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1、网 络 协 议,计算机学科发展的一个特征：应用驱动计算机网络：应用和工程技术科学理论和方法：体系结构与协议，协议开发,第1章 网络协议概述,自主计算机的互连集合An interconnected collection of autonomous computersComputer NetworkAndrew S.Tanebaum,1.1 计算机网络概述,局域网的拓扑,匹配电阻,集线器,干线耦合器,总线网,星形网,树形网,环形网,由局域网和广域网组成互联网,广域网,相距较远的局域网通过路由器与广域网相连组成了一个覆盖范围很广的互联网,C,C,C,H,H,H,T,T,T,T,T,T,T,资源子网,
2、通信子网,T,T,随需应变的商务,不断变化的环境,需要连续改进的商务模式与商务流程,计算模式和中间件发展趋势,紧密,宽松,联接,粒度/耦合度,范围,XML/HTTP,MOM,ORB,网络应用,同类应用,程序,访问手段,Web服务Web Services,简单服务Services,构件Components,对象Objects,互联网应用,单机,范围,网络应用,文字处理,数学计算,互联网应用,局域网,互联网,主机计算,客户/服务器,客户/网络,1.2 网络协议体系结构,计算机网络协议,协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。,对数据在机器之间传输时的表示方法进行定义和描述的标准，规定
3、了如何进行传输、如何检测错误以及如何传输确认信息。,协议三要素：,语法 数据的控制信息的结构或格式语义 需要发生何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答同步 事件实现顺序的详细说明,实体、协议、服务和服务访问点,实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。,本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。服务是“垂直的”，即服务是由下
4、层向上层通过层间接口提供的。同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 SAP(Service Access Point)。,服 务 用 户,第 n 层,第 n+1 层,服 务 用 户,协议很复杂,协议必须将各种不利的条件事先都估计到，而不能假定一切情况都是很理想和很顺利的。必须非常仔细地检查所设计协议能否应付所有的不利情况。应当注意：事实上难免有极个别的不利情况在设计协议时并没有预计到。在出现这种情况时，协议就会失败。因此实际上协议往往只能应付绝大多数的不利情况。,著名的协议举例,占据两个山顶的蓝军与驻扎在这山谷的白军作战。力量对比是：一个山顶上的蓝军打不过白军，但两个山顶的蓝军协
5、同作战就可战胜白军。一个山顶上的蓝军拟于次日正午向白军发起攻击。于是发送电文给另一山顶上的友军。但通信线路很不好，电文出错的可能性很大。因此要求收到电文的友军必须发送确认电文。但确认电文也可能出错。试问能否设计出一种协议，使得蓝军能实现协同作战因而一定(即100%)取得胜利？,这样的协议无法实现！,协议研究,RoutingQoSMulticastAdmission Control&Congestion ControlSwitchingMiddleware,例子：甲乙二人通电话高一层：认识层。可交流性，双方具有共同 话题，相关知识，懂得交谈内容（含义）。下一层：语言层。共同的语言，不考虑含义。若
6、双方语言不一致，语言层必须承担翻译。最底层：传输层。话音电信号话音。不涉及语言语种和含义。特点：每层相对独立，功能分明，复杂性的细化,协议分层,计算机网络协议层次结构，有五个特点,（各层之间）独立性。某一层并不需要知道它的下一层是如何实现的，而仅仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务。灵活性。当某层发生变化（技术原因），只要接口关系保持不变，该层的上下层均不受影响，甚至取消该层。可分割性。各层都可以采用最合适的技术实现。易实现和可维护性。庞大的系统变得较小和易处理的部分。可标准化性。每层功能和服务标准化成为可能。,网络各层及协议 体系结构（Architecture)是计算机网络及其组成部分所
7、应完成的功能的精确定义。,计算机网络的体系结构,20世纪70s-至今不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是其基础,体系结构标准化过程,标准化过程的两个阶段厂商标准：IBM-SNA（系统网络体系结构）,DEC-DNA（DECnet系统体系结构）、AppleTalk系统体系结构、Berkeley UNIX TCP/IP系统体系结构缺点：适用范围：兼容性？技术垄断：竞争？标准不统一：用户利益？标准制定问题标准化任务只能由不偏向于任何厂商的非盈利中立组织来制定例外“事实上的标准”，如TCP/IP,国际标准：
8、ISO-OSI/RMOpen System Interconnection/Recommended Model（开放系统互联参考模型，简称OSI参考模型）OSI参考模型是一种概念上的网络模型其标准保证了不同网络设备之间的兼容性和互操作性规定了网络体系结构的框架只说明了做什麼（WHAT TO DO）而未规定怎样做（HOW TO DO）现在的计算机网络均是在OSI/RM的框架下运作的,PC导致了局域网的出现局域网的标准：IEEE802IEEE802也符合OSI/RM标准开始就建立在标准化的基础上,因特网的标准化工作,因特网协会 ISOC,因特网研究指导小组IRSG,因特网研究部 IRTF,因特网工
9、程部 IETF,因特网工程指导小组IESG,RG,WG,RG,领域,领域,因特网体系结构研究委员会 IAB,WG,WG,WG,制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段,因特网草案(Internet Draft)在这个阶段还不是 RFC 文档。建议标准(Proposed Standard)从这个阶段开始就成为 RFC 文档。草案标准(Draft Standard)因特网标准(Internet Standard),各种RFC之间的关系,因特网草案,建议标准,草案标准,因特网标准,历史的 RFC,实验的 RFC,提供信息的 RFC,6 种 RFC,OSI参考模型的结构,ISO参考模型,对等通信,物
10、理 层,数据链路层,传 输 层,网 络 层,会 话 层,应 用 层,表 示 层,数据封装,五层协议的体系结构,应用层(application layer)传输层(transport layer)网络层(network layer)数据链路层(data link layer)物理层(physical layer),数据链路层,5 应用层,4 传输层,3 网络层,2 数据链路层,1 物理层,TCP/IP 的体系结构,TCP/IP 的三个服务层次,TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层体系结构，即网络接口层、IP层、传输层和应用层。,沙漏计时器形状的TCP/IP协议族,HTTP,SMTP,DNS,RTP,TCP,UDP,IP,网际层,网络接口层,运输层,应用层,网络接口 1,网络接口 2,IP over Everything IP屏蔽各种底程物理网络技术差异,Everything over IP IP 可为各式各样的应用程序提供服务,网络接口 3,Thanks!,
