1第 5章 Internet
5.2 Internet 工作原理
5.2.1 分组交换原理
5.2.2 TCP/IP协议
5.2.3 Internet的工作模式
2第 5章 Internet
5.2.1 分组交换原理
1,共享线路与延迟
在计算机网络中，系统中的计算机往往是通过共享的
方式来共同使用底层的硬件设备，比如说通信线路等。这种
方式的缺点是当一台计算机长时间占用共享设备时，就会产
生延迟，解决的方法是将信息分解成数据包，每台机器每次
只能传送一定数量的数据包，这称为轮流共享。
2,分组交换
上文中提到的这种分割数据总量，轮流服务的方法称
为分组交换，而计算机网络中用这种方式来共享网络资源的
技术就称为分组交换技术。 Internet上所有的数据都以分组
的形式传送。这种方式可以有效地避开延迟，使网络中的计
算机轮流、公平地享用网络资源。
3第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
1,TCP/IP 协议简介
TCP/IP 协议最早由斯坦福大学的两名研
究人员于 1973年提出。
由于它的跨平台性,ARPAnet 规定：所
有连入 ARPAnet 的计算机都必须采用该协议，
由此 TCP/IP 协议就成为 Internet 的标准协议。
4第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
TCP/IP协议套件实际上是一个 协议族，包括 TCP协议、
IP协议以及其它一些协议 。每种协议采用不同的格式和方式
传送数据，它们都是 Internet的基础，一个协议套件是相互
补充、相互配合的多个协议的集合。其中 TCP 协议用于在
程序间传送数据,IP 协议则用于在主机之间传送数据。如
下列出了 TCP/IP协议套件中的成员。
? 应用层 SMTP DNS NSP FTP TELNET
WWW HTTP
? 传输层 TCP UDP NVP
? 互联层 IP ICMP IGMP
? 网络接口层 ARP RARP
5第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
2,TCP/IP互联网的概念结构
从概念上讲,TCP/IP互联网 Internet提供了 3组服务，这
三个概念层及其相互的依赖关系，如图 5.4所示。
最底层的服务被定义不可靠的、尽最大努力传送的、无
连接分组传送系统，这种机制称为 Internet协议，即 IP协议。
而 Internet数据传输的可靠性就由第二层来保证，在这一层
TCP协议给出了一种可靠的面向连接的传送机制。
应用服务
可靠的传送服务
无连接分组传送服务IP 协议
T C P 协议
图 5.4 互联网服务的三个概念层
6第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
3,IP工作原理
IP 协议详细规定了计算机在通信时应遵循的规则，它是
最基本的软件，每台准备通信的计算机者必须有 IP 软件驻留
在其内存中。
IP的三个重要作用：
（ 1） IP定义了在 TCP/IP互联网上数据传送的基本单元，
规定了互联网上传送的数据格式。这种统一的 IP报文是实现异
构网互联最关键的一步。
（ 2） IP软件完成路由选择功能，选择数据传送的路径。
（ 3） IP包含了一组不可靠分组传送的规则，指明了分组处
理、差错信息发生以及分组丢弃等的规则。但由于是无连接的
点到点传输机制,IP协议不能保证报文传递的可靠性。
7第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
Internet上遵守 IP 规范格式的分组称为 IP数据报 。格式
如图 5.5所示。
0 4 8 16 18 24 31
版本号
（ 4 位）
IP 头长度
（ 8 位）
服务级别（ 8 位） 数据报总长度（ 16 位）
标识（ 16 位） 标志（ 3 位） 片偏移（ 13 位）
生存时间（ 8 位） 传输协议（ 8 位） 报头检验和（ 16 位）
源 地 址（ 64 位）
目的地址（ 64 位）
任选项（长度不定） 填充
数 据
图 5.5 IP协议数据报结构
8第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
4,TCP工作原理
IP协议只管将数据包尽力传送到目的主机，无论传输正
确与否，不做验证，不发确认，也不保证数据包的顺序，而
这一问题就由传输层 TCP协议来解决。 TCP 协议为 Internet
提供了可靠的无差错的通信服务。
当数据包到达目的地后，计算机首先去掉地址标志，利
用 TCP的装箱单检查数据在传输中是否有损失，如果接收方
发现有损坏的数据包，就要求发送端重新发送被损坏的数据
包，确认无误后再将各个数据包重新组合成原文件。
9第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
TCP的三个重要作用：
? TCP 提供计算机程序间的连接，是一种端到端的服务
? TCP解决了分组交换系统中的三个问题
– 首先,TCP解决了如何处理数据报丢失的问题，实现
了自动重传以恢复丢失的分组；
– 其次,TCP自动检测分组到来的顺序，并调整重排为
原来的顺序；
– 再次,TCP自动检测是否有重复的分组，并进行相应
处理。
? TCP时钟具有自动调整机制
– TCP可以自动根据目标计算机离源计算机的远近、网
络传输的繁忙情况来自动调整时钟和确认机制中的重
传超时值。
10第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
（ 3） TCP数据报
Internet中发送方和接收方的 TCP软件都是以数据段
（ segment）的形式来交换数据的。 TCP软件根据 IP协议的
载荷能力和物理网络的最大传输单元（ Maximum Transfer
Unit,MTU）来决定数据段的大小，这些数据段称为 TCP数
据报 报文，其格式如图 5.6所示。
0 4 1 0 1 6 2 4 3 1
源端口（ 16 位） 目的端口（ 16 位）
序列号（ 32 位）
确认号（ 32 位）
报头长度
（ 4 位）
保留
（ 6 位）
码位
（ 6 位）
窗口尽寸（ 16 位）
校验和（ 16 位） 紧急指针（ 16 位）
任选项（长度不定） 填充
数据
图 5.6 TCP数据报格式
11第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
Internet采用客户与服务器的工作模式（简称 C/S模
式）。例如 Internet的各种应用服务 —— E-mail.,WWW、
FTP等，都采用 C/S模式。这种方式大大减少了网络数据传
输量，具有较高的效率，并能减少局域网上的信息阻塞。
1,C/S 的基本概念
C/S（ Client/Server 即客户机 /服务器）模式是由 客户
机、服务器 构成的一种 网络计算环境,它把应用程序分成两
部分，一部分运行在客户机上，另一部分运行在服务器上，
由二者各司其职，共同完成。
12第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
2,C/S 的运作过程
C/S 的典型运作过程包括五个主要步骤：
（ 1）服务器监听相应窗口的输入；
（ 2）客户机发出请求；
（ 3）服务器接收到此请求；
（ 4）服务器处理此请求，并将结果返回给客户机；
（ 5）重复上述过程，直至完成任务一次会话过程。
13第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
C/S 的典型运作过程如图 5.9所示。
客户机 服务器
响应
Response
请求
响应
进程通信设备
请求
Request
图 5.9 C/S运作过程
14第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
3,C/S 系统的优点
C/S 工作模式大大提高了网络运行效率，主要表现在：
（ 1） 减少了客户机与服务器之间的数据传输量，并使客
户程序与服务程序之间的通信过程标准化；
（ 2）将客户程序与服务程序分配在不同的主机上运行，
实现了数据的分散化存储和集中使用；
（ 3）一个客户程序可与多个服务程序链接，用户能够根
据需要访问多台主机。
15第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
4,B/S的概念
近年来,Internet网络中又出现了一种新的模式，即
Browser/Server（ B/S）结构。这是一种分布式的 C/S结构，
中间多了一层 web服务器，用户可以通过浏览器向分布在网
络上的许多服务器发出请求。
B/S结构简化了客户机的管理工作，客户机上只需安装、
配置少量的客户端软件，而服务器将承担更多工作，对数据
库的访问和应用系统的执行将在服务器上完成。
16第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
5,B/S 的组成
（ 1）硬件
一台或多台高档服务器、微机或终端、集线器、交换机、
网卡和网线等。
（ 2）软件
① 浏览器
② 服务器端软件
③ 网络操作系统
④ 应用软件
17第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
6,B/S 的运作过程
B/S 的运作过程如图 5.10所示。
图 5.10 B/S模式的运作过程
D B M S数据请求
返回数据接收数据
查询请求
数据库
服务器
控制模块
应用程序
浏览器
用户界面
C l i e n t W e b 服务器
18第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
7,C/S 结构与 B/S 结构的比较
表 5-4 C/S 结构与 B/S 结构的比较
项 目 C/S模式 B/S模式
结构 分散、多层次结构 分布、网状结构
用户访问 客户端采用事件驱动方式 1对多地访问服务器上资源 客户端采用网络用户界面（ NUI,Network User Interface）多对多地访问服务器上资源，是动态交互、合作式的。
主流语言 第四代语言（ 4GL），专用工具 Java,HTML类
成熟期 90年代中 90年代末
优点
客户端使用图形用户接口
（ GUI,Graphic User
Interface），易开发复杂程
序。
? 分散应用与集中管理：任何经授权且具有标准浏览器的客户均可
访问网上资源，获得网上的服务；
? 跨平台兼容性：浏览器 Web Server,HTTP,Java以及 HTML等网上
使用的软件、语言和应用开发接口均与硬件和操作系统无关；
? 系统易维护：“瘦”客户端维护工作大大降低，灵活性提高。此
外系统软件版本的升级再配置工作量也大幅度下降；
? 同一客户机可连接任意服务器。
问题
? 客户端必须安装相应软件
才可获得服务；
? 与应用平台相关，跨平台
性差；
? 客户端负担较重，服务器
应用需客户端程序；
? 只能与指定服务器相连。
Web服务器应用环境弱、不能构造复杂应用程序。
5.2 Internet 工作原理
5.2.1 分组交换原理
5.2.2 TCP/IP协议
5.2.3 Internet的工作模式
2第 5章 Internet
5.2.1 分组交换原理
1,共享线路与延迟
在计算机网络中，系统中的计算机往往是通过共享的
方式来共同使用底层的硬件设备，比如说通信线路等。这种
方式的缺点是当一台计算机长时间占用共享设备时，就会产
生延迟，解决的方法是将信息分解成数据包，每台机器每次
只能传送一定数量的数据包，这称为轮流共享。
2,分组交换
上文中提到的这种分割数据总量，轮流服务的方法称
为分组交换，而计算机网络中用这种方式来共享网络资源的
技术就称为分组交换技术。 Internet上所有的数据都以分组
的形式传送。这种方式可以有效地避开延迟，使网络中的计
算机轮流、公平地享用网络资源。
3第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
1,TCP/IP 协议简介
TCP/IP 协议最早由斯坦福大学的两名研
究人员于 1973年提出。
由于它的跨平台性,ARPAnet 规定：所
有连入 ARPAnet 的计算机都必须采用该协议，
由此 TCP/IP 协议就成为 Internet 的标准协议。
4第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
TCP/IP协议套件实际上是一个 协议族，包括 TCP协议、
IP协议以及其它一些协议 。每种协议采用不同的格式和方式
传送数据，它们都是 Internet的基础，一个协议套件是相互
补充、相互配合的多个协议的集合。其中 TCP 协议用于在
程序间传送数据,IP 协议则用于在主机之间传送数据。如
下列出了 TCP/IP协议套件中的成员。
? 应用层 SMTP DNS NSP FTP TELNET
WWW HTTP
? 传输层 TCP UDP NVP
? 互联层 IP ICMP IGMP
? 网络接口层 ARP RARP
5第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
2,TCP/IP互联网的概念结构
从概念上讲,TCP/IP互联网 Internet提供了 3组服务，这
三个概念层及其相互的依赖关系，如图 5.4所示。
最底层的服务被定义不可靠的、尽最大努力传送的、无
连接分组传送系统，这种机制称为 Internet协议，即 IP协议。
而 Internet数据传输的可靠性就由第二层来保证，在这一层
TCP协议给出了一种可靠的面向连接的传送机制。
应用服务
可靠的传送服务
无连接分组传送服务IP 协议
T C P 协议
图 5.4 互联网服务的三个概念层
6第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
3,IP工作原理
IP 协议详细规定了计算机在通信时应遵循的规则，它是
最基本的软件，每台准备通信的计算机者必须有 IP 软件驻留
在其内存中。
IP的三个重要作用：
（ 1） IP定义了在 TCP/IP互联网上数据传送的基本单元，
规定了互联网上传送的数据格式。这种统一的 IP报文是实现异
构网互联最关键的一步。
（ 2） IP软件完成路由选择功能，选择数据传送的路径。
（ 3） IP包含了一组不可靠分组传送的规则，指明了分组处
理、差错信息发生以及分组丢弃等的规则。但由于是无连接的
点到点传输机制,IP协议不能保证报文传递的可靠性。
7第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
Internet上遵守 IP 规范格式的分组称为 IP数据报 。格式
如图 5.5所示。
0 4 8 16 18 24 31
版本号
（ 4 位）
IP 头长度
（ 8 位）
服务级别（ 8 位） 数据报总长度（ 16 位）
标识（ 16 位） 标志（ 3 位） 片偏移（ 13 位）
生存时间（ 8 位） 传输协议（ 8 位） 报头检验和（ 16 位）
源 地 址（ 64 位）
目的地址（ 64 位）
任选项（长度不定） 填充
数 据
图 5.5 IP协议数据报结构
8第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
4,TCP工作原理
IP协议只管将数据包尽力传送到目的主机，无论传输正
确与否，不做验证，不发确认，也不保证数据包的顺序，而
这一问题就由传输层 TCP协议来解决。 TCP 协议为 Internet
提供了可靠的无差错的通信服务。
当数据包到达目的地后，计算机首先去掉地址标志，利
用 TCP的装箱单检查数据在传输中是否有损失，如果接收方
发现有损坏的数据包，就要求发送端重新发送被损坏的数据
包，确认无误后再将各个数据包重新组合成原文件。
9第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
TCP的三个重要作用：
? TCP 提供计算机程序间的连接，是一种端到端的服务
? TCP解决了分组交换系统中的三个问题
– 首先,TCP解决了如何处理数据报丢失的问题，实现
了自动重传以恢复丢失的分组；
– 其次,TCP自动检测分组到来的顺序，并调整重排为
原来的顺序；
– 再次,TCP自动检测是否有重复的分组，并进行相应
处理。
? TCP时钟具有自动调整机制
– TCP可以自动根据目标计算机离源计算机的远近、网
络传输的繁忙情况来自动调整时钟和确认机制中的重
传超时值。
10第 5章 Internet
5.2.2 TCP/IP 协议
（ 3） TCP数据报
Internet中发送方和接收方的 TCP软件都是以数据段
（ segment）的形式来交换数据的。 TCP软件根据 IP协议的
载荷能力和物理网络的最大传输单元（ Maximum Transfer
Unit,MTU）来决定数据段的大小，这些数据段称为 TCP数
据报 报文，其格式如图 5.6所示。
0 4 1 0 1 6 2 4 3 1
源端口（ 16 位） 目的端口（ 16 位）
序列号（ 32 位）
确认号（ 32 位）
报头长度
（ 4 位）
保留
（ 6 位）
码位
（ 6 位）
窗口尽寸（ 16 位）
校验和（ 16 位） 紧急指针（ 16 位）
任选项（长度不定） 填充
数据
图 5.6 TCP数据报格式
11第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
Internet采用客户与服务器的工作模式（简称 C/S模
式）。例如 Internet的各种应用服务 —— E-mail.,WWW、
FTP等，都采用 C/S模式。这种方式大大减少了网络数据传
输量，具有较高的效率，并能减少局域网上的信息阻塞。
1,C/S 的基本概念
C/S（ Client/Server 即客户机 /服务器）模式是由 客户
机、服务器 构成的一种 网络计算环境,它把应用程序分成两
部分，一部分运行在客户机上，另一部分运行在服务器上，
由二者各司其职，共同完成。
12第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
2,C/S 的运作过程
C/S 的典型运作过程包括五个主要步骤：
（ 1）服务器监听相应窗口的输入；
（ 2）客户机发出请求；
（ 3）服务器接收到此请求；
（ 4）服务器处理此请求，并将结果返回给客户机；
（ 5）重复上述过程，直至完成任务一次会话过程。
13第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
C/S 的典型运作过程如图 5.9所示。
客户机 服务器
响应
Response
请求
响应
进程通信设备
请求
Request
图 5.9 C/S运作过程
14第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
3,C/S 系统的优点
C/S 工作模式大大提高了网络运行效率，主要表现在：
（ 1） 减少了客户机与服务器之间的数据传输量，并使客
户程序与服务程序之间的通信过程标准化；
（ 2）将客户程序与服务程序分配在不同的主机上运行，
实现了数据的分散化存储和集中使用；
（ 3）一个客户程序可与多个服务程序链接，用户能够根
据需要访问多台主机。
15第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
4,B/S的概念
近年来,Internet网络中又出现了一种新的模式，即
Browser/Server（ B/S）结构。这是一种分布式的 C/S结构，
中间多了一层 web服务器，用户可以通过浏览器向分布在网
络上的许多服务器发出请求。
B/S结构简化了客户机的管理工作，客户机上只需安装、
配置少量的客户端软件，而服务器将承担更多工作，对数据
库的访问和应用系统的执行将在服务器上完成。
16第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
5,B/S 的组成
（ 1）硬件
一台或多台高档服务器、微机或终端、集线器、交换机、
网卡和网线等。
（ 2）软件
① 浏览器
② 服务器端软件
③ 网络操作系统
④ 应用软件
17第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
6,B/S 的运作过程
B/S 的运作过程如图 5.10所示。
图 5.10 B/S模式的运作过程
D B M S数据请求
返回数据接收数据
查询请求
数据库
服务器
控制模块
应用程序
浏览器
用户界面
C l i e n t W e b 服务器
18第 5章 Internet
5.2.3 Internet的工作模式
7,C/S 结构与 B/S 结构的比较
表 5-4 C/S 结构与 B/S 结构的比较
项 目 C/S模式 B/S模式
结构 分散、多层次结构 分布、网状结构
用户访问 客户端采用事件驱动方式 1对多地访问服务器上资源 客户端采用网络用户界面（ NUI,Network User Interface）多对多地访问服务器上资源，是动态交互、合作式的。
主流语言 第四代语言（ 4GL），专用工具 Java,HTML类
成熟期 90年代中 90年代末
优点
客户端使用图形用户接口
（ GUI,Graphic User
Interface），易开发复杂程
序。
? 分散应用与集中管理：任何经授权且具有标准浏览器的客户均可
访问网上资源，获得网上的服务；
? 跨平台兼容性：浏览器 Web Server,HTTP,Java以及 HTML等网上
使用的软件、语言和应用开发接口均与硬件和操作系统无关；
? 系统易维护：“瘦”客户端维护工作大大降低，灵活性提高。此
外系统软件版本的升级再配置工作量也大幅度下降；
? 同一客户机可连接任意服务器。
问题
? 客户端必须安装相应软件
才可获得服务；
? 与应用平台相关，跨平台
性差；
? 客户端负担较重，服务器
应用需客户端程序；
? 只能与指定服务器相连。
Web服务器应用环境弱、不能构造复杂应用程序。
