计算机网络协议课程论文

吉首大学课程论文《计算机网络协议》课程名称：计算机网络协议姓名：李良熙学号：2012402002专业：物理（应用物理）院系：物理与机电工程学院任课教师：刘梅2015年6月25日成绩评卷人计算机网络协议李良熙（吉首大学物理与机电工程学院，湖南吉首416000）摘要：网络的基础，就是众多计算机网络协议的搭建和应用。网络协议是一种特殊的软件,是计算机网络实现其功能的最基本机制.网络协议的本质是规则,即各种硬件和软件必须遵循的共同守则.但网络协议又不是一套单独的软件,它通常融合在其他软件系统中.网络协议遍及OSI(OpenSystemInterconnect,开放系统互连参考模型)通信模型的各个层次,从我们非常熟悉的TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)、HTTP(HyperTextTransferProtocol)、FTP(FileTransferProtocol)协议,到OSPF(OpenShortestPathFirst)、IGP(InternationalGroupProgram)等高级路由协议都可以认为是网络协议,有上千种之多。本文从网络协议的定义、分类、作用与组成，及常用的网络协议等方面来对计算机网络协议进行阐述。关键字:计算机网络网络协议广域网协议Internet协议1.网络协议的定义网络协议为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。例如，网络中一个微机用户和一个大型主机的操作员进行通信，由于这两个数据终端所用字符集不同，因此操作员所输入的命令彼此不认识。为了能进行通信，规定每个终端都要将各自字符集中的字符先变换为标准字符集的字符后，才进入网络传送，到达目的终端之后，再变换为该终端字符集的字符。当然，对于不相容终端，除了需变换字符集字符外。其他特性，如显示格式、行长、行数、屏幕滚动方式等也需作相应的变换。2.计算机网络协议的分类所有常用的网络协议中,又可以分常用的基础型协议和常用的应用型协议.TCP/IP、IPX/SPX、NetBEUI属于常用的基础型协议;而HTTP、PPP、FTP则属于常用的应用型协议.基础型协议用来提供网络连接服务,它在网络连接和通信活动中必不可少;应用型协议对于网络来说不是必需的,而是在具体应用到网络服务时才需要.如HTTP协议只在进行因特网应用时才需要,FTP协议则只用于文件传输活动中.3.网络协议的作用与组成网络协议所起的主要作用和所适用的应用环境各不相同,有的是专用的,如IPX/SPX就专用于Novell公司的NetWare操作系统,而NetBEUI协议则专用于微软公司的Windows系统;有的则是通用的（当然是相对的）,如TCP/IP协议就适用于几乎所有的系统和应用环境.在这么多的计算机网络协议中,一般网络用户只需要着重掌握几种常用和主要的协议即可.网络协议包括语义、语法和时序三个组成部分.语义是对协议元素的含义进行解释,不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。语法是将若干个协议元素和数据组合在一起用来表达一个完整的内容所应遵循的格式,也就是对信息的数据结构做一种规定。而时序是对事件实现顺序的详细说明。例如在双方进行通信时,发送点发出一个数据报文,如果目标点正确收到,则回答源点接收正确；若接收到错误的信息,则要求源点重发一次。4.常用网络协议常用网络协议包括广域网协议、Internet网络协议、NETBEUI等4.1广域网协议在地域分布很远、很分散，以致于无法用直接连接来接入局域网的场合，广域网（WAN）通过专用的或交换式的连接把计算机连接起来。这种广域连接可以是通过公众网建立的，也可以是通过服务于某个专门部门的专用网建立起来。相对来说，广域网显得比较错综复杂，主要用于广域传输的协议比较多：PPP（点对点协议）、DDN、ISDN（综合业务数字网）、X.25、FR（帧中继）、ATM（异步传输模式）、等。下面就逐一作个简要的叙述，以便大家更好地了解和选择广域网协议。PPP点对点协议主要用于“拔号上网”这种广域连接模式。一般来说，一些无法使用专门的网络线连接的双方（比如说家庭用户、移动用户）需要广域相连接的时候，就可以借助分布最广的公用交换电话网来实现。终端通过调制解调器的调制，将要传输的数字信号调制成模拟信号然后通过模拟的PSTN线路传输到目的地。要说明的是图中的笔记本电脑虽然没有画出调制解调器，但并不是说它就不需要。而是考虑到现在市场上的笔记本一般是内置了调制解调器的原因而故意作的调整。DDN专线接入向用户提供的是永久性的数字连接，沿途不进行复杂的软件处理，因此延时较短，避免了传统的分组网中传输协议复杂、传输时延长且不固定的缺点；DDN专线接入采用交叉连接装置，可根据用户需要，在约定的时间内接通所需带宽的线路，信道容量的分配和接续均在计算机控制下进行，具有极大的灵活性和可靠性，使用户可以开通各种信息业务，传输任何合适的信息，因此，DDN专线接入在多种接入方式中深受用户的青睐。它的主要作用是向用户提供永久性和半永久性连接的数字数据传输信道，既可用于计算机之间的通信，也可用于传送数字化传真，数字话音，数字图像信号或其它数字化信号。永久性连接的数字数据传输信道是指用户间建立固定连接，传输速率不变的独占带宽电路。半永久性连接的数字数据传输信道对用户来说是非交换性的。但用户可提出申请，由网络管理人员对其提出的传输速率、传输数据的目的地和传输路由进行修改。网络经营者向广大用户提供了灵活方便的数字电路出租业务，供各行业构成自己的专用网。ISDN可分为N-ISDN（窄带ISDN）和B-ISDN（宽带ISDN）两种。其中常用于家庭及小型办公室的是N-ISDN，它提供的基本速率接口（BRI）服务由2个B信道和1个D信道组成（2B+D），其中B信道为64Kbps，D信道为16Kbps。而B-ISDN提供的主要速率接口（PRI）则根据不同的国家而有尽相同。X.25是一个基于分组的、面向连接的传输协议。在X.25网络中，要传送的数据首先被分割成为许多小的可以各自寻址的数据分组，然后将它们传送到目标站。到了目标站，分组再重新组装成为原始的数据。这个用来分割、寻址和重新组装分组的设备称作PDA（分组组装/拆装器）。FR帧中继，从整个连接上，帧中继与X.25相当类似。但它在数据分组确认和差错校验方法作了很大的简化，而且分组的转发也有了改变。帧中继只要接到分组头，就开始转发，这样进一步提高了速度。4.2Internet网络协议每个网络技术被设计成符合一特定的限制，没有任何一种网络技术对所有的需求来说都是最好的选择，当人们需要在这些五花八门的网络之间进行通信的时候，就产生了网络互联的需要。在70年代中期，美国制定了一系列的协议，并且高效地完成了网络互联的任务。这一系列的协议就是闻名的TCP/IP协议。TCP/IP协议是当今世界上最流行的开放系统协议集。它正在支撑着Internet（国际互联网）的正常运转。4.2.1TCP/IP协议集的组成：应用层、表示层、会话层：FTPTELNETSMTPHTTPSNMP传输层：TCPUDP网络层：ICMPIP路由选择协议数据链路层：ARPRARP物理层：任意4.2.2工作原理由于各种网络协议主要是定义了“物理层”和“数据链路层”。要让这些在最低两层不同的网络能够形成一个统一的通信大网，则必须在更高的一层——网络层得到统一。相对应的，IP协议(InternetProtocol)就是运行在网络层上，为实现这样的功能而设计的。它为这个统一的大网规定了地址访问信息及一系列相关的信息。它是整个TCP/IP协议集的最核心协议之一。IP地址，为了让连接在整个大网上的主机能够相互通信，IP协议给每一台主机分配一个唯一的地址，这个地址就叫IP地址。子网掩码是相对非凡的IP地址而言的，假如脱离了IP地址就毫无意义。它的出现一般是跟着一个特定的IP地址，用来为计算这个IP地址中的网络号部分和主机号部分提供依据，换句话说，就是在写一个4.2.3ARP地址解析协议IP地址是由人为指定的，它并没有与硬件在物理上一对一联系起来。那么，如何将IP地址与硬件联系起来呢？我们都知道，每一台PC或每一个终端都有一个硬件地址（根据网络类型的不同而不同），只要我们用一种规则将IP地址与硬件地址相对应起来，而在数据链路层的一些设备已经具备使用一个特定的硬件地址进行通信的能力，那么IP地址也就与每一个通信实体一对一联系起来了。IP地址后，再指明哪些是网络号部分，哪些是主机号部分。在将协议地址（比如IP协议的地址——IP地址）翻译成硬件地址时，使用什么算法呢？不同的协议将采用不同的算法和方案。TCP（TransmissionControlProtocol），传输控制协议，是整个TCP/IP协议族中最重要的一个协议。它实现了一个看起来不太可能的事情：它在IP协议提供的不可靠数据服务的基础上，为应用程序提供了一个可靠的数据传输服务。与TCP协议相对应的是UDP（UserDatagramProtocol），用户数据报协议。UDP是一个简单的协议，它并没有显著地增加IP层的功能和语义。这为应用程序提供了一个不可靠、无连接的分组传输服务服务。因此，UDP传输协议的报文可能会出现丢失、重复、延迟以及乱序的错误，使用UDP进行通信的程序就必须负责处理这些问题。换句话说，就是采用UDP传输协议其实就无法避免前一上节提到的无可思议的工作量增加。5.总结TCP/IP是目前来说比较完善的协议了,基于OSI七层模型构建,为未来网络模型提供了参数依据和技术上的借鉴.目前的互联网绝大多数服务器和终端均使用TCP/IP协议进行互联互通。TCP/IP也涵盖了多领域和多个桌面系统.而TCP/IP协议需要针对不同的网络进行不同的设置，且每个节点一般需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”。不过，可以通过动态主机配置协议（DHCP），给客户端自动分配一个IP地址，避免了出错，也简化了TCP/IP协议的设置。参考文献:[1]W.RichardStevens.范建华等译（2000）.TCP/IP详解卷1:协议.机械工业出版社[2]AndrewS.Tanenabum.《计算机网络》(第四版)清华大学出版社[3]W.RichardStevers..《TCP/IP详解(第一卷)协议》北京大学出版社[4]李勇敢.下一代互联网协议IPv6技术综述.河南平顶山:河南质量工程职业学院[5]朱国春;胡滨.IPv6网络协议简介.中国人民解放军炮兵学院[6]柳吉昌.浅谈IPv4.邢台广电网络传输公司