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网络协议


1.4 网络协议
学习目标:
(1)理解网络协议的基本概念。 (2)能描述网络的开放系统互联协议(OSI)分层模 型的基本思想。 (3)能描述因特网TCP/IP协议的基本概念、思想与功能。

一、网络协议
“无规矩,不成方圆。”网络协议就是网络通信的规章制度。 协议本质上是一套行为规则。这些规则也许是非书面形式的, 但却是人们在使用中认为是正确而接受的。由于环境和文化的 原因,行为规则有些细微差别。有些行为规则是写在纸上的, 例如交通规则,但由于国家和地区的不同,交通规则的差异也 很大。例如,在中国,黄色交通信号意味着“当心,准备停 车”。但是在德国,同样的黄色交通信号却表示“准备,灯就 要变成绿色了”。类似地,当两台或更多台计算机需要通信时, 它们也要有行为规则和书写与传送信息的习惯(“你先来”, “不,你先来”)。就象世界各地的人们在不同的地区讲不同 的语言一样,计算机也需要“讲”特定的网络语言即“协议”。 如果一台计算机不能使用某个协议,它就不能与使用那个协议 的计算机通信。网络里面充斥着各种协议。一台计算机需要准 确地知道信息在网络里以什么形式传递,从而确保信息到达正 确的地方。

它需要知道网络预计的信息格式(例如,信息的哪一部分是 数据,哪一部分用于制定接收方的地址);只有这样,网络 才能将数据顺利地传递至目的地。就像上面提到的交通规则, 我们可以称之为十字路口的公路交通协议,这种协议可以确 保车辆的安全通过。

协议:通信双方所共同遵循的规则称为协议。 网络协议:计算机网络除了物理上的连接外,还需要
考虑计算机之间、设备之间的通信规则,也就是网络协 议。 想一想:如果我们把网络协议比作交通规则,那硬件设备 (传输介质和网络设备)可比作什么?网络数据包又可比 作什么?

三种局域网协议的比较
局域网协议 NetBEUI 特点 高效、快速的网络 协议,安装简单、 无须配置、不具备 跨网段功能 在复杂网络环境下 适应能力强,可跨 网段,具有路由功 能。安装无须配置 应用场合 由几台到百余 台PC组成的单 个小型局域网 适用于Novell网 络使用 运行平台 受微软公司 Windows系 列产品支持 Novell Netware IPX/SPX无法在 Windows上直接使 用。微软公司提供 NWLink协议作为 与IPX/SPX兼容 说明

IPX/SPX

TCP/IP

安装时需要复杂的 配置

支持任意规模 的网络

几乎所有厂 商和操作系 统都支持

接入因特网的主机 都安装了TCP/IP 协议

组建局域网过程中,选择那一类的网络通信协议主要取决于网络的规 模、网络的兼容性和网络管理等几方面。

总结一下: 局域网中传输文件---------NetBEUI协议 在局域网中联机玩游戏-----IPX/SPX协议 通过局域网访问Internet---TCP/IP协议

关于网络协议,同学们也可以打开《网络技术应用》这本书 的第26页,看26页中的“拓展”。

二、安装网络协议软件

活动任务
完成《网络设备情况表》的填写。

三、网络协议OSI模型
一个生活中通信的例子: 寄信过程(E-mail是类似的) 你需要做什么 你不需要知道:邮筒——邮局——分拣— —封装——运输 写信简单,送信复杂 分层分步,下一层为上一层提供服务,对 等层完成对应功能

对等层通信示例:邮递过程
发信人 邮政局

信件内容 邮件地址 货物地址

对信件内容的共识

P3
对信件如何传递的共识

信件内容 邮件地址 货物地址

收信人 邮政局 运输系统

P2
对货物如何运输的共识

运输系统

P1
公路,铁路, 航空

问题:
1、收信人与发信人之间、邮政局之间,他们是 在直接通信吗?

2、邮政局、运输系统各向谁提供什么样的服务


两人通讯模型的特点: ? 模型具有三个层次 ? 相同层次的交流都是独立进行的,不受其他层次影响 ? 上下相邻两个层次之间的联系可以用“提供服务”和 “使用服务”来进行说明

OSI
OSI七层参考模型 ISO / OSI,念起来有点像绕口令。它究竟代表什 么呢?答案是:开放系统互连”(Open System Interconnection),也就是“开放系统互连参考模 型”,即有名的OSI模型。OSI标准是由一个称为ISO (国际标准化组织),即“International Standards Organization”的组织制定的。因此,从技术上说,它 可以被称为ISO / OSI标准。 OSI模型将计算机网络的各个方面分成了互相独立 的七层。这些层就像洋葱的层次一样:每一层都将其 下面的层遮起来。在上面的层里,下面层次的细节被 隐藏起来。

OSI模型各层功能

物理层:OSI模型的最底层。它提出了网络的物理特性,比如连接的电缆类型。 这里是二进制值0和1的世界,也就是数据以信号的电特性(高低电平)来表示。 网卡、集线器、中继器等都工作在物理层。 数据链路层:指明将要发送的每个数据包的大小、每个数据包的地址以使它们送 到指定的接收者那里。也能提供基本的错误识别和校正机制,以确保发送的数据 和接收的数据一样。交换机工作在OSI参考模型的第二层——数据链路层上,主 要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。 网络层:就是告诉数据包从一个网络到另一个网络怎样走(术语叫“路由”)。路 由器工作在OSI模型中的第三层,即网络层。 传输层:通过一个唯一的地址指明计算机网络上的每个节点(可能就是你的计算 机),并管理节点之间的连接。同时将大的信息分成小块信息,并在接收节点将 信息重新组合起来。 会话层:在网络节点之间建立“会话”(你理解为谈判前的准备工作也行)。 表示层:负责把网络上传输的数据从一种陈述类型转换到另一种类型,也能在数 据传输前将其打乱,并在接收端将其恢复,这里使用了复杂的技术,甚至连福尔 摩斯也难以将其弄明白。 应用层:OSI的最高层,讨论应用程序用于同网络通信所需要的技术。在这里, 我们可以看到很多熟面孔,比如HTTP(超文本传输协议),FTP(文件传输协 议),WAP(无线应用协议),SMTP(简单邮件协议)等等。

四、TCP/IP协议简介
TCP/IP(传输控制协议/网际协议)在OSI参考模型出前10年就 存在了。TCP和IP协议以及其他100多个协议构成了tcp/ip协议簇。

应用层定义了面向应用的协议,网络应用都要依赖于这些不同的应用协议。例 如,电子邮件服务依赖于POP和SMTP协议,文件传输依赖于FTP协议和远程登 录所依赖的远程终端协议Telnet等。 传输层有两个并行的协议:TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)。TCP 协议负责保证数据按次序、安全、无重复地传递。TCP是一个面向连接的协议, TCP提供高可靠性服务,用于一次传输要交换大量报文的情形,如文件传输、远 程登录等。UDP提供高效率服务,用于一次传输交换少量报文,如即时消息通信 中的ICQ、OICQ和网络数据库查询等情形。UDP传输可靠性由应用程序提供保障 ,因为传输报文数据量较少,即便是发生传输错误,必须重传,应用程序也不会 期为此付出太大的代价。为了标识通过TCP或UDP协议所对应用层的进程是哪一 个,TCP/UDP提出了协议端口的概念。端口是TCP和UDP与应用程序打交道的访 问点。如80端口是WWW(万维网)常用的端口,21与20是FTP常用的 端口,23是Telnet服务常用的端口,25是SMTP服务的端口,110是POP 服务的端口等。 网际层的IP协议是一个不可靠的无连接协议,它提供将一个数据报从一台计算机 或设备传送到另外一台计算机或设备的方法以及网络寻址的方法。 TCP/IP协议被认为是“开放的”,因为从其最初的版本直到目前的最新版本都是公 的,并且是不收费的。几十年来它也是作为网络协议随UNIX操作系统发行的配套 产品。因为因特网的流行和基于UNIX系统的广泛应用,促使TCP/IP成为所有体系 结构类型中的主导者。

TCP/IP网际层的四个主要协议

应用层

传输层 网际层 网络接口

●IP ●ICMP ●ARP ●RARP

TCP/IP与网络层
?网际层的主要协议——IP。本层提供无连接的传输服 务(不保证送达,不保序)。本层的主要功能是寻找 一条能够把数据报送到目的地的路径。 ?网际层的PDU称为IP数据报;

? ICMP(Internet Control Message Protocol)提供控 制和传递消息的功能;
?ARP(Address Resolution Protocol)为已知的IP地址 确定相应的MAC地址; ?RARP(Reverse Address Resolution Protocol)根据 MAC地址确定相应的IP地址。

TCP/IP与传输层
传输层的两项主要功能:

? 流量控制
? 可靠传输

传输层提供了TCP和UDP两种传输协议:
? TCP是面向连接的、可靠的传输协议。它把报文分 解为多个段进行传输,在目的站再重新装配这些段 ,必要时重新发送没有收到的段。 ? UDP是无连接的。由于对发送的段不进行校验和确 认,因此它是“不可靠”的。

TCP/IP传输层提供了两种传输协议
端口: TCP和 UDP与应 用层打交 道的访问 点

应用层

传输层 网际层 网络接口

面向连接的 ● TCP 无连接的 ●UDP

TCP/IP与应用层
应用层协议支持了文件传输、电子邮件、远程登录、网 络管理、Web浏览等应用。 文件传输 ● ● FTP 、TFTP 、NFS 电子邮件 ●SMTP、POP3 ● 应用层 WWW应用 ●HTTP ● 传输层 远程登录 ●Telnet、rlogin ● 网际层 网络管理 ●SNMP ● 网络接口 名字管理 ●DNS ●

附录:Novell NetWare参考模型与IPX/SPX协 议
Novell NetWare网络使用的局域网参考模型和协议
OSI参考模型 7 6 5 4 3 2 1 应用层 表示层 会话层 传输层 SPX IPX
逻辑链路控制与媒体访问 控制

TCP/IP概念层次

应用层

网络层
数据链路层 物理层

网络接口卡与 网卡驱动程序

SMTP协议
邮件服务器

按照 SMTP 协议 发送电子邮件

登录到服务器上 获取电子邮件

电子邮件存储在 电子邮件服务器 上 接收方 发送方

在Windows 98/2000/XP/Server 2003中,安装网络协议的方法大致相同。下 面以安装NetBEUI协议为例,分别介绍在Windows 98和Windows 2000/XP中安装 的方法。 确保你的网卡和驱动程序已正确地安装。

1. Windows 98 首先要打开“控制面板”,双击“网络”,在打开的窗口中单击“添加”按钮 接着在选择网络组件类型中选择“协议”,单击“添加”按钮;在打开的窗口中 我们可以选择安装各个厂商的网络通讯协议,比如Microsoft的NetBEUI协议 (如图1),然后单击“确定”按钮就可以安装该协议。安装完成之后,在网络 窗口的组件中就可以看到该协议。在重新启动之后,设置生效。

(在桌面"网上邻居"上右键---属性)

图1 Windows 98下安装NetBEUI协议

2. Windows 2000/XP 在Windows 2000/XP中要安装NetBEUI协议相对比较麻烦,首先,需 要将Windows XP安装光盘中“VALUEADD\MSFT\NET\NETBEUI”目录下 的“nbf.sys”文件拷贝到%SYSTEMROOT%\SYSTEM32\DRIVERS\目录中, 另外还要将“netnbf.inf”文件拷贝到%SYSTEMROOT%\INF\目录中。然后, 打开“控制面板”,双击“网络连接”;然后右键单击“本地连接”,选择 “属性” 打开本地连接属性窗口;单击“安装”按钮(如图2),在网络组件类型窗 口 中选择“协议”,单击“添加”;在下面的窗口中选择“NetBEUI协议”,

(在桌面“网上邻居”上右键---属性,然后在“本地连接”上右键---属性也可。)

图2 Windows 2000、XP下安装网络协议
提示:如果在弹出的窗口中没有你要安装的协议,你可以在“选择网络 协议”窗口单击“从磁盘安装”按钮来选择从其他位置安装。

1.NetBEUI协议 NetBEUI是Windows98之前的操作系统的缺省协议,是IBM为小型办公 室开发的,优点是占用系统资源非常少,而且使用简单、方便快捷。不过 NetBEUI协议不能跨路由,所以对于仅有十几台机器的小型办公室、网吧、 家庭局域网来说是非常合适的。在这些场合不妨将NetBEUI设置为默认协 议,这样通过局域网舆数据会省时省力。另外还有一点要注意,如果一台 只装了TCP/IP协议的Windows98机器要想加入到WINNT域,也必须安装 NetBEUI协议。 2.IPX/SPX协议 IPX/SPX协议本来是Novell开发的专用于NetWare网络中的协议,但现 在不能非常常用--大部分可以联机的游戏都支持IPX/SPX协议,比如星际争 霸、Diable、反恐精英等等。虽然这些游戏通过TCP/IP协议也能联机,但 显然还是通过IPX/SPX协议更省事,因为根本不需要任何设置。除此之外, IPX/SPX协议在局域网络中的用途似乎并不很大,如果确定不在局域网中 联机玩游戏,那么这个协议可有可无。 3.TCP/IP协议 TCP/IP协议毫无疑问是这三大协议中最重要的一个,作为互联网的基 础协议,没有它就根本不可能上网,任何与互联网有关的操作(例如浏览 网页,收发E-mail,下载文件,网络游戏……)都离不开TCP/IP协议。不 过TCP/IP协议也是这三大协议中配置起来最麻烦的一个,单机上网还好, 而通过局域网访问互联网的话,就要配置IP地址,网关,子网掩码,DNS 服务器……等等一大堆令初学者非常头疼的参数。

分层的目的
思维:化整为零 复杂的事情简单化 班级管理:班主任——班干部——同学


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