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網絡學堂之六:初識網絡體系結構與協議

來源:互聯網網民  2006-12-16 16:51:40  評論

在上一篇我們介紹了網卡的一些基礎知識,如網卡的分類和選購。本篇原計劃是要正式介紹網卡的軟、硬件安裝與配置,但是考慮到我們目前還不具備網卡安裝(指軟件安裝方面)的一些必備知識,如OSI/RM參考模型、TCP/IP協議、IP地址分配等,所以本篇還是先介紹有關基礎知識。

一、OSI/RM模型

OSI/RM是ISO在網絡通信方面所定義的開放系統互連模型,1978 ISO(國際化標准組織)定義了這樣一個開放協議標准。。有了這個開放的模型,各網絡設備廠商就可以遵照共同的標准來開發網絡産品,最終實現彼此兼容。

整個OSI/RM模型共分7層,從下往上分別是:物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層,如圖1所示。


王朝网络

圖1

當接受數據時,數據是自下而上傳輸;當發送數據時,數據是自上而下傳輸。 下面簡要介紹這幾個層次。

1)物理層

這是整個OSI參考模型的最低層,它的任務就是提供網絡的物理連接。所以,物理層是建立在物理介質上(而不是邏輯上的協議和會話),它提供的是機械和電氣接口。主要包括電纜、物理端口和附屬設備,如雙絞線、同軸電纜、接線設備(如網卡等)、RJ-45接口、串口和並口等在網絡中都是工作在這個層次的。

物理層提供的服務包括:物理連接、物理服務數據單元順序化(接收物理實體收到的比特順序,與發送物理實體所發送的比特順序相同)和數據電路標識。

(2)數據鏈路層

數據鏈路層是建立在物理傳輸能力的基礎上,以幀爲單位傳輸數據,它的主要任務就是進行數據封裝和數據鏈接的建立。封裝的數據信息中,地址段含有發送節點和接收節點的地址,控制段用來表示數格連接幀的類型,數據段包含實際要傳輸的數據,差錯控制段用來檢測傳輸中幀出現的錯誤。

數據鏈路層可使用的協議有SLIP、PPP、X25和幀中繼等。常見的集線器和低檔的交換機網絡設備都是工作在這個層次上,Modem之類的撥號設備也是。工作在這個層次上的交換機俗稱「第二層交換機」。

具體講,數據鏈路層的功能包括:數據鏈路連接的建立與釋放、構成數據鏈路數據單元、數據鏈路連接的分裂、定界與同步、順序和流量控制和差錯的檢測和恢複等方面。

(3)網絡層

網絡層屬于OSI中的較高層次了,從它的名字可以看出,它解決的是網絡與網絡之間,即網際的通信問題,而不是同一網段內部的事。網絡層的主要功能即是提供路由,即選擇到達目標主機的最佳路徑,並沿該路徑傳送數據包。除此之外,網絡層還要能夠消除網絡擁擠,具有流量控制和擁擠控制的能力。網絡邊界中的路由器就工作在這個層次上,現在較高檔的交換機也可直接工作在這個層次上,因此它們也提供了路由功能,俗稱「第三層交換機」。

網絡層的功能包括:建立和拆除網絡連接、路徑選擇和中繼、網絡連接多路複用、分段和組塊、服務選擇和傳輸和流量控制。

(4)傳輸層

傳輸層解決的是數據在網絡之間的傳輸質量問題,它屬于較高層次。傳輸層用于提高網絡層服務質量,提供可靠的端到端的數據傳輸,如常說的QoS就是這一層的主要服務。這一層主要涉及的是網絡傳輸協議,它提供的是一套網絡數據傳輸標准,如TCP協議。

傳輸層的功能包括:映像傳輸地址到網絡地址、多路複用與分割、傳輸連接的建立與釋放、分段與重新組裝、組塊與分塊。

根據傳輸層所提供服務的主要性質,傳輸層服務可分爲以下三大類:

A類:網絡連接具有可接受的差錯率和可接受的故障通知率,A類服務是可靠的網絡服務,一般指虛電路服務。

C類:網絡連接具有不可接受的差錯率,C類的服務質量最差,提供數據報服務或無線電分組交換網均屬此類。

B類:網絡連接具有可接受的差錯率和不可接受的故障通知率,B類服務介于A類與C類之間,在廣域網和互聯網多是提供B類服務。

||||||5)會話層

會話層利用傳輸層來提供會話服務,會話可能是一個用戶通過網絡登錄到一個主機,或一個正在建立的用于傳輸文件的會話。

會話層的功能主要有:會話連接到傳輸連接的映射、數據傳送、會話連接的恢複和釋放、會話管理、令牌管理和活動管理。

(6)表示層

表示層用于數據管理的表示方式,如用于文本文件的ASCII和EBCDIC,用于表示數字的1S或2S補碼表示形式。如果通信雙方用不同的數據表示方法,他們就不能互相理解。表示層就是用于屏蔽這種不同之處。

表示層的功能主要有:數據語法轉換、語法表示、表示連接管理、數據加密和數據壓縮。

(7)應用層

這是OSI參考模型的最高層,它解決的也是最高層次,即程序應用過程中的問題,它直接面對用戶的具體應用。應用層包含用戶應用程序執行通信任務所需要的協議和功能,如電子郵件和文件傳輸等,在這一層中TCP/IP協議中的FTP、SMTP、POP等協議得到了充分應用。

以上簡單地介紹了OSI參考模型的七個層次,並對各個層次的主要應用及功能作了簡單的介紹,這樣我們在後面的學習中就可聯系到OSI的對應層次進行學習,以實踐加強理論學習。

二、網絡協議

目前網絡協議有許多種,但是最基本的協議是TCP/IP協議,許多協議都是它的子協議。下面我們就對TCP/IP協議作一下簡單介紹。

1 TCP/IP協議基礎

TCP/IP協議包括兩個子協議:一個是TCP協議(Transmission Control Protocol,傳輸控制協議),另一個是IP協議(Internet Protocol,互聯網協議),它起源于20世紀60年代末。

在TCP/IP協議中,TCP協議和IP協議各有分工。TCP協議是IP協議的高層協議,TCP在IP之上提供了一個可靠的,連接方式的協議。TCP協議能保證數據包的傳輸以及正確的傳輸順序,並且它可以確認包頭和包內數據的准確性。如果在傳輸期間出現丟包或錯包的情況,TCP負責重新傳輸出錯的包,這樣的可靠性使得TCP/IP協議在會話式傳輸中得到充分應用。IP協議爲TCP/IP協議集中的其它所有協議提供「包傳輸」功能,IP協議爲計算機上的數據提供一個最有效的無連接傳輸系統,也就是說IP包不能保證到達目的地,接收方也不能保證按順序收到IP包,它僅能確認IP包頭的完整性。最終確認包是否到達目的地,還要依靠TCP協議,因爲TCP協議是有連接服務。

【說明】在計算機服務中如果按連接方式來分的話,可分爲「有連接服務」和「無連接服務」兩種。「有連接服務」必須先建立連接才能提供相應服務,而「無連接服務」則不需先建立連接。TCP協議是一種典型的有連接協議,而UDP協議則是典型的無連接服務。

1)TCP/IP協議所包括的協議和工具

TCP/IP協議是一組網絡協議的集合,它主要包括以下幾方面的協議和工具。

·TCP/IP協議核心協議

這些核心協議除了自身外,還包括用戶數據報協議(UDP協議)、地址代理協議(ARP協議)以及網間控制協議(ICMP協議)。這組協議提供了一系列計算機互連和網絡互連的標准協議。

·應用接口協議

這類協議主要包括Windows套接字(Socket,用于開發網絡應用程序)、遠程調用、NetBIOS協議(用于建立邏輯名和網絡上的會話)和網絡動態數據交換(Network,用于通過網絡共享嵌入在文本中的信息)。

·基本的TCP/IP協議互連應用協議

主要包括finger、ftp、rep、rsh、telnet、tftp等協議。這些工具協議使得Windows系統用戶使用非Microsoft系統計算機上(如UNIX系統計算機)的資源成爲可能。

·TCP/IP協議診斷工具

這些工具包括arp、hostname、ipconfig、nbstat、netstat、ping和route,它們可用來檢測並恢複TCP/IP協議網絡故障。

·有關服務和管理工具

這些服務和管理工具包括FTP服務器服務(用于在兩個遠程計算機之間傳輸文件,這是遠程控制通信中的關鍵功能)、網際命名服務WINS(用于在一個網際上動態記錄和詢問計算機的名字)、動態計算機配置協議DHCP(用于在Windows NT計算機上自動配置TCP/IP協議)以及TCP/IP協議打印(主要用于遠程打印和網絡打印)。

·簡單網絡管理協議代理(SNMP)

這個工具允許通過使用管理工具(如「Sun Net Manages」 或「HP Open View」),從遠程管理Windows NT計算機。

||||||2)TCP/IP的主要協議簡述

爲了使讀者能全面了解一些基本的網絡通信協議和服務,本節就對TCP/IP協議所包括的幾種主要協議進行簡要說明。

·遠程登錄協議(Telnet)

Telnet協議是用來登錄到遠程計算機上,並進行信息訪問,通過它可以訪問所有的數據庫、聯機遊戲、對話服務以及電子公告牌,如同與被訪問的計算機在同一房間中工作一樣,但只能進行些字符類操作和會話。

·文件傳輸協議(Ftp)

這是文件傳輸的基本協議,有了FTP協議就可以把的文件進行上傳,也可從網上得到許多應用程序和信息(下載),有許多軟件站點就是通過FTP協議來爲用戶提供下載任務的,俗稱「FTP服務器」。最初的FTP程序是工作在UNIX系統下的,而目前的許多FTP程序是工作在Windows系統下的。FTP程序除了完成文件的傳送之外,還允許用戶建立與遠程計算機的連接,登錄到遠程計算機上,並可在遠程計算機上的目錄間移動。

·電子郵件服務(Email)

電子郵件服務是目前最常見、應用最廣泛的一種到聯網服務。通過電子郵件,可以與Internet上的任何人交換信息。電子郵件的快速、高效、方便以及價廉,越來越得到了廣泛的應用,目前只要是上過網的網民就肯定用過電子郵件這種服務。目前,全球平均每天約有幾千萬份電子郵件在網上傳輸。

·WWW服務

WWW服務(3W服務)也是目前應用最廣的一種基本互聯網應用,我們每天上網都要用到這種服務。通過WWW服務,只要用鼠標進行本地操作,就可以到達世界上的任何地方。由于WWW服務使用的是超文本鏈接(HTML),所以可以很方便的從一個信息頁轉換到另一個信息頁。它不僅能查看文字,還可以欣賞圖片、音樂、動畫。最流行的WWW服務的程序就是微軟的IE浏覽器。

·簡單郵件傳輸協議(SMTP)

SMTP是TCP/IP協議族的一個成員,這種協議認爲你的計算機是永久連接在Internet上的,而且認爲你在網絡上的計算機在任何時候是可以被訪問的。它適用于永久連接在Internet的計算機,但無法使用通過SLIP/PPP協議連接的用戶接收電子郵件。解決這個問題的辦法是在郵件計算機上同時運行SMTP和POP協議的程序,SMTP負責郵件的發送和在郵件計算機上的分揀和存儲,POP協議負責將郵件通過SLIP/PPP協議連接傳送到用戶計算機上。

·信息服務(Gopher)

Gopher最早出現在1991年,它是第一個操作簡便、使用廣泛的從Internet服務器上獲取信息的客戶應用程序。除了操作簡便外,它的另一個特點是速度快。Gopher運行時,將顯示一個交互式的供用戶選擇的菜單,菜單中的選項由簡單的短句組成,每個短句通常指向另一個菜單,並最終指向有用的文件。Gopher是幫助用戶在Internet信息海洋中搜索有用信息的導航器。用戶只要關心浏覽的內容,而不必關心具體的服務器。

·文件檢索服務(Archie)

它是一個從整個Internet上匿名FTP服務器獲取文件的服務。其完全依賴于匿名FTP系統的管理員,他們將站點在全世界的Archie服務器進行了注冊,Archie僅通過文件名進行檢索。

2 IP協議

目前正在使用的IP協議是第4版的,稱之爲「IPv4」,新版本的IP協議正在完善過程中,它就是經常可以在各大IT媒體中見到的IPv6。IPv6所要解決的主要是IPv4協議中IP地址遠遠不夠的現象。IPv4所采用的是32位,而IPv6則是128位,是原來的4倍。IPv6所提供的IP地址數已可算是天文數字了,據專家們分析,這個數字的IP地址可以使全球的每一個人都可擁有10以上的IP地址,這麽多的IP地址相信再也不會出現IPv4那樣除了美國外,各國都出現IP地址短缺現象,爲將來實現移動上網打下了堅實的基礎。但這屬于較新技術,在此就不作詳細介紹,本文仍以目前主流的IPv4協議爲基礎進行介紹。

IP協議的功能是把數據報在互聯的網絡上傳送,通過將數據報在一個個IP協議模塊間傳送,直到目的模塊。網絡中每個計算機和網關上都有IP協議模塊。數據報在一個個模塊間通過路由處理網絡地址傳送到目的地址,因此搜尋網絡地址對于IP協議十分重要的功能。另外,因爲各個網絡上的數據報大小可能不同,所以數據報的分段也是IP協議的不可或缺的功能,不然對于一些網絡帶寬較窄的網絡,大的數據報就無法正確傳輸了。下面主要介紹我們初級學者所關心的現行方面問題。

(1)IP地址

在計算機尋址中經常會遇到「名字」、「地址」和「路由」這三個術語,它們之間是有較大區別的。名字是要找的,就像的人名一樣;而地址是用來指出這個名字在什麽地方,就像人的住址一樣;路由是解決如何到達目的地址的問題,就像已經知道了某個人住在什麽地方,現在要考慮走什麽路線、采用什麽交通工具到達目的地方最爲簡便。

這裏所介紹的IP協議主要是解決地址的問題。名字和地址進行解析的工作是由其上層協議--TCP協議完成。IP協議模塊將地址和本地網絡地址加以映射(就像寫信一樣,IP協議只負責把收、發信人的地址寫上,把信投進郵箱就可不管了),而將本地網絡地址和路由進行映射則是低層協議(如路由協議)的任務,所以說IP協議是一個無連接的服務。

IP協議要尋找的「地址」是32位長(4個分段的16進制組成),由網絡號(網絡ID)和主機號(主機ID)兩部分構成,如圖2所示。


王朝网络

圖2

按照IP協議規定因特網上的地址共有A、B、C、D、E五類。

||||||·A類IP地址:用前面8位來標識網絡號,其中規定最前面一位爲「0」,24位標識主機地址,即A類地址的第一段取值(也即網絡號)可以是「00000001 ̄01111111」之間任一數字,轉換爲十進制後即爲1~128之間。主機號沒有做硬性規定,所以它的IP地址範圍爲「1.0.0.0-128.255.255.255」。A類地址是爲大型政府網絡而提供,因爲A地址中有10.0.0.0-10.255.255.254和127.0.0.0-127.255.255.254這兩段地址有專門用途,所以全世界總共只有126個可能的A類網絡。每個A類網絡最多可以連接16777214台計算機,這類地址數是最少的,但這類網絡所允許連接的計算機是最多的。

·B類IP地址:用前面16位來標識網絡號,其中最前面兩位規定爲「10」,16位標識主機號,也就是說B類地址的第一段「10000000 ̄10111111」,轉換成十進制後即爲128~191之間,第一段和第二段合在一起表示網絡地址,它的地址範圍爲「128.0.0.0-191.255.255.255」。B類地址適用于中等規模的網絡,全世界大約有16000個B類網絡,每個B類網絡最多可以連接65534台計算機。這類IP地址通常爲中等規模的網絡提供。其中172.16.0.0-172.31.255.254地址段有專門用途。

·C類IP地址:用前面24位來標識網絡號,其中最前面三位規定爲「110」,8位標識主機號。這樣C類地址的第一段取值爲「11000000 ̄11011111」之間,轉換成十進制後即爲192~223。第一段、第二段、第三段合在一起表示網絡號,最後一段標識網絡上的主機號,它的地址範圍爲「192.0.0.0-223.255.255.255」。C類地址適用于校園網等小型網絡,每個C類網絡最多可以有254台計算機。這類地址是所有的地址類型中地址數最多的,但這類網絡所允許連接的計算機是最少的。這類IP地址可分配給任何有需要的人。其中192.168.0.0-192.168.255.255爲企業局域網專用地址段。

·D類地址:它用于多重廣播組,一個多重廣播組可能包括1台或更多主機,或根本沒有。D類地址的最高位爲1110,第一段八位體爲「11100000 ̄11101111」,轉換成十進制即爲224 ̄239,剩余的位設計客戶機參加的特定組,它的地址範圍爲「224.0.1.1-239.255.255.255」。在多重廣播操作中沒有網絡或主機位,數據包將傳送到網絡中選定的主機子集中,只有注冊了多重廣播地址的主機才能接收到數據包。Microsoft支持D類地址,用于應用程序將多重廣播數據發送到網絡間的主機上,包括WINS和Microsoft NetShow。

·E類地址:這是一個通常不用的實驗性地址,保留作爲以後使用。E類地址的最高位爲11110,第一段八位體爲「11110000 ̄11110111」,轉換成十進制即爲240 ̄247。

IPv4協議中對首段位爲248 ̄254 的地址段暫無規定。

以上各類IP地址結構如圖3所示。


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圖3

其實還有一類IP地址,就是以「127」開頭的IP地址,這類IP地址也是屬于保留使用的,這類地址屬于環路測試類IP地址。這類IP地址不能作爲計算機的IP地址用,也就不能在網絡上使用這樣的IP地址來標識計算機的位置,更不能通過在浏覽器或者其他搜索位置輸入這樣的IP地址,來搜索想要查找的計算機,因爲它只能在本地計算機上用于測試使用。

2) 子網掩碼和域名

以上介紹的是網絡IP地址,但隨著網絡的發展,IPv4標准中的IP地址遠不夠用,爲了解決這一矛盾,于是又在IP地址加上子網掩碼來進一步識別。在TCP/IP協議中規定,A類網絡的子網掩碼格式爲「255.0.0.0」形式,後面的「0」可以爲「0 ̄254」之間任一數字。B類網絡的子網掩碼格式爲「255.255.0.0」,C類網絡的子網掩碼爲格式爲「255.255.255.0」,同樣其中的「0」可以是「0 ̄254」之間任一數字。如果沒有子網,可以爲「0」,也可以不配置,如果有子網則一定要配置。

前面介紹的IP地址都是以數字形式表示計算機的地址,這種IP地址人們記憶起來是非常困難的。對非計算機和網絡的專業人士來說,記住這種地址是很不現實的。因此,Internet還采用域名地址來表示每台計算機。通過爲每台計算機建立IP地址與域名地址之間的映射關系,用戶可以在網上避開難以記憶的IP地址,而用域名地址來唯一標記網上的計算機。域名地址與IP地址的關系類似于一個人的姓名與身份證號碼之間的關系。

要把計算機連入Internet,必須獲得網上唯一的IP地址與對應的域名地址。域名地址由域名系統(DNS)管理。每個連到Internet的網絡中都有至少一個DNS服務器,其中存有該網絡中所有計算機的域名和對應的IP地址,通過與其他網絡的DNS服務器相連就可以找到其他站點。這也是在TCP/IP協議屬性中要進行DNS配置的原因。

域名地址也是分段表示的,每段分別授權給不同的機構管理,各段之間用圓點(.)分隔。與IP地址相反,各段自左至右級別是越來越高。

Internet對某些通用性的域名作了規定。例如,.com是工商界域名,.edu是教育界域名,.gov是政府部門域名等等。此外,國家和地區的域名常用兩個字母表示。例如,fr表示法國,jp表示日本,us表示美國,uk表示英國,cn表示中國等等。如果在一個域名的末尾沒有找到地理域,就可以假定該域名是出自美國的,其他國家的右邊第一個域名是代表相應的國家。如一些國外單位在中國公司的網址,通常是在「.com」後加上「.cn」或者「/cn」,還有的是加上「/china」來表示中國站點,如Cisco公司的中國站點爲www.cisco.com.cn;IBM的中國站點爲www.ibm.com/cn。

本篇就簡單介紹了TCP/IP協議的有關基礎知識,下一篇我們就要利用本篇所介紹的基礎知識對網卡進行最基本的對等網配置了,只有正確配置了網卡的TCP/IP協議,才能進行正常的網絡通信。

 
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在上一篇我們介紹了網卡的一些基礎知識,如網卡的分類和選購。本篇原計劃是要正式介紹網卡的軟、硬件安裝與配置,但是考慮到我們目前還不具備網卡安裝(指軟件安裝方面)的一些必備知識,如OSI/RM參考模型、TCP/IP協議、IP地址分配等,所以本篇還是先介紹有關基礎知識。   一、OSI/RM模型   OSI/RM是ISO在網絡通信方面所定義的開放系統互連模型,1978 ISO(國際化標准組織)定義了這樣一個開放協議標准。。有了這個開放的模型,各網絡設備廠商就可以遵照共同的標准來開發網絡産品,最終實現彼此兼容。   整個OSI/RM模型共分7層,從下往上分別是:物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層,如圖1所示。 [url=/bbs/detail_568891.html][img]http://images.wangchao.net.cn/images/upload/images/1166259097140.jpg[/img][/url] 圖1   當接受數據時,數據是自下而上傳輸;當發送數據時,數據是自上而下傳輸。 下面簡要介紹這幾個層次。 1)物理層   這是整個OSI參考模型的最低層,它的任務就是提供網絡的物理連接。所以,物理層是建立在物理介質上(而不是邏輯上的協議和會話),它提供的是機械和電氣接口。主要包括電纜、物理端口和附屬設備,如雙絞線、同軸電纜、接線設備(如網卡等)、RJ-45接口、串口和並口等在網絡中都是工作在這個層次的。   物理層提供的服務包括:物理連接、物理服務數據單元順序化(接收物理實體收到的比特順序,與發送物理實體所發送的比特順序相同)和數據電路標識。     (2)數據鏈路層   數據鏈路層是建立在物理傳輸能力的基礎上,以幀爲單位傳輸數據,它的主要任務就是進行數據封裝和數據鏈接的建立。封裝的數據信息中,地址段含有發送節點和接收節點的地址,控制段用來表示數格連接幀的類型,數據段包含實際要傳輸的數據,差錯控制段用來檢測傳輸中幀出現的錯誤。     數據鏈路層可使用的協議有SLIP、PPP、X25和幀中繼等。常見的集線器和低檔的交換機網絡設備都是工作在這個層次上,Modem之類的撥號設備也是。工作在這個層次上的交換機俗稱「第二層交換機」。   具體講,數據鏈路層的功能包括:數據鏈路連接的建立與釋放、構成數據鏈路數據單元、數據鏈路連接的分裂、定界與同步、順序和流量控制和差錯的檢測和恢複等方面。   (3)網絡層   網絡層屬于OSI中的較高層次了,從它的名字可以看出,它解決的是網絡與網絡之間,即網際的通信問題,而不是同一網段內部的事。網絡層的主要功能即是提供路由,即選擇到達目標主機的最佳路徑,並沿該路徑傳送數據包。除此之外,網絡層還要能夠消除網絡擁擠,具有流量控制和擁擠控制的能力。網絡邊界中的路由器就工作在這個層次上,現在較高檔的交換機也可直接工作在這個層次上,因此它們也提供了路由功能,俗稱「第三層交換機」。    網絡層的功能包括:建立和拆除網絡連接、路徑選擇和中繼、網絡連接多路複用、分段和組塊、服務選擇和傳輸和流量控制。   (4)傳輸層   傳輸層解決的是數據在網絡之間的傳輸質量問題,它屬于較高層次。傳輸層用于提高網絡層服務質量,提供可靠的端到端的數據傳輸,如常說的QoS就是這一層的主要服務。這一層主要涉及的是網絡傳輸協議,它提供的是一套網絡數據傳輸標准,如TCP協議。   傳輸層的功能包括:映像傳輸地址到網絡地址、多路複用與分割、傳輸連接的建立與釋放、分段與重新組裝、組塊與分塊。   根據傳輸層所提供服務的主要性質,傳輸層服務可分爲以下三大類:   A類:網絡連接具有可接受的差錯率和可接受的故障通知率,A類服務是可靠的網絡服務,一般指虛電路服務。   C類:網絡連接具有不可接受的差錯率,C類的服務質量最差,提供數據報服務或無線電分組交換網均屬此類。   B類:網絡連接具有可接受的差錯率和不可接受的故障通知率,B類服務介于A類與C類之間,在廣域網和互聯網多是提供B類服務。 ||||||5)會話層    會話層利用傳輸層來提供會話服務,會話可能是一個用戶通過網絡登錄到一個主機,或一個正在建立的用于傳輸文件的會話。   會話層的功能主要有:會話連接到傳輸連接的映射、數據傳送、會話連接的恢複和釋放、會話管理、令牌管理和活動管理。   (6)表示層    表示層用于數據管理的表示方式,如用于文本文件的ASCII和EBCDIC,用于表示數字的1S或2S補碼表示形式。如果通信雙方用不同的數據表示方法,他們就不能互相理解。表示層就是用于屏蔽這種不同之處。   表示層的功能主要有:數據語法轉換、語法表示、表示連接管理、數據加密和數據壓縮。   (7)應用層    這是OSI參考模型的最高層,它解決的也是最高層次,即程序應用過程中的問題,它直接面對用戶的具體應用。應用層包含用戶應用程序執行通信任務所需要的協議和功能,如電子郵件和文件傳輸等,在這一層中TCP/IP協議中的FTP、SMTP、POP等協議得到了充分應用。   以上簡單地介紹了OSI參考模型的七個層次,並對各個層次的主要應用及功能作了簡單的介紹,這樣我們在後面的學習中就可聯系到OSI的對應層次進行學習,以實踐加強理論學習。   二、網絡協議   目前網絡協議有許多種,但是最基本的協議是TCP/IP協議,許多協議都是它的子協議。下面我們就對TCP/IP協議作一下簡單介紹。   1 TCP/IP協議基礎   TCP/IP協議包括兩個子協議:一個是TCP協議(Transmission Control Protocol,傳輸控制協議),另一個是IP協議(Internet Protocol,互聯網協議),它起源于20世紀60年代末。   在TCP/IP協議中,TCP協議和IP協議各有分工。TCP協議是IP協議的高層協議,TCP在IP之上提供了一個可靠的,連接方式的協議。TCP協議能保證數據包的傳輸以及正確的傳輸順序,並且它可以確認包頭和包內數據的准確性。如果在傳輸期間出現丟包或錯包的情況,TCP負責重新傳輸出錯的包,這樣的可靠性使得TCP/IP協議在會話式傳輸中得到充分應用。IP協議爲TCP/IP協議集中的其它所有協議提供「包傳輸」功能,IP協議爲計算機上的數據提供一個最有效的無連接傳輸系統,也就是說IP包不能保證到達目的地,接收方也不能保證按順序收到IP包,它僅能確認IP包頭的完整性。最終確認包是否到達目的地,還要依靠TCP協議,因爲TCP協議是有連接服務。   【說明】在計算機服務中如果按連接方式來分的話,可分爲「有連接服務」和「無連接服務」兩種。「有連接服務」必須先建立連接才能提供相應服務,而「無連接服務」則不需先建立連接。TCP協議是一種典型的有連接協議,而UDP協議則是典型的無連接服務。 1)TCP/IP協議所包括的協議和工具   TCP/IP協議是一組網絡協議的集合,它主要包括以下幾方面的協議和工具。   ·TCP/IP協議核心協議   這些核心協議除了自身外,還包括用戶數據報協議(UDP協議)、地址代理協議(ARP協議)以及網間控制協議(ICMP協議)。這組協議提供了一系列計算機互連和網絡互連的標准協議。   ·應用接口協議   這類協議主要包括Windows套接字(Socket,用于開發網絡應用程序)、遠程調用、NetBIOS協議(用于建立邏輯名和網絡上的會話)和網絡動態數據交換(Network,用于通過網絡共享嵌入在文本中的信息)。   ·基本的TCP/IP協議互連應用協議   主要包括finger、ftp、rep、rsh、telnet、tftp等協議。這些工具協議使得Windows系統用戶使用非Microsoft系統計算機上(如UNIX系統計算機)的資源成爲可能。   ·TCP/IP協議診斷工具   這些工具包括arp、hostname、ipconfig、nbstat、netstat、ping和route,它們可用來檢測並恢複TCP/IP協議網絡故障。   ·有關服務和管理工具   這些服務和管理工具包括FTP服務器服務(用于在兩個遠程計算機之間傳輸文件,這是遠程控制通信中的關鍵功能)、網際命名服務WINS(用于在一個網際上動態記錄和詢問計算機的名字)、動態計算機配置協議DHCP(用于在Windows NT計算機上自動配置TCP/IP協議)以及TCP/IP協議打印(主要用于遠程打印和網絡打印)。   ·簡單網絡管理協議代理(SNMP)   這個工具允許通過使用管理工具(如「Sun Net Manages」 或「HP Open View」),從遠程管理Windows NT計算機。 ||||||2)TCP/IP的主要協議簡述   爲了使讀者能全面了解一些基本的網絡通信協議和服務,本節就對TCP/IP協議所包括的幾種主要協議進行簡要說明。   ·遠程登錄協議(Telnet)    Telnet協議是用來登錄到遠程計算機上,並進行信息訪問,通過它可以訪問所有的數據庫、聯機遊戲、對話服務以及電子公告牌,如同與被訪問的計算機在同一房間中工作一樣,但只能進行些字符類操作和會話。    ·文件傳輸協議(Ftp)    這是文件傳輸的基本協議,有了FTP協議就可以把的文件進行上傳,也可從網上得到許多應用程序和信息(下載),有許多軟件站點就是通過FTP協議來爲用戶提供下載任務的,俗稱「FTP服務器」。最初的FTP程序是工作在UNIX系統下的,而目前的許多FTP程序是工作在Windows系統下的。FTP程序除了完成文件的傳送之外,還允許用戶建立與遠程計算機的連接,登錄到遠程計算機上,並可在遠程計算機上的目錄間移動。   ·電子郵件服務(Email)    電子郵件服務是目前最常見、應用最廣泛的一種到聯網服務。通過電子郵件,可以與Internet上的任何人交換信息。電子郵件的快速、高效、方便以及價廉,越來越得到了廣泛的應用,目前只要是上過網的網民就肯定用過電子郵件這種服務。目前,全球平均每天約有幾千萬份電子郵件在網上傳輸。     ·WWW服務    WWW服務(3W服務)也是目前應用最廣的一種基本互聯網應用,我們每天上網都要用到這種服務。通過WWW服務,只要用鼠標進行本地操作,就可以到達世界上的任何地方。由于WWW服務使用的是超文本鏈接(HTML),所以可以很方便的從一個信息頁轉換到另一個信息頁。它不僅能查看文字,還可以欣賞圖片、音樂、動畫。最流行的WWW服務的程序就是微軟的IE浏覽器。    ·簡單郵件傳輸協議(SMTP)    SMTP是TCP/IP協議族的一個成員,這種協議認爲你的計算機是永久連接在Internet上的,而且認爲你在網絡上的計算機在任何時候是可以被訪問的。它適用于永久連接在Internet的計算機,但無法使用通過SLIP/PPP協議連接的用戶接收電子郵件。解決這個問題的辦法是在郵件計算機上同時運行SMTP和POP協議的程序,SMTP負責郵件的發送和在郵件計算機上的分揀和存儲,POP協議負責將郵件通過SLIP/PPP協議連接傳送到用戶計算機上。    ·信息服務(Gopher)    Gopher最早出現在1991年,它是第一個操作簡便、使用廣泛的從Internet服務器上獲取信息的客戶應用程序。除了操作簡便外,它的另一個特點是速度快。Gopher運行時,將顯示一個交互式的供用戶選擇的菜單,菜單中的選項由簡單的短句組成,每個短句通常指向另一個菜單,並最終指向有用的文件。Gopher是幫助用戶在Internet信息海洋中搜索有用信息的導航器。用戶只要關心浏覽的內容,而不必關心具體的服務器。    ·文件檢索服務(Archie)    它是一個從整個Internet上匿名FTP服務器獲取文件的服務。其完全依賴于匿名FTP系統的管理員,他們將站點在全世界的Archie服務器進行了注冊,Archie僅通過文件名進行檢索。 2 IP協議   目前正在使用的IP協議是第4版的,稱之爲「IPv4」,新版本的IP協議正在完善過程中,它就是經常可以在各大IT媒體中見到的IPv6。IPv6所要解決的主要是IPv4協議中IP地址遠遠不夠的現象。IPv4所采用的是32位,而IPv6則是128位,是原來的4倍。IPv6所提供的IP地址數已可算是天文數字了,據專家們分析,這個數字的IP地址可以使全球的每一個人都可擁有10以上的IP地址,這麽多的IP地址相信再也不會出現IPv4那樣除了美國外,各國都出現IP地址短缺現象,爲將來實現移動上網打下了堅實的基礎。但這屬于較新技術,在此就不作詳細介紹,本文仍以目前主流的IPv4協議爲基礎進行介紹。   IP協議的功能是把數據報在互聯的網絡上傳送,通過將數據報在一個個IP協議模塊間傳送,直到目的模塊。網絡中每個計算機和網關上都有IP協議模塊。數據報在一個個模塊間通過路由處理網絡地址傳送到目的地址,因此搜尋網絡地址對于IP協議十分重要的功能。另外,因爲各個網絡上的數據報大小可能不同,所以數據報的分段也是IP協議的不可或缺的功能,不然對于一些網絡帶寬較窄的網絡,大的數據報就無法正確傳輸了。下面主要介紹我們初級學者所關心的現行方面問題。   (1)IP地址   在計算機尋址中經常會遇到「名字」、「地址」和「路由」這三個術語,它們之間是有較大區別的。名字是要找的,就像的人名一樣;而地址是用來指出這個名字在什麽地方,就像人的住址一樣;路由是解決如何到達目的地址的問題,就像已經知道了某個人住在什麽地方,現在要考慮走什麽路線、采用什麽交通工具到達目的地方最爲簡便。   這裏所介紹的IP協議主要是解決地址的問題。名字和地址進行解析的工作是由其上層協議--TCP協議完成。IP協議模塊將地址和本地網絡地址加以映射(就像寫信一樣,IP協議只負責把收、發信人的地址寫上,把信投進郵箱就可不管了),而將本地網絡地址和路由進行映射則是低層協議(如路由協議)的任務,所以說IP協議是一個無連接的服務。   IP協議要尋找的「地址」是32位長(4個分段的16進制組成),由網絡號(網絡ID)和主機號(主機ID)兩部分構成,如圖2所示。 [url=/bbs/detail_568891.html][img]http://images.wangchao.net.cn/images/upload/images/1166259098609.jpg[/img][/url] 圖2   按照IP協議規定因特網上的地址共有A、B、C、D、E五類。 ||||||·A類IP地址:用前面8位來標識網絡號,其中規定最前面一位爲「0」,24位標識主機地址,即A類地址的第一段取值(也即網絡號)可以是「00000001 ̄01111111」之間任一數字,轉換爲十進制後即爲1~128之間。主機號沒有做硬性規定,所以它的IP地址範圍爲「1.0.0.0-128.255.255.255」。A類地址是爲大型政府網絡而提供,因爲A地址中有10.0.0.0-10.255.255.254和127.0.0.0-127.255.255.254這兩段地址有專門用途,所以全世界總共只有126個可能的A類網絡。每個A類網絡最多可以連接16777214台計算機,這類地址數是最少的,但這類網絡所允許連接的計算機是最多的。   ·B類IP地址:用前面16位來標識網絡號,其中最前面兩位規定爲「10」,16位標識主機號,也就是說B類地址的第一段「10000000 ̄10111111」,轉換成十進制後即爲128~191之間,第一段和第二段合在一起表示網絡地址,它的地址範圍爲「128.0.0.0-191.255.255.255」。B類地址適用于中等規模的網絡,全世界大約有16000個B類網絡,每個B類網絡最多可以連接65534台計算機。這類IP地址通常爲中等規模的網絡提供。其中172.16.0.0-172.31.255.254地址段有專門用途。   ·C類IP地址:用前面24位來標識網絡號,其中最前面三位規定爲「110」,8位標識主機號。這樣C類地址的第一段取值爲「11000000 ̄11011111」之間,轉換成十進制後即爲192~223。第一段、第二段、第三段合在一起表示網絡號,最後一段標識網絡上的主機號,它的地址範圍爲「192.0.0.0-223.255.255.255」。C類地址適用于校園網等小型網絡,每個C類網絡最多可以有254台計算機。這類地址是所有的地址類型中地址數最多的,但這類網絡所允許連接的計算機是最少的。這類IP地址可分配給任何有需要的人。其中192.168.0.0-192.168.255.255爲企業局域網專用地址段。   ·D類地址:它用于多重廣播組,一個多重廣播組可能包括1台或更多主機,或根本沒有。D類地址的最高位爲1110,第一段八位體爲「11100000 ̄11101111」,轉換成十進制即爲224 ̄239,剩余的位設計客戶機參加的特定組,它的地址範圍爲「224.0.1.1-239.255.255.255」。在多重廣播操作中沒有網絡或主機位,數據包將傳送到網絡中選定的主機子集中,只有注冊了多重廣播地址的主機才能接收到數據包。Microsoft支持D類地址,用于應用程序將多重廣播數據發送到網絡間的主機上,包括WINS和Microsoft NetShow。   ·E類地址:這是一個通常不用的實驗性地址,保留作爲以後使用。E類地址的最高位爲11110,第一段八位體爲「11110000 ̄11110111」,轉換成十進制即爲240 ̄247。   IPv4協議中對首段位爲248 ̄254 的地址段暫無規定。   以上各類IP地址結構如圖3所示。 [url=/bbs/detail_568891.html][img]http://images.wangchao.net.cn/images/upload/images/1166259100578.jpg[/img][/url] 圖3   其實還有一類IP地址,就是以「127」開頭的IP地址,這類IP地址也是屬于保留使用的,這類地址屬于環路測試類IP地址。這類IP地址不能作爲計算機的IP地址用,也就不能在網絡上使用這樣的IP地址來標識計算機的位置,更不能通過在浏覽器或者其他搜索位置輸入這樣的IP地址,來搜索想要查找的計算機,因爲它只能在本地計算機上用于測試使用。 2) 子網掩碼和域名   以上介紹的是網絡IP地址,但隨著網絡的發展,IPv4標准中的IP地址遠不夠用,爲了解決這一矛盾,于是又在IP地址加上子網掩碼來進一步識別。在TCP/IP協議中規定,A類網絡的子網掩碼格式爲「255.0.0.0」形式,後面的「0」可以爲「0 ̄254」之間任一數字。B類網絡的子網掩碼格式爲「255.255.0.0」,C類網絡的子網掩碼爲格式爲「255.255.255.0」,同樣其中的「0」可以是「0 ̄254」之間任一數字。如果沒有子網,可以爲「0」,也可以不配置,如果有子網則一定要配置。   前面介紹的IP地址都是以數字形式表示計算機的地址,這種IP地址人們記憶起來是非常困難的。對非計算機和網絡的專業人士來說,記住這種地址是很不現實的。因此,Internet還采用域名地址來表示每台計算機。通過爲每台計算機建立IP地址與域名地址之間的映射關系,用戶可以在網上避開難以記憶的IP地址,而用域名地址來唯一標記網上的計算機。域名地址與IP地址的關系類似于一個人的姓名與身份證號碼之間的關系。    要把計算機連入Internet,必須獲得網上唯一的IP地址與對應的域名地址。域名地址由域名系統(DNS)管理。每個連到Internet的網絡中都有至少一個DNS服務器,其中存有該網絡中所有計算機的域名和對應的IP地址,通過與其他網絡的DNS服務器相連就可以找到其他站點。這也是在TCP/IP協議屬性中要進行DNS配置的原因。    域名地址也是分段表示的,每段分別授權給不同的機構管理,各段之間用圓點(.)分隔。與IP地址相反,各段自左至右級別是越來越高。     Internet對某些通用性的域名作了規定。例如,.com是工商界域名,.edu是教育界域名,.gov是政府部門域名等等。此外,國家和地區的域名常用兩個字母表示。例如,fr表示法國,jp表示日本,us表示美國,uk表示英國,cn表示中國等等。如果在一個域名的末尾沒有找到地理域,就可以假定該域名是出自美國的,其他國家的右邊第一個域名是代表相應的國家。如一些國外單位在中國公司的網址,通常是在「.com」後加上「.cn」或者「/cn」,還有的是加上「/china」來表示中國站點,如Cisco公司的中國站點爲www.cisco.com.cn;IBM的中國站點爲www.ibm.com/cn。   本篇就簡單介紹了TCP/IP協議的有關基礎知識,下一篇我們就要利用本篇所介紹的基礎知識對網卡進行最基本的對等網配置了,只有正確配置了網卡的TCP/IP協議,才能進行正常的網絡通信。
󰈣󰈤
王朝萬家燈火計劃
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