湖南大学计算机网络小班PPT

参考文献《Teaching and Practice of Computer Network Layer Architecture Xing Min , Huang Lan , Sui Ling- ge》
什么是端到端的思想？
端到端是网络连接。网络要通信，必须建立连接，不管有多远，中间有多少机
器，都必须在两头（源和目的）间建立连接，一旦连接建立起来，就说已经是端 到端连接了，即端到端是逻辑链路，这条路可能经过了很复杂的物理路线，但两
最后,需要说明的是,一个主要差 别就是 面向 连接的 和无 连接的 通 信 , OSI 模
型在 网 络层 支持 无 连接 和 面向 连接 的 通信 , 但 在传输层仅有面向连接的通 信 , 而 TCP/ IP 模型在网 络层仅有一种通信模式(无 连接) , 但在传输 层支 持两种 模式 ,给了用户 选择的机会 , 这种选择对简单的请求 - 应答协议 是十分重要的 。
另一篇论文
我想今后网络的发展不可能完全局限于“端到端”原则的架构思想，但也不 可能完全抛弃这样一种理论的指导，“端到端”原则所提倡的灵活性和开放性对 今后网络的发展仍将具有重要指导意义。
作者观点：
作者提出：分布式系统下各模块之间的功能分配的端到 端的系统设计原则，即底层网络设计应该注重与核心传 输功能的实现，而不是花费更大的代价去实现其他的功 能。在网络的底层应该简化结构，把更多的功能实现， 如数据确认和重传，安全加密等功能放在高层来实现， 效率更高，开销更少。 要解决的问题：通过权衡性能和代价，对网络进行简化， 将部分功能交付给高层，从而获得更高的效率。
通信子系统还是客户端完成，是配合完成还是各自独立地完成。 文中具体举了一个
从电脑A往电脑B传输文件的例子，根据传输过程的步骤，可能出现5个威胁。 1. 由于硬件错误可能出现的文件读取错误问题。
题。
讲解参考
5. 在传输过程中主机可能出现崩溃问题。
2. 文件系统，传输程序，以及通信系统在文件数据拷贝过程中可能会出现问
七层结构
（1）物理层
物理层(Physical layer)是参考模型的最低层。该层是网络通信的数据传输介质，由 连接不同结点的电缆与设备共同构成。主要功能是：利用传输介质为数据链路层 提供物理连接，负责处理数据传输并监控数据出错率，以便数据流的透明传输。 （2）数据链路层 数据链路层(Data link layer)是参考模型的第2层。 主要功能是：在物理层提供的服 务基础上，在通信的实体间建立数据链路连接，传输以“帧”为单位的数据包， 并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。 （3）网络层 网络层(Network layer)是参考模型的第3层。主要功能是：为数据在结点之间传输 创建逻辑链路，通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及 实现拥塞控制、网络互联等功能。 （4）传输层 传输层(Transport layer)是参考模型的第4层。主要功能是向用户提供可靠的端到 端(End-to-End)服务，处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题。 传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，因此，它是计算机通信体系结构中关 键的一层。
只 有 5 层 ,它们都有( 互联) 网络层 、 传输层和应 用层 , 但其他层并不相同 。
其次 , OSI 模型明确了“ 服务” 、“ 接口” 和“ 协议” 等主要的网络概念之
间的区别 , 该模型定义服务就是该层做些什么 ,而不管上面的层如何访问它或该层 如何工作 , 并且每一层 都为它的上层提供一些服务 ; 某一层的接口则告诉上面的进 程如何访问它 , 它定义所需要的参数以及预期的结果 , 同样 , 它也和该层如何工作 无关 ; 某一层中使用的对等协议是该层 的内部事物,它可以使用任何协议 , 只要能 完成工作 , 也可以改变使用的协议而不会影响到它上面的层 。 而 TCP/ IP 参考 模 型最初没有明确区分这三个概念 , 虽然后来人们试图改进它以接近 OSI, 但最后的 结果并不理想 。 因 此 , OSI 模 型中的协议比 TCP/ IP 参考模型的协议具有更 好 的隐蔽性 , 在技术发生变化时能相对比较容易地替换掉 。
五层结构
（1）应用层 支持网络应用，应用协议仅仅是网络应用的一个组成部分，运行在不同主机上的进 程则使用应用层协议进行通信。主要的协议有：http、ftp、telnet、smtp、pop3等。 （2）传输层
负责为信源和信宿提供应用程序进程间的数据传输服务，这一层上主要定义了两个 传输协议，传输控制协议即TCP和用户数据报协议UDP。
以往的解决方法： 1、对每个步骤都进行文件复制，通过多次的简单传输保 证数据写入的正确性； 2、端到端的数据确认和请求重传 ； 3、进行错误检测。建立一个可靠的文件传输机制都离不 开底层链路的支持。 作者提出：通过在文件中加入校验和，并在目的主机端 重计算校验和并发给源端进行检验。
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在一个包含通信模块的系统中，我们经常将系统分成模块，分清通信子模块的边界 并确定它和其他模块之间的接口关系。然后就可以很清楚地可以得到某个功能是由
另一篇论文
当今的网络已是今非昔比，一方面由于端系统原则要求每台主机都要有一个 全球唯一的地址，这样20年前的IPV4已经不可以保证每一台端系统都有唯一的地 址，这样就产生了A，B，C类地址，产生了子网、网关等等也产生了IPV6技术来 面对地址空间不足的挑战。
另一方面Internet初期的用户基本上都属于技术型的科研人员，而现今已普及 到一般老百姓，所以事实上许多复杂的软件都放在服务器而不再是“end”，这 是与当初“端系统”原则不相符合的。由于用户急剧增加而互不了解，Internet已 变成没有信用的世界，必须在网络的核心部分增加认证、授权等机制使网络更可 信。尽力服务不能保证服务质量，特别是流媒体服务质量，需要在网络中间增加 存储节点。ISP服务的多样化，要求基于中间服务器的应用。出于信息安全等方 面的考虑，政府与中介组织参与网络内容与服务的监督管理，网络核心不可能再 是“Dumb”网。所有这些变化都要求增加核心网络的功能，这对“端系统”原 则提出了重大挑战。
OSI 模型与TCP/ IP 模型区别
再次 , OSI 参考 模型 产生 在协 议发 明之 前 , 该 模型 没 有偏向于任何特定的协
议 , 因 此通用 性非常 好 , 但模型 的设 计者在协议方面没有太多的经验 , 不知道该 把哪些功能放到 哪一层最好 ; 而 TCP/ IP 却正好 相反 , 首先 出现 的是 协议 , 模 型实际上是对已有协议 的描述 , 因此 协议和 模型 非常匹 配 , 但问题是该模 型不 适合 任何 其他 协议 栈 , 描述 其他 非 TCP/ IP网络并不特别有用 。
（5）会话层 会话层(Session layer)是参考模型的第5层。主要功能是：负责维护两个结点之间 的传输链接，以便确保点到点传输不中断，以及管理数据交换等功能。 （6）表示层 表示层(Presentation layer)是参考模型的第6层。主要功能是：用于处理在两个通 信系统中交换信息的表示方式，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据 压缩与恢复等功能。 （7）应用层 应用层(Application layer)是参考模型的最高层。主要功能是：为应用软件提供了 很多服务，例如文件服务器、数据库服务、电子邮件与其他网络软件服务。
计算机网络小班
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目录
基础知识
论文探讨
应用
网络层次结构发展历史
单一的分组交换网 → 三级结构的因特网 → 多层次ISP结构的因特网
1969ARPANET网；
1986国家科学基金网NSFNET； 1993后,若干商用的因特网 主干网。
能的。”当时提出这种论断的依据是网络是不可靠的，网络只做最通用的数据传
输，而最终检查是否正确执行只能在处于传输终端的应用层。这样一种设计原则 的优点很多，解决了当时很多难题，这在前面已有论述。可是到了今天，这样一 种设计原则是否仍然适用呢？“端到端”原则是绝对可靠的吗？这正是作者在这 篇文章中思考的问题。
端主机不管，只认为是有两端的连接，而且一旦通信完成，这个连接就释放了，
物理线路可能又被别的应用用来建立连接了。TCP就是用来建立这种端到端连接 的一个具体协议，SPX也是。
端到端是传输层的，你比如你要将数据从A传送到E，中间可能经过A->B->C->D>E,对于传输层来说他并不知道b,c,d的存在，他只认为我的报文数据是从a直接到 e的，这就叫做端到端。
什么是网络分层？
网络分层就是将网络节点所要完成的数据的发送或转发、打包或拆包，控 制信息的加载或拆出等工作，分别由不同的硬件和软件模块去完成。这样可以 将往来通信和网络互连这一复杂的问题变得较为简单。
网络如何分层？
网络层次可划分为五层因特网协议栈和七层因特网协议栈。
五层
因特网协议栈共有五层：应用层、传输层、网络层、链路层和物理层。不同 于OSI七层模型这也是实际使用中使用的分层方式。 （1）应用层 支持网络应用，应用协议仅仅是网络应用的一个组成部分，运行在不同主机上 的进程则使用应用层协议进行通信。主要的协议有：http、ftp、telnet、smtp、 pop3等。 （2）传输层 负责为信源和信宿提供应用程序进程间的数据传输服务，这一层上主要定义了 两个传输协议，传输控制协议即TCP和用户数据报协议UDP。 （3）网络层 负责将数据报独立地从信源发送到信宿，主要解决路由选择、拥塞控制和网络 互联等问题。 （4）数据链路层 负责将IP数据报封装成合适在物理网络上传输的帧格式并传输，或将从物理网 络接收到的帧解封，取出IP数据报交给网络层。 （5）物理层 负责将比特流在结点间传输，即负责物理传输。该层的协议既与链路有关也与 传输介质有关。
论文分析
这篇文章主要讲了在系统设计中的一个设计原则，即端 到端的观点。端到端的观点认为如果在一个系统的底层集成了 某种功能的实现可能是没有效果的或者是多余的，因为在底层 实现需要很大的花费。文中列举了一组具体功能包括：位差错 修复，加密时的安全，重复信息过滤，系统崩溃后的恢复，信 息交付确认。 分析了在通信网络出现以后，如何安排这些功能的实现。 提出了端到端的思想，简化底层设计的复杂性和开销大的特点， 将部分功能上移到高层来实现。 传输过程中的风险：文件本身出错、通信传输过程出错、 接受过程出错、数据完整性的度量以及一些其他未知的错误发 生
总之，一句话概括就是端到端是由无数的点到点实现和组成的。
《Rethinking the Design of the Internet-The end to end arguments vs. the brave new world》这篇论文是MIT教授David Clark于2001年发表在ACM上的另一 篇关于重新思考Internet设计原则的重要论文。20多年前他提出的“End-to-End Argument”表述为：“一种应用功能只有当其知识和帮助置于通信系统的边缘才 能完全和正确地实现，因此将提出这种应用功能作为通信系统本身的性质是不可
OSI 参考模型（七层）与 TCP/ IP参考模型（五层）的比 较分析两种模型层
的功能大体相似 , 并且都是基于独立 的协议栈 , 但二 者的差 别却是 明显的 。
OSI 模型与TCP/ IP 模型Байду номын сангаас别
首先 , 两 种模型 层次的划分具有明显的区别 : OSI 模型有 7 层 , 而 TCP/ IP 模型
（3）网络层 负责将数据报独立地从信源发送到信宿，主要解决路由选择、拥塞控制和网络互联 等问题。 （4）数据链路层 负责将IP数据报封装成合适在物理网络上传输的帧格式并传输，或将从物理网络接 收到的帧解封，取出IP数据报交给网络层。 （5）物理层 负责将比特流在结点间传输，即负责物理传输。该层的协议既与链路有关也与传输 介质有关。