网络协议和网络软件
本文主要介绍基本的网络协议及模型和常用的网络操作系统。
什么是网络协议？
1、相互通信的节点之间要实现数据有序的发送和接收，必须遵守事先约定好的规则，这些规则明确规定了通信时数据的格式、数据传送的时序以及相应的控制信息与应答信息等，这些规则就称为网络协议。
2、一个网络协议主要由三个要素组成，即：（1）语法（Syntax）：数据与控制信息的格式、数据编码等。（2）语义（Semantics）：控制信息的内容，需要做出的动作及响应。（3）时序（Timing）：或同步，事件先后顺序和速度匹配的详细说明。
网络协议层次模型的概念
1、物理层(Physical Layer)给出了在通信信道上传输原始数据流（比特流）时的协议。定义网络介质的特性，定义物理接口（如RS-232,V.35等）的形状、针脚数量、信号的电气特性。物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明地传送比特流。
2、物理层(Physical Layer)给出了在通信信道上传输原始数据流（比特流）时的协议。定义网络介质的特性，定义物理接口（如RS-232,V.35等）的形状、针脚数量、信号的电气特性。物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明地传送比特流。
3、网络层(Network Layer)把传递的数据划分分组(packet)，通过路由算法为分组通过通信子网选择适当的路径，还实现拥塞控制、网络互连等功能。在网络层通常提供两类典型的数据分组传送服务方式：数据报服务和虚电路服务。
4、数据报服务(datagram)提供无连接的网络服务，在传输的每个分组中都包含目的地址，网络根据目的地址寻找路由发送报文分组，差错控制和流量控制均由主机完成，各个分组不一定按到达目的地。特别适用于传送短的报文，适用于误码率低的链路，具有传送速度快的特点。
5、虚电路服务(Virtual Circuit)提供面向连接的网络服务。虚电路服务在传送数据时，发送方首先根据自己和接收方的全称网络地址，动态建立临时虚电路，然后按序传送报文分组，不会发生报文分组的丢失和重叠，通信完成后拆除虚电路。差错控制和流量控制由通信子网完成。适用于传送连续的数据流。
6、传输层猾诮沓靥(Transport Layer)（运输层）为高层用户提供可靠的端到端的连接，处理端到端（主机到主机）之间的差错控制、流量控制、多路复用（合用一条网络连接实现多个传输层的通信）、分流（多条网络连接支持一条运输层连接）。传输层协议使主机用户不必了解通信子网的变化和结构，就可以方便地寻找主机、建立连接、释放连接、流量控制、差错控制、多路复用和分割。
7、应用层(Application Layer)为各类不同的网络用户提供使用网络环境的手段，以满足用户的需要。
每个层次之间的关系
1、上层协议调用下层协议为其服务；每一层相对独立，通过接口进行调用；两个通信的节点之间对等层之间进行通信；第四层和第五层是源到目的的端到端的通信，而第一~第三层则是直接相邻节点之间的通信协议，通信子网涉及低三层的协议。
ISO的OSI网络协议模型
1、ISO提出了开放系统互联参考模型OSI/RM。如图所示：
2、它把网络鲩乎吃赳协议分成七层模型，即把原来的第五层应用层再细分成会话层、表示层和应用层。会话层(Session Layer)的功能是组织不同主机上的各种进程之间的会话，即在两台主机之间建立会话连接、同步与控制会话和结束会话连接。表示层(Presentation Layer)用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式，即约定信息的语法（数据格式）和语义（信息解释规则、控制信息与数据处理）规则，还涉及到数据的编码、格式转换、数据的加密和解密、数据的压缩和解压缩等功能。在实际使用中，划分这三层比较困难，因此目前常用的是用应用层代替这三层的功能。
3、计算机网络中两台主机通信的过程
TCP/IP协议组
1、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)传输控制协议/网间协议，TCP/IP虽不是国际标准，但它是为全世界广大用户和厂商接受的网络互连的事实工业标准TCP/IP参考模型由四个层次组成。
2、二、网络层（互联网层）网络层的主要功能是使主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传向目标钱砀渝测（可能经由不同的网络）。唁昼囫缍这些分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，因此如果需要按顺序发送及接收时，高层必须对分组排序。这就象一个人邮寄一封信，不管他准备邮寄到哪个国家，他仅需要把信投入邮箱，这封信最终会到达目的地。这封信可能会经过很多的国家，每个国家可能有不同的邮件投递规则，但这对用户是透明的，用户是不必知道这些投递规则。主要包括三个方面：(1) 处理来自传输层的分组发送请求 将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往目的结点的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。(2) 处理输入数据报 首先检查数据报的合法性，然后进行路由选择，假如该数据报已到达目的结点（本机），则去掉报头，将IP报文的数据部分交给相应的传输层协议；假如该数据报尚未到达目的结点，则转发该数据报。(3) 处理ICMP（Internet Control Messages Protocol）报文：即处理网络的路由选择、流量控制和拥塞控制等问题。在网络层主要有IP协议、ICMP协议、ARP协议与RARP协议等。
3、三、传输层传输层主要功能是在源结点和目的结点的两个进程实体之间提供可靠的端到端的数据传输。TCP/IP模型提供了两个传输层协议：传输控制协议TCP和用户数据报协议（UDP，User Datagram Protocol）。
4、四、应用层为用户提供各种应用程序接口。Telnet：网络终端协议，提供远程登录的终端仿真服务；FTP：文件传输协议，提供交互式的文件传输；SMTP：电子邮件协议，提供电子邮件传送功能；DNS：域名解析系统，提供网络域名与IP地址的映射；RIP：路由信息协议，网络设备之间交换路由信息；SNMP：简单网络管理协议，报告网络异常情况和设置网络配置；HTTP：提供Web服务；OSPF：开放式最短路径优先，路由协议；MTP：(Mail Transfer Protocol)邮件传输协议，使用较少。
TCP协议
1、提供可靠的面向连接的数据流传输服务。 当这种类型的协议在两台机器之间传输数据时，负责发送的机器首先通知樘论罪朋网络，它需要和网络上的某台机器对话，然后网络通知接收的机器对它有连接的请求，请求如果被接受则建立连接、发送数据，请求如果被拒绝，则不能发送数据。 它具有以下特点：1)连接 发送方主机与接收方主机通过“套接字”(socket)建立连接，每一个套接字有一个编号（由主机IP地址和主机规定的16位数据“端口”组成；2)数据流传输 把相应进程的用户数据流拆分成小于64K的小片，组成IP数据报发送，接收端再将这些IP数据报重构成原来的字节流；3)可靠的数据传输 实现IP层中未实现的可靠数据传输（以正确的顺序传送，没有丢失和重复），规定了数据段的格式规范、端到端连接管理的规则、传输数据时策略的约定、拥挤和阻塞控制、定时时间量管理。TCP的三次握手方式建立连接：第一步：源主机发送一个连接请求；第二步：目标主机发送确认信息；第三步：源主机确认响应目标主机的TCP包即完成连接的建立。
UDP协议
1、用户数据报协议是一个不可靠的、无连接的传输层协议，UDP协议将可靠性问题交给应用程序解决。UDP协议主要面向请求/应答式的交互式应用。它提供的是无连接、不可靠、无流量控制、不排序的服务，由高层协议提供流量控制和差错控制。它不能保证数据一定到达，也不保证按序达到以及不重复发送。UDP协议比TCP协议有更好的性能和更高的效率（不必建立连接和拆除连接）。
TCP/IP协议的不足
1、没有明显区分每一层中的“服务”、“接口”、“协议”等概念；较难用TCP/IP协议模型对应描述其它协议；对物理层和数据链路层没有很好的定义；IP地址的分配问题及IP的安全性等。
常用的网络操作系统
1、网络协议是通过网络软件实现的，网络软件分布在主机中，也位于网络连接设备中。在主机中往往需要最多层次的协议功能支持软件，而网络互连设备中一般只需要网络层以下三层协议功能软件。网络操作系统是支持最多层次协议功能的软件。
2、UNIX： UNIX是运行TCP/IP协议的首选平台，能够较好地提供系统的互操作性、应用的可移植性和互联网络的有效支持，这是由于其开放性所造成的。 UNIX在应用层提供：v文件管理 v在网上管理用户程序的分布和执行 v网络内点到点的邮件传送和文件传输 v网络内非本地的打印输出服务
3、Microsoft Windows： Windows Server具有多任务、多线程的特点，适合于数据库服务器、信息服务器、部门级服务器、企业级服务器、通信服务器、文件和打印服务器。Windows Server把网络层、传输层和会话层结合成为一个“网络运输系统”
