《計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與》ppt課件

1、2024/4/3,1,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,第2章 計算機網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu),計算機通信網(wǎng)絡(luò)（第2版）,2024/4/3,2,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,,Note:,2024/4/3,3,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,占據(jù)兩個山頂?shù)乃{軍與駐扎在山谷的白軍作戰(zhàn)。力量對比是：一支藍軍打不過白軍，但兩個支藍軍協(xié)同作戰(zhàn)就可戰(zhàn)勝白軍。藍軍1隊擬于次日正午向白軍發(fā)起攻擊。于是發(fā)送電文給另一山頂上的友軍。

2、但通信線路很不好，電文出錯的可能性很大。因此要求收到電文的友軍必須發(fā)送確認電文。但確認電文也可能出錯。試問能否設(shè)計出一種協(xié)議，使得藍軍能實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)因而一定(即100 %)取得勝利？,一個著名的例子,,2024/4/3,4,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,,,,,,,,…,…,…,…,…,…,這樣的協(xié)議無法實現(xiàn)！,2024/4/3,5,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,這樣無限循環(huán)下去，兩邊的藍軍都始終無法確定自己最后發(fā)出的電文

3、對方是否已經(jīng)收到。沒有一種協(xié)議能夠藍軍能 100% 獲勝。,,思考,有沒有更加合適的方案？,結(jié)論和進一步思考,,2024/4/3,6,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,人相互交流的協(xié)議和通信協(xié)議之間的對比,2024/4/3,7,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,語義對協(xié)議中各協(xié)議元素的含義的解釋，例如：在HDLC協(xié)議中，標志Flag(7EH)表示報文的開始和結(jié)束在BSC協(xié)議中，SOH(01H)表示報文的開始，STX(02H)

4、表示報文正文的開始，ETX(03H)表示報文正文的結(jié)束語法協(xié)議元素與數(shù)據(jù)的組合格式，即報文格式。例如：時序通信過程中，通信雙方操作的執(zhí)行順序和規(guī)則,BSC,HDLC,,通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三要素,,2024/4/3,8,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,,,t,t,時序例,2024/4/3,9,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層思想,,Note:,2024/4/3,10,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,劃

5、分層次的概念舉例,計算機 1 向計算機 2 通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送文件。可以將要做的工作進行如下的劃分。第一類工作與傳送文件直接有關(guān)。確信對方已做好接收和存儲文件的準備。雙方協(xié)調(diào)好一致的文件格式。兩個計算機將文件傳送模塊作為最高的一層 。剩下的工作由下面的模塊負責。,2024/4/3,11,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,,,兩個計算機交換文件,文件傳送模塊,計算機 1,計算機 2,文件傳送模塊,,只看這兩個文件傳送模塊好像文件及

6、文件傳送命令是按照水平方向的虛線傳送的,,,,把文件交給下層模塊進行發(fā)送,把收到的文件交給上層模塊,,2024/4/3,12,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,,,,,再設(shè)計一個通信服務(wù)模塊,文件傳送模塊,計算機 1,計算機 2,文件傳送模塊,,只看這兩個通信服務(wù)模塊好像可直接把文件可靠地傳送到對方,,,,把文件交給下層模塊進行發(fā)送,把收到的文件交給上層模塊,,通信服務(wù)模塊,通信服務(wù)模塊,,,2024/4/3,13,哈爾

7、濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,,,,,,,,再設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)接入模塊,文件傳送模塊,計算機 1,計算機 2,文件傳送模塊,,,通信服務(wù)模塊,通信服務(wù)模塊,,,網(wǎng)絡(luò)接入模塊,網(wǎng)絡(luò)接入模塊,通信網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)接口,網(wǎng)絡(luò)接口,,,網(wǎng)絡(luò)接入模塊負責做與網(wǎng)絡(luò)接口細節(jié)有關(guān)的工作例如，規(guī)定傳輸?shù)膸袷?，幀的最大長度等。,2024/4/3,14,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,層間服務(wù),,Note:,2024/4/3,15,哈爾濱工業(yè)大學(威海)

8、 通信工程系,層間服務(wù)模型,,,,服 務(wù) 用 戶,,第 n 層,第 n + 1 層,,服 務(wù) 用 戶,2024/4/3,16,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,,理解,下層對上層是“透明的” 。即某一層實體只能看到本層服務(wù)，而看不到下層的協(xié)議到底是如何工作的。協(xié)議是“水平的”。即協(xié)議是控制對等實體之間通信的規(guī)則。服務(wù)是“垂直的”。即服務(wù)是由下層向上層通過層間接口提供的。,,層間服務(wù),2024/4/3,17,哈爾濱工業(yè)大學(威海)

9、通信工程系,對等層實體之間實現(xiàn)的是虛擬的邏輯通信；下層向上層提供服務(wù)；上層依賴下層提供的服務(wù)來與其他主機上的對等層通信；實際通信在最底層完成。,,對等層通信的實質(zhì),2024/4/3,18,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,對等通信例：兩個人收發(fā)信件,想一想：收信人與發(fā)信人之間、郵局之間，是在直接通信嗎？郵局、運輸系統(tǒng)各向誰提供什么樣的服務(wù)？郵局、收發(fā)信人各使用誰提供的什么服務(wù)？,信件內(nèi)容,郵件地址,貨物地址,發(fā)信人,郵局,

10、運輸系統(tǒng),信件內(nèi)容,郵件地址,貨物地址,收信人,,對信件內(nèi)容的共識,,,對信件如何傳遞的共識,對貨物如何運輸?shù)墓沧R,,,,,,,,,,,,P3,P2,P1,公路，鐵路，航空,郵局,運輸系統(tǒng),2024/4/3,19,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),,Note:,2024/4/3,20,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,,,,,,,,應(yīng)用層,運輸層,網(wǎng)絡(luò)層,表示層,會話層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,7654321,

11、OSI 的體系結(jié)構(gòu),ISO的OSI模型,,應(yīng)用層(application layer) 表示層(presentation layer)會話層(session layer)運輸層(transport layer) 網(wǎng)絡(luò)層(network layer) 數(shù)據(jù)鏈路層(data link layer) 物理層(physical layer),2024/4/3,21,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,應(yīng)用層(application

12、layer) 運輸層(transport layer) 網(wǎng)絡(luò)層(network layer) 數(shù)據(jù)鏈路層(data link layer) 物理層(physical layer),數(shù)據(jù)鏈路層,5 應(yīng)用層,4 運輸層,3 網(wǎng)絡(luò)層,2 數(shù)據(jù)鏈路層,1 物理層,五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu),,2024/4/3,22,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,各層功能,,1．應(yīng)用層(appl

13、ication layer)應(yīng)用層是原理體系結(jié)構(gòu)中的最高層。應(yīng)用層確定進程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要(這反映在用戶所產(chǎn)生的服務(wù)請求)。應(yīng)用層直接為用戶的應(yīng)用進程（應(yīng)用程序）提供服務(wù)應(yīng)用層協(xié)議包括：HTTP，SMTP，F(xiàn)TP，TELNET等,2024/4/3,23,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,2．運輸層(transport layer)運輸層的任務(wù)就是負責主機中兩個進程之間的通信，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆笪亩?segmen

14、t)。因特網(wǎng)的運輸層可使用兩種不同協(xié)議。即面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP (Transmission Control Protocol) 和無連接的用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP (User Datagram Protocol)。,各層功能,,2024/4/3,24,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,3．網(wǎng)絡(luò)層(network layer)網(wǎng)絡(luò)層負責為分組交換網(wǎng)上的不同主機提供通信。在網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)的傳送單位是分組或包。在TCP/IP體系中，分

15、組也叫作IP數(shù)據(jù)報，或簡稱為數(shù)據(jù)報。,各層功能,,2024/4/3,25,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,4．數(shù)據(jù)鏈路層（data link layer）數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是在兩個相鄰結(jié)點間的線路上無差錯地傳送以幀(frame)為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息。數(shù)據(jù)鏈路層有時也常簡稱為鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層就把一條有可能出差錯的實際鏈路，轉(zhuǎn)變成為讓網(wǎng)絡(luò)層向下看去好像是一條不出差錯的鏈路。,各層功能,,2024/4/3,26

16、,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,5．物理層（physical layer）物理層的任務(wù)就是透明地傳送比特流。“透明”是一個很重要的術(shù)語。它表示：某一個實際存在的事物看起來卻好像不存在一樣。,各層功能,,2024/4/3,27,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,,,5,4,3,2,1,,,,,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,,,,,,,H3,,,,,,,,,,,物 理 傳 輸 媒 體,,,,,,,,,,,,數(shù) 據(jù) 部

17、 分,數(shù) 據(jù) 部 分,數(shù) 據(jù) 部 分,數(shù) 據(jù) 部 分,10100110100101 比 特 流 11 010111010,T2,計算機 1,H5,H4,H2,首部,,尾部,,…,…,,AP2,,,AP1,,,,應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù),,,,,,,,,,,計算機 2,比特,幀,IP數(shù)據(jù)報IP分組,TCP報文段

18、UDP報文段,各層功能,,2024/4/3,28,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,在OSI參考模型中，在對等層次上傳送的數(shù)據(jù)，其單位都稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU (Protocol Data Unit)；而把上層來的數(shù)據(jù)稱為服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU (Service Data Unit)在文獻中也還可以見到術(shù)語“協(xié)議棧”(protocol stack)。這是因為幾個層次畫在一起很像一個棧(stack)。,各層功能,,2024/4/3

19、,29,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,計算機 1 向計算機 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,計算機 1,,AP2,,AP1,計算機 2,應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù),10100110100101 比 特 流 110101110101,注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟?應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù),2024/4/3,30,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,計算機 1 向計算機 2 發(fā)送數(shù)

20、據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,計算機 1,,AP2,,AP1,計算機 2,10100110100101 比 特 流 110101110101,計算機 2 的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層,2024/4/3,31,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,計算機 1 向計算機 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,計算機 1,,AP2,,AP1,計算機 2,數(shù)

21、據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層,H2,T2,2024/4/3,32,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,H3,計算機 1 向計算機 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,計算機 1,,AP2,,AP1,計算機 2,網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運輸層,2024/4/3,33,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,H4,計算機 1 向計算機 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,

22、3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,計算機 1,,AP2,,AP1,計算機 2,運輸層剝?nèi)笪氖撞亢蟀褕笪牡臄?shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層,2024/4/3,34,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù),H5,應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù),計算機 1 向計算機 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,計算機 1,,AP2,,AP1,計算機 2,應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層 PDU 首部后把應(yīng)用

23、程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進程,2024/4/3,35,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,計算機 1 向計算機 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,計算機 1,,AP2,,AP1,計算機 2,,我收到了 AP1 發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！,2024/4/3,36,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,,,,,,,,應(yīng)用層,運輸層,網(wǎng)絡(luò)層,表示層,會話層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,7654321,OSI 的

24、體系結(jié)構(gòu),,,,,應(yīng)用層,網(wǎng)絡(luò)接口層,網(wǎng)際層 IP,(各種應(yīng)用層協(xié)議如TELNET, FTP, SMTP 等),運輸層(TCP 或 UDP),TCP/IP 的體系結(jié)構(gòu),,,無連接分組交付服務(wù),傳輸服務(wù) (可靠或不可靠),TCP/IP 的三個服務(wù)層次,OSI模型與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系,,2024/4/3,37,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,,,應(yīng)用層運輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層,,,,,,,,,主機A,主機B,路由器

25、,網(wǎng)絡(luò) 2,網(wǎng)絡(luò) 1,,,,,應(yīng)用層運輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層,網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層,4321,TCP/IP四層協(xié)議棧表示方法,,2024/4/3,38,哈爾濱工業(yè)大學(威海) 通信工程系,,,沙漏計時器形狀的TCP/IP協(xié)議族,HTTP,SMTP,DNS,RTP,TCP,UDP,IP,,,,,,,網(wǎng)際層,網(wǎng)絡(luò)接口層,運輸層,應(yīng)用層,…,…,…,,,,,,,,,,網(wǎng)絡(luò)接口 1,網(wǎng)絡(luò)接口 2,網(wǎng)絡(luò)接口 3,Everything