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1、计算机网络技术 高等教育出版社,第二章 计算机网络体系结构与协议,本章内容,1 网络体系结构的几个概念 2 OSI参考模型 3 TCP/IP协议集,计算机网络体系结构是指整个网络体系中的逻辑构成和功能分配，它是对构成计算机网络的各个组成部分所具备的功能的一组定义，它使计算机网络系统能够在统一的原则下进行设计、建造、使用和发展。它提出的问题并不是制造网络的某个产品部件，也不是具体的某个网络，而是对整个网络功能，进行合理地抽象和概括。由于它从全局出发研究、探讨计算机网络，所以对促进网络的合理化、标准化、高性能化、通用化，产生了巨大影响。,1. 网络体系结构的几个概念,协议 为进行计算机网络中的数据
2、交换而 建立的规则，标准或约定的集合称 为协议,1. 网络体系结构的几个概念,协议,语法 数据与控制信息的结构或格式,语义 需要发出何种控制信息，完成 何种动作以及做出何种应答,同步 事件实现顺序的详细说明,收发信的问题可以分成三个层次，即： 用户层 A B 邮局层 A B 运输部门层 A B,1. 网络体系结构的几个概念,特点：1 n层中的实体在实现自身定义的功能时，只直接使 用n-1层提供的服务。 2 n层将以下各层的功能增值加上自己的功能，为n+1 层提供更为完善的服务。 3 最底层只提供服务，最高层只享受服务，中间层既 提供又享受服务。,服务 在协议的控制下，两个对等的实体间通过通信
3、使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层 协议，还需要下一层提供的服务。,1. 网络体系结构的几个概念,关系 协议的实现保证下一层能够向上一层提供服务， 而对于本层，用户只看到服务而看不到下面的协 议。协议是水平的，是控制对等实体之间通信的 规则；而服务是垂直的，通过层间接口实现的。 并非在一个层内完成的全部功能都称为服务，只 有那些能够被高一层看得见的功能才能称为服务。 上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换 命令，这些命令称为服务原语。,收发信的问题可以分成三个层次，即： 用户层 A B 邮局层 A B 运输部门层 A B,协议,协议,协议,服务,服务,1. 网络体系结构的几个概念,我
4、们将这种层次结构称之为体系结构，也称为 洋葱皮结构。这种方法的关键在于合理地划分层 次，并确定每个层次的特定功能以及不同相邻层 次间的接口。,1. 网络体系结构的几个概念,分层的好处： 各层间是独立的。 灵活性好。 结构上可分割开。 易于实现和维护。 能促进标准化工作。,2. OSI参考模型,概述 1984年ISO颁布了开放式系统互联参考模型 OSI/RM（Open System Interconnect Reference Model）。 这是一个开放协议标准，有了这个开放的标准，各 网络设备厂商就可以遵照共同的标准来开发网络产品， 最终实现彼此兼容。,OSI参考模型,AH+DATA,PH+
5、AH+DATA,SH+PH+AH+DATA,TH+SH+PH+AH+DATA,TH+SH+PH+AH+DATA,NH+TH+SH+PH+AH+DATA,DH+NH+TH+SH+PH+AH+DATA,2. OSI参考模型,服务 1. 面向连接服务：具有建立连接，数据传输和连接 释放三个阶段。 2. 无连接服务：两个实体之间通信不需要先建立连 接；不需要通信实体处于激活状态。 包括数据报、证实交付和请求回答 三种类型。,2.1 物理层,1.物理层的功能 物理层位于OSI参考模型的最底层，向上与数 据链路层相连，向下直接连接传输介质。物理层的 作用是提供一些建立、维持和释放物理连接的方法， 以便能在
6、两个或多个数据链路实体间进行数据比特 流的传输。物理层要尽可能的屏蔽掉各种传输介质 和通信手段的差异，使数据链路层感觉不到这些差 异的存在，这样，数据链路层就可以不去考虑具体 的传输介质，专心致力于完成本层的服务。,2.1 物理层,2.物理层的特性 物理层是OSI参考模型最基础的一层，是建立在通信传输介质基础上的，实现系统和传输介质的物理连接接口。这里的连接主要指数据终端设备（DTE-Data Terminal Equipment）和数据电路端接设备(DCE-Data Circuit Terminating Equipment)之间的连接。,2.1 物理层,2.物理层的特性 机械特性：连接器的
7、形状、几何尺寸、引线数目 和排列方式、固定和锁定装置等。 电气特性：信号线的连接方式、发送器和接收器 的电气参数。 功能特性：规定每条连接线的功能，分为数据、 控制、定时、接地四类。 规程特性：规定使用连接线的操作过程。,2.2 数据链路层,1.数据链路层的基本概念 数据链路层介于物理层与网络层之间。主要作 用是将不可靠的物理链路改造成对于网络层来说无 差错的数据链路。所谓链路指的是一条中间没有任 何交换结点的点到点的物理线路段，有时也称为物 理链路。是构成计算机网络的基本单元。如果在一 条链路上传输数据，还必须有一些数据传输协议来 控制数据的传输，物理链路上再加上实现这些协议 的硬件或软件就
8、构成了数据链路。,2.2 数据链路层,2.数据链路层的功能 帧同步 差错控制 流量控制 链路管理,2.3 网络层,1.网络层的基本概念 网络层介于数据链路层与传输层之间，数据链路 层解决了相邻结点之间的数据帧的传输问题。如何通 过多个中间结点的通信子网进行通信是网络层要解决 的问题。,2.3 网络层,2.网络层的功能 路由选择 连接服务,2.4 传输层,1.传输层的基本概念 传输层是OSI模型的第四层，也是核心层。功能主要是为源主机到目的主机提供可靠、有效的数据传输，这种传输与当前网络或使用的网络无关。,2.传输层的功能 通信功能 用户功能,2.5 会话层,1.会话层的基本概念 会话层是OSI
9、模型的第五层，利用传输层提供的 传送服务，通过执行会话层协议，为表示层实体提 供会话服务功能。主要建立、维护和同步进行通信 的高层之间的对话。是用户直接交互工作的第一层， 尽管会话层被看成是一个用户层，但它的功能通常 是在操作系统中由系统软件来实现的。,2.5 会话层,2.会话层的服务 建立会话性能 管理会话性能 管理活动性能 礼貌性结束会话性能,2.6 表示层,1.表示层的基本概念 计算机网络是由不同的计算机互连而成的，各种 计算机采用的操作系统可能不同，其文件系统存在较 大差异，数据表示方法也千差万别。表示层的主要功 能就是将报文转换成某种能被各种入网计算机及运行 的应用程序互相理解的约定
10、格式，即网络中进行通信 的翻译。,2.6 表示层,2.表示层的功能 翻译：将IBM的EBCDIC码翻译为Windows 的ASCII码 加密：计算机帐户密码 压缩：常见的ZIP、JPEG、RM、MPEG格式,2.7 应用层,1.应用层的基本概念 应用层是OSI参考模型的最上层，为网络用户或 应用程序提供各种各样的网络服务，是计算机网络 与最终用户之间的界面。应用层包括文件传输、文 件管理、远程访问和打印机、电子邮件的消息处理 和终端仿真等网络服务。,OSI参考模型,提供可靠的比特流通道-链路,提高数据的准确性-数据链路,组建传输网络，选择路由，建立连接,为两个会话实体建立传输连接,为传输层提供
11、用户接口,屏蔽不同计算机系统的区别-翻译,给最终用户提供接口完成网络功能,资源子网,通信子网,3. TCP/IP协议集,1. TCP/IP协议概述 传输控制协议TCP (Transmission Control Protocol)和网际协议IP (Internet Protocol) 是由美国国防部高级研究计划局开发，在 ARPANET上采用的一个协议。该协议对应一个四 层模型，分别为：应用层、传输层、网际层和 网络接口层。,OSI参考模型,应用层,表示层,会话层,网络层,传输层,数据链路,物理层,TCP/IP参考模型,应用层,传输层,网际层,网络接口层,3.1 网络接口层,1. 基本概念 网络接口层负责把TCP/IP包放到网络传输 介质上以及从网络上接受TCP/IP包。它可以 连接不同类型的网络，使TCP/IP能适应新的 拓扑结构。,3.2 网际层,1. 基本概念 网际层负责寻址、打包和路由选择功能。 2. 核心协议 IP、 ARP、 ICMP、 IGMP,3.3 传输层,1. 基本概念 传输层负责给应用层提供会话和数据通信 服务。 2. 核心协议 TCP、 UDP,3.4 应用层,1. 基本概念 应用层给应用程序提供访问其他层服务的 能力，并定义应用程序用于交换数据的协议。 2. 核心协议 HTTP、 FTP 、SMTP,
