第八章网络协议与网络操作系统

返回18.1OSI参考模型8.1.1OSI/RM的协议8.1.2协议服务8.1.3IEEE802系列标准8.2网络传输协议（讲解TCP/IP协议，其它自学）8.3网络操作系统（自学）8.4建立网络环境（自学）8.5网络环境的安全性（自学）8.6Internet技术（自学）第八章网络协议与网络应用返回28.1OSI参考模型国际标准化组织ISO在1979年提出开放系统互联参考模型OSI/RM，根据“分层”的思想制订计算机网络互联的标准，建立了网络协议模型。虽然OSI/RM仅仅是一个网络协议模型并不是一个实际的网络实现，但它已经成为学习和理解计算机网络协议的基础。许多实际的网络协议实现模型都参照了OSI/RM模型。OSI采用了分层的结构化技术。所谓“分层”，就是在逻辑上把功能分为若干层，每一层实现一个定义明确的功能。分层时遵循这样的原则：层次间相对独立，每一层使用下层提供的服务实现自己的功能；层次应足够多，以免不同功能混杂在同一层中，但也不能太多，否则体系结构会过于庞大；每一层的目的都是向它的上一层提供服务并且向上层屏蔽实现细节。返回3协议：计算机通信双方在通信时必须遵循的一组规范称之为网络协议（Protocol）：开放系统互联参考模型（OSI／RM），根据“分层”的思想制订计算机网络互连的标准，建立了网络协议模型。分层：就是在逻辑上把功能分为若干层，每一层实现一个定义明确的功能。分层时遵循的原则：层次间相对独立，每一层使用下层提供的服务实现自己的功能；层次应足够多，以免不同功能混杂在同一层中，但也不能太多，否则体系结构会过于庞大；每一层的目的都是向它的上一层提供服务并且向上层屏蔽掉实现细节，对下层的任何修改不会影响到上层；任何一层只能通过服务与相邻层进行通信，任何一层只能看到相邻层。N层协议：网络中两台计算机系统在第n层实体上进行通信遵循的规则和协议整体。网络体系结构：层和协议的集合返回4分层示意图服务使用者（第N+1层协议）服务使用者（第N+1层协议）服务提供者（第N层协议）第N+1层第N层服务访问点服务访问点返回58.1.1OSI/RM的协议层次OSI参考模型采用7层结构，从最底层开始依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，其结构模型参见图.返回61.物理层OSI模型的物理层提供了建立网络的物理及电气连接特性，如双绞线电缆、光缆、同轴电缆等。可以认为这一层是一个硬件层。物理层的主要功能是为它的上一层(数据链路层)提供一个物理连接，以便透明地传输比特流。在物理层上所传输的数据的单位是比特(bit)。物理层的设计要保证比特的正确收发，如用多大的电压代表“1”和“0”、在接收端如何识别“1”和“0”等物理层主要涉及以下内容：网络连接类型。包括多点和点到点的连接。网络的拓扑结构。模拟传输和数字传输。包括模拟和数字信号中数据的编码。位同步。控制接收方和发送方的同步。基带和宽带传输。使用介质带宽的不同方法。多路复用。如何将几个数据信道合并成一个信道。返回72.数据链路层数据链路层负责在两个相邻节点之间的线路上无差错地传送以“帧”为单位的数据。每一帧包含一定数量的数据和控制信息。链路层负责建立、维持和释放数据链路的连接，在传输数据时进行流量控制和差错控制。在数据帧中增加了“循环冗余校验码CRC”信息，进行错误检测。如果接收方收到的数据受损或丢失，可以要求发送方重新发送。这种差错控制机制，可以保证数据从一台计算机准确无误地传递给另一台计算机，保证了点到点的可靠的数据传输。返回83.网络层在计算机网络中，进行通信的两个计算机之间可能要经过多个节点和链路，也可能要经过几个通信子网(比如在北京通过Internet访问美国的YAHOO公司站点就要经过若干个通信子网)。与数据链路层不同，网络层所传输的数据单位是报文分组。网络层的主要任务就是完成分组从源端到目的端的路由选择。此外，如果在网络中发送了过多的分组，有可能造成网络通路的阻塞，导致网络系统性能下降甚至于无法进行数据的传输。因此网络层还要提供拥塞控制。网络层的主要工作就是找到一条最优的，从源结点到目标结点的传输通路。返回94.传输层传输层是网络体系结构中极为重要的一层。它是通信子网(其功能就是实现通信)和资源子网的分界线。传输层接收从会话层传来的数据，划分成适合网络层传送的单元，再加上网络层协议控制信息，交给网络层进行传送。和数据链路层一样，传输层也提供了错误处理机制，以确保实现端到端的数据传输。传输层是真正的端到端协议层。在传输层下面的子层中，协议是每台机器与其直接相邻的机器之间的协议，即点到点协议，而不是最终的源端计算机和目的计算机之间的协议。此外，传输层还提供建立、维护和拆除传送连接的功能。返回105.会话层会话层在两个相互通信的应用进程之间建立、组织和协调其相互之间的通信。例如确定双工工作还是半双工工作，当发生意外时，如何进行会话恢复、会话的同步问题返回116.表示层表示层主要解决用户信息的语法表示问题。表示层将数据从适合于某一用户的抽象语法转换为适合OSI系统内部使用的传送语法，完成数据格式的协商、转换和文本压缩解压缩等。信息在传送时，有时出于保密方面的需要，需要对数据进行加密和解密。这些类似的工作就是由表示层来完成的。返回127.应用层应用层是OSI参考模型的最高层，直接向用户提供服务。这些服务包括网络管理、电子邮件、文件传输服务、远程登录、目录服务等。返回13需要通过网络传输的信息报文在应用层进入OSI网络模型OSI/RM，逐层向下传送，最后传送至物理层，通过实际的物理线路传送到其他计算机。接收方的物理层收到数据后逐层向上传送，最后通过应用层到达信息的接收方，完成一次实际的数据传输返回148.1.2协议服务OSI模型：每一层向它的上层提供服务，服务就是相邻层之间的接口。服务可分为两大类：面向连接的服务和无连接的服务。面向连接的服务（虚电路服务）：可靠的顺序数据传输服务，分连接建立、数据传输和连接释放三个阶段，通信过程中始终占用数据链路，适合于在一定时间内向同一目的发送大量的连续报文。无连接的服务：不可靠的数据报，通信双方不需要先建立连接，而是在数据报中记录了源站地址和目的站地址，报文不一定按顺序到达，所有报文到达目的站后重组。无连接的服务不保证报文的丢失、重复和失序；适合于实时性要求不高、传输数据不多的报文。无连接服务类型：数据报服务：证实交付服务(可靠的数据报)：请求应答服务：返回15数据报服务。即发送端只进行发送，不需要接收端做任何响应。其特点是额外开销小、效率高，但可靠性差，需要由高层来保证数据传输的可靠性。数据报服务适用于实时性要求较高但通信量较少的通信。证实交付服务。也称为可靠的数据报，对每一个收到的报文产生一个证实信息并回送到发送方。这就像寄出一封挂号信要求回执一样，当收到回执时，寄信人就可以确认信件已经到达目的地了。请求应答服务。即接收端每收到一个报文，就给发送端用户一个应答报文。事务处理以及数据库的查询适合使用这种类型的服务。返回16衡量每一种服务的特性：服务质量（QualityofService），可靠的服务是由收方确认收到的每一报文，使发方确信它发送的报文已经到达目的地这种方法来实现的。OSI模型中的服务原语：请求原语Request：指示原语Indication：响应原语Response：证实原语Confirm：用户请求某种服务，如建立连接或发送数据服务提供者通知收方的用户用户收到关于它的请求的答复用户表示对某个事件的响应返回178.1.3IEEE802系列标准OSI/RM作为一个网络协议模型是很有用的，但很少被实际采用，开发新协议的标准化组织或制造厂家们趋向于仅仅体现其精神，也就是说，新的协议只是遵循功能分层的思想却很少实现其规定的所有功能。下面来讨论一个实际的网络协议标准。目前，IEEE802系列标准已经得到了全世界广泛的承认，许多802标准已被修改成国际标准化组织ISO的国际标准。返回18IEEE802的系列标准美国电气和电子工程师学会IEEE于1980年2月成立了IEEE802委员会，专门研究和制定有关局域网的各种标准。最初的IEEE802委员会共有6个分委员会，目前已增至12个，其最主要的工作是制订了局域网（LAN）和城域网（MAN）的标准。802.1—概述、体系结构和网络互连，以及网络管理和性能测试。802.2—逻辑链路控制LLC。它提供OSI的数据链路层的两个子层中的上一个子层的功能。提供高层协议和MAC子层的一致性接口。802.3—CSMA/CD。定义CSMA/CD总线网的介质访问控制MAC和物理层的规范。802.4—令牌总线网。定义了令牌传递总线网的介质访问控制MAC和物理层的规范。802.5—令牌环网。定义了令牌传递环网的介质访问控制MAC和物理层规范。802.6—城域网MAN。定义了城域网的介质访问控制MAC和物理层规范。802.7—宽带技术。802.8—光纤技术。802.9—综合话音数据局域网。802.10—可操作的局域网的安全。802.11—无线局域网。802.12—按需优先（100VG-ANYLAN）。定义了使用按需优先访问方法的100Mbps以太网标准。返回19IEEE802系列标准定义了与物理配线及数据传输有关的网络问题，对应于OSI模型的物理层和数据链路层。图说明了它们之间的对应关系。由于局域网拓扑结构简单，不需要进行路由选择，所以不单独设置网络层。介质访问子层MAC负责网络的访问策略和网络控制（不同类型的局域网有不同的介质访问协议；逻辑链路子层LLC工作于MAC子层之上，主要负责发送和接受用户的数据信息，网络适配器上的芯片实现了这一层的大部分或全部功能。返回208.2网络传输协议8.2.1NetBEUI（本内容自学）NetBEUI（NetBiosEnhancedUserInterface），即NetBIOS增强用户接口。它是NetBIOS协议的增强版本，其中NetBIOS的含义是网络基本输入/输出系统。他曾被许多操作系统采用，例如WindowsforWorkgroup、Win9x系列、Windows2000等。NETBEUI协议在许多情形下很有用，是WINDOWS98之前的操作系统的缺省协议。总之NetBEUI协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议，安装后不需要进行设置，特别适合于在“网络邻居”传送数据。所以建议除了TCP/IP协议之外，局域网的计算机最好也安上NetBEUI协议。返回218.2.2TCP/IP协议TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)，即传输控制协议/互联网络协议，是一种网络通信协议。该协议是目前应用最广泛的网络互联协议。全球最大的互联网Internet就采用了TCP/IP协议。虽然TCP/IP不是国际标准，但它是众多厂商和用户支持的事实标准，越来越多的财富和资源与它紧密相连。而OSI标准非常庞杂，产品比较少，还无法取代TCP/IP的市场主导地位。Internet正在迅速扩展，作为Internet技术基础的TCP/IP协议也必将随着技术的进步而不断发展和完善。返回22TCP/IP的协议分层模型TCP/IP协议族及内部依赖关系返回23TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）：目前应用最广泛的网络互连协议。1.TCP/IP协议层次：TCP/IP协议采用分层的体系结构，共分为四层：网络接口层：（P244）负责接受IP数据报，通过特定的网络进行传送，网络接口分类：一种是设备驱动程序；另一种使用专用数据链路协议的子系统网际层：（P244）核心是IP协议，ARP/RARP实现了物理地址到IP地址的映射；ICMP可直接被应用程序访问，用于报告网络差错信息；使用错误或超时生发机制。返回24传输层：（P225）提供端到端的服务；功能：格式化信息流；提供可靠传输。传输层提供的协议：TCP（面向连接的协议）和UDP（无连接的协议）；传输层抽