实验七 网络协议与体系结构
因特网的协议及体系结构
OSI/RM参考模型各层的主要功能
物理层 提供网络的物理连接 数据链路层 在不可靠的介质上提供可靠的传输 网络层 对子网间的数据包进行路由选择 运输层 主机到主机的层次
会话层 负责建立、管理、终止进程之间的会话 表示层 保证一个主机应用层信息可以被另 一个主机的应用程序理解
应用层 直接面对用户的具体应用
因特网协议的层次结构
分层
➢ 将通信系统按逻辑功能分解到若干层次中，每一层均规 定了本层要实现的功能。
服务
➢ 下层向上层提供服务，上层使用下层的服务。
接口
➢ 接口是相邻层次之间进行交换信息。
因特网协议的层次结构
对等实体 ➢ 分层结构中，如果每一层次中包
括两个实体，称为对等实体。 通信协议 ➢ 通信规则包括通信的同步、数据
OSI/RM参考模型
OSI/RM参考模型的层次 OSI/RM参考模型中的数据传输
OSI/RM参考模型的层次
OSI/RM的七层模型 OSI/RM参考模型的分层原则 OSI/RM参考模型中的对等实体和7层协议 OSI/RM参考模型各层的主要功能
OSI/RM的七层模型
开放系统参考模型OSI/RM结构
OSI/RM参考模型的分层原则
每一层的指定功能会根据已有的成功经验进行划分。每两层之间 的接口必须清晰，且跨越接口的信息量应尽可能少。
在需要不同的通信服务时，可在一层内再设置两个或两个以上的 子层，当不需该服务时，可以绕过这些子层。应该明确每一层的 功能，并且互相之间应该独立。当某一层在进行更新时，只要保 持与相邻层之间的接口不变，就不会对邻层产生影响。
➢ TCP/IP一开始就对面向连接和无连接服务，而OSI在开始时只强调面向连 接服务。
➢ TCP/IP有较好的网络管理功能，而OSI到后来才开始这个问题，在这方面 两者有所不同。
3-网络体系结构与网络协议
IP分组从源端到目的端可以走不同的路径。
3.2.1 －传输层
传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠 和透明的数据传输服务 包括处理差错控制和流量控制等问题 传输层传送的协议数据单元称为段或报文
数据传输单位：报文段(segment)。 作用：将信息分割成报文分组，负责主 机中两个进程之间的通信，进程是指正 在运行的程序。
因特网的运输层协议 面向连接的传输控制协议TCP 无连接的用户数据报协议UDP 在分组交换网内的各个交换机 结点都没有运输层。
传输层是通信子网（下3层）和资源子网（上2层） 的分界线，它屏蔽通信子网的不同，使高层用户感觉 不到通信子网的存在，实现通信子网中端到端的透明 传输。
3.2.1 －会话层和表示层
协议和服务的区别与联系 实体：表示任何可发送或接收信息的硬 件或软件进程。
协议：控制两个对等实体进行通信的 规则的集合。
协议和服务的联系： 在协议的控制下，两个对等实体间的通 信使得本层能够向上一层提供服务。要实现 本层协议，还需要使用下面一层所提供的服 务。
服务访问点SAP （或SDU ）：相邻两层的 实体交换信息的地方。 服务用户：上一层的实体，它使用服务提 供者所提供的服务。
服务原语:上层使用下层所提供的服务必 须通过与下层交换一些命令，这些命令在 OSI中称为服务原语。 服务数据单元SDU (Service Data Unit) : OSI中层与层之间交换的数据的单位。
协议和服务的区别
下面的协议对上面的服务用户是透明的。
本层的服务用户只能看见服务而无法看见 下面的协议。
第3章 计算机网络体系结构
ftp报文协议格式
竭诚为您提供优质文档/双击可除ftp报文协议格式篇一：实验七Ftp报文格式及协议分析实验七Ftp报文格式及协议分析【实验目的】1、理解Ftp的基本工作原理和工作过程；2、熟悉常用的Ftp命令。
【实验内容】1、分析Ftp报文的结构，熟悉各个字段的内容、功能、格式和取值范围；2、单个或批量发送已经编辑好的Ftp报文；3、分析Ftp的会话过程。
【实验原理】Ftp的连接常用的文件传送协议包括Ftp和tFtp，它们都是文件共享协议中的一个大类，即复制整个文件，其特点是：如果要存取一个文件，就必须先获得一个本地的文件副本。
如果要修改文件，只能对文件的副本进行修改，然后再将修改后的文件副本传回到原结点。
Ftp和其它c/s应用程序的不同是它在主机之间建立两条连接，一条连接用于数据传送，另一条连接用于传送控制信息（命令和响应）。
Ftp使用tcp的服务，熟知端口21用于控制连接，熟知端口20用于数据连接。
控制连接的步骤如下：服务器在熟知端口21发出被动打开，等待客户；客户使用临时端口发出主动打开。
数据连接的创建过程与其它不同，其步骤如下：客户使用临时端口发出被动打开；客户使用poRt命令把这个端口号发送到服务器；服务器收到端口号，并使用熟知端口20和收到的临时端口号发出打开。
Ftp的通信在异构计算机上运行的Ftp客户和服务器必须进行通信，这两台计算机可以使用不同的操作系统、不同的字符集、不同的文件结构以及不同的文件格式，Ftp必须使这种异构性得到兼容。
通过控制连接的通信使用nVtascii字符集，通信通过命令和响应来完成。
通过数据连接的通信遇到的异构问题由定义三个通信属性来解决：文件类型，Ftp能够在数据连接上传送下列文件类型中的一种：ascii文件、ebcidic文件和图像文件，图像文件是一个二进制文件。
数据结构，Ftp可以使用下列对数据结构的解释中的一种，在数据连接上传送文件：文件结构（默认）、记录结构和页面结构。
计算机网络网络体系结构与网络协议
表示层（Presentation Layer）
• 表示层相邻的低层是会话层，高层是应 用层。
• 表示层负责通信系统之间的数据格式变 换、数据加密与解密、数据压缩与恢复。
19 《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
应用层（Application Layer）
Internet协议标准的制定过程。
3 《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
本章知识点结构
网络协议的基本概念 网络体系结构的基本概念
OSI参考模型
TCP/IP参考模型
两种参考模型的比较 网络协议标准化组织
4 《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
2.1 网络体系结构的基本概念
2.1.1 网络协议的基本概念 • 协议是一组控制数据交互过程的通信规则。 • 网络协议的三要素
To: Prof.Wu 10056 rd st. San Diego,CA 92102 U.S.A
(b)国际邮件信封的书写规范
7 《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
层次（Layer）
• 层次结构是处理计算机网络问题最基本 方法。
• 对于一些难以处理的复杂问题，通常是 采用分解为若干个容易处理的、小一些 的问题，“化整为零，分而治之”的方 法去解决。
• 网络层通过路由选择算法为分组通过通 信子网选择最适当的传输路径，实现流 量控制、拥塞控制与网络互联的功能。
• 网络层的数据传输单元是分组。
16 《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
传输层（Transport Layer）
• 传输层相邻的低层是网络层，高层是会 话层。
• 传输层为分布在不同地理位置计算机的 进程通信提供可靠的端—端连接与数据 传输服务。
【精品课件】计算机网络的协议与体系结构
易于实现和维护。由于整个系统被分割为多个容易实现和维 护的小部分，使得整个庞大而复杂的系统变得容易实现、管理和 维护。
有益于标准化的实现，由于每一层都有明确的定义，即每层 实现的功能和所提供的服务都很明确，因此十分利于标准化的实 施。 。
3.1.2 协议、层次、接口与体系结构的概念
随着计算机网络技术的不断发展，计算机网络的 规模越来越大，各种应用不断增加，网络也因此变得 越来越复杂。面对日益复杂化的网络系统，必须采用 工程设计中常用的结构化的方法，将一个复杂的问题 分解成若干个容易处理的子问题，尔后“分而治之” 逐个加以解决，分层就是系统分解的最好方法之一。
1、物理层功能 ：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实 现比特流的透明传输。“透明传送比特流”表示经实际电路传送 后的比特流没有发生变化，对传送的比特流来说，这个电路好像 是看不见的，当然，物理层并不需要知道哪几个比特代表什么意 思。 2、物理层特性 （1）机械特性。机械特性规定了物理连接时接插件的规格尺寸、 引脚数量和排列情况等。 （2）电气特性。电气特性规定了在物理连接上传输二进制位流 时线路上信号电压的高低、阻抗匹配、传输速率和距离限制等。 （3）功能特性。功能特性规定了物理接口上各条信号线的功能 分配和确切定义。 （4）规程特性。规程特性定义了利用信号线进行二进制位流传 输的一组操作规程，即各信号线的工作规则和先后顺序。
在OSI/RM互连参考模型中采用的是三级抽象： 体系结构（Architecture）：定义了开放系统的层 次结构、层次之间的相互关系及各层所包括的可能的 服务。
服务定义（Service Definition）：详细地说明了各 层所提供的服务。
计算机网络体系结构与协议
计算机⽹络体系结构与协议1.⽹络协议(pmtocol)所谓⽹络协议就是为进⾏计算机⽹络中的数据交换⽽建⽴的规则、标准或约定的集合。
协议总是指某⼀层的协议,准确地说,它是对同等层实体之间的通信制定的有关通信规则和约定的集合。
⽹络协议包括三要素:①语义包括⽤于各种帧头及处理的控制信息。
②语法包括数据格式、编码及信号电平等。
③定时包括速度匹配和排序等。
2.⽹络的体系结构(amMeetu陪)⽹络的体系结构是计算机⽹络各层次及其协议的集合。
⽹络的体系结构有如下特点:①以功能作为划分层次的基础O②第n层的实体在实现⾃⾝定义的功能时,只能使⽤第(n-1)层提供的服务。
③n层在向n+1层提供服务时,此服务不仅包含n层本⾝的功能,还包含由下层服务提供的功能O④仅在相邻层之间有接⼝,且所提供服务的具体实现细节对上层完全屏蔽。
3.OSl参考模型开放系统互连(伽n System InteI℃omlection)基本参考模型是由国际标准化组织(回)制定的标准化开放式计算机⽹络层次结构模型,⼜称ISO's OSI参考展型。
"开放"的含义是任何两个遵守该模型和有关标准的系统都能进⾏互连O 4.OSl的三级抽象OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。
OSI给出的仅是⼀个概念上和功能上的标准框架,是将异构系统互连的标准的分层结构。
模型本⾝不是⼀组有形的可操作的协议集合,既不包括任何具体的协议定义,也不包括强制的实现⼀致性。
⽹络体系结构与实现⽆关。
5.OSl七层模型OSI的体系结构定乌了⼀个七层模型,从下到上分别为物理层(PH)、数据链路层(DL)、⽹络层(N)、运输层(T)、会话层(S)、表⽰层(P)和应⽤层(A)。
①物理层提供为建⽴、维护和拆除物理链路所需的机械的、电⽓的、功能的和规程的特性,提供有关在传输媒体上传输⾮结构的"位流"及物理链路故障检测指⽰。
②数据链路层为⽹络层实体提供点到点元差错帧传输功能,并进⾏流量控制。
计算机网络的协议与体系结构
是将SDU分成若干段，每一段加上报头，作为一单独协议
数据单元PDU在水平方向上传送。
3、OSI的有关术语
③接口数据单元（IDU）。
指的是在相邻层接口间传送的数据单元，它是由SDU和一些控制信息组成。
（2）服务访问点 ：相邻层间的服务是通过其接口界面 上的服务访问点SAP（Service Access point）进行的
实际邮政系统信件发送、接收过程示意图
1、层次化体系结构中的几个基本概念
协议（Protocol）是一种通信规约。 层次：将总体要实现的很多功能分配在不同的层次中；每个层次要完成的服务及服务实现的过程都有明
确规定；不同地区的系统分成相同的层次； 接口（interface）：就是同一结点内，相邻层之间交换信息的连接点。
2、网络体系结构
将网络层次性结构模型与各层次协议的集合定义为计算
机网络体系结构（Network Architecture）。体系结构是抽象的，
而实现是具体的，它是指能够运行的一些硬件和软件。
网络体系结构=层+协议
3、网络体系结构的研究意义
① 各层之间相互独立 ② 灵活性好 。 ③ 由于各层独立。因此每层都可以选择最为合适的实现技术，各层实现技术的改变不影响其他层。 ④ 易于实现和维护。 ⑤ 有益于标准化的实现。
OSI中的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样遵循同
一标准的其他任何系统进行通信。
在OSI/RM互连参考模型中采用的是三级抽象：
体系结构（Architecture）：定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包括
的可能的服务。
服务定义（Service Definition）：详细地说明了各层所提供的服务。
网络协议体系结构讲义课件演示(20张)
主机A
主机B
应用层
应用层
表示层
表示层
会话层
会话层
传输层
传输层
网络层
网络层
数据链路层
数据链路层
物理层
物理层
网络传输介质
应用OSI七层进行通信
TCP/IP 参考模型
TCP/IP 参考模型层次
OSI 的体系结构
TCP/IP 的体系结构
TCP/IP 的三个服务层次
7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 运输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层
服务访问点
在同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方,通常称 为服务访问点SAP。
4. 服务类型
面向连 接服务
在数据交换之前，必须先建立连接。 当数据交换结束后，则必须终止这个 连接。在传送数据时是按序传送的。
无连接 服务
每个报文（信件）带有完整的目的地 址，并且每一个报文都独立于其他报 文，由系统选定的路线传递。在正常 情况下，当两个报文发往同一目的地 时，先发的先到。但是，也有可能先 发的报文在途中延误了，后发的报文 反而先收到。
2.3
2.4
2.5
1.人的活动是有意识的。这决定了人 类活动 的预期 性、目 的性。
2.人类社会是有组织的。这种组织性 决定了 人类活 动的秩 序性、 规则性 ，导致 人类活 动的领 导与被 领导、 权威与 服从关 系的确 立。
3.人类社会是不断发展的。从这三方 面来说 ，人类 社会从 其诞生 开始， 就有了 领导活 动。
OSI参考模型
OSI七层模型
7 应用层Application 6 表示层Presentation 5 会话层session 4 传输层transport 3 网络层Network 2 数据链路层Data Link 1 物理层Physical
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实验七 网络协议与体系结构
一、实验目的
1．加深理解TCP/IP体系结构；理解与掌握网络基本配置
2．掌握几个基本的实用网络命令
3．熟悉以太网报文格式；熟悉网络分析工具wireshark使用
二、实验环境
PC机，网络分析工具wireshark。
三、实验原理
1.以太网协议
两种协议:ethernet_ii , iee802.3
下图所示为以太网/IEEE 802.3帧的基本组成：
如图所示，以太网和IEEE 802.3帧的基本结构如下：
1、前导码：由0、1间隔代码组成，可以通知目标站作好接收准备。IEEE 802.3
帧的前导码占用7个字节，紧随其后的是长度为1个字节的帧首定界符（SOF）。
以太网帧把SOF包含在了前导码当中，因此，前导码的长度扩大为8个字节。
2、 帧首定界符（SOF）：IEEE 802.3帧中的定界字节，以两个连续的代码1结
尾，表示一帧实际开始。
3、目标和源地址：表示发送和接收帧的工作站的地址，各占据6个字节。
类型（以太网）：占用2个字节，指定接收数据的高层协议。
长度（IEEE 802.3）：表示紧随其后的以字节为单位的数据段的长度。
数据（以太网）：在经过物理层和逻辑链路层的处理之后，包含在帧中的数
据将被传递给在类型段中指定的高层协议。虽然以太网版本2中并没有明确作出
补齐规定，但是以太网帧中数据段的长度最小应当不低于46个字节。
数据（IEEE 802.3）：IEEE 802.3帧在数据段中对接收数据的上层协议进行规
定。如果数据段长度过小，使帧的总长度无法达到64个字节的最小值，那么相
应软件将会自动填充数据段，以确保整个帧的长度不低于64个字节。
帧校验序列（FCS）：该序列包含长度为4个字节的循环冗余校验值（CRC），
由发送设备计算产生，在接收方被重新计算以确定帧在传送过程中是否被损坏。
2.以太网报文（帧）长度
最大长度：1518字节
最小长度：64字节。
3.网络分析工具wireshark简介
主要功能：网络报文捕捉、解码分析
类似的软件还有sniffer
实际使用中，在开始捕捉报文前，需要设置“过滤器”,以设定条件。
使用wireshark跟踪通信步骤：
（A）运行wireshark
（B）设置filter(设定捕捉条件)
（C）开始捕捉
（D）通信过程.
(E) 结束捕捉
(F) 保存数据(选项)
（G）分析数据：可以定义使用用于显示的filter,进一步筛选报文。使用filter
的关键是，先熟悉过滤器的规则。
四、实验步骤
1. 看课件回顾TCP/IP体系结构原理
2. 二层通信与三层通信，在仿真软件中，打开指定的数据文件（如下）
（1）区别交换机、路由器，请准确判断该网络可分解成几个物理网段？
提示：站在链路层的角度，所划分出的网段，称为物理网段，各通信节点
是互通的
站在网络层的角度，所划分出的网段，称为逻辑网段。
（2）查看主机，路由器接口的ip参数配置；
通过跟踪测试，理解各个参数的含义。
3.典型的网络命令与应用
（1）ping主要功能：用于网络连通测试
实验：测试本地主机与192.168.2.250(或另一台主机)之间的连通性
（2）ipconfig主要功能：用于查看网络配置
实验：查看本地网络配置，查看本地网卡的物理地址
（3）arp 主要功能：用于查看、管理arp表，arp表组成：当前网段节点的地
址信息，是动态的。
实验：显示本地arp表，删除本地arp表，查询本网段某机的MAC地址(已
知其IP)。
（4）nslookup主要功能：域名解析。
实验：按域名查询某网站ip地址。
4. 选择一目标机进行ping测试，并用wireshark跟踪记录整个通信过程,并进行
分析。
（A）在协议解码软件中，设定包捕捉过滤条件：
（B）在协议解码软件中，启动捕捉功能
（C）在控制台中，执行：ping 192.168.2.250
（D）在协议解码软件中，停止包捕捉，并将捕捉的结果进行存档。
（E）对所捕捉的包进行依次观察与分析，弄懂整个通信过程,
重点分析第二层协议，了解第三层协议。
五、实验总结
通过本次实验，我们了解到TCP/IP体系结构；理解与掌握网络基本配置，掌
握几个基本的实用网络命令，熟悉以太网报文格式；熟悉网络分析工具
wireshark使用以及它的功能。实验中，加深了对以太网协议的理解。