5.2 Internet工作原理 52.1分组交换原理 52.2TCP/P协议 52.3 Internet的工作模式 ●四南大字画字
第5章 Internet 1 5.2 Internet 工作原理 5.2.1 分组交换原理 5.2.2 TCP/IP协议 5.2.3 Internet的工作模式
52.1分组交换原理 1.共享线路与延迟 在计算机网络中,系统中的计算机往往是通过共享的 方式来共同使用底层的硬件设备,比如说通信线路等。这种 方式的缺点是当一台计算机长时间占用共享设备时,就会产 生延迟,解决的方法是将信息分解成数据包,每台机器每次 只能传送一定数量的数据包,这称为轮流共享。 2.分组交换 上文中提到的这种分割数据总量,轮流服务的方法称 为分组交换,而计算机网络中用这种方式来共享网络资源的 技术就称为分组交换技术。 Interne上所有的数据都以分组 的形式传送。这种方式可以有效地避开延迟,使网络中的计 算机轮流、公平地享用网络资源 第5章 Internet 2
第5章 Internet 2 5.2.1 分组交换原理 1. 共享线路与延迟 在计算机网络中，系统中的计算机往往是通过共享的 方式来共同使用底层的硬件设备，比如说通信线路等。这种 方式的缺点是当一台计算机长时间占用共享设备时，就会产 生延迟，解决的方法是将信息分解成数据包，每台机器每次 只能传送一定数量的数据包，这称为轮流共享。 2. 分组交换 上文中提到的这种分割数据总量，轮流服务的方法称 为分组交换，而计算机网络中用这种方式来共享网络资源的 技术就称为分组交换技术。Internet上所有的数据都以分组 的形式传送。这种方式可以有效地避开延迟，使网络中的计 算机轮流、公平地享用网络资源
522TCP/P协议 1.TcP/P协议简介 TCP/P协议最早由斯坦福大学的两名研 究人员于1973年提出 由于它的跨平台性, ARPAnet规定:所 有连入 ARPAnet的计算机都必须采用该协议, 由此TCPP协议就成为 nternet的标准协议。 第5章 Internet 3
第5章 Internet 3 5.2.2 TCP/IP 协议 1. TCP/IP 协议简介 TCP/IP 协议最早由斯坦福大学的两名研 究人员于1973年提出。 由于它的跨平台性，ARPAnet 规定：所 有连入ARPAnet 的计算机都必须采用该协议， 由此TCP/IP 协议就成为Internet 的标准协议
522TCP/P协议 TCP/P协议套件实际上是一个协议族,包括TCP协议、 P协议以及其它一些协议。每种协议采用不同的格式和方式 传送数据,它们都是 Interne的基础,一个协议套件是相互 补充、相互配合的多个协议的集合。其中TCP协议用于在 程序间传送数据,|P协议则用于在主机之间传送数据。如 下列出了TCPP协议套件中的成员。 应用层 SMTP DNS NSP FTP TELNET Www Http 传输层 TCP UDP NVP 互联层IP ICMP IGMP 网络接口层 ARP RARP 第5章 Internet 4
第5章 Internet 4 5.2.2 TCP/IP 协议 TCP/IP协议套件实际上是一个协议族，包括TCP协议、 IP协议以及其它一些协议。每种协议采用不同的格式和方式 传送数据，它们都是Internet的基础，一个协议套件是相互 补充、相互配合的多个协议的集合。其中TCP 协议用于在 程序间传送数据，IP 协议则用于在主机之间传送数据。如 下列出了TCP/IP协议套件中的成员。 ➢ 应用层 SMTP DNS NSP FTP TELNET WWW HTTP ➢ 传输层 TCP UDP NVP ➢ 互联层 IP ICMP IGMP ➢ 网络接口层 ARP RARP
522TCP/P协议 2.TcPP互联网的概念结构 从概念上讲,TCPP互联网 nternet提供了3组服务,这 三个概念层及其相互的依赖关系,如图54所示。 底层的服务被定义不可靠的、尽最大努力传送的、无 连接分组传送系统,这种机制称为 INterne协议,即|P协议。 而 nternet数据传输的可靠性就由第二层来保证,在这一层 TCP协议给出了一种可靠的面向连接的传送机制。 应用服务 TCP协议 可靠的传送服务 P协议 无连接分组传送服务 图5.4互联网服务的三个概念层 第5章 Internet 5
第5章 Internet 5 5.2.2 TCP/IP 协议 2. TCP/IP互联网的概念结构 从概念上讲，TCP/IP互联网Internet提供了3组服务，这 三个概念层及其相互的依赖关系，如图5.4所示。 最底层的服务被定义不可靠的、尽最大努力传送的、无 连接分组传送系统，这种机制称为Internet协议，即IP协议。 而Internet数据传输的可靠性就由第二层来保证，在这一层 TCP协议给出了一种可靠的面向连接的传送机制。 应用服务 可靠的传送服务 IP协议 无连接分组传送服务 TCP协议 图5.4 互联网服务的三个概念层
522TCP/P协议 3.IP工作原理 卩P协议详细规定了计算机在通信时应遵循的规则,它是 最基本的软件,每台准备通信的计算机者必须有P软件驻留 在其内存中。 P的三个重要作用: (1)|P定义了在TCP/P互联网上数据传送的基本单元, 规定了互联网上传送的数据格式。这种统一的P报文是实现异 构网互联最关键的一步。 (2)伊P软件完成路由选择功能,选择数据传送的路径 (3)|P包含了一组不可靠分组传送的规则,指明了分组处 理、差错信息发生以及分组丢弃等的规则。但由于是无连接的 点到点传输机制,P协议不能保证报文传递的可靠性。 第5章 Internet 6
第5章 Internet 6 5.2.2 TCP/IP 协议 3. IP工作原理 IP 协议详细规定了计算机在通信时应遵循的规则，它是 最基本的软件，每台准备通信的计算机者必须有IP 软件驻留 在其内存中。 IP的三个重要作用： （1）IP定义了在TCP/IP互联网上数据传送的基本单元， 规定了互联网上传送的数据格式。这种统一的IP报文是实现异 构网互联最关键的一步。 （2）IP软件完成路由选择功能，选择数据传送的路径。 （3）IP包含了一组不可靠分组传送的规则，指明了分组处 理、差错信息发生以及分组丢弃等的规则。但由于是无连接的 点到点传输机制，IP协议不能保证报文传递的可靠性
522TCP/P协议 Internet上遵守|规范格式的分组称为数据报。格式 如图55所示。 16 18 24 31 版本号P头长度 (4位)(8位) 服务级别(8位) 数据报总长度(16位) 标识(16位) 标志(3位) 片偏移(13位) 匚生存时间(8位)传输协议(8位) 。报头检验和(16位) 源地址(64位) 目的地址(64位) 任选项(长度不定) 真充 数据 图5.5|P协议数据报结构 第5章 Internet 7
第5章 Internet 7 5.2.2 TCP/IP 协议 Internet上遵守IP 规范格式的分组称为IP数据报。格式 如图5.5所示。 0 4 8 16 1 8 2 4 3 1 版本号 （4 位） IP 头长度 （8 位） 服务级别（8 位） 数据报总长度（1 6 位） 标识（1 6 位） 标志（3 位） 片偏移（1 3 位） 生存时间（8 位） 传输协议（8 位） 报头检验和（1 6 位） 源 地 址（6 4 位） 目的地址（6 4 位） 任选项（长度不定） 填充 数 据 图5.5 IP协议数据报结构
522TCP/P协议 4.TcP工作原理 P协议只管将数据包尽力传送到目的主机,无论传输正 确与否,不做验证,不发确认,也不保证数据包的顺序,而 这一问题就由传输层TCP协议来解决。TCP协议为 Internet 提供了可靠的无差错的通信服务。 当数据包到达目的地后,计算机首先去掉地址标志,利 用TCP的装箱单检查数据在传输中是否有损失,如果接收方 发现有损坏的数据包,就要求发送端重新发送被损坏的数据 包,确认无误后再将各个数据包重新组合成原文件。 第5章 Internet 8
第5章 Internet 8 5.2.2 TCP/IP 协议 4. TCP工作原理 IP协议只管将数据包尽力传送到目的主机，无论传输正 确与否，不做验证，不发确认，也不保证数据包的顺序，而 这一问题就由传输层TCP协议来解决。TCP 协议为Internet 提供了可靠的无差错的通信服务。 当数据包到达目的地后，计算机首先去掉地址标志，利 用TCP的装箱单检查数据在传输中是否有损失，如果接收方 发现有损坏的数据包，就要求发送端重新发送被损坏的数据 包，确认无误后再将各个数据包重新组合成原文件
522TCP/P协议 TCP的三个重要作用: TcP提供计算机程序间的连接,是一种端到端的服务 TcP解决了分组交换系统中的三个问题 首先,TCP解决了如何处理数据报丢失的问题,实现 了自动重传以恢复丢失的分组; 其次,TCP自动检测分组到来的顺序,并调整重排为 原来的顺序; 再次,TCP自动检测是否有重复的分组,并进行相应 处理。 TcP时钟具有自动调整机制 TCP可以自动根据目标计算机离源计算机的远近、网 络传输的繁忙情况来自动调整时钟和确认机制中的重 传超时值。 第5章 Internet
第5章 Internet 9 5.2.2 TCP/IP 协议 TCP的三个重要作用： ➢ TCP 提供计算机程序间的连接，是一种端到端的服务 ➢ TCP解决了分组交换系统中的三个问题 – 首先，TCP解决了如何处理数据报丢失的问题，实现 了自动重传以恢复丢失的分组； – 其次，TCP自动检测分组到来的顺序，并调整重排为 原来的顺序； – 再次，TCP自动检测是否有重复的分组，并进行相应 处理。 ➢ TCP时钟具有自动调整机制 – TCP可以自动根据目标计算机离源计算机的远近、网 络传输的繁忙情况来自动调整时钟和确认机制中的重 传超时值
522TCP/P协议 (3)TCP数据报 nternet中发送方和接收方的TCP软件都是以数据段 ( segment)的形式来交换数据的。TCP软件根据P协议的 载荷能力和物理网络的最大传输单元( Maximum transfer Unt,MTU)来决定数据段的大小,这些数据段称为TCP数 据报报文,其格式如图56所示。 10 源端口(16位) 目的端口(16位) 序列号(32位) 确认号(32位) 报头长度 保留 (4位) (6位) (6位) 窗口尽寸(16位) 校验和(16位) 紧急指针(16位) 任选项(长度不定) 填充 图5.6TGP数据报格式 第5章 Internet
第5章 Internet 10 5.2.2 TCP/IP 协议 （3）TCP数据报 Internet中发送方和接收方的TCP软件都是以数据段 （segment）的形式来交换数据的。TCP软件根据IP协议的 载荷能力和物理网络的最大传输单元（Maximum Transfer Unit，MTU）来决定数据段的大小，这些数据段称为TCP数 据报报文，其格式如图5.6所示。 0 4 10 16 24 31 源端口（1 6 位） 目的端口（1 6 位） 序列号（3 2 位） 确认号（3 2 位） 报头长度 （4 位） 保留 （6 位） 码位 （6 位） 窗口尽寸（1 6 位） 校验和（1 6 位） 紧急指针（1 6 位） 任选项（长度不定） 填充 数据 图5.6 TCP数据报格式