Jul 13

OSI七层网络模型与TCP/IP四层网络模型

2.1 OSI网络分层参考模型

  网络协议设计者不应当设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整的细节,而应把通信问题划分成多个小问题,然后为每一个小问题设计一个单独的协议。这样做使得每个协议的设计、分析、时限和测试比较容易。协议划分的一个主要原则是确保目标系统有效且效率高。为了提高效率,每个协议只应该注意没有被其他协议处理过的那部分通信问题;为了主协议的实现更加有效,协议之间应该能够共享特定的数据结构;同时这些协议的组合应该能处理所有可能的硬件错误以及其它异常情况。为了保证这些协议工作的协同性,应当将协议设计和开发成完整的、协作的协议系列(即协议族),而不是孤立地开发每个协议。
  在网络历史的早期,国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)共同出版了开放系统互联的七层参考模型。一台计算机操作系统中的网络过程包括从应用请求(在协议栈的顶部)到网络介质(底部) ,OSI参考模型把功能分成七个分立的层次。图2.1表示了OSI分层模型。

  ┌─────┐
  │ 应用层 │←第七层
  ├─────┤
  │ 表示层 │
  ├─────┤
  │ 会话层 │
  ├─────┤
  │ 传输层 │
  ├─────┤
  │ 网络层 │
  ├─────┤
  │数据链路层│
  ├─────┤
  │ 物理层 │←第一层
  └─────┘
  图2.1 OSI七层参考模型

  OSI模型的七层分别进行以下的操作:

  第一层??物理层
  第一层负责最后将信息编码成电流脉冲或其它信号用于网上传输。它由计算机和网络介质之间的实际界面组成,可定义电气信号、符号、线的状态和时钟要求、数据编码和数据传输用的连接器。如最常用的RS-232规范、10BASE-T的曼彻斯特编码以及RJ-45就属于第一层。所有比物理层高的层都通过事先定义好的接口而与它通话。如以太网的附属单元接口(AUI),一个DB-15连接器可被用来连接层一和层二。
  第二层??数据链路层
  数据链路层通过物理网络链路提供可靠的数据传输。不同的数据链路层定义了不同的网络和协议特征,其中包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。物理编址(相对应的是网络编址)定义了设备在数据链路层的编址方式;网络拓扑结构定义了设备的物理连接方式,如总线拓扑结构和环拓扑结构;错误校验向发生传输错误的上层协议告警;数据帧序列重新整理并传输除序列以外的帧;流控可能延缓数据的传输,以使接收设备不会因为在某一时刻接收到超过其处理能力的信息流而崩溃。数据链路层实际上由两个独立的部分组成,介质存取控制(Media Access Control,MAC)和逻辑链路控制层(Logical Link Control,LLC)。MAC描述在共享介质环境中如何进行站的调度、发生和接收数据。MAC确保信息跨链路的可靠传输,对数据传输进行同步,识别错误和控制数据的流向。一般地讲,MAC只在共享介质环境中才是重要的,只有在共享介质环境中多个节点才能连接到同一传输介质上。IEEE MAC规则定义了地址,以标识数据链路层中的多个设备。逻辑链路控制子层管理单一网络链路上的设备间的通信,IEEE 802.2标准定义了LLC。LLC支持无连接服务和面向连接的服务。在数据链路层的信息帧中定义了许多域。这些域使得多种高层协议可以共享一个物理数据链路。
  第三层??网络层
  网络层负责在源和终点之间建立连接。它一般包括网络寻径,还可能包括流量控制、错误检查等。相同MAC标准的不同网段之间的数据传输一般只涉及到数据链路层,而不同的MAC标准之间的数据传输都涉及到网络层。例如IP路由器工作在网络层,因而可以实现多种网络间的互联。
  第四层??传输层
  传输层向高层提供可靠的端到端的网络数据流服务。传输层的功能一般包括流控、多路传输、虚电路管理及差错校验和恢复。流控管理设备之间的数据传输,确保传输设备不发送比接收设备处理能力大的数据;多路传输使得多个应用程序的数据可以传输到一个物理链路上;虚电路由传输层建立、维护和终止;差错校验包括为检测传输错误而建立的各种不同结构;而差错恢复包括所采取的行动(如请求数据重发),以便解决发生的任何错误。传输控制协议(TCP)是提供可靠数据传输的TCP/IP协议族中的传输层协议。
  第五层??会话层
  会话层建立、管理和终止表示层与实体之间的通信会话。通信会话包括发生在不同网络应用层之间的服务请求和服务应答,这些请求与应答通过会话层的协议实现。它还包括创建检查点,使通信发生中断的时候可以返回到以前的一个状态。
  第六层??表示层
  表示层提供多种功能用于应用层数据编码和转化,以确保以一个系统应用层发送的信息可以被另一个系统应用层识别。表示层的编码和转化模式包括公用数据表示格式、性能转化表示格式、公用数据压缩模式和公用数据加密模式。
  公用数据表示格式就是标准的图像、声音和视频格式。通过使用这些标准格式,不同类型的计算机系统可以相互交换数据;转化模式通过使用不同的文本和数据表示,在系统间交换信息,例如ASCII(American Standard Code for Information Interchange,美国标准信息交换码);标准数据压缩模式确保原始设备上被压缩的数据可以在目标设备上正确的解压;加密模式确保原始设备上加密的数据可以在目标设备上正确地解密。
  表示层协议一般不与特殊的协议栈关联,如QuickTime是Applet计算机的视频和音频的标准,MPEG是ISO的视频压缩与编码标准。常见的图形图像格式PCX、GIF、JPEG是不同的静态图像压缩和编码标准。
  第七层??应用层
  应用层是最接近终端用户的OSI层,这就意味着OSI应用层与用户之间是通过应用软件直接相互作用的。注意,应用层并非由计算机上运行的实际应用软件组成,而是由向应用程序提供访问网络资源的API(Application Program Interface,应用程序接口)组成,这类应用软件程序超出了OSI模型的范畴。应用层的功能一般包括标识通信伙伴、定义资源的可用性和同步通信。因为可能丢失通信伙伴,应用层必须为传输数据的应用子程序定义通信伙伴的标识和可用性。定义资源可用性时,应用层为了请求通信而必须判定是否有足够的网络资源。在同步通信中,所有应用程序之间的通信都需要应用层的协同操作。
  OSI的应用层协议包括文件的传输、访问及管理协议(FTAM) ,以及文件虚拟终端协议(VIP)和公用管理系统信息(CMIP)等。

2.2 TCP/IP分层模型

  TCP/IP分层模型(TCP/IP Layening Model)被称作因特网分层模型(Internet Layering Model)、因特网参考模型(Internet Reference Model)。图2.2表示了TCP/IP分层模型的四层。
  ┌────────┐┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐
  │        ││D│F│W│F│H│G│T│I│S│U│ │
  │        ││N│I│H│T│T│O│E│R│M│S│其│
  │第四层,应用层 ││S│N│O│P│T│P│L│C│T│E│ │
  │        ││ │G│I│ │P│H│N│ │P│N│ │
  │        ││ │E│S│ │ │E│E│ │ │E│它│
  │        ││ │R│ │ │ │R│T│ │ │T│ │
  └────────┘└─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘
  ┌────────┐┌─────────┬───────────┐
  │第三层,传输层 ││   TCP   │    UDP    │
  └────────┘└─────────┴───────────┘
  ┌────────┐┌─────┬────┬──────────┐
  │        ││     │ICMP│          │
  │第二层,网间层 ││     └────┘          │
  │        ││       IP            │
  └────────┘└─────────────────────┘
  ┌────────┐┌─────────┬───────────┐
  │第一层,网络接口││ARP/RARP │    其它     │
  └────────┘└─────────┴───────────┘
      图2.2 TCP/IP四层参考模型
  TCP/IP协议被组织成四个概念层,其中有三层对应于ISO参考模型中的相应层。ICP/IP协议族并不包含物理层和数据链路层,因此它不能独立完成整个计算机网络系统的功能,必须与许多其他的协议协同工作。
  TCP/IP分层模型的四个协议层分别完成以下的功能:
  第一层??网络接口层
  网络接口层包括用于协作IP数据在已有网络介质上传输的协议。实际上TCP/IP标准并不定义与ISO数据链路层和物理层相对应的功能。相反,它定义像地址解析协议(Address Resolution Protocol,ARP)这样的协议,提供TCP/IP协议的数据结构和实际物理硬件之间的接口。
  第二层??网间层
  网间层对应于OSI七层参考模型的网络层。本层包含IP协议、RIP协议(Routing Information Protocol,路由信息协议),负责数据的包装、寻址和路由。同时还包含网间控制报文协议(Internet Control Message Protocol,ICMP)用来提供网络诊断信息。
  第三层??传输层
  传输层对应于OSI七层参考模型的传输层,它提供两种端到端的通信服务。其中TCP协议(Transmission Control Protocol)提供可靠的数据流运输服务,UDP协议(Use Datagram Protocol)提供不可靠的用户数据报服务。
  第四层??应用层
  应用层对应于OSI七层参考模型的应用层和表达层。因特网的应用层协议包括Finger、Whois、FTP(文件传输协议)、Gopher、HTTP(超文本传输协议)、Telent(远程终端协议)、SMTP(简单邮件传送协议)、IRC(因特网中继会话)、NNTP(网络新闻传输协议)等,这也是本书将要讨论的重点。

Jul 13

IP地址常识

     谈到因特网,IP地址就不能不提,因为无论是从学习还是使用因特网的角度来看,IP地址都是一个十分重要的概念,INTERNET的许多服务和特点都是通过IP地址体现出来的。
  一、IP地址的概念
  我们知道因特网是全世界范围内的计算机联为一体而构成的通信网络的总称。联在某个网络上的两台计算机之间在相互通信时,在它们所传送的数据包里都会含有某些附加信息,这些附加信息就是发送数据的计算机的地址和接受数据的计算机的地址。象这样,人们为了通信的方便给每一台计算机都事先分配一个类似我们日常生活中的电话号码一样的标识地址,该标识地址就是我们今天所要介绍的IP地址。根据TCP/IP协议规定,IP地址是由32位二进制数组成,而且在INTERNET范围内是唯一的。例如,某台联在因特网上的计算机的IP地址为:
    11010010 01001001 10001100 00000010
  很明显,这些数字对于人来说不太好记忆。人们为了方便记忆,就将组成计算机的IP地址的32位二进制分成四段,每段8位,中间用小数点隔开,然后将每八位二进制转换成十进制数,这样上述计算机的IP地址就变成了:210.73.140.2。
  二、IP地址的分类
  我们说过因特网是把全世界的无数个网络连接起来的一个庞大的网间网,每个网络中的计算机通过其自身的IP地址而被唯一标识的,据此我们也可以设想,在INTERNET上这个庞大的网间网中,每个网络也有自己的标识符。这与我们日常生活中的电话号码很相像,例如有一个电话号码为0515163,这个号码中的前四位表示该电话是属于哪个地区的,后面的数字表示该地区的某个电话号码。与上面的例子类似,我们把计算机的IP地址也分成两部分,分别为网络标识和主机标识。同一个物理网络上的所有主机都用同一个网络标识,IP地址的4个字节划分为2个部分,一部分用以标明具体的网络段,即网络标识;另一部分用以标明具体的节点,即主机标识,也就是说某个网络中的特定的计算机号码。例如,盐城市信息网络中心的服务器的IP地址为210.73.140.2,对于该IP地址,我们可以把它分成网络标识和主机标识两部分,这样上述的IP地址就可以写成:
     网络标识:210.73.140.0
     主机标识:     2        
     合起来写:210.73.140.2
  由于网络中包含的计算机有可能不一样多,有的网络可能含有较多的计算机,也有的网络包含较少的计算机,于是人们按照网络规模的大小,把32位地址信息设成三种定位的划分方式,这三种划分方法分别对应于A类、B类、C类IP地址。
  1.A类IP地址
  一个A类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,第一段号码为网络号码,剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话,A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为7位,主机标识的长度为24位,A类网络地址数量较少,可以用于主机数达1600多万台的大型网络。
  2.B类IP地址
  一个B类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前两段号码为网络号码,剩下的两段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话,B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为14位,主机标识的长度为16位,B类网络地址适用于中等规模规模的网络,每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。
  3.C类IP地址
  一个C类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前三段号码为网络号码,剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话,C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为21位,主机标识的长度为8位,C类网络地址数量较多,适用于小规模的局域网络,每个网络最多只能包含254台计算机。
  除了上面三种类型的IP地址外,还有几种特殊类型的IP地址,TCP/IP协议规定,凡IP地址中的第一个字节以“lll0”开始的地址都叫多点广播地址。因此,任何第一个字节大于223小于240的IP地址是多点广播地址;IP地址中的每一个字节都为0的地址(“0.0.0.0”)对应于当前主机;IP地址中的每一个字节都为1的IP地址(“255.255.255.255”)是当前子网的广播地址;IP地址中凡是以“llll0”的地址都留着将来作为特殊用途使用。
  三、IP的寻址规则  
  1.网络寻址规则
  A、 网络地址必须唯一。
  B、 网络标识不能以数字127开头。在A类地址中,数字127保留给内部回送函数。
  C、 网络标识的第一个字节不能为255。数字255作为广播地址。
  D、 网络标识的第一个字节不能为“0”,“0”表示该地址是本地主机,不能传送。
   2.主机寻址规则
  A、主机标识在同一网络内必须是唯一的。
  B、主机标识的各个位不能都为“1”,如果所有位都为“1”,则该机地址是广播地址,而非主机的地址。
  C、主机标识的各个位不能都为“0”,如果各个位都为“0”,则表示“只有这个网络”,而这个网络上没有任何主机。
  四、IP子网掩码概述
  1.子网掩码的概念
  子网掩码是一个32位地址,用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识,并说明该IP地址是在局域网上,还是在远程网上。
  2.确定子网掩码数
  用于子网掩码的位数决定于可能的子网数目和每个子网的主机数目。在定义子网掩码前,必须弄清楚本来使用的子网数和主机数目。
  定义子网掩码的步骤为:
  A、确定哪些组地址归我们使用。比如我们申请到的网络号为“210.73.a.b”,该网络地址为c类IP地址,网络标识为“210.73”,主机标识为“a.b”。
  B、根据我们现在所需的子网数以及将来可能扩充到的子网数,用宿主机的一些位来定义子网掩码。比如我们现在需要12个子网,将来可能需要16个。用第三个字节的前四位确定子网掩码。前四位都置为“1”,即第三个字节为“11110000”,这个数我们暂且称作新的二进制子网掩码。
  C、把对应初始网络的各个位都置为“1”,即前两个字节都置为“1”,第四个字节都置为“0”,则子网掩码的间断二进制形式为:“11111111.11111111.11110000.00000000”
  D、把这个数转化为间断十进制形式为:“255.255.240.0”
这个数为该网络的子网掩码。
3.IP掩码的标注
  A、无子网的标注法
  对无子网的IP地址,可写成主机号为0的掩码。如IP地址210.73.140.5,掩码为255.255.255.0,也可以缺省掩码,只写IP地址。
  B、有子网的标注法
  有子网时,一定要二者配对出现。以C类地址为例。
  1.IP地址中的前3个字节表示网络号,后一个字节既表明子网号,又说明主机号,还说明两个IP地址是否属于一个网段。如果属于同一网络区间,这两个地址间的信息交换就不通过路由器。如果不属同一网络区间,也就是子网号不同,两个地址的信息交换就要通过路由器进行。例如:对于IP地址为210.73.140.5的主机来说,其主机标识为00000101,对于IP地址为210.73.140.16的主机来说它的主机标识为00010000,以上两个主机标识的前面三位全是000,说明这两个IP地址在同一个网络区域中。
  主机地址,例如?10.73.60.1的主机标识为00000001,210.73.60.252的主机标识为11111100,这两个主机标识的前面三位000与011不同,说明二者在不同的网络区域,要交换信息需要通过路由器。其子网上主机号各为1和252。
  2.掩码的功用是说明有子网和有几个子网,但子网数只能表示为一个范围,不能确切讲具体几个子网,掩码不说明具体子网号,有子网的掩码格式(对C类地址):主机标识前几位为子网号,后面不写主机,全写0。
  五、IP的其他事项  
  1.一般国际互联网信息中心在分配IP地址时是按照网络来分配的,因此只有说到网络地址时才能使用A类、B类、C类的说法;
  2.在分配网络地址时,网络标识是固定的,而计算机标识是可以在一定范围内变化的,下面是三类网络地址的组成形式:
    A类地址:73.0.0.0
    B类地址:160.153.0.0
    C类地址:210.73.140.0
    上述中的每个0均可以在0~255之间进行变化。
  3.因为IP地址的前三位数字已决定了一个IP地址是属于何种类型的网络,所以A类网络地址将无法再分成B类IP地址,B类IP地址也不能再分成C类IP地址。
  4.在谈到某一特定的计算机IP地址时不宜使用A类、B类、C类的说法,但可以说主机地址是属于哪一个A类、B类、C类网络了。
  通过上面的学习,大家对IP地址肯定有了了解。有了IP地址大家就可以发送电子邮件了,并且可以获得Internet网上的其他信息,例如可以获得Internet上的WWW服务、BBS服务、FTP服务等等。  

Jul 13

在DOS中使用系统还原工具  

  在系统上电自检声响后,Windows欢迎屏幕出现之前按下F8键,接着在菜单中选择Safe Mode with Command Prompt,然后使用管理员身份登录,在命令行提示符后输入:%systemroot% system32restorerstrui.exe,回车后跟随屏幕上的向导将系统恢复到以前的正常状态。

Jul 13

高考精彩问答

由于工作的关系,得以接触近八年来的高考情况,也能看到一些具体的答题情况,看过后方才知道,吾国考生实乃世界第一聪明搞笑专家也,余谓不信,且听我道来:  
题一:某年度语文试卷:身无彩凤双飞翼的后一句是什么?答:落毛的凤凰不如鸡。
经典,此一答紧扣题目,彩凤之无翼和落毛之凤凰,一雅一俗,最后之不如鸡一句,讲透了道理,实有点睛之奇效。  

题二:某年度语文试卷:有朋自远方来,下一句为何?答:尚能饭否?  
绝妙,有朋自远方来,为何?归根到底,为混一饭耳,问其尚能饭否,使其居进退两难之地,若答能,则混饭之心昭然,若答不能,又不实事求是,此一答或陷人于不义,或陷人于不真,实乃绝妙之词。    

题三:某年度高考作文:七十年前的今天。  
答一:七十年前的今天,中国人民解放军百万雄师过长江……  
答二:七十年前的今天,红军长征胜利到达陕北……  
答三:七十年前的今天,中国人民志愿军雄纠纠,气昂昂跨过鸭绿江……  
题四:某年度历史试卷:简述李鸿章其人其事。  
答一:李鸿章率我军在甲午海战中一举击溃日本帝国主义;  
答二:李鸿章率我奥运会代表团夺取了我国奥运历史上的第一枚金牌;  
答三:李鸿章率领俄罗斯农民发起了俄罗斯历史上最大的农民起义(昏倒)。李中堂当可含笑九泉。  

题五:某年政治试卷:某年日月,德国领导人何人访问了我国?  
答一:希特勒;  
答二:马克思; 
呜呼,德国人在中国以此二人为最有名乎。  

题六:某年政治试卷:资本家采用哪些方式达到对工人进行剥削的目的?  
答:增加工人工资,减少劳动时间,提高福利待遇。  
看问题这么清楚的人全国的教授里也没几个。  

题七:某年历史试题:我党抗日救国十大纲领的核心是什么?  
答:攘外必先安内。  ……  

题八:某年度语文试题:小说《红岩》的作者是?  
答一:江姐。  
答二:中美合作所集体创作  
第二位学生的想像力实在非一般人可比,此所谓天才。  

题九:某年历史试卷:满清政府派出五大臣到欧美考察是那一年?  
某学生答:改革开放的那一年。  
该生紧跟潮流的思想可嘉。  

Jul 13

逃课最拽的N条理由

最体面的理由:我长得太帅,外班女生上课时总看我。 
最实事求是的理由:教授太难看,影响我的视力。  
最拍马屁的理由:女老师们太漂亮了,总让我魂不守舍。
最无聊的理由:我同桌不陪我聊天。  
最可耻的理由:中午吃得太多,坐着难受。  
最伤心的理由:我们系最漂亮的女生跟一个还不如我四分之一帅(我个人看法)的男生在我眼前谈恋爱,这课我能上吗?  
最关心自己的理由:昨夜喝得太多,我怕影响身体,所以不能上早课了。  
最时髦的理由:我跟我网上第7位恋人约好今天下午海誓山盟。  
最是理由的理由:我同学准备用欠我的钱请我吃饭,因为他不准备还钱了。  
最廉价的理由:今天帮同学家扛大白菜。  
最蛮横的理由:今天我不爽,就是不上了。  
最无奈的理由:我的几双袜子已经半个月没洗了,今天没的穿,只好在家待着。  
最支持打假的理由:廉价羊肉串吃得太多,今天早上拉的我起不来床。  
最身不由己的理由:外班的哥们要向我这全系最年轻的台球王子(自封的)挑战,不得不去应酬。  
最丢面子的理由:走路看美女不小心摔坏了眼镜,不得不去修。  
最令人敬仰的理由:今天我去学雷锋。  
最受挫折的理由:我失恋了,罢课一天。  
最胡说八道的理由:爹要娶妻,娘要嫁人。  
最侮辱教育部的理由:学校的桌椅太硬,影响我的睡眠质量。  
最荒诞的理由:外星人要入侵,我在给超人缝裤头。  
最天真的理由:昨夜我数了一夜的星星。  
最不忘本的理由:今天去动物园看猴。  
最进步的理由:我拣了一元钱,找了一天的警察叔叔。  
最令人同情的理由:我迷路了,碰见女流氓了。  
最病态的理由:我刷了一天牙。  
最具爱国精神的理由:我去美国领事馆游行示威,纪念我驻南使馆被炸!。  
最吹牛的理由:安南找我有事。  
最挨不着边的理由:我们家邻居要生小孩。  
最变态的理由:每个月总有那么几天不舒服。  
最大无谓的理由:今天“9.18”我找日本人玩命去。  
最童话的理由:我请花木兰吃肯德基。  
最流氓的理由:孔老二请我喝花酒。  
最讽刺宗教的理由:我给和尚介绍对象。  
最抽象的理由:一头带眼镜的驴在街上画画,我在旁边看了一天。  
最幸福的理由:上学的路上有美女骚扰我。  
最不可能的理由:为了保护国家财产,我同犯罪分子斗争了一天!  
最不诚实的理由:我领红领巾少先队员过马路被车撞了。  
最遭罪的理由:我家的手纸用光了,我在厕所里坐到我妈下班。  
最臭美的理由:我照了一天镜子,梳了一天我的板寸。  
最梦游的理由:今天我和李莲英去跟八国联军谈判。