通信工程之internet与web应用.docx

1、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（public network）（2） 专用网（privite network）按照网络作用的地理范围：局域网（L

2、ocal Area Network，LAN），城域网（Metropolitan Area Network，MAN），广域网（Wide Area Network，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： 各层之间相互独立。 结构上独立分割。灵活性好。 易于实现和维护。 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：

3、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

4、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（Physical Layer） 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（Data Link Layer） 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（Network Layer） 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、

5、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（Transport Layer）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（Session Layer）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（Presentation Layer）它的主要功能用一句话表示就是“处

6、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（Application Layer）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

7、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,WANIP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

8、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

9、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 (Internet Control Message Protocol)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 (Internet Group Management Protocol) 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 (Address Resolutio

10、n Protocol)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 (User Datagram Protoc

11、ol)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

12、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

13、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

14、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

15、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： 价格：网络拓扑结构直接决定了网络的安装和维护费用。 速率：拓扑结构直接关系到系统的数据传输速率和带宽。 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：结构简单灵活。 在轻负荷时，网络响应速度较快。 硬件设备量和电缆量少，造价低。易于安装、配置，使用和维护方便。共享能力强，适合于一点发送，多点接收的场合。（2）缺点故障诊断困难。网络扩充不便。总线网络的传输距离受到限制。总线的带宽成为网络的瓶颈。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 ）