通信工程之internet与web应用.docx

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通信工程之internet与web应用

计算机网络定义

利用通信设备和线路，将分布在不同地理位置的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统

资源子网由主机、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。

资源子网负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。

通信子网由通信控制处理机、通信线路与其它通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务

分类：

按照网络的使用范围：

1）公用网（publicnetwork）

（2） 专用网（privitenetwork）

按照网络作用的地理范围：

局域网（LocalAreaNetwork，LAN），城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN），广域网（WideAreaNetwork，WAN）

根据使用的光源和传输模式，光纤可分为多模光纤和单模光纤

计算机网络的软件：

网络协议软件、网络通信软件、网络操作系统、网络管理软件和网络应用软件；

计算机网络传输媒体：

1）有线：

双绞线、同轴电缆、光纤等，2）无线：

无线电波、微波或红外线

计算机网络体系结构的特点：

① 各层之间相互独立。

② 结构上独立分割。

③  灵活性好。

④  易于实现和维护。

⑤  有益于标准化的实现。

由于每一层都有明确的定义，十分利于标准化的实施。

网络体系结构划分的基本原则是：

把应用程序和网络通信管理程序分开；同时又按照信息在网络中传输的过程，将通信管理程序分为若干个模块；把原来专用的通信接口转变为公用的、标准化的通信接口。

协议（protocol）：

协议是一种通信约定。

在计算机网络通信过程中，为了保证计算机之间能够准确地进行数据通信，也必须制定一套通信规则，这套规则就是通信协议。

协议的组成部分：

1.通信环境2.提供的服务3.词汇表4.消息的编码格式5.时序、规则和过程

协议的功能：

（1）分割与重组

（2）寻址（3）封装与拆封（4）排序（5）信息流控制（6）差错控制（7）同步（8）干路传输（9）连接控制

协议的种类：

 标准或非标准协议 直接或间接协议

OSI参考模型每一层的功能、传输的数据单元，以及特点如下：

1.  物理层（PhysicalLayer）

传输以“位”为单位的数据流，其主要功能用一句话表示就是“确定如何使用物理传输介质，实现两个节点间的物理连接，透明地传送比特位流。

”。

2.  数据链路层（DataLinkLayer）

传输以“帧”为单位的数据单元，其主要功能用一句话表示就是“在物理层服务的基础上，通过各种控制协议，将有差错的实际物理信道变为无差错的、能可靠传输数据的数据链路”。

3.网络层（NetworkLayer）

传输以“分组”为单位的数据单元，其主要任务用一句话表示就是“为数据通过网络建立逻辑链接，即该层通过路由选择算法，为报文、或分组通过通信子网选择最适当的路径，并提供网络互联及拥塞控制功能”。

4.运输层（TransportLayer）

传输以“报文”为单位的数据单元，其主要任务用一句话表示就是“向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输”。

传输层的目的是向高层屏蔽下层数据通信的细节，即向用户透明地传送报文。

是通信子网和资源子网的接口和桥梁，起到承上启下的作用。

5.会话层（SessionLayer）

它是用户应用程序和网络之间的接口，其主要任务用一句话表示就是“负责维护节点间的传输链接，确保点到点的数据传输与交换”。

6. 表示层（PresentationLayer）

它的主要功能用一句话表示就是“处理节点间或通信系统间信息表示方式方面的问题，如数据格式的转换、压缩与恢复，及加密与解密等”。

7.  应用层（ApplicationLayer）

它提供用户应用程序和网络之间的接口，其主要功能用一句话表示为“直接向用户提供服务，完成用户希望在网络上完成的各种工作”。

这一层还为用户提供各种服务，包括文件传送、远程登录、电子函件，及网络管理等。

TCP/IP协议的特点：

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；

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；

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；

标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

TCP/IP分为四个层次，分别是通信子网层、网络层、运输层和应用层。

通信子网层包括1,2；应用层包括5,6,7；

TCP/IP协议：

通信子网层：

SMTP,FTP,DNS,SNMP,NFS,HTTP,TELNET;

运输层：

UDP,TCP；

网络层：

ICMP,IGMP,IPARP,RARP;

应用层：

LAN,MAN,WAN

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协议的另一项工作是分割和重编在传输层被分割的数据包；IP协议是一个无连接的协议

IP是因特网的网络层中最重要的协议

提供数据报（Datagram）的投递服务（主机到主机）；在不同的数据链路层上进行数据转发操作

IP的数据报投递服务是非连接的，不可靠的

非连接：

数据报之间没有相互的依赖关系；不能保证报文的有序投递。

不可靠：

数据报的投递没有任何品质保证（QoS），数据报可能被正确投递，可能被丢弃。

IP地址:

32bit的逻辑地址,用来标识主机或路由器的网络接口；

网络接口:

用于连接主机与路由器之间的物理链路：

▪路由器有多个接口

▪主机可能有一个，也可能有多个接口

▪IP地址只与设备的网络接口有关

IP地址书写方法：

▪32bit划分为4个字节

▪写成点分的4个十进制数

IP地址包括2个部分:

网络地址（网络号）主机地址（主机号）

►网络是什么?

具有相同网络地址的设备接口，或不经过路由器就可以物理上相互通达的设备

一般来说，主机号部分为全“1”的IP地址保留用作广播地址；主机号部分为全“0”的IP地址保留用作网络地址。

网络控制报文协议ICMP（InternetControlMessageProtocol）

网络控制报文协议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。

网际主机组管理协议IGMP（InternetGroupManagementProtocol）

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

地址解析协议ARP（AddressResolutionProtocol）和反向地址解析协议RARP

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。

TCP协议称为传输控制协议，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络层，网络层将数据封装为IP数据包，并发送到目的主机。

目的主机的网络层将IP数据包中的分段传送给运输层，再由运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。

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。

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。

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；

OSI和TCP/IP有着许多的共同点：

采用了协议分层方法，将庞大且复杂的问题划分为若干个较容易处理的范围较小的问题；

各协议层次的功能大体上相似，都存在网络层、传输层和应用层。

两者都可以解决异构网的互连，实现世界上不同厂家生产的计算机之间的通信；

都是计算机通信的国际性标准，虽然OSI是国际通用的，但TCP/IP是当前工业界使用最多的；

都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制；

都基于一种协议集的概念，协议集是一簇完成特定功能的相互独立的协议。

OSI和TCP/IP的差异：

1、OSI体系结构层次分明，而TCP/IP体系结构的应用层和通信子层的划分比较模糊。

2、OSI体系结构对服务、协议和接口的定义是很清楚的，而TCP/IP体系结构对这些概念区分不清楚。

3、TCP/IP充分考虑了对异构网的互联与互操作问题，做到了兼容并蓄，而OSI设计的初期只强调了统一性标准。

4、TCP/IP全面支持面向连接和无连接两种服务，而OSI设计初期只支持面向连接服务。

5、TCP/IP体系结构的网络管理功能优于OSI体系结构。

地址配置：

1.固定方式2.可配置方式3.动态配置方式

面向连接的服务：

三个阶段：

建立连接传输数据拆除连接

无连接服务：

只有传输数据这一个过程

CSMA/CD工作原理：

发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送；

如果信道忙，则继续监听，一旦空闲就立即发送；

在发送过程中，仍需继续监听。

若监听到冲突，则立即停止发送数据，然后发送一串干扰信号（Jam）；

发送Jam信号的目的是强化冲突，以便使所有的站点都能检测到发生了冲突。

等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。

归结为四句话：

发前先听，空闲即发送，边发边听，冲突时退避。

时间槽——能够检测到冲突的时间区间（也称为争用时隙或碰撞窗口）

哪个站点可以发送帧，是由一个沿着环旋转的称为“令牌”（TOKEN）的特殊帧来控制的。

只有持有令牌的站可以发送帧，而没有拿到令牌的站只能等待；

局域网拓扑结构的分类：

（1）逻辑拓扑结构

（2）物理拓扑结构

局域网拓扑结构的选择原则：

①  价格：

网络拓扑结构直接决定了网络的安装和维护费用。

②  速率：

拓扑结构直接关系到系统的数据传输速率和带宽。

③  规模：

网络的拓扑结构直接与网络的规模相关。

局域网上广泛使用总线型、环型拓扑、星型拓扑和树型拓扑。

几种常见的局域网拓扑结构：

点到点直接连接方式、总线型、环型拓扑、星型拓扑和树型拓扑。

总线型：

（1） 优点：

①   结构简单灵活。

②    在轻负荷时，网络响应速度较快。

③    硬件设备量和电缆量少，造价低。

④  易于安装、配置，使用和维护方便。

⑤共享能力强，适合于一点发送，多点接收的场合。

（2）缺点① 故障诊断困难。

②   网络扩充不便。

③   总线网络的传输距离受到限制。

④   总线的带宽成为网络的瓶颈。

⑤   由于单个网段的距离长度受到严格的限制，因而负载能力有限

适用于小型办公自动化系统和小型信息管理系统等低负荷，实时性要求

网络范例：

10BASE5和10BASE2（粗缆和细缆以太网）