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第二章网络体系结构和协议1.网络体系结构是层次和协议的集合。2.网络协议：通信双方在通信中必须遵守的规则。用来描述进程之间信息交换过程的一组术语。3.协议三要素：语法、语义和交换规则（时序、定时）。a)语法：规定数据与控制信息的结构和格式。b)语义：规定通信双方要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答。c)交换规则：规定事件实现顺序的详细说明。4.分层设计a)为了降低协议设计的复杂性，采用层次化结构。b)每一层向其上层提供服务。c)N层是N-1层的用户，是N+1层服务的提供者。d)第N层和第N层通信，使用第N层协议。e)实际传输数据的层次是物理层。f)分层的优点：i.各层之间相互独立，高层不必关心底层的实现细节。ii.有利于实现和维护，每个层次实现细节的变化不会对其它层次产生影响。iii.易于实现标准化。g)分层原则：每层功能明确，层数不宜太多也不能太少。h)协议是水平的（对等层通信时遵守的规则）i)对等层：通信的不同计算机的相同层次。j)接口：层与层之间通过接口提供服务。k)服务：下层为上层提供服务5.网络中进行通信的每一个节点都具有相同的分层结构，不同节点的相同层次具有相同的功能，不同节点的相同层次通信使用相同的协议。6.数据传输的过程a)数据从发送端的最高层开始，自上而下逐层封装。b)到达发送端的最底层，经过物理介质到达目的端。c)目的端将接收到的数据自下而上逐层拆封。d)由最高层将数据交给目标进程。7.封装：在数据前面加上特定的协议头部。8.层次和协议的关系：每层可能有若干个协议，一个协议主要只属于一个层次。9.协议数据单元（PDU）：对等层之间交换的信息报文。10.网络服务：计算机网络提供的服务可以分为两种：面向连接服务和无连接服务。11.OSI/RM（开放系统互联参考模型）a)应用层面向用户提供服务，最底层物理层，连接通信媒体实现数据传输。b)上层通过接口向下层提出服务请求，下层通过接口向上层提供服务。c)除物理层以外，其他层不直接通信。d)只有物理层之间才通过传输介质进行真正的数据通信。12.OSI的特点：a)每层的对应实体之间都通过各自的协议进行通信。b)各计算机系统都有相同的层次结构。c)不同系统的相应层次有相同的功能。d)同一系统的各层之间通过接口联系。e)相邻两层之间，下层为上层提供服务，上层使用下层提供的服务。13.物理层a)描述：i.是网络的最底层ii.向下是物理设备之间的接口iii.向上为链路层提供数据流传输服务iv.是纯硬件实现其功能v.任务：实现物理上的信息传输vi.物理层协议是各种网络设备进行互联时必须遵守的底层协议。b)功能：i.为数据端设备提供数据传送数据的通路ii.数据传输iii.定义通信结构的物理特性。1.机械特性：接口的形状和尺寸，针脚的个数2.电气特性：物理信道上传输比特流时信号电平的大小、数据编码方式3.功能特性：每个针脚的功能（接口的信号线：数据线、控制线、定时线、地线）4.规程特性：工作规则和时间顺序c)接口标准：RS-232D（25针）、X.21、RS-232C、RS449、V.24d)物理层的网络设备：中继器、集线器、传输介质14.数据链路层a)位置：介于物理层于网络层之间b)描述：把物理层的袁术数据打包成帧，并负责帧在计算机之间无差错进行传递。c)传输数据单元：帧。最小的语义单位。d)主要目的：将一条原始的、有差错的物理线路变成对网络层逻辑上的、无差错的数据链路。e)主要功能：i.链路管理ii.帧同步iii.流量控制iv.差错控制v.透明传输vi.寻址f)协议i.面向字符型的同步协议：BSC（二进制同步通信规程）、半双工协议ii.面相比特型的同步协议：HDLC高级数据链路控制规程，定义了三种帧类型1.信息帧：用于数据传输，简称I帧2.监视帧：用于差错控制和流量控制，简称S帧3.无编号帧：用于提供链路的建立、拆除及其他多种控制功能，简称U帧g)层次划分：MAC层：（介质访问控制子层）负责物理寻址和对网络介质的访问管理。LLC子层：（逻辑链路控制子层）建立和维护网络设备间的数据链路连接。h)设备：网卡、网桥、交换机i)同步技术i.位同步（同步技术）1.传输单位：数据块（帧）2.特点：要求复杂的同步技术、代价高、效率高、便于差错控制和流量控制3.描述：在发送数据之前发送一个同步字符SYN，然后发送数据，结束时发送同样的同步字符SYN。ii.字符同步（异步同步技术）1.传输单位：字符2.特点：要求收发时钟近似相同，设备简单，效率低、适用于低俗场合、费用较低3.描述：将每一个字符前面加一个起始位，字符结尾后添加一个终止位然后传输。15.网络层又称为IP层a)也称为通信子网层b)负责控制通信子网的操作、实现数据从网络上的任意节点准确无误地传输到目的节点。c)主要目的：为分组选择最近路径，通过通信子网到达通信子网到达目的主机。d)传输单位：分组e)功能i.路径选择：向传输层提供两种接口：数据报、虚电路ii.流量控制：功能：防止因过载而引起吞吐量下降、时延增加、避免死锁。iii.数据的传输与中继iv.清除子网的质量差异f)网络服务：可分为面向连接服务和无连接服务i.虚电路服务（X.25）描述：所有分组按顺序到达过程：建立连接、传输数据、拆除链接适合传输大批量的数据特点：当报文较长时，差错控制由通信子网完成、分组按顺序到达，不重复、不丢失，接收端无需排序。ii.数据报服务描述：每个分组单独选路，每个分组中都含有目的地地址。适合传输小批量的、突发性的数据特点：报文比较短，随机到达目的节点，不能按序到达，接收端需要排序g)设备：路由器、桥由器、三层交换机16.传输层a)位置：通信子网和资源子网之间b)作用：在两端计算机内的进程间、实现高质量、高效率的传输c)向高层用户屏蔽了底层通信子网的细节，传输层不对数据加工处理。d)服务：i.寻址：在用户进程间提供可靠和有效的端到端服务，传输地址，主机分配的端口号ii.建立连接iii.流量控制iv.崩溃恢复e)多路复用技术：把多个低速信道组合成一个高速信道的技术，可以有效的提高数据利用率。i.频分多路复用（FDM）：根据频率不同将信道分割成多个信道，实现在一个信道上同时传送多路信号，可能会出现失真的情况ii.时分多路复用（TDM）：把时间分割成长短相等的时间片均匀轮流分配给所有用户（无论用户是否有数据要发送），不会出现失真现象，但会有轮空现象。iii.统计时分多路复用（STDM）：动态分配时间片，不会失真，不会轮空iv.波分多路复用（WDM）v.码分多路复用（CDM）17.其他各层简介a)会话层：建立、维护、结束会话连接、会话管理、组织和同步。b)表示层：数据的格式和表达，信息的内容和表示形式，数据的加密解密、加压解压，数据编码。被称为网络的翻译者。c)应用层：OSI/RM的最高层，是网络与用户的接口。i.功能：为网络用户或应用程序提供完成特定网络服务功能所需的各种协议。18.OSI规定了网络的层次划分，以及每一层上所实现的功能。TCP/IP1.起源：20世纪70年代的ARPANET2.作用：实现异种机异种网之间的互联3.核心思想：隐藏具体物理网络的差异、提供透明的一致的、标准的逻辑网络4.特点：开放性、统一性、标准性、独立性5.是Internet采用的协议标准，被公认为当前的工业标准。6.ARPA实现了异种网之间的互联7.TCP/IP是一组协议簇，其中TCP和IP是两个重要的协议。于1973年提出。8.TCP传输控制协议，提供面向连接的服务。9.IP网络互联协议，提供无连接的不可靠的数据报服务和网际路由服务。10.四个层次：网络接口层、网际层、传输层、应用层11.网络接口层a)位置：TCP/Ip的最底层，也称为网络访问层。b)与OSI的物理层和数据链路层对应c)局域网采用IEEE802系列协议d)IEEE802.3以太网协议e)IEEE802.4令牌总线f)IEEE802.5令牌环协议g)广域网协议：PPP、FR、X.2512.网络互联层a)功能：主要是负责在互联网上传输数据分组b)与网络层对应c)主要协议IP网际互连协议ARP地址解析协议RARP反向地址解析协议ICMP网际控制报文协议IGMP网际组管理协议13.传输层a)又称主机至主机层b)功能：负责端到端的对等实体之间进行通信c)两个协议：TCP、UDPTCP：可靠的面向连接的协议UDP：不可靠的无连接的协议14.应用层a)TCP/IP的最高层，对应OSI的上三层，用于提供网络服务。如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理。b)协议SMTP：简单邮件传输协议，用于电子邮件传递HTTP：超文本传输协议，提供Web服务Telnet：远程登陆协议FTP：文件传输协议DNS：域名解析协议，负责IP地址和域名的转换DHCP：动态主机配置协议POP3：邮局协议SNMP：简单网络管理协议NFS：网络文件系统协议RIP：路由信息协议协议详解15.IP协议a)工作层次：网际层b)基本任务：通过互联网传输数据报c)特点：不可靠的无连接的数据报协议。提供尽力而为的传输服务。d)数据报的分段和重组，重组是分段的反过程，其中数据报重组发生在目的主机上。e)路由选择依据，目的主机的IP地址。f)分组中包含的信息：发送端IP地址、目的IP地址。g)因为无连接不可靠，所以会出现出错、重复、丢失的分组现象。h)网络层的协议中，ICMP和IGMP协议会封装在IP分组中传输，而ARP和RARP协议不会封装到IP分组中传输。i)主要功能：存储-寻址-转发，不关心上层的功能，上层信息封装在IP数据包的数据部分。16.TCP传输控制协议a)工作层次：传输层b)特点：可靠的、面向连接的协议c)传输单元：TCP报文d)使用端口号区分不同协议，两个字节e)通过“三次握手“建立连接f)过程：建立连接、传输数据、释放连接17.TCP/IP的工作工程a)是一个“自上而下、自下而上“的过程b)传输层将数据分解成长短相等的TCP段c)IP层给TCP段加上源、目的地IPd)从上到下最先对数据进行分段的是传输层。18.UDP协议用户数据报协议a)无连接的、不可靠的b)适合传输要求迅速发送数据时19.ICMP网际控制报文协议：提供差错控制服务，常用于诊断实用程序中。20.ARP地址解析协议：IP地址到MAC地址的转换21.RARP反向地址解析协议：MAC地址到IP地址的转换22.网络接口层其他的协议a)广域网：HDLC、SLIP、PPP、FR、X.25b)局域网协议：IEEE802系列23.SLIP串行线路网际协议a)现今用于连接某些ISP，串行线路IP是一种在串行线路上对IP数据报进行封装的简单形式。b)缺点：不支持动态IP地址分配，无校验字段、无法检测错误、只能支持IP协议。24.PPP点对点协议a)优点：修改了SLIP的所有缺点支持在单根串行线路上运行的多种协议，不只是IP协议每一帧都有CRC校验通信双方可以进行IP地址的动态协商25.ICMP网络控制报文：把错误信息包封装，传送回给主机26.FTP协议文件传输协议工作层次：应用层端口号：数据端口20，控制端口21使用TCP可靠的运输服务27.Telnet远程登录协议端口号：23使用TCP28.SMTP简单的邮件传输协议端口号：25使用TCPC/S模式29.HTTP超文本传输协议端口号80使用TCPC/S模式30.DNS域名解析协议端口号：53使用TCPC/S模式31.POP3邮局协议端口号：110TCP32.TFTP文件传送UDP33.RIP路由选择协议UDP34.SNMP网络管理协议UDP35.NFS远程文件服务器UDP36.DHCP：为网络中的计算机自动分配TCP/IP参数（C/S）TCP/IP安装以后，在“运行”中键入cmd可打开命令提示符命令1.Netstat：显示有关协议的统计信息和当前网络的连接情况2.ROUTE：在路由表中修改或显示条目的命令3.Ipconfig：显示IP地址，子网掩码，默认网关（查看配置）4.Ipconfig/all：显示所有信息（显示物理地址