【正文】 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件。 131 協(xié)議分層說明 ? 每層都有相應(yīng)的一系列協(xié)議，如 TCP、 HTTP； ? 每層協(xié)議通過軟件、硬件或兩者結(jié)合實現(xiàn)。 ? 每層協(xié)議可分布在網(wǎng)絡(luò)的不同組件中：如端系統(tǒng)、分組交換機。 如應(yīng)用層協(xié)議在端系統(tǒng)中用軟件實現(xiàn)。 ? 協(xié)議棧 (protocol stack)：各層所有協(xié)議的集合。 132 協(xié)議分層 服務(wù)模型 ? 上層調(diào)用下層的服務(wù)，下層為上層提供服務(wù)。 如圖，低層（第 n層）向相鄰高層（第 n+1層）提供服務(wù)。 通過第 n層本身執(zhí)行某些動作，或再使用其相鄰下層（第 n1層）的服務(wù)，來完成向其上層（第 n+1層）提供的服務(wù)。 例： 第 n+1層 第 n層 通過使用第 n1層的不可靠報文傳輸服務(wù)，以及本層的檢測和重傳丟失報文的功能實現(xiàn)。 第 n1層 第 n層提供報文的可靠傳輸 133 分層缺點 ?有些功能可能在不同層重復(fù)出現(xiàn)： 如，基于鏈路和基于端到端傳輸?shù)牟铄e恢復(fù)； ? 某層的功能可能需要僅存在其他某層的信息。 134 三、分層后數(shù)據(jù)傳遞的過程 主機（端系統(tǒng)）間數(shù)據(jù)傳送實際上并不是在對等層間直接進行，而是 通過相鄰層間的傳遞合作完成 。 135 接收方： 將收到的數(shù)據(jù) 由低層向高層逐層傳遞， 每經(jīng)過一層， 去掉該層的控制信息 ，直到最高層，恢復(fù)為用戶數(shù)據(jù)。 （逐層解封） H2 H3 H4 H5 應(yīng)用數(shù)據(jù) T2 發(fā)送方： 將用戶數(shù)據(jù)由 高層向低層逐層傳遞 ，每經(jīng)過一層， 加上該層的控制信息 ，直到最低層（物理層），然后直接通過物理媒體傳輸?shù)侥康姆健?（逐層封裝） 136 第 5層 第 4層 第 3層 第 2層 第 1層 報文 報文段 數(shù)據(jù)報 幀 比特 四、因特網(wǎng)協(xié)議棧 應(yīng)用層 運輸層 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 物理層 ? 協(xié)議層實現(xiàn)： 以軟件、硬件或兩者結(jié)合的方式。 ? 應(yīng)用層： 在端系統(tǒng)中用軟件來實現(xiàn)，如 HTTP等。 ? 運輸層： 同上。 ? 網(wǎng)絡(luò)層： 硬件、軟件混合。 ? 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層： 負(fù)責(zé)處理跨越特定鏈路的通信，通過與該鏈路相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)接口卡中實現(xiàn) (如以太網(wǎng)接口卡 )。 傳輸單位 137 各層功能 ? 應(yīng)用層： 提供各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。 傳輸 應(yīng)用報文。 ? FTP、 SMTP、 HTTP ? 運輸層： 在應(yīng)用程序的客戶機和服務(wù)器之間 提供 傳輸應(yīng)用層報文 服務(wù) 。傳輸 報文段 。 ? TCP、 UDP ? 網(wǎng)絡(luò)層： 主機和主機之間傳輸網(wǎng)絡(luò)層分組（ 數(shù)據(jù)報 ）。 ? IP協(xié)議、 選路協(xié)議 ? 鏈路層： 在鄰近單元之間傳輸數(shù)據(jù)（ 幀 ）。 ? PPP、以太網(wǎng) ? 物理層： 在節(jié)點之間傳輸 比特流 。 ?傳輸媒體 138 五、開放系統(tǒng)互連基本參考模型 由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 在 1981年提出的網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)，簡稱為 OSI參考模型 。 (Open Systems Interconnection Reference Model) 應(yīng)用層 表示層 會話層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 應(yīng)用層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 物理層 OSI 資源子網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)邊緣 通信子網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)核心 因特網(wǎng) ? 表示層： 通信用戶之間數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)壓縮及加解密等。 ?會話層： 對數(shù)據(jù)傳輸進行管理，包括數(shù)據(jù)交換的定界、同步，建立檢查點等。 139 報文 段 數(shù)據(jù)報 幀 源 應(yīng)用層 運輸層 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 物理層 Ht Hn Hl M Ht Hn M Ht M M 目的地 應(yīng)用層 運輸層 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 物理層 Ht Hn Hl M Ht Hn M Ht M M 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 物理層 鏈路層 物理層 Ht Hn Hl M Ht Hn M Ht Hn Hl M Ht Hn M Ht Hn Hl M Ht Hn Hl M 路由器 交換機 節(jié)點設(shè)備分層 140 節(jié)點分層 與端系統(tǒng)類似，路由器和鏈路層交換機以分層方式組織網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件，通常只實現(xiàn)低幾層。 ? 路由器： 實現(xiàn)第一層到第三層，能夠?qū)崿F(xiàn) IP協(xié)議； ? 鏈路層交換機： 實現(xiàn)第一層和第二層，能夠識別第二層地址，如以太網(wǎng)地址。 ? 主機： 實現(xiàn)所有 5個層次。 141 報文傳遞過程 ? 源主機： 由高層向低層逐層傳遞（封裝） ? 應(yīng)用層報文 M傳遞到運輸層，附加上運輸層首部信息 Ht（運輸層 報文段 ）； ? 報文段傳遞到網(wǎng)絡(luò)層，附加上網(wǎng)絡(luò)層首部信息 Hn（網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)報 ）； ? 數(shù)據(jù)報傳遞到鏈路層，附加上鏈路層首部信息 Hl（鏈路層 幀 ） ? 傳到物理層，送入網(wǎng)絡(luò)傳輸。 報文 段 數(shù)據(jù)報 應(yīng)用層 運輸層 層 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 物理層 Ht Hn Hl M Ht Hn M Ht M M 源主機 ?每層傳遞的數(shù)據(jù)分為首部字段和有效載荷字段兩部分。 ?有效載荷是相鄰上層傳下來的數(shù)據(jù)。 142 報文傳遞過程 ? 目的主機： 由低層向高層逐層傳遞（解封） ? 物理層接收，并將其沿協(xié)議棧逐層向上傳遞，每層去除對應(yīng)的首部，恢復(fù)原報文。 報文 段 數(shù)據(jù)報 應(yīng)用層 運輸層 層 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 物理層 Ht Hn Hl M Ht Hn M Ht M M 目的主機 如果報文很長，傳輸時，可先分成多個報文段，每個報文段在網(wǎng)絡(luò)層再分成多個數(shù)據(jù)報。 143 報文 段 數(shù)據(jù)報 幀 源 應(yīng)用層 運輸層 層 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 物理層 Ht Hn Hl M Ht Hn M Ht M M 目的地 應(yīng)用層 運輸層 層 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 物理層 Ht Hn Hl M Ht Hn M Ht M M 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 物理層 鏈路層 物理層 Ht Hn Hl M Ht Hn M Ht Hn Hl M Ht Hn M Ht Hn Hl M Ht Hn Hl M 路由器 交換機 封裝及解封 144 計算機網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)的歷史 ? 計算機網(wǎng)絡(luò)是 計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合 的產(chǎn)物。 ? 發(fā)展過程經(jīng)歷從簡單到復(fù)雜，由低級到高級的過程。 分組交換的發(fā)展： 1961～ 1972 專用網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)互連： 1972～ 1980 網(wǎng)絡(luò)的激增 :1980～ 1990 因特網(wǎng)爆炸 :20世紀(jì) 90年代 最新發(fā)展 1. 計算機網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展 145 分組交換的發(fā)展： 1961～ 1972 ? 電話交換網(wǎng)： 20世紀(jì) 60年代初，使用電路交換將信息（話音）從發(fā)送方傳輸?shù)浇邮辗健? 隨著計算機逐步發(fā)展，希望將計算機連接在一起，互相共享。 ? 分組交換： 三個小組 Kleinrock （ MIT）、 Baran （ Rand）、Davies（ NPL）分別提出。 146 第一個分組交換計算機網(wǎng)絡(luò) 美國國防部高級研究計劃局 (Advanced Research Projects Agency）的研制的 ARPA，是因特網(wǎng)的最早祖先。 結(jié)構(gòu)： ? 將一些結(jié)點交換機（接口報文處理機 IMP）連成網(wǎng) ? 主機與 IMP相連，最初只有 4個節(jié)點，以后逐步擴展。 ?采用分組交換 147 產(chǎn)生兩個概念 計算機網(wǎng)絡(luò)的邏輯組成。 ? 通信子網(wǎng) ： 由結(jié)點交換機、通信線路及設(shè)備組成。（網(wǎng)絡(luò)核心） 。 保證高效、可靠地數(shù)據(jù)通信。 ? 資源子網(wǎng)： 網(wǎng)絡(luò)外圍，包括主機、終端、軟件等。（網(wǎng)絡(luò)邊緣） 數(shù)據(jù)處理。 ? 第一個端系統(tǒng)之間的主機到主機協(xié)議： 網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 NCP。 ? 第一個電子郵件程序。 148 其他分組交換網(wǎng)絡(luò) ? ALOHA： 將夏威夷島上的大學(xué)連接到一起的網(wǎng)絡(luò)。 ? Tele： 基于 ARPA技術(shù)的商用分組交換網(wǎng)。 ? Cyclades： 法國的分組交換網(wǎng)。 ? 分時共享網(wǎng)絡(luò)： Tym和 GE信息服務(wù)網(wǎng) ? IBM的 SNA： 與 ARPA并行工作。 149 LAN—— 網(wǎng)絡(luò)的重要分支 將短距離的微型機連接成網(wǎng)絡(luò) 。發(fā)展快。 ? ALOHA ： 一個基于分組的無線電網(wǎng)絡(luò)，允許多個遠(yuǎn)程站點之間通信。 ALOHA協(xié)議： 是第一個多路訪問協(xié)議，允許地理上分布的用戶共享單一的廣播通信媒體 (無線電頻率 )。 ? 以太網(wǎng) ： 基于有線的共享廣播網(wǎng)，連接多臺 PC 機、共享設(shè)備，采用以太網(wǎng)協(xié)議。 150 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) (interting) ? 將許多網(wǎng)絡(luò)互相連接到一起，互相通信。 ? “ 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò) ” 。 ? 制定一系列相關(guān)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，如： TCP、 UDP、 IP等。 151 網(wǎng)絡(luò)的激增 :1980～ 1990 ? 網(wǎng)絡(luò)中的主機數(shù)量急增： 如， ARPA中主機從 4臺到200臺，再到 100000臺。 ? 新網(wǎng)絡(luò)不斷出現(xiàn)： 如 ? BITNET： 連接美國東北部幾個大學(xué)。 ? CSNET ： 計算機科學(xué)網(wǎng)。 ? NSFNET： 國家科學(xué)基金網(wǎng)。主干速率最初 56kbps，80年代末，達(dá)到 ，成為區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的基本主干。 ? Minitel： 法國政府支持的項目。 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進入家庭。 152 因特網(wǎng)爆炸 :20世紀(jì) 90年代 ? ARPA正式關(guān)閉： 1990年。 ? MILNET和國防數(shù)據(jù)網(wǎng)： 承載大多數(shù)與美國國防部相關(guān)的流量； ? NSFNET： 于 1995年退役，由商業(yè)因特網(wǎng)服務(wù)提供商負(fù)責(zé)運營。 ? 萬維網(wǎng) (World Wide Web)出現(xiàn)： 將因特網(wǎng)帶入數(shù)以百萬的家庭和企業(yè)，并設(shè)臵數(shù)百個新的應(yīng)用程序。 ? 四部分： HTML、 HTTP、 Web服務(wù)器和瀏覽器。 ? Netscape和微軟間的 “ 瀏覽器之戰(zhàn) ” ，微軟公司獲勝； ? 因特網(wǎng)產(chǎn)品和服務(wù)不斷出現(xiàn)。 153 典型應(yīng)用 ? 電子郵件 ? Web ? 即時訊息 ? MP3對等文件共享 154 最新發(fā)展 ? 高速接入網(wǎng)： 寬帶住宅因特網(wǎng)接入（電纜調(diào)制解調(diào)器和 DSL）、高速無線接入（ imode）等。 ? 網(wǎng)絡(luò)安全： 入侵檢測系統(tǒng)的研制、防火墻過濾及 IP 溯源等。 ? P2P(peertopeer 對等 )網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用： 用戶計算機資源對于中心服務(wù)器有很大的自治性?？砷g歇性的對等連接。 155 計算機網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展 ? 1980年鐵道部開始計算機聯(lián)網(wǎng)。 ? 1989年 11月，我國第一個 公用分組交換網(wǎng) CNPAC建成運行，在此基礎(chǔ)上， 1993年 9月建成新的中國公用分組交換網(wǎng) CHINAPAC 。 ? 20世紀(jì) 80年代后期，公安、銀行、軍隊以及其他一些部門也相繼建立了各自的專用計算機廣域網(wǎng)。 ? 1994年 4月正式接入因特網(wǎng)， 5月設(shè)立第一個 Web服務(wù)器。 陸續(xù)建造 9個基于因特網(wǎng)技術(shù)的、可以和因特網(wǎng)互連的全國范圍的公用計算機網(wǎng)絡(luò)。 上網(wǎng)計算機數(shù)、用戶數(shù)也不斷增加。 156 主要網(wǎng)絡(luò) （ 1）中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng) CHINANET （ 2）中國教育和科研計算機網(wǎng) CERNET （ 3）中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng) CSTNET （ 4）中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng) UNINET （ 5）中國網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng) CNCNET （ 6）中國國際經(jīng)濟貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng) CIETNET （ 7）中國移動互聯(lián)網(wǎng) CMNET （ 8）中國長城互聯(lián)網(wǎng) CGWNET （ 9）中國衛(wèi)星集團互聯(lián)網(wǎng) CSNET 157 典型網(wǎng)絡(luò) ? CHINANET ： 始建于 1995年，由中國電信負(fù)責(zé)運營，最大的一個。 158 典型網(wǎng)絡(luò) ? CERNET（中國教育和科研計算機網(wǎng) ） ： 1994年開始建設(shè)。是我國第一個完全依靠自己的科技人員設(shè)計、建設(shè)和運行的全國性計算機網(wǎng)絡(luò)。 ? CERNET是一個三級結(jié)構(gòu)的計算機網(wǎng)絡(luò)，包括主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng) (全國共分 8個地區(qū) )和校園網(wǎng)。 ? 網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)在清華大學(xué)?？蓪⑷珖蟛糠指叩葘W(xué)校連接入網(wǎng)。 159