Linux操作系统原理与应用 教学课件 作者 张玲 第7 11章 第11章.ppt

第11章 网络与通信应用 　　　　11.1 TCP/IP网络相关概念　　计算机网络是指将处在不同地理位置且相互独立的计算机或设备，通过传输介质和通信设备相互连接起来，在网络操作系统及网络通信协议的管理和协调下，实现信息传输和资源共享的计算机系统。 11.1.1 TCP/IP协议概述　　网络上有各种各样的计算机，它们在硬件特性以及数据表示格式等方面可能有所不同。为了能够互相通信，彼此理解，它们必须共同遵循某些约定，这些约定称为协议。协议是指通信双方在进行通信时所遵循的规则的集合，它定义了通信信息的格式和这些格式的意义。　　在互联网上的计算机之所以能够互联，是因为它们都遵循一种共同的协议，这就是TCP/IP协议。TCP/IP协议最早是在Unix系统上使用的。随着Unix的成功，TCP/IP逐步成为Unix系统的标准网络协议，并被Internet的前身ARPANET所采纳。Internet诞生后，TCP/IP自然就成为Internet的连接协议。Internet的成功在很大程度上要归功于TCP/IP的优秀设计，现在它已成为一种事实上的Internet互联标准。 　　网络互联是一个复杂的问题，需要提供适应各种硬件条件以及各种应用需求的连接规范，因而也就涉及到多种协议。所以，TCP/IP协议实际上包含了多种不同层次和面向不同应用的协议，它们统称为TCP/IP协议族。TCP/IP协议族采用了分层模型的组织结构，共分为5层，即应用层、传输层、互联层、链路层和物理层。下层协议为上层协议提供服务，上层协议通过接口使用下层协议。图11?1所示是TCP/IP协议族的层次结构图。 图11?1 TCP/IP协议族的层次结构图 　　物理层规定了网络接口和传输介质的规格与信号协议，实现了计算机之间的物理连接。在这一层上，计算机之间通过网络接口(网卡、Modem等)和传输介质(同轴电缆、双绞线、光缆、无线电波等)相互连接，传递物理信号。　　链路层实现数据帧的发送和接收，帧(frame)是独立的网络信息传输单元。数据帧的头部列出了该帧的下一站物理地址。链路层利用物理层提供的传输手段，将要发送的帧发送到目标机的网络接口上。链路层采用某种数据链路协议控制帧的传送，提供流控、校验、重发等机制，实现点到点(point to point)的帧交换。常用的链路层协议包括以太网、光纤网、ATM、PPP拨号、无线网络连接等。 　　互联层协议的主体是IP协议(Internet Protocol，网际协议)，IP协议将数据帧封装成Internet数据包进行传递，IP层传递的数据包也称为IP包(IP packets)。每个IP包的头部包含有信息传递的源地址和目的地址，称为IP地址。IP协议计算从源IP地址到目的IP地址之间的路由，利用链路层的点到点传输功能将数据包逐点地传递到指定的主机上。现在正广泛使用的IP协议是IPv4，而新一代的IP协议是IPv6。除了IP，此层还有IGMP、ICMP等协议，常用的ping命令就是通过ICMP协议工作的。 　　传输层协议在计算机之间提供端到端(end to end)的数据通信。传输层将数据流分成一个个小的数据段，封装成IP包，再利用IP层协议进行传输。根据数据传输方式的不同，主要有两种传输协议，即TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)和UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)。两者的机制有所不同，区别是：TCP是一个面向连接的、可靠的通信协议，它在应用程序之间建立起可靠的通信连接，利用流控制以及错误恢复等机制保证数据完整正确地到达目的地，TCP协议通常用于有连接要求和传输质量要求的应用，如文件下载、网页浏览等；UDP是无连接的通信协议，且不保证传送的可靠性。也就是说它不能保证数据包的接收顺序同发送顺序相同，甚至不能保证它们是否全部到达。不过UDP比较简单，它的包头比较小，因而比TCP传输的负载小。UDP适合于一次性传输少量数据，常用于一些要求不高的应用，如QQ等即时聊天服务。传输的可靠性则交给应用层来负责。 　　应用层协议提供应用程序之间的互联，应用程序通过传输层协议进行数据通信，共同实现某种网络应用。常用的应用协议有http、telnet、ftp、smtp等，分别用于WEB服务、远程终端、文件传输、邮件传输等应用。　　链路层、互联层和传输层协议在操作系统的内核中实现，而应用层协议则是通过网络编程接口形式提供的。 11.1.2 IP地址与域名　　在IP协议中，标识主机的方法是为每个主机赋予一个唯一的地址，即IP地址(IP address)。IP地址是IP层定位主机所必需的，每台以专线方式联入Internet的计算机都拥有至少一个唯一的IP地址。I