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)
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- 通信工程 internet web 应用