C/C++网络通讯编程（一）

一、Internet与TCP/IP协议

    Internet的发展大致可为四个阶段：60年代，Internet起源；70年代，TCP/IP协议，Internet随之发展起来；80年代，NFSnet出现，并成为当今Internet的基础；90年代，Internet进入高速发展时间，并开始向全世普及。

1958年美国总统艾林豪威尔向美国国会提出建立DARPA（Defense Advanced Research Project Agency）,即国防部高级研究计划署，简称为ARPA。1968年6月DARPA提出“资源共享计算机网络中”。

早期的ARPAnet使用网络控制协议（Network Control Protocol，NCP），不能互联不同类型的计算机和不同类型的操作系统，没有纠错功能。

   1973年由Kahn和VintonCerf两人合作为ARPAnet开发了新的一套互联协议，此协议在1974年12月两人正式发表第一份TCP协议详细说明，但此协议有信包失时不能得到有效的纠正。

TCP协议分成两个不同的协议：

l 用来检测网络传输中差错的传输控制协议TCP

l 专门负责对不同网络进行互联的互联网协议IP

从此TCP/IP协议诞生。

    1983年ARPAnet上停止使用CNP，互联网上的主机全部使用TCP/IP协议，TCP/IP协议成为Internet中的“世界语”。

二、OSI模型与TCP/IP协议体系结构

    网络采用分而治之的方法设计，将网络的功能划分为不同的醋，以分层的形式有机组合在一起，每层实现不同的功能，其内部实现方法对外部其他层次来说透明，每层向上层提供服务，也可以使用下层提供的服务。网络体系结构即指骨网络的层次结构和每层所使用协议的集合。两类非常重要的体系结构是：OSI与TCP/IP。

OSI（开放系统互联 Open System Interconnection）

    国际标准化组织（ISO）制定OSI模型，该模型定义了不同计算机互联的标准，是设计和描述计算机通信的基本框架。OSI模型把网络通信的工作分为七层：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示和应用层。

 

设计目的：

OSI模型的设计目的是成为一个所能销售商都能实现的开放网路模型，来克服使用众多私有网络模型所带来的困难和低效性。OSI是在一个备受尊敬的国际标准团体参与下完成的， 这个组织就是ISO（国际标准化组织）。

分层原则：

网络中各结点都有相同的层次

不同结点相同层次具有相同的功能

同一结点相邻层间通过接口通信

每一层可以使用下层提供的服务，并向上层提供服务

不同结点的同等层间通过协议来实现对等层间的通信

 

OSI/RM分层

对等层实体间通信时信息的流动过程

对等层通信的实体

对等层实体之间虚拟通信，下层向上层提供服务；实际通信在最低层完成，发送方数据由最高层逐渐向下层传递；到接收方数据由最低层逐渐向高层转递。

协议数据单元PDU：OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元（PDU protocol Data Unit）。

而传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称：

传输层-------数据段（segment）

网络层------分组（数据包）（Packet）

数据链路层------数据帧（Frame）

物理层------比特（Bit）

1、物理层（PhysicalLayer）

物理层是OSI分层结构体系中最重要、最基础的一层，它建立在传输媒介基础上，实现设备之间的物理接口。只接收和发送一串比特流，不考虑信息的意义和信息结构。物理层的数据单位是位（比特流）。

属于物理层定义的典型 规范代表包括：EIA/TIARS-232，RJ-45等。

物理层的主要功能：为数据端设备提供传送数据的通路，数据通路可以是一物理媒体，也可以是多个物理媒体连接而成。

物理层的主要设备：中继器、集线器。

中断器的应用：数据传输、数据转换及延长网络，作用：放大信号、补偿信号衰减。

集线器（Hub）：局域网中的基础设备，功能：信号放大。

2、数据链路层（DataLinkLayer）

    在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧(Frame)在信息上无差错的传输，同时为其上面的网络层提供有效的服务。

作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等等。

数据链路层协议的代表包括：SDLC,HDLC,PPP,STP,帧中继等。

主要功能：实现系统实体间二进制信息块的正确传输。为网络层提供可靠无错误的数据信息。

数据链路层主要设备：二层交换机、网桥

3、网络层（Network layer）

网络层也称为通信子网层，是高层协议之间的界面层，用于控制通信子网的操作，是通信子网与资源子网的接口。

在网络层交换的数据的单位是：数据包（packet）。

网络层协议的代表包括：IP,IPX,OSPF等。

网络层主要功能：路由选择和中继。

网络层主要设备：路由器。

路由器原理：路由器分本地路由器和远程路由器，本地路由器是用来连接网络传输介质的：光纤、双绞线及同轴电缆；远程路由器是用来连接远程传输介质，并要求相应的设备，如电话线要配调制解器，无线要通过无线接收机、发射机。路由器作用：连通不同的网络，信息传输。

4、传输层（Transport layer）

传输层建立 在网络层和会话层之间。实质上它是网络体系结构中高低层衔接的一个接口层。

传输层的数据单元称为：数据段（segment）这个层负责获取全部信息，因此，它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。

传输层协议的代表包括：TCP，UDP，SPX等等。

5、会话层（Session layer）

此层可称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。

主要功能：会话层连接到传输层的映射会话连接的流量控制，数据传输，会话连接恢复与释放，会话连接管理 及差错控制。

6、表示层（Presentation layer）

    表示层对向上对应用层服务，向下接来自会话层的服务。表示层为应用提供服务包括语法选择、语法转换等。

7、应用层（Application layer）

网络应用层是通信用户之间的窗口，为用户提供网络管理，文件传输、事务处理等服务。

应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。

应用层协议的代表包括：Telnet,FTP,HTTP,SNMP,DNS等。