的通信,假定A给B发送一个连接请求分组,B收到了这个分组,并发送了确认应答分组按照两次握手的协定,B认为连接已经成功地建立了,可以开始发送数据分组可是,A在B的应答分组在传输中被丢失的情况下,将不知道B是否已准备好,也不知道B发送数据使用的初始序列号,A 甚至怀疑B是否收到自己的连接请求分组在这种情况下,A认为连接还未建立成功,将忽略B发来的任何数据分组,只等待连接确认应答分组而B在发出的分组超时后,重复发送同样的分组,这样就形成了死锁(如图练习题精选一单项选择题七层模型中,提供端到端的透明数据传输服务差错控制和流量控制的层是(C )A.物理层B.网络层C.传输层D.会话层2.传输层为( B )之间提供逻辑通信A.主机B.进程C.路由器D.操作系统3.( C )是TCP/IP模型传输层中的无连接协议协议协议协议协议4.以下哪项不是UDP协议的特性( A )A.提供可靠服务B.提供无连接服务C.提供端到端服务D.提供全双工服务5.下列不属于通信子网的是( D )A.物理层B.数据链路层C.网络层D.传输层6.可靠的传输协议中的“可靠”指的是( D )A.使用面向连接的会话B.使用“尽力而为”的传输C.使用滑动窗口来维持可靠性D.使用确认机制来确保传输的数据不丢失7.下列关于TCP协议的叙述中,正确的是( D )是一个点到点的通信协议提供了无连接的可靠数据传输将来自上层的字节流组织成数据报,然后交给IP协议将收到的报文段组成字节流交给上层8.一个TCP连接的数据传输阶段,如果发送端的发送窗口值由2000变为3000,意味着发送端可以( C )A.在收到一个确认之前可以发送3000个TCP报文段B.在收到一个确认之前可以发送1000个字节C.在收到一个确认之前可以发送3000个字节D.在收到一个确认之前可以发送2000个TCP报文段9.一条TCP连接的建立过程和释放过程,分别包括( C )个步骤,3 ,3 ,4 ,310.下列关于因特网中的主机和路由器的说法,错误的是( B )A.主机通常需要实现IP协议B.路由器必须实现TCP协议C.主机通常需要实现TCP协议D.路由器必须实现IP协议二综合应用题1.简述TCP和UDP协议的主要特点和应用场合答:UDP的主要特点是:(1)传送数据前无需建立连接,没有流量控制机制,数据到达后也无需确认(2)不可靠交付,只有有限的差错控制机制(3)报文头部短,传输开销小,时延较短因此,UDP协议简单,在一些特定的应用中运行效率高通常用于可靠性较高的网络环境(如局域网)或不要求可靠传输的场合,另外也常用于客户机/服务器模式中TCP的主要特点是:(1)面向连接,提供了可靠的建立连接和拆除连接的方法,还提供了流量控制和拥塞控制的机制(2)可靠交付,提供了对报文段的检错确认重传和排序等功能(3)报文段头部长,传输开销大因此,TCP常用于不可靠的互联网中为应用程序提供面向连接的可靠的端到端的字节流服务2.在一个1Gb/s的TCP连接上,发送窗口的大小为65535B,单程延迟时间等于10ms问可以取得的最大吞吐率是多少线路效率是多少2.答:根据题意,往返时延RTT=10ms×2=20ms,每20ms可以发送一个窗口大小的数据,每秒50个窗口(1000ms÷20ms=50)每秒能发送数据即吞吐量:65535×8×50=s线路效率:s÷1000Mb/s≈%所以,最大吞吐率是s,线路效率约为%3.有一个TCP连接,当它的拥塞窗口大小为64个分组大小时超时,假设该线路往返时间RTT是固定的即为3s,不考虑其他开销,即分组不丢失,该TCP连接在超时后处于慢开始阶段的时间是多少秒答:根据题意,当超时的时候,慢开始门限值ssthresh变为拥塞窗口大小的一半即ssthresh=64/2=32个分组此后,拥塞窗口重置为1,重新启用慢开始算法根据慢开始算法的指数增长规律,经过5个RTT,拥塞窗口大小变为2=32,达到ssthresh此后便改用拥塞避免算法因此,该TCP连接在超时后重新处于慢开始阶段的时间是5×RTT=15s应用层(重点)知识点讲解一网络应用模型(理解)每个应用层协议都是为了解决某一类应用问题,而问题的解决又往往是通过位于不同主机中的多个应用进程之间的通信和协同工作来完成的应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议这些应用进程之间相互通信和协作通常采用一定的模式,常见的有:客户/服务器模型和P2P模型1.客户/服务器模型客户/服务器模型所描述的是进程之间服务和被服务的关系客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程其中,客户是服务请求方,服务器是服务提供方模型P2P(Peer to Peer)模型即对等网络模型相对于传统的集中式客户/服务器模型,P2P弱化了服务器的概念,系统中的各个节点不再区分服务器和客户端的角色关系,每个节点既可充当客户,也可充当服务器,结点之间可以直接交换资源和服务而不必通过服务器二域名系统DNS(重点)1.层次域名空间由于点分十进制的IP地址难记,在因特网中我们还可用域名来标识一台主机连接在因特网上的任何一台主机或者路由器都具有层次性结构的唯一名称,即域名(domainname)域名只是一个逻辑概念,它并不代表计算机的物理地址域名的结构由若干个分量组成,各分量之间用点隔开:….三级域名.二级域名.顶级域名各分量分别代表不同级别的域名各级域名由上一级的域名管理机构管理,最高的顶级域名由因特网的相关机构管理现在的顶级域名TLD 有三大类:(1)国家顶级域名nTLD:如:表示中国,.us表示美国,.uk表示英国,等等(2)国际顶级域名iTLD:采用.int国际性的组织可在.int下注册(3)通用顶级域名gTLD:如,,.org等等2.域名服务器:负责域名和IP地址的翻译共有以下三种不同类型的域名服务器:(1)本地域名服务器:也称默认域名服务器,距离用户较近,当所要查询的主机也属于同一个ISP时,该本地域名服务器立即将查询的域名转换为它的IP地址(2)根域名服务器:通常用来管辖顶级域名(如)当一个本地域名服务器不能立即回答某个主机的查询时,该本地域名服务器就以DNS客户的身份向某一根域名服务器查询(3)授权域名服务器:主机所登记注册的域名服务器,通常是该主机的本地ISP的一个域名服务器3.域名解析过程(重点)当客户端需要域名解析时,通过本机的域名解析器构造一个域名请求报文,并发往本地域名服务器域名请求报文指明了所要求的域名解析方法,包括两类:递归查询和递归与迭代相结合的方法当指定的域名服务器收到域名解析请求报文时,首先检查所请求的域名是否在所管辖的范围内如果域名服务器能完成域名解析的任务,就将请求的域名转换成相应的IP地址,并将结果返回给发送请求的客户端否则,域名服务器检查客户端要求的解析方法类型:(1)如果要求递归查询,则请求另外一个域名服务器,并最终通过应答报文将结果转交给客户端(2)如果要求使用递归和迭代相结合的方法,则产生一个应答报文并传回给客户端,该应答报文指定了客户端下次应该请求的域名服务器三文件传送协议FTP(重点)文件传送协议FTP是因特网上使用的最广泛的文件传送协议,适合于在异构网络中任意计算机之间传送文件的工作原理在进行文件传输时,FTP的客户和服务器之间要建立两个连接:(1)控制连接,由控制进程进行操纵,使用端口号21,用来传输控制命令(如连接请求,传送请求等)它在整个会话期间一直保持打开(2)数据连接,由数据传送进程操纵,使用端口号20,用来传输文件它在接收到FTP客户文件传送请求后被创建,在传送完毕后关闭,数据传送进程也结束运行由于FTP使用了两个不同的端口号,所以数据连接与控制连接不会发生混乱使用两个独立的连接的主要好处是使协议更加简单和更容易实现,同时在传输文件时还可以利用控制连接(例如,客户发送请求终止传输)四电子邮件电子邮件又称E mail1.电子邮件系统的组成结构一个电子邮件系统有三个主要构件:(1)用户代理:用户与电子邮件系统的接口,如Outlook,Foxmail基本功能是:撰写显示和处理(2)邮件服务器:因特网上所有的ISP都有邮件服务器,功能是发送和接收邮件,同时还要向发信人报告邮件传送的情况(已交付被拒绝丢失等)(3)电子邮件使用的协议:如用于SMTPPOP3等电子邮件的发送和接收过程:(重点)(1)发信人调用用户代理来编辑要发送的邮件用户代理用SMTP把邮件传送给发送端邮件服务器(2)发送端邮件服务器将邮件放入邮件缓存队列中,等待发送(3)运行在发送端邮件服务器的SMTP客户进程,发现在邮件缓存中有待发送的邮件,就向运行在接收端邮件服务器的SMTP服务器进程发起TCP连接的建立(4)TCP连接建立后,SMTP客户进程开始向远程的SMTP服务器进程发送邮件当所有的待发送邮件发完了,SMTP就关闭所建立的TCP连接(5)运行在接收端邮件服务器中的SMTP服务器进程收到邮件后,将邮件放入收信人的用户邮箱中,等待收信人在方便时进行读取(6)收信人在打算收信时,调用用户代理,使用POP3(或IMAP)协议将自己的邮件从接收端邮件服务器的用户邮箱中的取回(如果邮箱中有来信的话)协议(重点)简单邮件传送协议(SMTP,SimpleMailTransferProtocol)所规定的就是在两个相互通信的SMTP进程之间应如何交换信息SMTP运行在TCP基础之上,使用25号端口,也使用客户/服务器模型SMTP规定了14条命令和21种应答信息SMTP通信的三个阶段如下:(1)连接建立:连接是在发送主机的SMTP客户和接收主机的SMTP服务器之间建立的SMTP不使用中间的邮件服务器(2)邮件传送(3)连接释放:邮件发送完毕后,SMTP应释放TCP连接协议(重点)邮局协议(POP,PostOfficeProtocol)是一个非常简单但功能有限的邮件读取协议,现在使用的是它的第三个版本POP3POP也使用客户服务器的工作方式在接收邮件的用户PC机中必须运行POP客户程序,而在用户所连接的ISP的邮件服务器中则运行POP服务器程序五万维网WWW(重点)浏览器和服务器之间进行交互的协议称为超文本传输协议HTT P另外,Web页的地址称为统一资源定位符URL2.统一资源定位符URL万维网使用统一资源定位符URL(UniformResourceLocator)是对可以从因特网上得到的资源(包括目录文件等)的位置和访问方法的一种简洁的表示URL的一般形式:<URL的访问方式>:文本传输协议HTTPHTTP是面向事务的应用层协议,它规定了在浏览器和服务器之间的请求和响应的格式和规则一旦获得了服务器的IP地址,浏览器将通过TCP向浏览器发送连接建立请求每个服务器上都有一个服务进程,它不断地监听TCP的端口80,当监听到连接请求后便与浏览器建立连接TCP连接建立后,浏览器就向服务器发送要求获取某一Web页面的HTTP请求服务器收到HTTP请求后,将构建所请求的Web页的必需信息,并通过HTTP响应返回给浏览器浏览器再将信息进行解释,然后将Web页显示给用户最后,TCP连接释放因此,HTTP有两类报文:(1)请求报文———从客户向服务器发送连接请求;(2)响应报文———从服务器到客户的回答例题精讲【例1】DNS协议主要用于实现下列哪项网络服务功能( A )A.域名到IP地址的映射B.物理地址到IP地址的映射地址到域名的映射地址到物理地址的映射【例2】一台主机希望解析域名如果这台主机的配置的DNS地址为A,Internet根域名服务器为B,而存储域名与其IP地址对应关系的域名服务器为C,那么这台主机通常先查询( A )A.域名服务器AB.域名服务器 BC.域名服务器 CD.不确定【例3】FTP用于传输文件的端口是( B )【例4】从协议分析的角度,WWW 服务的第一步操作是WWW 浏览器完成对WWW 服务器的( B )A.地址解析B.域名解析C.传输连接建立D.会话连接建立【例5】因特网提供了大量的应用服务,大致可以分为通信获取信息和共享计算机等三类(1)( A )是世界上使用极广泛的一类因特网服务,以文本形式或HTML格式进行信息传递,而图像等文件可以作为附件进行传递(2)( D )是用来在计算机之间进行文件传输的因特网服务利用该服务不仅可以从远程计算机获取文件,还能将文件从本地机器传送到远程计算机(3)( C )是目前因特网最丰富多彩的应用服务,其客户端软件称为浏览器(4)( D )应用服务将主机变成远程服务器的一个虚拟终端;在命令方式下运行时,通过本地计算机传送命令,在远程计算机上运行相应程序,并将相应的运行结果传送到本地计算机显示(1)mail(2)(3)(4)【例6】在TCP/IP协议族中,应用层的各种服务是建立在传输层提供服务的基础上下列哪组协议需要使用传输层的TCP协议建立连接( B )DHCPFTP SMTPHTTPFTPTELNET FTPTFTP练习题:一单项选择题1.用户提出服务请求,网络将用户请求传送到服务器;服务器执行用户请求,完成所要求的操作并将结果送回用户,这种工作模式称为( A )A.客户服务器模式B.点到点模式CD模式 D.令牌环模式2.域名是与以下哪个地址一一对应的( D )地址地址 C.主机名称 D.以上都不是客户发起对FTP服务器的连接建立的第一阶段建立( D )A.控制传输连接B.数据连接C.会话连接D.控制连接协议在使用时建立了两条连接:控制连接和数据连接,它们所使用的端口号分别是( D ),21 ,80 ,20 ,205.在因特网中能够提供任意两台计算机之间传输文件的协议是( B )6.在电子邮件应用程序向邮件服务器发送邮件时,最常使用的协议是( B )7.在因特网电子邮件系统中,电子邮件应用程序( B )A.发送邮件和接收邮件都采用SMTP协议B.发送邮件通常使用SMTP协议,而接收邮件通常使用POP3协议C.发送邮件通常使用POP3协议,而接收邮件通常使用SMTP协议D.发送邮件和接收邮件都采用POP3协议上每个网页都有一个唯一的地址,这些地址统称为( C )地址 B.域名地址C.统一资源定位符地址9.在Internet上浏览信息时,WWW 浏览器和WWW 服务器之间传输网页使用的协议是( B )浏览器所支持的基本文件类型是( B )二综合应用题1.为什么要引入域名的概念.答:IP地址很难记忆,引入域名后,便于人们记忆和识别,域名解析可以把域名转换成IP地址。

简述TCP /IP参考模型定义及各层的主要功能定义：TCP是一种可靠的、面向连接、面向字节流的传输控制协议，IP是一种不可靠、无连接的数据传输服务协议，TCP/IP是Internet中重要的通信规则，是公认的Internet工业标准与事实上的Internet协议标准，它规定了计算机通信所使用的协议数据单元、格式、报头与相应的动作。

1.主机—网络层功能主机-网络层是TCP/IP参考模型的最底层，它负责发送和接收IP分组。

TCP/IP协议对主机-网络层并没有规定具体的协议，它采取开放的策略，允许使用广域网、局域网与城域网的各种协议。

任何一种流行的底层传输协议都可以与TCP/IP互联网络层接口。

这正体现了TCP/IP体系的开放性、兼容性的特点，也是TCP/IP成功应用的基础。

2.互联网络层功能TCP/IP参考模型互联网络层使用的是IP协议。

IP是一种不可靠、无连接的数据报传输服务协议，它提供的是一种“尽力而为”的服务。

互联网络层的协议数据单元是IP分组。

互联网络层的主要功能包括;1) 处理来自传输层的数据发送请求。

在接收到报文发送请求后，将传输层报文封装成IP分组，启动路由选择算法，选择适当的发送路径，并将分组转发到下一个节点2) 处理接收的分组。

在接收到其他节点发送的IP分组后，检查目的IP地址，如果目的地址为本节点的IP地址，则除去分组头，将分组数据交送传输层管理，如果需要转发，则通过路由选择算法为分组选择下一跳节点的发送路径，并转发分组3) 处理网络的路由选择、流量控制与拥塞控制3.传输层功能传输层是负责在会话进程之间建立和维护端-端连接，实现网络环境中分布式进程通信。

传输层定义两种不同的协议：传输控制协议（TCP）与用户数据报协议（UDP）TCP是一种可靠的、面向连接、面向字节流的传输层协议。

TCP提供比较完善的流量控制与拥塞控制的功能。

UDP是一种不可靠的、无连接的传输层协议。

4.应用层功能应用层是TCP/IP参考模型中的最高层。

现场工程师面试题目及答案一、网络知识篇1. 请简述 OSI七层模型，并列举每一层的功能。

答：OSI七层模型是一种将计算机网络架构按层进行组织的方法。

该模型包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

具体功能如下：- 物理层：负责传输比特流，控制物理介质的特性和与网络线路的接口。

- 数据链路层：处理相邻节点之间的通信，确保可靠传输，进行链路管理。

- 网络层：实现数据包在网络中的路由选择和转发，进行逻辑寻址，处理不同网络间的互联。

- 传输层：通过建立、维护和终止传输连接，实现端到端的可靠数据传输。

- 会话层：管理通信会话的建立与终止，处理会话层协议的交互。

- 表示层：负责数据的格式化、编码和压缩，确保不同系统的数据能够正确解释。

- 应用层：支持用户应用程序，提供标准接口和协议。

2. 解释TCP/IP协议族，并介绍其中常用的协议。

答：TCP/IP协议族是互联网通信的基础协议，由传输控制协议（TCP）和网络互联协议（IP）组成。

常用的协议有：- IP协议：负责数据包的定位与寻址，实现不同网络之间的数据传输。

- ICMP协议：用于在IP网络中传递控制消息和错误报告。

- ARP协议：用于获取目标IP地址对应的MAC地址。

- DHCP协议：动态主机配置协议，用于自动分配IP地址和其他网络配置参数。

- DNS协议：域名系统协议，用于将域名解析为IP地址。

- HTTP协议：超文本传输协议，用于在Web浏览器和服务器之间传递信息。

- FTP协议：文件传输协议，用于在客户端和服务器之间传输文件。

- SMTP协议：简单邮件传输协议，用于电子邮件的发送。

3. 解释HTTP和HTTPS的区别。

答：HTTP（超文本传输协议）和HTTPS（安全的超文本传输协议）都是用于在客户端和服务器之间传输数据的协议，其主要区别如下： - 安全性：HTTP不对传输的数据进行加密，而HTTPS使用SSL/TLS协议对数据进行加密，确保传输的安全性。

一．简述TCP/IP网络模型从下至上由哪五层组成，分别说明各层的主要功能是什么。

（1）物理层。

物理层的任务就是透明地传送比特流。

透明地传送比特流表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化。

物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”，以及当发送端发出比特“1”时，在接收端如何识别出这是比特“1”而不是比特“0”。

物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根腿以及各个腿应如何连接。

（2）数据链路层。

在发送数据时，数据链路层的任务是将在网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送以帧为单位的数据。

（3）网络层。

网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。

在发送数据时，网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。

网络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。

（4）运输层。

运输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信。

（5）应用层。

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地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理，来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。

二．试阐述服务和协议的概念，及其相互之间的关系。

协议时控制两个对等实体进行通信的规则的集合。

在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。

要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。

协议的实现保证了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协议。

下面的协议对上面的服务用户是透明的。

协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。

但服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

另外，并非在一个层内完成的全部功能都称为服务，只有那些能够被高一层看得见的功能才能称之为“服务”。

三．什么是地址转换协议ARP。

由于IP地址有32bit，而局域网的硬件地址是48bit，它们之间不存在简单的映射关系。

计算机⽹络笔记（第五章~第九章）第五章传输层传输层是整个⽹络体系结构中的关键层之⼀5.1 传输层协议的概述5.1.1 进程之间的通信传输层向他上⾯的应⽤层提供通信服务两个主机进⾏通信就是两个主机中的应⽤进程互相通信通信的真正端点并不是主机⽽是主机中的进程。

端到端的通信是应⽤进程之间的通信传输层有⼀个很重要的功能————复⽤和分⽤复⽤是指在发送⽅不同的应⽤进程都可以使⽤同⼀个传输层协议进⾏传送数据分⽤是指接收⽅的传输层在剥去报⽂的⾸部后能够把这些数据正确交付到⽬的应⽤进程传输层功能：（1）⽹络层是为主机之间提供逻辑通信，传输层为应⽤进程之间提供端到端的逻辑通信（2）传输层还要对收到的报⽂进⾏差错检验（3）传输层需要有两个不同的传输协议，即⾯向连接的TCP和⽆连接的UDP（4）传输层向⾼层⽤户屏蔽了下⾯⽹络核⼼的细节，它使应⽤进程看见的就好像在两个传输层实体之间有⼀条端到端的逻辑通信信道TCP和UDP都是全双⼯采⽤⾯向连接的TCP协议时，尽管下⾯的⽹络是不可靠的（只提供尽最⼤努⼒服务），但这种逻辑通信信道就相当于⼀条全双⼯的可信通道当传输层采⽤⽆连接的UDP协议时，这种逻辑通信信道仍然是⼀条不可靠信道5.1.2 传输层的两个主要协议TCP/IP传输层的两个主要协议都是因特⽹的正式标准，即：（1）⽤户数据报协议UDP（2）传输控制协议TCP （主要的协议）两个对等传输实体在通信时传送的数据单位叫作传输协议数据单元TPDU在TCP/IP体系中，则根据所使⽤的协议是TCP或UDP，分别称之为TCP报⽂段或UDP⽤户数据报UDP在传送数据报之前不需要先建⽴连接（为不可靠的）TCP则提供⾯向连接的服务，数据传送结束后要释放连接。

TCP不提供⼴播或多播服务（为可靠的）5.1.3 传输层的端⼝传输层的复⽤和分⽤功能也是类似的。

应⽤层所有的应⽤进程都可以通过传输层在传送到IP层，这就是复⽤。

传输层从IP层收到数据后必须交付给指明的应⽤进程，这就是分⽤。