第3章 计算机网络体系结构

3.1 网络体系结构及协议的概念（P48）

3.1.1 网络体系的分层结构

 1.网络体系结构

 包括同层进程通信的协议及相邻层的接口。

 2.计算机网络通信的主要功能

 面向通信和信息处理。

 实现通信需要解决的问题：寻址、差错控制、流量控制、封装与拆装、

路径选择、信息表示处理、同步问题。

 3.分层的优点与原则（P50）

 分层的优点：

 易于实现和维护、各层功能明确相对独立、能促进标准化工作。

 分层的原则：

 功能分工、层次适中、层次间接口要清晰、方便实现。

 4.基本概念

 1）实体：能收发信息的软、硬件设施。

 2）层：

 按照功能将整体网络分成若干个层，每层实现一种相对独立的功能。

ISO/OSI 七层标准模型

 3）协议：

 为实现对等层实体间的通信而建立、制订的通信规则或约定的集合。

协议是水平的，不同系统对等层间的通信规则。

 协议组成：语义（通信什么）、语法（如何通信）、

同步（收发各方时间、速度匹配）。

 4）接口和服务

 接口：相邻层之间交换信息的连接点。

 高层通过接口向低层提出服务请求，低层通过接口向高层提供服务。

 服务：是“垂直”的，下层实体向上层实体提供服务。

 5.虚拟通信与实际信息流向（P52）

 虚拟通信：对等层实体间的通信是通过相邻层之间实际信息流向实现的。

 7.制订网络通信协议和标准的主要组织（P53）

 国际电子电气工程师协会 IEEE

 国际标准化组织 ISO

 国际电信联盟 ITU

 国际电子技术委员会 IEC

 电子工业协会 EIA 

 国际商用机器公司 IBM

 8.常见的网络体系结构

 ISO 的开放系统互联参考模型 OSI/RM

 Internet 标准化组织所制订的参考模型 TCP/IP

 IEEE802 标准：局域网标准

3.2 开放系统互连参考模型简介（P54）

 ISO/OSI 七层标准模型：国际标准组织/开放系统互连。

 International Standard Organization

 Open System Interconnection

 开放：能连接任何遵守参考模型和有关标准的系统。

 互连：连接不同和系统。

3.2.1 OSI 参考模型的结构及 OSI 环境的数据传输过程

 1.OSI/RM 的七层结构

ISO/OSI 七层标准模型

 2.层次间数据的传递

 发送方：信息层层下交，层层附加相应信息控制部分(头 head)。

 接收方：信息层层上交，层层取出相应信息控制部分(头 head)。

3.2.2 OSI 参考模型各层的基本功能与协议（P57）

OSI 参考模型各层的基本功能与协议

3.3 TCP/IP 体系结构

 通信协议：

 传输控制协议 TCP（Transmission control Protocol）

 网际协议 IP（Internet Protocol）

 TCP/IP常用协议：

 远程登录功能   Telnet(Remote Login)

 文件传输协议 FTP(File Transfer Protocol)

 简单邮政传输协议 SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)

 用户数据包协议 UDP(User Databram Protocol)

 互联网控制报文协议 ICMP(Internet Control Message Protocol)

 网际组报文协议 IGMP(Internet Group Message Protocol)

OSI 模型--TCP/IP 模型层次对比、
层次传递对象

3.4 TCP/IP 体系结构各层协议

3.4.1 网络接口层（P61）

 网络接口层：

 通过 Internet 串行线路协议 SLIP 或点对点协议收发数据帧。 

 串行 IP 协议 SLIP(Serial Line Internet Protocol)

3.4.1 网络层（P62）

 1. 互联网协议 IP

 IP 协议提供寻址、路由选择、数据分段和重组等功能，

不同网络的不同格式数据包、地址，通过 IP 协议转换后转发。

 1）IP 数据报

 格式包括分组长度、重装标识、源 IP 地址、目的 IP 地址、……。

 2）IP 地址

 物理地址：网卡（NIC）地址，或 MAC 地址。

 逻辑地址：IP 地址标识网络中一个系统的位置。

连入 Internet 网络节点的统一规定格式地址。

 IP地址的格式：4个字节共32位，用点分十进制表示，

如 192.111.0.1。

IP地址的等级与分类

 各大类IP地址范围

特殊的 IP 地址

 3）子网和子网掩码（P65）

 * 把基础 IP 地址的主机号划分为子网号和主机号。

   IP地址=网络ID+子网ID+主机ID

   物理网络标识=网络ID+子网ID

  ID（Identifier 标识符，号）

B 类 IP 地址拆分子网
借用主机号前 2 位作为子网地址

 * 子网掩码 1 对应的 IP 地址是网络地址位，

   子网掩码 0 对应的 IP 地址是主机位。

 * A、B、C 类网络的子网掩码

 A类：255.0.0.0

 B类：255.255.0.0

 C类：255.255.255.0

 * 子网规划和划分举例（P67）

 4 个机房 * 25 台机器，把 192.168.10.0 分为 4 个子网。

 分析：192.168.10.0 为 C 类 IP 地址，标准掩码 255.255.255.0，

 子网 25 台机需要主机号的位数：2ⁿ - 2 ≥ 25，2ⁿ ≥ 27，n=5

 主机号 8 位可借出 3 位作为子网号

子网地址

子网主机地址

  * C 类 IP 地址如果主机号 8 位可借出 6 位作为子网号，

可改为 64 个子网段，每个网络有 4 个主机号，2 个可分配使用。

 4）IPv6 地址（P69）

 IP 地址由 32 位扩展到 128（4*32）位。

 IPv6 地址 128 位分为 8 组 * 16 位，

每组 4 个十六进制数，“：”分隔组。

例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:0000:0370:7344

 双冒号代替连续多个“0”，上述 IP 地址速记为：

 2001:0db8:85a3::0370:7344

IP 地址空间的扩展

 2. 网际控制报文协议（P70）

 网际控制报文协议 ICMP(Internet Control Message Protocol)：

 向信源主机发送通过路由器所发现的传输错误，

以便信源主机采取相应的纠正措施。

 3. 地址解析协议（P71）

 地址解析：IP 地址—物理地址。

例：访问中央电大网站主页的过程。

 1）IE 地址栏输入：http://www.crtvu.edu.cn。

 2）搜索域名服务器（DNS）：国家级网管中心 ChinaNet NIC。

 3）域名解析取得 IP 地址：202.205.161.2

C 类本地网：192--223，网络号：202.205.161，主机号：2。

 4）查找 202.205.161 网络的 2 号主机服务器。

 5）地址解析：IP 地址—物理地址 MAC，

 6）由网卡物理地址 MAC 找到主机服务器。

 7）主目录：如，F:\本地站点。

 8）文档：如，index.htm。

 4. 反向地址解析协议（P72）

 物理地址—IP 地址。

3.4.3 运输层（P72）

 1.传输控制协议 TCP（Transmission control Protocol）：

 面向连接，提供有序可靠全双工虚电路传输服务。

 1）TCP 提供的服务

 面向连接、点对点通信、高可靠性、全双工通信、采用字节流方式。

 2）TCP 的段格式

 包括源地址、目标端口地址、……。

 TCP 地址（端口）：

 节点某个应用的地址，这个应用在计算机内部是进程。

多个进程的数据传递是通过不同的端口完成的。

 3）TCP 端口号

 常用端口号小于 256，协议提供的服务由端口号识别，

Internet 端口号分配机构管理端口号。

 4）TCP 的工作流程

 套接口 = IP 地址 + TCP 协议的端口号

 套接口定义两台计算机之间的连接。

常用的 TCP UDP 协议所使用的端口

 TCP 协议传递数据：建立连接、数据传输、释放连接。

 2.用户数据报协议 UDP（P75）

 提供协议的端口号来保证进程间的通信，

可以区分一台计算机上的多个接收者，

能实现两个用户进程之间传送数据报。

3.4.4 应用层（P76）

 TCP/IP 的应用层协议是网络和用户之间的接口。

应用层向用户提供各种实际的网络应用服务，

如 HTTP、FTP、SMTP、Telnet、DNS。

3.5 OSI 与 TCP/IP 参考模型比较

3.6 TCP/IP 基本工作原理综述（P78）

 TCP 的工作：管理、校核数据包，保证数据包的正确性。

 IP 的工作：传递数据包，从一个地方传到另一个地方。