计算机网络的基本概念及发展趋势

计算机网络的基本概念及发展趋势班级09通信工程（2）班姓名周一嵘学号0908063193一．计算机网络体系结构计算机的网络结构可以从网络体系结构,网络组织和网络配置三个方面来描述,网络组织是从网络的物理结构和网络的实现两方面来描述计算机网络;网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局,硬件,软件和和通信线路来描述计算机网络;网络体系结构是从功能让来描述计算机网络结构.二．分层原则：ISO将整个通信功能划分为7个层次,分层原则如下:网络中各结点都有相同的层次不同结点的同等层具有相同的功能同一结点内相邻层之间通过接口通信每一层使用下层提供的服务,并向其上层提供服务不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信第七层应用层第六层表示层第五层会话层第四层传输层第三层网络层第二层数据链路层第一层物理层物理层直接与物理信道直接相连,起到数据链路层和传输媒体之间的逻辑接口作用.功能:提供建立,维护和释放物理连接的方法,实现在物理信道上进行比特流的传输.传送的基本单位:比特(bit)物理层的内容:1)通信接口与传输媒体的物理特性物理层协议主要规定了计算机或终端DTE与通信设备DCE之间的接口标准,包括接口的机械特性,电气特性,功能特性,规程特性2)物理层的数据交换单元为二进制比特:对数据链路层的数据进行调制或编码,成为传输信号(模拟,数字或光信号)3)比特的同步:时钟的同步,如异步/同步传输4)线路的连接:点—点(专用链路),多点(共享一条链路)5)物理拓扑结构:星型,环型,网状6)传输方式:单工,半双工,全双工典型的物理层协议有RS-232系列,RS449,V.24,V.28,X.20,X.21数据链路层通过物理层提供的比特流服务,在相邻节点之间建立链路,对传输中可能出现的差错进行检错和纠错,向网络层提供无差错的透明传输.主要负责数据链路的建立,维持和拆除,并在两个相邻机电队线路上,将网络层送下来的信息(包)组成帧传送,每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息.为了保证数据帧的可靠传输应具有差错控制功能.功能:是在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输传送的基本单位:帧(Frame)1)成帧:是因要将网络层的数据分为管理和控制的数据单元2)物理地址寻址:标识发送和接收数据帧的节点位置,因此常在数据头部加上控制信息DH(源,目的节点的地址),尾部加上差错控制信息DT3)流量控制:即对发送数据帧的速率进行控制,保证传输正确.4)差错控制:在数据帧的尾部所加上的尾部控制信息DT5)接入控制:当多个节点共享通信链路时,确定在某一时间内由哪个节点发送数据常见的数据链路层协议有两类:一是面向字符型传输控制规程BSC;一是面向比特的传输控制规程HDLC网络层网络层是OSI参考模型中的第三层，介于运输层和数据链路层之间，它在数据链路层提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上，进一步管理网络中的数据通信，将数据设法从源端经过若直干个中间节点传送到目的端，从而向运输层提供最基本的端到端的数据传送服务。主要内容有：虚电路分组交换和数据报分组交换、路由选择算法、阻塞控制方法、X.25协议、综合业务数据网（ISDN）、异步传输模式（ATM）及网际互连原理与实网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送，具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。它提供的服务使运输层不需要了解网络中的数据传输和交换技术。为了说明网络层网络层的功能，如图所示的交换网络拓扑结构，它是由若干个网络节点按照任意的拓扑结构相互连接而成的。网络层关系到通信子网的运行控制，体现了网络应用环境中资源子网访问通信子网的方式。网络层从物理上来讲一般分布地域宽广，从逻辑上来讲功能复杂，因此是OSI模型中面向数据通信的下三层（也即通信子网）中最为复杂也最关键的一层。传输层是两台计算机经过网络进行数据通信时,第一个端到端的层次，具有缓冲作用。当网络层服务质量不能满足要求时，它将服务加以提高，以满足高层的要求；当网络层服务质量较好时，它只用很少的工作。传输层还可进行复用，即在一个网络连接上创建多个逻辑连接。传输层（TransportLayer）是OSI中最重要,最关键的一层,是唯一负责总体的数据传输和数据控制传输层的一层.传输层提供端到端的交换数据的机制.传输层对会话层等高三层提供可靠的传输服务,对网络层提供可靠的目的地站点信息。传输层也称为运输层.传输层只存在于端开放系统中,是介于低3层通信子网系统和高3层之间的一层,但是很重要的一层.因为它是源端到目的端对数据传送进行控制从低到高的最后一层.有一个既存事实，即世界上各种通信子网在性能上存在着很大差异.例如电话交换网,分组交换网,公用数据交换网，局域网等通信子网都可互连,但它们提供的吞吐量,传输速率,数据延迟通信费用各不相同.对于会话层来说,却要求有一性能恒定的界面.传输层就承担了这一功能.它采用分流/合流，复用/介复用技术来调节上述通信子网的差异,使会话层感受不到.此外传输层还要具备差错恢复，流量控制等功能,以此对会话层屏蔽通信子网在这些方面的细节与差异.传输层面对的数据对象已不是网络地址和主机地址,而是和会话层的界面端口.上述功能的最终目的是为会话提供可靠的,无误的数据传输.传输层的服务一般要经历传输连接建立阶段,数据传送阶段,传输连接释放阶段3个阶段才算完成一个完整的服务过程.而在数据传送阶段又分为一般数据传送和加速数据传送两种。传输层服务分成5种类型.基本可以满足对传送质量,传送速度,传送费用的各种不同需要.应用层应用层也称为应用实体（AE），它由若干个特定应用服务元素（SASE）和一个或多个公用应用服务元素（CASE）组成。每个SASE提供特定的应用服务，例如文件运输访问和管理（FTAM）、电子文电处理（MHS）、虚拟终端协议（VAP）等。CASE提供一组公用的应用服务，例如联系控制服务元素（ACSE）、可靠运输服务元素（RTSE）和远程操作服务元素（ROSE）等。主要功能和特点文件运输、访问和管理功能文件运输与远程文件访问是任何计算机网络最常用的两种应用。文件运输与远程访问所使用的技术是类似的，都可以假定文件位于文件服务器机器上，而用户是在顾客机器上并想读、写而整个或部分地运输这些文件，支持大多数现代文件服务器的关键技术是虚拟文件存储器，这是一个抽象的文件服务器。虚拟文件存储给顾客提供一个标准化的接口和一套可执行的标准化操作。隐去了实际文件服务器的不同内部接口，使顾客只看到虚拟文件存储器的标准接口，访问和运输远地文件的应用程序，有可能不必知道各种各样不兼容的文件服务器的所有细节。电子邮件功能计算机网络上电子邮件的实现开始了人们通信方式的一场革命。电子邮件的吸引力，在于象电话一样，速度快，不要求双方都同时在场，而且还留下可供处理或多处投递的书写文电拷贝。虽然电子邮件被认为只是文件运输的一个特例，但它有一些不为所有文件运输所共有的特殊性质。因为，电子邮件系统首先需考虑一个完善的人机界面，例如写作，编辑和读取电子邮件的接口，其次要提供一个运输邮件所需的邮政管理功能，例如管理邮件表和递交通知等。此外，电子邮件与通用文件运输的另一个差别是，邮件文电是最高度结构化的文本。在许多系统中，每个文电除了它的内容外，还有大量的附加信息域，这些信息域包括发送方名和地址、接收方名和地址、投寄的日期和时刻、接收复写副本的人员表、失效日期、重要性等级、安全许可性以及其它许多附加信息。虚拟终端功能由于种种原因，可以说终端标准化的工作已完全失败了。解决这一问题的OSI方法是，定义一种虚拟终端，它实际上只是代有实际终端的抽象状态的一种抽象数据结构。这种抽象数据结构可由键盘和计算机两者操作，并把数据结构的当前状态反映在显示器上。计算机能够查询此抽象数据结构，并能改变此抽象数据结构以使得屏幕上出现输出。其它应用功能其它应用已经或正在标准化。在此，要介绍的是目录服务、远程作业录入、图形和信息通信。（1）目录服务：它类似于电子电话本，提供了在网络上找人或查到可用服务地址的方法。（2）远程作业录入：允许在一台计算机上工作的用户把作业提交到另一台计算机上去执行。（3）图形：具有发送如工程图在远地显示和标绘的功能。（4）信息通信：用于家庭或办公室的公用信息服务。例如智能用户电报、电视图文等。HTTPHTTP的发展是万维网协会（WorldWideWebConsortium）和Internet工作小组（InternetEngineeringTaskForce）合作的结果，（他们）最终发布了一系列的RFC，其中最著名的就是RFC2616。RFC2616定义了HTTP协议中一个现今被广泛使用的版本——HTTP1.1。HTTP是一个客户端和服务器端请求和应答的标准（TCP）。客户端是终端用户，服务器端是网站。通过使用Web浏览器、网络爬虫或者其它的工具，客户端发起一个到服务器上指定端口（默认端口为80）的HTTP请求。（我们称这个客户端）调用户代理（useragent）。应答的服务器上存储着（一些）资源，比如HTML文件和图像。（我们称）这个应答服务器为源服务器（originserver）。在用户代理和源服务器中间可能存在多个中间层，比如代理，网关，或者隧道（tunnel）。尽管TCP/IP协议是互联网上最流行的应用，HTTP协议并没有规定必须使用它和（基于）它支持的层。事实上，HTTP可以在任何其他互联网协议上，或者在其他网络上实现。HTTP只假定（其下层协议提供）可靠的传输，任何能够提供这种保证的协议都可以被其使用。通常，由HTTP客户端发起一个请求，建立一个到服务器指定端口（默认是80端口）的TCP连接。HTTP服务器则在那个端口监听客户端发送过来的请求。一旦收到请求，服务器（向客户端）发回一个状态行，比如HTTP/1.1200OK，和（响应的）消息，消息的消息体可能是请求的文件、错误消息、或者其它一些信息。HTTP使用TCP而不是UDP的原因在于打开一个网页必须传送很多数据，而TCP协议提供传输控制，按顺序组织数据，和错误纠正。具体细节请参考‘TCP和UDP的不同’。通过HTTP或者HTTPS协议请求的资源由统一资源定位器（UniformResourceIdentifiers，或者，更准确一些，URI）来标识。FTPFTP服务一般运行在20和21两个端口。端口20用于在客户端和服务器之间传输数据流，而端口21用于传输控制流，并且是命令通向ftp服务器的进口。当数据通过数据流传输时，控制流处于空闲状态。而当控制流，空闲很长时间后，客户端的防火墙，会将其会话置为超时，这样当大量数据通过防火墙时，会产生一些问题。此时，虽然文件可以成功的传输，但因为控制会话，会被防火墙断开；传输会产生一些错误。FTP实现的目标：促进文件的共享（计算机程序或数据）鼓励间接或者隐式的使用远程计算机向用户屏蔽不同主机中各种文件存储系统（Filesystem）的细节可靠和高效的传输数据缺点：密码和文件内容都使用明文传输，可能产生不希望发生的窃听。因为必须开放一个随机的端口以建立连接，当防火墙存在时，客户端很难过滤处于主动模式下的FTP流量。这个问题，通过使用被动模式的FTP，得到了很大解决。服务器可能会被告知连接一个第三方计算机的保留端口。此方式在需要传输文件数量很多的小文件时，效能不好FTP虽然可以被终端用户直接使用，但是它是设计成被FTP客户端程序所控制。运行FTP服务的许多站点都开放匿名服务，在这种设置下，用户不需要帐号就可以登录服务器，默认情况下，匿名用户的用户名是：“anonymous”。这个帐号不需要密码，虽然通常要求输入用户的邮件地址作为认证密码，但这只是一些细节或者此邮件地址根本不被确定，而是依赖于FTP服务器的配置情况。三．下一代因特网美国政府1993年提出的信息高速公路计划不仅推动了互联网本身的发展，也促进了对下一代互联网的研究。1996年10月，美国政府宣布启动下一代互联网NGI研究计划，并建立了相应的高速网络试验床vBNS。1998年，先进互联网开发大学组织UCAID