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1、第第2 2章章 网络协议与计算机网络体系结构网络协议与计算机网络体系结构 网络技术与应用网络技术与应用 Computer Network Technology and Application 南京邮电大学计算机学院南京邮电大学计算机学院 计算机系统与网络教学中心计算机系统与网络教学中心 教学大纲要求教学大纲要求 1 1、掌握网络协议的概念和网络三要素的、掌握网络协议的概念和网络三要素的 含义；含义； 2 2、了解计算机网络体系结构的概念，掌、了解计算机网络体系结构的概念，掌 握开放系统互连参考模型握开放系统互连参考模型OSI/RMOSI/RM、 TCP/IP TCP/IP体系结构的构成和各功能
2、层的体系结构的构成和各功能层的 基本功能，理解两者之间的主要差别。基本功能，理解两者之间的主要差别。 内容纲要内容纲要 n n 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 n n 开放系统互连的参考模型开放系统互连的参考模型 OSI/RMOSI/RM n n TCP/IP TCP/IP 参考模型参考模型 n n OSI/RMOSI/RM和和TCP/IPTCP/IP的比较的比较 n n 网络通信标准化组织网络通信标准化组织 内容纲要内容纲要 n n 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 n n 开放系统互连的参考模型开放系统互连的参考模型 OSI/RMOSI/RM n n TCP/IP
3、 TCP/IP 参考模型参考模型 n n OSI/RMOSI/RM和和TCP/IPTCP/IP的比较的比较 n n 网络通信标准化组织网络通信标准化组织 2.1 2.1 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 n n 计算机通信是一个复杂的过程，相互通计算机通信是一个复杂的过程，相互通 信的两个计算机系统必须信的两个计算机系统必须高度协调工作高度协调工作 才行，而这种才行，而这种“ “协调协调” ”是相当复杂的。是相当复杂的。 n n “ “分层分层” ”可以将庞大而复杂的问题，转化可以将庞大而复杂的问题，转化 为若干较小的局部问题，而这些较小的为若干较小的局部问题，而这些较小的 局部问
4、题就比较易于研究和处理。局部问题就比较易于研究和处理。 1969 1969年，世界上公认年，世界上公认ARPANETARPANET是第是第 一个计算机网络；一个计算机网络； pp资源共享资源共享 pp分布式控制分布式控制 pp分组交换方式分组交换方式 pp从逻辑上分为通信子网和资源子网从逻辑上分为通信子网和资源子网 pp采用层次化网络结构采用层次化网络结构 ARPANET 1974年，IBM公司首先公布了SNA（ 系统网络体系结构） SNA ISO/OSI-RM 1977年，ISO网络标准化，设 SC16。1984年制定OSI-RM 2.1 2.1 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构
5、 n n 首先发信人采用某种语言写成一封信，按照某种格首先发信人采用某种语言写成一封信，按照某种格 式填好地址，投入到信箱中。式填好地址，投入到信箱中。 n n 邮局收集信件，按照目的地址进行分类打包，并送邮局收集信件，按照目的地址进行分类打包，并送 到邮政处理中心。到邮政处理中心。 n n 处理中心汇集各个邮包，并进行再次分类，送到铁处理中心汇集各个邮包，并进行再次分类，送到铁 路等运输部门。路等运输部门。 n n 运输部门将邮包送到目的地的邮政处理中心。运输部门将邮包送到目的地的邮政处理中心。 n n 目的地的邮政处理中心解包后根据目的地址，将信目的地的邮政处理中心解包后根据目的地址，将信
6、 件送到相应的邮政分理处。分理处将信件送到收信件送到相应的邮政分理处。分理处将信件送到收信 人。收信人最终拆开信封，阅读信函。人。收信人最终拆开信封，阅读信函。 例题例题 ：一封信件的写作与发送过程：一封信件的写作与发送过程 2.1 2.1 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 写好一封信 填好信封 邮局分类打包 运输部门打包 发信人 收到一封信 按地址投送 邮局拆包分类 运输部门拆包 收信人 2 2个特点：不同的部门相互独立，又有联系个特点：不同的部门相互独立，又有联系 地址等信息都有相应的格式地址等信息都有相应的格式 2.1 2.1 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 n
7、 n 简单地说，协议是指通信双方必须遵循简单地说，协议是指通信双方必须遵循 的、控制信息交换的规则的集合，是一的、控制信息交换的规则的集合，是一 套语义和语法规则，用来规定有关功能套语义和语法规则，用来规定有关功能 部件在通信过程中的操作，它定义了数部件在通信过程中的操作，它定义了数 据发送和接收工作中必经的过程。协议据发送和接收工作中必经的过程。协议 规定了网络中使用的格式、定时方式、规定了网络中使用的格式、定时方式、 顺序和检错。顺序和检错。 网络协议定义 2.1 2.1 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 n n 语法语法：指数据与控制信息的结构或格式：指数据与控制信息的结构或
8、格式 ，确定通信时采用的数据格式，编码及，确定通信时采用的数据格式，编码及 信号电平等，回答信号电平等，回答“ “怎么讲怎么讲” ”。 n n 语义语义：协议的语义是指对构成协议的协：协议的语义是指对构成协议的协 议元素含义的解释议元素含义的解释“ “讲什么讲什么” ” n n 同步同步：规定了事件的执行顺序：规定了事件的执行顺序 网络协议的组成 2.1 2.1 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 n n 网络通信协议的特点是网络通信协议的特点是层次性层次性, ,可靠性可靠性和和 有效性有效性。 n n 协议的分层可以将复杂的问题简单化协议的分层可以将复杂的问题简单化 n n 协议可
9、靠性和有效性是正常和正确通信协议可靠性和有效性是正常和正确通信 的保证，只有协议可靠和有效，才能实的保证，只有协议可靠和有效，才能实 现系统内各种资源共享。现系统内各种资源共享。 网络协议的特点 2.1 2.1 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 协议层次模型 计算机A计算机B n+1层 n层 n-1层 (n+1)层与n层协议 接口，n层提供 服务 n层与(n-1)层协议 接口，(n-1)层提 供服务 n+1层 n层 n-1层 n层协议对等层 n+1层协议对等 层 n-1层协议对等 层 对等端虚通信 物理媒体实 通信 2.1 2.1 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 n
10、n 实体实体(Entity):(Entity):是通信时能发送和接收信是通信时能发送和接收信 息的任何软硬件设施；息的任何软硬件设施； n n 接口接口(Interface):(Interface):是指网络分层结构中各是指网络分层结构中各 相邻层之间的通信接口。相邻层之间的通信接口。 协议层次模型 2.1 2.1 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 n n 各层之间是独立的。各层之间是独立的。 n n 灵活性好。灵活性好。 n n 结构上可分割开。结构上可分割开。 n n 易于实现和维护。易于实现和维护。 n n 能促进标准化工作。能促进标准化工作。 分层的好处 2.1 2.1 网
11、络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 n n 若层数太少，就会使每一层的协议太若层数太少，就会使每一层的协议太 复杂。复杂。 n n 层数太多又会在描述和综合各层功能层数太多又会在描述和综合各层功能 的系统工程任务时遇到较多的困难。的系统工程任务时遇到较多的困难。 n n 设置合理的层数，有利于描述和综合设置合理的层数，有利于描述和综合 这些层次功能。这些层次功能。 层数多少要适当层数多少要适当 2.1 2.1 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 n n 按功能分层、归类，每层功能应明确、独按功能分层、归类，每层功能应明确、独 立。立。 n n 层与层的接口适合于标准化，其边界
12、的信层与层的接口适合于标准化，其边界的信 息流应尽可能少。息流应尽可能少。 n n 每一层只与相邻层有边界。每一层只与相邻层有边界。 n n 为满足各种通信服务需要，在一层内可形为满足各种通信服务需要，在一层内可形 成若干子层。成若干子层。 分层的原则 2.1 2.1 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 内容纲要内容纲要 n n 网络协议与分层体系结构网络协议与分层体系结构 n n 开放系统互连的参考模型开放系统互连的参考模型 OSI/RMOSI/RM n n TCP/IP TCP/IP 参考模型参考模型 n n OSI/RMOSI/RM和和TCP/IPTCP/IP的比较的比较 n
13、n 网络通信标准化组织网络通信标准化组织 2.22.2开放系统互连的参考模型开放系统互连的参考模型 OSI/RMOSI/RM OSI/RM体系结构 应用层 传输层 网络层 表示层 会话层 数据链路层 物理层 7 6 5 4 3 2 1 OSI参考模型中高层， 面向信息处理。 OSI参考模型中低层， 面向数据通信。 计算机通信网的信息流动 2.22.2开放系统互连的参考模型开放系统互连的参考模型 OSI/RMOSI/RM n n 物理层：物理层：利用传输介质为通信的网络节点之间建立、利用传输介质为通信的网络节点之间建立、 维护和释放物理连接，实现比特流的透明传输，进而维护和释放物理连接，实现比特
14、流的透明传输，进而 为数据链路层提供数据传输服务。为数据链路层提供数据传输服务。 n n 数据链路层：数据链路层：在物理层提供服务的基础上，在通信的在物理层提供服务的基础上，在通信的 实体间建立数据链路连接，传输以帧实体间建立数据链路连接，传输以帧(frame)(frame)为单位为单位 的数据包，并采取差错控制和流量控制的方法，使有的数据包，并采取差错控制和流量控制的方法，使有 差错的物理线路变成无差错的数据链路。差错的物理线路变成无差错的数据链路。 n n 网络层：网络层：为分组交换网络上的不同主机提供通信服务为分组交换网络上的不同主机提供通信服务 ，为以分组为单位的数据报通过通信子网选择
15、适当的，为以分组为单位的数据报通过通信子网选择适当的 路由，并实现拥塞控制、网络互连等功能。路由，并实现拥塞控制、网络互连等功能。 2.22.2开放系统互连的参考模型开放系统互连的参考模型 OSI/RMOSI/RM n n 传输层：传输层：向用户提供端到端（向用户提供端到端（end-to-endend-to-end）的）的 数据传输服务，实现为上层屏蔽低层的数据传数据传输服务，实现为上层屏蔽低层的数据传 输问题。输问题。 n n 会话层：会话层：负责维护通信中两个节点之间的会话负责维护通信中两个节点之间的会话 连接的建立、维护和断开，以及数据的交换。连接的建立、维护和断开，以及数据的交换。 n
16、 n 表示层：表示层：用于处理在两个通信系统中交换信息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、数据的的表示方式，主要包括数据格式变换、数据的 加密与解密、数据压缩与恢复等功能。加密与解密、数据压缩与恢复等功能。 n n 应用层：应用层：为应用程序通过网络服务，它包含了为应用程序通过网络服务，它包含了 各种用户使用的协议。各种用户使用的协议。 2.22.2开放系统互连的参考模型开放系统互连的参考模型 OSI/RMOSI/RM 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2AP1 计算机 2 应 用 程 序 数 据 H7应 用 程 序 数 据 7 6 5 4 3 2 1 7 6 2.22.2开放系统互连的参考模型开放系统互连的参考模型 OSI/RMOSI/RM 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2AP1 计算机 2 应 用 程 序 数 据 H7应 用 程 序 数 据 H6H7应 用 程 序 数 据 7 6 5 4 3 2 1 7 6 2.22.2开放系统互连的参考模型开放系统
