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计算机网络技术基础名校名师精品系列教材Foundations of Computer Network Technology计算机网络概论第一章名校名师精品系列教材CONTENTSCONTENTS01计算机网络的发展历史02计算机网络的定义和组成03计算机网络的类型04计算机网络的功能05计算机网络的拓扑结构06网络的计算模式4 第1章 计算机网络概论一、计算机网络的发展历史面向终端 早期计算机很昂贵，只有数目有限的计算机中心才拥有计算机。使用计算机的用户要将程序和数据送到或邮寄到计算机中心去处理。这样，除花费时间、精力和大量资金外，还无法对急需及时处理的信息进行加工和处理。为了解决这个问题，在计算机内部增加了通信功能，使远地点的输入输出设备通过通信线路直接和计算机相连，达到一边输入信息，一边处理信息的目的。最后将处理结果再经过通信线路送回到远地站点。这种系统也称为简单的计算机联机系统。5 第1章 计算机网络概论一、计算机网络的发展历史面向终端上述联机系统存在两个显著缺点，一是主机系统负荷过重，二是通信线路利用率很低。为了克服第一个缺点，可以在主机之前设置一个前端处理机FEP（FrontEndProcessor），专门负责与终端的通信工作，使主机能有较多的时间进行数据处理。为克服第二个缺点，通常是在终端较为集中的区域设置线路集中器，大量终端先连到集中器上，集中器则通过通讯线路与前端处理机相连。这种系统是以中央计算机为核心的具有通信功能的远程联机系统，具有终端一计算机之间的通信。也称面向终端的网络。6 第1章 计算机网络概论一、计算机网络的发展历史面向计算机通信早期的系统中只有一个计算机处理中心，各终端通过通信线路共享主计算机的硬件和软件资源。计算机与计算机通信的计算机通讯网络系统，呈现出的是多个计算机处理中心的特点，各计算机通过通信线路连接，相互交换数据、传送软件，实现了网络中连接的计算机之间的资源共享。两种连接形式7 第1章 计算机网络概论一、计算机网络的发展历史面向应用（标准化）20世纪70年代中期，计算机网络开始向体系结构标准化的方向迈进，即正式步入网络标准化时代。对各种体系结构来说，同一体系结构的网络产品互连是非常容易实现的，而不同系统体系结构的产品却很难实现互连。但社会的发展迫切要求不同体系结构的产品都能够很容易地得到互连，人们迫切希望建立一系列的国际标准，渴望得到一个“开放”系统。为此，国际标准化组织ISO（InternationalStandardsOrganization）于1977年成立了专门的机构来研究该问题。1984年，ISO正式颁布了一个开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel）的国际标准0SI7498。模型分为七个层次，有时也被称为ISO/OSI七层参考模型。8 第1章 计算机网络概论一、计算机网络的发展历史面向应用（标准化）20世纪80年代，美国电气与电子工程师协会（IEEE）为了适应微机、个人计算机（PC）以及局域网发展的需要，于1980年2月在旧金山成立了IEEE802局域网络标准委员会，并制定了一系列局域网络标准。新一代光纤局域网一一光纤分布式数据接口（FDDI）网络标准及产品也相继问世，从而为推动计算机局域网络技术进步及应用奠定了良好的基础。这一阶段典型的标准化网络结构如图所示，通信子网的交换设备主要是路由器和交换机。9 第1章 计算机网络概论一、计算机网络的发展历史面向未来的计算机网络以Internet为核心的高速计算机网络目前，全球以Internet为核心的高速计算机互联网络已经形成，Internet已经成为人类最重要的、最大的知识宝库。网络互联和高速计算机网络被称为第四代计算机网络。网络互连与高速网络如图所示。10 第1章 计算机网络概论二、计算机网络的定义和组成计算机网络的定义计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物。计算机网络是将处于不同地理位置，具有独立功能的计算机通过通信设备和传输媒体连接起来，以功能完善的通信软件（即网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中资源共享、信息交换和协同工作的系统。网络中的每台计算机称作一个节点（Node）。可见，计算机网络是多台计算机彼此互连，以相互通信和资源共享为目标的计算机系统。11 第1章 计算机网络概论二、计算机网络的定义和组成计算机网络的组成计算机网络由计算机系统、通信链路和网络节点组成。计算机系统进行各种数据处理，通信链路和网络节点提供通信功能。如图所示为计算机网络的一般构成。从逻辑上可以把计算机网络分成资源子网和通信子网两个子网。12 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按通信媒体划分（1）有线网。有线网是指采用双绞线、同轴电缆、光纤连接的计算机网络。（2）无线网。无线网使用电磁波传播数据，它可以传送无线电波和卫星信号。13 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按网络的使用范围划分（1）公用网。公用网对所有的人提供服务，只要符合网络拥有者的要求就能使用这个网，也就是说它是为全社会所有的人提供服务的网络。如邮电部的公用数据网CHINAPAC。（2）专用网。专用网为一个或几个部门所拥有，它只为拥有者提供服务，这种网络不向拥有者以外的人提供服务。如军事专网、铁路调度专网等。214 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按网络的传输技术进行分类在通信技术中，通信信道的类型有两类：广播通信信道与点到点通信信道。1广播方式网络在广播式网络中，发送的报文分组的目的地址可以分为三类：单一节点地址、多节点地址和广播地址。其特点如下。广播式网络仅有一条通信信道，网络上的所有计算机都共享这个通信信道。当一台计算机在信道上发送分组或数据包时，网络中的每台计算机都会接收到这个分组，并且将自己的地址与分组中的目的地址进行比较，如果相同，则处理该分组，否则将它丢弃。在广播式网络中，若某个分组发出以后，网络上的每一台机器都接收并处理它，则称这种方式广播（Broadcasting），若分组是发送给网络中的某些计算机，则被称为多点播送或组播（Multicasting），若分组只发送给网络中的某一台计算机，则称为单播（Unicasting）。15 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按网络的传输技术进行分类2点到点式网络与广播式网络相反，在点到点式网络中，每条物理线路连接一对计算机。假如两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间节点的接收、存储、转发，直至目的节点。由于连接多台计算机之间的线路结构可能是复杂的，因此从源节点到目的节点可能存在多条路由。决定分组从通信子网的源节点到达目的节点的路由是路由选择算法。采用分组存储转发与路由选择是点到点式网络与广播式网络的重要区别之一。16 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按网络的作用范围划分按距离划分就是根据网络的作用范围划分网络，可分为局域网（LocalAreaNetwork，LAN）、广域网（WideAreaNetwork,WAN）和城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）。1局域网LAN（LocalAreaNetwork）局域网地理范围一般在十几公里以内，属于一个部门或单位组建的小范围网。例如，一个建筑物内、一个学校、一个单位内部等。局域网组建方便，使用灵活，是目前计算机网络发展中最活跃的分支。LAN是计算机通过高速线路相连组成的网络，网上传输速率较高，从10Mbps100Mbps1000Mbps。通过LAN，各种计算机可以共享资源。例如，共享打印机和数据库。17 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按距离划分广域网（又称远程网）WAN（WideAreaNetwork）广域网有如下特点。WAN覆盖的地理范围从数百公里至数千公里，甚至上万公里。可以是一个地区或一个国家，甚至世界几大洲，故称远程网。WAN在采用的技术、应用范围和协议标准方面有所不同。在WAN中，通常是利用邮电部门提供的各种公用交换网，将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。广域网使用的主要技术为存储转发技术。18 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按距离划分3城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）城域网的作用范围在LAN与WAN之间，规模局限在一座城市的范围内，覆盖的地理范围从几十公里至数百公里。其运行方式与LAN相似，基本上是一种大型LAN，通常使用与LAN相似的技术。MAN是对局域网的延伸，用来连接局域网，在传输介质和布线结构方面牵涉范围较广。城域网示意图如图所示。19 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按企业和公司管理分类1.内联网（Intranet）Intranet是指企业的内部网，是由企业内部原有各种网络环境和软件平台组成的2.外联网（Extranet）相对企业内部网，Extranet是泛指企业之外的网络，需要扩展连接到与自己相关的其他企业网。3.因特网（Internet）Internet是目前最流行的一种国际互连网。Internet起源于美国，自1995年开始启用，发展非常迅速，特别是随着Web浏览器的普遍应用，Internet已在全世界范围得到应用。20 第1章 计算机网络概论四、计算机网络的功能计算机网络主要有如下功能：1数据通信2资源共享3提高系统可靠性4易于进行分布处理5系统负载的均衡与调节21 第1章 计算机网络概论五、计算机网络的拓扑结构总线结构拓扑学把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究点、线、面之间关系。计算机网络的拓扑结构就是网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。计算机网络拓朴结构一般可以分为：总线型、星型、环型、树型、网状型等。22 第1章 计算机网络概论五、计算机网络的拓扑结构总线结构总线型拓扑是一种比较简单的结构，网络中所有的站点共享一条数据通道，即通过一根传输线路将网络中所有结点连接起来，这根线路称为总线。各结点直接与总线相连接，信息沿总线介质逐个结点地广播传送，在同一时刻只能允许一对结点占用总线通信。23 第1章 计算机网络概论五、计算机网络的拓扑结构星型结构星型网络结构是最流行的网络拓扑结构，该结构以中央结点为中心与各个结点连接而组成的，呈辐射状排列在中心结点周围，各结点与中央结点通过点到点的方式连接，其他节点间不能直接通信，通信时需要通过该中心节点转发。24 第1章 计算机网络概论五、计算机网络的拓扑结构环型结构各站点通过通信介质连成一个封闭的环形。环形网容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，难以增加新的站点。环型拓扑是将各台联网的计算机用通信线路连接成一个闭合的环。25 第1章 计算机网络概论五、计算机网络的拓扑结构树形结构树型拓扑由星线型拓扑演变而来，它是在星线型网络上加分支形成的，其结构图看上去像一棵倒挂的树，顶端有一个带分支的根，每个分支还可以延伸出子分支，树最上端的结点叫根结点，一个结点发送信息时，根结点接收该信息并向全树广播。26 第1章 计算机网络概论五、计算机网络的拓扑结构其他结构1.网状结构（MashTopology）网状结构分为全连接网状和不完全连接网状两种形式2.混合型拓扑（MixerTopology）混合型网络拓扑结构是指多种结构（如星型结构、环型结构、总线型结构）单元组成的结构，但常见的是由星型结构和总线型结构结合在一起组成的。这样的拓扑结构更能满足较大网络的拓展，解决星型网络在传输距离上的局限，而同时又解决了总线型网络在连接用户数量的限制。27 第1章 计算机网络概论六、网络的计算模式以大型机为中心的计算模式20世纪80年代以前，计算机界普遍使用的是功能强大的大型机，许多用户同时共享CPU资源和数据存储功能。但访问会受到严格的控制，在与其进行数据交换时需要通过穿孔卡和简单的终端。在以后的若干年中，虽然有关技术飞速发展，但总体而言，还局限于对资源的集中控制和不友好的用户界面中，在这种技术条件下，所采用的是以大型机为中心的计算模式，也称分时共享模式28 第1章 计算机网络概论六、网络的计算模式以服务器为中心的计算模式20世纪70年代初，个人计算机（PC）得到了飞速发展，由此导致了原有计算模式的重大发展和变化。虽然个人计算机在用户的桌面上提供了有限的CPU处理能力、数据存储能力以及一些界面比较友好的软件，但是PC机在大多数大型应用中，处理数据能力仍显不足，这便促使了局域网的产生。通过局域网的连接，PC机与大型机之间的资源被集成在一个网络中，使PC机的资源（文件和打印机资源）得到了延伸。这种模式是以服务器为中心的计算模式，也被称为资源共享模式。它向用户提供了灵活的服务，但管理控制和系统维护工具的功能还是很弱的29 第1章 计算机网络概论六、网络的计算模式C/S计算模式的出现人们已经不满足于资源共享模式，而是开发出一种新的计算机模式，这就是客户机/服务器（Client-Server）模式，简称C/S模式。30 第1章 计算机网络概论六、网络的计算模式B/S计算模式的应用随着Internet/Intranet技术和应用的发展，WWW服务成为核心服务，用户通过浏览器漫游世界。而随着浏览器技术的发展，用户通过浏览器不仅能进行超文本的浏览查询，而且还能收发电子邮件，进行文件上传和下载等工作。也就是说，用户在浏览器统一的界面上能完成网络上各种服务和应用功能。一种新的网络计算模式在20世纪90年代中期逐渐形成和发展，这种基于浏览器、WWW服务器和应用服务器的计算结构称为浏览器/服务器（Browser/Server）的计算模式，简称B/S模式。31 第1章 计算机网络概论六、网络的计算模式P2P模式P2P（peer-to-peer）为对等网络技术，又称点对点技术，是无中心服务器、依靠用户群（peers）交换信息的互联网体系。与有中心服务器的中央网络系统不同，对等网络的每个用户端既是一个节点，也有服务器的功能，任何一个节点无法直接找到其他节点，必须依靠其户群进行信息交流。P2P计算模式可简单地定义为通过直接交换共享计算机资源和服务。P2P可消除仅用单一资源造成的瓶颈问题。P2P可被用来通过网络实现数据分配、控制及满足负载平衡请求，以帮助优化性能。P2P模式还可用来消除由于单点故障而影响全局的危险。在企业采用P2P模式，可利用客户机之间的分布式服务代替数据中心功能。数据检索和备份可在客户机上进行。32 第1章 计算机网络概论六、网络的计算模式云计算模式云计算是一种新兴的网络计算模式。云计算以网络化的方式组织和聚合计算与通信资源，以虚拟化的方式为用户提供可以缩减或扩展规模的计算资源，增加了用户对于计算系统的规划、购置、占有和使用的灵活性。在云计算中，用户所关心的核心问题不再是计算资源本身，而是所能获得的服务，因此，服务问题（服务的提供和使用）是云计算中的核心和关键问题。云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。感谢您的观看名校名师精品系列教材Foundations of Computer Network Technology计算机网络技术基础名校名师精品系列教材Foundations of Computer Network Technology计算机网络体系结构第二章名校名师精品系列教材CONTENTSCONTENTS01计算机网络体系结构概述02开放系统互连参考模型03TCP/IP体系结构37 第2章 计算机网络体系结构一、计算机网络体系结构计算机网络由多个互连的节点组成，节点之间要不断地交换数据和控制信息。要做到有条不紊地交换数据，每个结点就必须遵守一整套合理而严谨的结构化管理体系。计算机网络体系结构是指计算机网络层次结构模型，它是各层的协议以继层次之间端口的集合。在计算机网络中实现通信必须依靠网络通信协议，目前广发采用的是ISO1997年提出的开放系统互连（Open System Interconnection，OSI）参考模型，习惯上成为ISO/OSI参考模型。38 第2章 计算机网络体系结构接口时同一个节点或节点内相邻层次之间交换信息的连接点。同一节点的相邻层之间存在明确规定的接口，低层通过接口向高层提供服务。只要接口不变，低层功能不变，低层功能的具体实现方法九奴会影响整个系统的工作。一、计算机网络体系结构协议就是为实现网络中的数据交换建立而制定的规则、约定与标准。协议由语法、语义和时序三部分组成，即协议的三要素：语义语法时序在网络分层体系结构中，每一层都由一些实体组成，这些实体抽象地表示了通信时的软件元素（如进程或子程序）或硬件元素（如智能I/O芯片等）。实体是通信时能发送和接收信息的任何软硬件设施。协议（Protocol）实体（Entity）接口(Interface)网络体系结构的相关概念层次(Arrangemengt)为了实现网络中计算机之间的通信，网络层次体系结构需要把每个计算机互连的功能划分成有明确定义的层次，并规定同层次进程的通信的协议及相邻层次之间的接口服务。39 第2章 计算机网络体系结构一、计算机网络体系结构层次结构设计完成计算机间的通信合作，把每个计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，并规定同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口服务，将这些同层进程通信的协议以及相邻层的接口统称为网络体系结构（Network Architecture）。计算机网络中采用层次结构的好处是：（1）各层之间相互独立。高层并不需要知道低层是如何实现的，而仅需要知道该层通过层间接口所提供的服务。（2）灵活性好。当任何一层发生变化时，只要接口保持不变，则在这层以上或以下各层均不受影响，此外，当某层提供的服务不再需要时，甚至可将这层取消。（3）结构上可分割。各层都可采用最合适的技术来实现。各层实现技术的改变不影响其他层。（4）易于实现和维护。层次结构使得实现和调试一个庞大而复杂的系统变得容易，因为整个系统已被分解为若干个相对独立的子系统。（5）有利于促进标准化。这主要是因为每层的功能与所提供的服务已有明确的说明。标准化对于计算机网络来说非常重要，因为协议时通信双方共同遵守的约定。40 第2章 计算机网络体系结构二、开放系统互连参考模型1974年，IBM公司提出了世界上第一个网络体系结构，这就是系统网络体系结构（System Network Architecture，SNA），此后，许多公司纷纷提出各自的网络体系结构，这些网络体系结构的共同之处在于它们都采用了分层技术，但层次的划分、功能的分配与采用的技术术语均不相同。随着信息技术的发展，各种计算机系统联网和各种计算机网络的互联成为人们迫切需要解决的课题，OSI参考模型就是在这一背景下提出并加以研究的。41 第2章 计算机网络体系结构二、开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型OSIOSI参考模型分层的原则是：（1）每层的功能应是明确的，并且是相互独立的。当某一层具体实现方法更新时，只要保持与上、下层的接口不变，那么就不会对邻层产生影响。（2）层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。（3）每一层的功能选定都应基于已有的成功经验。（4）在需要不同的通信服务时，可在一层内再设置两个或更多的子层次，当不需要该服务时，也可绕过这些子层次。42 第2章 计算机网络体系结构二、开放系统互连参考模型OSI参考模型各层之间的关系43 第2章 计算机网络体系结构二、开放系统互连参考模型OSI各层的功能概述第1层：物理层(PhysicalLayer)在物理信道上传输原始的数据比特（bit）流，提供为建立、维护和拆除物理链路连接所需的各种传输介质、通信接口特性等。第2层：数据链路层(DataLinkLayer)在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻节点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上无差错地传输，并进行数据流量控制。第3层：网络层(NetworkLayer)为传输层的数据传输提供建立、维护和终止网络连接的手段，把上层来的数据组织成数据包(Packet)在节点之间进行交换传送，并且负责路由控制和拥塞控制。第4层：传输层(TransportLayer)为上层提供端到端(最终用户到最终用户)的透明的、可靠的数据传输服务。所谓透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。第5层：会话层(SessionLayer)为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能，并提供会话管理服务。第6层：表示层(PresentationLayer)为应用层提供信息表示方式的服务，如数据格式的变换、文本压缩、加密技术等。第7层：应用层(ApplicationLayer)为网络用户或应用程序提供各种服务，如文件传输、电子邮件(E-mail)、分布式数据库、网络管理等。44 第2章 计算机网络体系结构二、开放系统互连参考模型OSI环境中的数据传输过程45 第2章 计算机网络体系结构二、开放系统互连参考模型OSI环境中的数据传输过程46 第2章 计算机网络体系结构三、TCP/IP体系结构OSI参考模型最初时开发网络通信协议簇的一个工业测安靠标准。通过严格遵守OSI参考模型标准不同的网络技术之间可以轻松地实现互操作。但由于Internet在全世界的飞速发展，使得TCP/IP协议得到了广泛的应用，虽然TCP/IP不是ISO标准，但广泛的使用也使TCP/IP成为一种“实际上的标准”，并形成了TCP/IP参考模型。不过，ISO的OSI参考模型的制定，也参考了TCP/IP协议集及其分层体系结构的思想。而TCP/IP在不断发展的过程中也吸收了OSI标准中的概念及特征。47 第2章 计算机网络体系结构三、TCP/IP体系结构TCP/IP的概念TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）是指传输控制协议/网际协议。它起源于美国ARPAnet网，由它的两个主要协议即TCP和IP协议而得名。TCP/IP是Interent上所有网络和主机之间进行交流所使用得共同“语言”，是Internet上的标准网络连接协议。通常所说的TCP/IP协议实际上包含了大量的协议和应用，且由多个独立定义的协议组合在一起，协同工作，因此，更确切的说，应该称其为TCP/IP协议集和TCP/IP协议栈或TCP/IP协议簇。48 第2章 计算机网络体系结构三、TCP/IP体系结构TCP/IP协议簇具有以下几个特点2341TCP/IP协议1.开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统；2.独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互连网中；3.统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址；4.标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。TCP/IP的概念49 第2章 计算机网络体系结构三、TCP/IP体系结构TCP/IP的层次结构TCP/IP分为四个层次，分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层。TCP/IP的层次结构与OSI层次结构的对照关系如右图所示：50 第2章 计算机网络体系结构应用层在TCP/IP模型中，应用程序接口是最高层，它与OSI模型中的高三层的任务相同，用于提供网络服务，比如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。三、TCP/IP体系结构TCP/IP的层次结构网络接口层网络接口层，也被称为网络访问层，包括了能使用TCP/IP与物理网络进行通信的协议，它对应OSI的物理层和数据链路层。TCP/IP标准并没有定义具体的网络接口协议。网际层网际层是在TCP/IP标准中正式定义的第一层。网际层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（IP数据包），并为该数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机，在网际层中，最常用的协议是网际协议IP，其他一些协议用来协助IP的操作。传输层TCP/IP的传输层也被称为主机至主机层，与OSI的传输层类似，主要负责主机到主机之间的端对端通信，该层使用了两种协议来支持两种数据的传送方法，即TCP协议和UDP协议。51 第2章 计算机网络体系结构三、TCP/IP体系结构TCP/IP协议集52 第2章 计算机网络体系结构三、TCP/IP体系结构网际层的协议IP网际协议IP(InternetProtocol)IP协议的任务是对数据包进行相应的寻址和路由，并从一个网络转发到另一个网络。IP协议在每个发送的数据包前加入一个控制信息，其中包含了源主机的IP地址、目的主机的IP地址和其他一些信息。IP协议的另一项工作是分割和重编在传输层被分割的数据包。由于数据包要从一个网络到另一个网络，当两个网络所支持传输的数据包的大小不相同时，IP协议就要在发送端将数据包分割，然后在分割的每一段前再加入控制信息进行传输。当接收端接收到数据包后，IP协议将所有的片段重新组合形成原始的数据。IP是一个无连接的协议。无连接是指主机之间不建立用于可靠通信的端到端的连接，源主机只是简单地将IP数据包发送出去，而数据包可能会丢失、重复、延迟时间大或者IP包的次序会混乱。因此，要实现数据包的可靠传输，就必须依靠高层的协议或应用程序，如传输层的TCP协议。53 第2章 计算机网络体系结构三、TCP/IP体系结构网际层的协议ICMP网际控制报文协议ICMP(InternetControlMessageProtocol)网际控制报文协议ICMP为IP协议提供差错报告。由于IP是无连接的，且不进行差错检验，当网络上发生错误时它不能检测错误。向发送IP数据包的主机汇报错误就是ICMP的责任。例如，如果某台设备不能将一个IP数据包转发到另一个网络，它就向发送数据包的源主机发送一个消息，并通过ICMP解释这个错误。ICMP能够报告的一些普通错误类型有：目标无法到达、阻塞、回波请求和回波应答等。54 第2章 计算机网络体系结构三、TCP/IP体系结构网际层的协议IGMP网际主机组管理协议IGMP(InternetGroupManagementProtocol)IP协议只是负责网络中点到点的数据包传输，而点到多点的数据包传输则要依靠网际主机组管理协议IGMP完成。它主要负责报告主机组之间的关系，以便相关的设备（路由器）支持多播发送。55 第2章 计算机网络体系结构三、TCP/IP体系结构网际层的协议ARP和RARP地址解析协议ARP(AddressResolutionProtocol)和反向地址解析协议RARP计算机网络中各主机之间要进行通信时，必须要知道彼此的物理地址（OSI模型中数据链路层的地址）。因此，在TCP/IP的网际层有ARP协议和RARP协议，它们的作用是将源主机和目的主机的IP地址与它们的物理地址相匹配。56 第2章 计算机网络体系结构三、TCP/IP体系结构传输层协议TCP传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol)TCP协议是传输层一种面向连接的通信协议，提供可靠的数据传送。对于大量数据的传输，通常都要求有可靠的传送。TCP协议将源主机应用层的数据分成多个分段，然后将每个分段传送到网际层，网际层将数据封装为IP数据包，并发送到目的主机。目的主机的网际层将IP数据包中的分段传送给传输层，再由传输层对这些分段进行重组，还原成原始数据，传送给应用层。TCP协议还要完成流量控制和差错检验的任务，以保证可靠的数据传输。57 第2章 计算机网络体系结构三、TCP/IP体系结构传输层协议UDP用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)UDP协议是一种面向无连接的协议，因此，它不能提供可靠的数据传输，而且UDP不进行差错检验，必须由应用层的应用程序实现可靠性机制和差错控制，以保证端到端数据传输的正确性。虽然UDP与TCP相比，显得非常不可靠，但在一些特定的环境下还是非常有优势的。例如，要发送的信息较短，不值得在主机之间建立一次连接。另外，面向连接的通信通常只能在两个主机之间进行，若要实现多个主机之间的一对多或多对多的数据传输，即广播或多播，就需要使用UDP协议。58 第2章 计算机网络体系结构三、TCP/IP体系结构应用层协议远程终端协议TELNET本地主机作为仿真终端，登录到远程主机上运行应用程序；文件传输协议FTP实现主机之间的文件传送；简单邮件传输协议SMTP实现主机之间电子邮件的传送；域名服务DNS用于实现主机名与IP地址之间的映射；动态主机配置协议DHCP实现对主机的地址分配和配置工作。路由信息协议RIP用于网络设备之间交换路由信息；超文本传输协议HTTP用于Internet中的客户机与WWW服务器之间的数据传输；网络文件系统NFS实现主机之间的文件系统的共享；引导协议BOOTP用于无盘主机或工作站的启动简单网络管理协议SNMP实现网络的管理；59 第2章 计算机网络体系结构三、TCP/IP体系结构OSI与TCP/IP参考模型的比较世界上任何地方的任何系统只要遵循OSI标准即可进行相互通信。TCP/IP是最早作为ARPAnet使用的网络体系结构和协议标准，以它为基础的Internet是目前国际上规模最大的计算机网络。1模型设计的差别2层数和层间调用关系不同3最初设计的差别4对可靠性的强调不同5标准的效率和性能上存在差别6市场应用和支持上不同感谢您的观看名校名师精品系列教材Foundations of Computer Network Technology计算机网络技术基础名校名师精品系列教材Foundations of Computer Network Technology数字通信基础第三章名校名师精品系列教材63 第2章 计算机网络体系结构数据通信技术的基本内容数据通信基本概念数据通信系统基本结构信息、数据、信号数据通信的主要技术指标数据传输方式串行通信、并行通信单工通信、半双工通信、全双工通信基带传输、频带传输、宽带传输数据的同步技术异步传输、同步传输数据编码技术数字数据信号模拟传输幅移键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK数字传输不归零码NRZ、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码模拟数据信号模拟传输调幅、调频、调相数字传输脉冲编码调制PCM多路复用技术时分多路复用、频分多路复用、波分多路复、码分多路复用数据交换技术电路交换、报文存储转发交换、报文分组存储转发交换（数据报方式、虚电路方式）传输介质传输介质类型与特点差错控制技术检错码、纠错码和差错控制机制一、数据通信系统64 第2章 计算机网络体系结构一、数据通信系统数据通信的基本概念通信的目的是单、双向地传递信息。从广义上说，采用任何方法，通过任何介质将信息从一端传送到另一端的过程都可以称为通信。在计算机网络中，数据通信时指在计算机之间、计算机与终端，以及终端之间传送表示字符、数字、语音、图像的二进制代码0、1比特序列的过程。65 第2章 计算机网络体系结构一、数据通信系统数据通信的基本概念1.信息。客观事物属性和相互联系特征的表征，反映了客观事物的存在形式和运动状态。2.数据。事实或观察的结果，是对客观事物的逻辑的归纳，用于表示客观事物的未经加工的原始素材。3.信号。携带信号的传输介质。4.理解数据、信息和信号的联系和区别。信息、数据和信号这三者是紧密相关的，通常用数据表达信息，传送这个信息就是把表达这个信息的数据发送出去，为此更依赖于一定的物理信号，这与使用的传输介质有关。66 第2章 计算机网络体系结构一、数据通信系统数据通信系统模型信息的传递是通过通信系统来实现的。如图所示是通信系统的基本模型。在通信系统中产生和发送信息的一端叫做信源，接收信息的一端叫做信宿，信源和信宿之间的通信线路称为信道。信息在进入信道时要经过变换器变换为适合信道传输的形式，经过信道的传输，在进入信宿时要经过反变换器变换为适合信宿接收的形式。信号在传输过程中会受到来自外部或信号传输过程本身的干扰，噪声源是信道中的噪声以及分散在通信系统其他各处噪声的集中表示。67 第2章 计算机网络体系结构一、数据通信系统数据通信系统模型1数据通信系统的组成：数据通信系统主要由三个部分组成：信源、信宿和信道。（1）信源（2）信道（3）信宿2数据通信系统的主要技术指标描述数据传输速率的大小和传输质量的好坏，往往需要运用数据传输率、波特率、信道容量和误码率等技术指标。（1）数据传输率（2）波特率（3）信道容量（4）误码率（5）吞吐量（6）信道的传播延迟68 第2章 计算机网络体系结构二、数据通信方式数据通信方式设计一个通信系统时，首先要确定是采用串行通信方式，还是采用并行通信方式。采用串行通信方式只需要在收发双方之间建立一条通信信道；采用并行通信方式时，收发双方之间必须建立多条并行的通信信道。通信信道可由一条或多条通信信道组成，根据信道在某一时间信息传输的方向，可以分为单工、半双工和全双工三种通信方式。第3章数据通信基础69 第2章 计算机网络体系结构二、数据通信方式并行传输并行传输是一次将传送信号经由n条通信信道同时发出。并行通信的优点是速度快，但发端与收端之间有若干条线路，导致费用高，仅适合于近距离和高速率的通信。第3章数据通信基础70 第2章 计算机网络体系结构二、数据传输方式串行传输串行传输时指一位位地传输，从发送端到接收端只需要一条通信信道，经由这条通信信道逐位地将待传送信号的每个二进制代码一次发送出去。串行传输的优点是收、发双方只需要一条传输信道，易于实现，成本低，但速度比较低。因此在远程通信中，人们一般采用串行通信方式。71 第2章 计算机网络体系结构二、数据传输方式异步传输在异步传输方式中，每个字符（68位）作为一个单元独立传输，为了标记字符的开始和结尾，都要在每个字符码前加1个起始位，结尾加1位、1.5位或2位停止位，从而构成一个个“字符”。接收方根据起始位和停止位来判断一个新字符的开始。从而起到通信双方的同步作用。加入校验位的目的是检查传输中的错误，一般使用奇偶校验。异步传输的优点是简单，但起止位和校验位的加入会增加20%30%的开销，所以传输效率不是很高。72 第2章 计算机网络体系结构二、数据传输方式同步传输同步传输方式与异步传输方式不同，它不是对每一个字符单独进行同步，而是对一组字符组成的数据块进行同步。同步的方法不是加1位起始位，而是在数据块前面加特殊模式组合或同步（Synchronous，SYN）字符，并且通过位填充或字符填充技术保证数据块中的数据不会与SYN字符混淆。按照这种方式，发送方会在发送数据之前先发送一串SYN字符，接收方只要检测到连续两个及以上SYN字符就能确认已经进入同步状态，准备接收数据。在随后的传送过程中，双方以同一频率工作，直到传送完指示数据结束的控制字符。这种同步方式仅在数据块的前面加入SYN控制字符，效率更高。在短距离高速传输数据传输中，多采用同步传输方式。73 第2章 计算机网络体系结构二、数据传输方式基带传输在数据通信中，表示计算机中二进制数据比特序列的数字数据信号是典型的矩形脉冲信号。人们把矩形脉冲信号的固有频带称为基本频带，简称“基带”。这种矩形脉冲信号就叫做基带信号。在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称为基带传输。基带传输时一种最基本的数据传输方式，一般用于距离较近的数据通信中。第3章数据通信基础74 第2章 计算机网络体系结构二、数据传输方式频带传输基带传输要占据整个线路能提供的频率范围，同一个时刻，一条线路只能传送一路基带信号。为了提高通信线路的利用率，可以占据小范围带宽的模拟信号作为载波来传送数字信号。人们将这种利用模拟信道传送数字信号的传输方式叫做频带传输。收发双发都需要配置调制解调设备，用来实现数字信号的调制和解调。频带传输凡是的优点时可以利用现有的大量模拟信道进行通信，线路利用率高，价格便宜，容易数线，尤其适合远距离数字通信；缺点时效率低，误码率高。第3章数据通信基础75 第2章 计算机网络体系结构二、数据传输方式宽带传输频带传输方式有时候也称为宽带传输方式。更为精确的说法是，在频带传输中，如果调制后的模拟信号的频率在音频范围（3003400Hz）之内，称为频带传输；若调制成的模拟信号的频率比音