计算机网络体系结构

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1、*计算机网络体系结构第第2 2章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构1*计算机网络体系结构第第2 2章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构2.1 2.1 网络体系结构的基本概念网络体系结构的基本概念2.2 OSI/RM2.2 OSI/RM参考模型参考模型2.3 TCP/IP2.3 TCP/IP参考模型参考模型2.4 OSI/RM2.4 OSI/RM与与TCP/IPTCP/IP的比较的比较2.5 2.5 网络协议标准化组织和管理机构网络协议标准化组织和管理机构2*计算机网络体系结构2.1 2.1 网络体系结构的基本概念网络体系结构的基本概念计算机网络的四个重要概念：协议（protocol

2、）层次（layer）接口（interface）体系结构（architecture）3*计算机网络体系结构1. 1. 什么是网络协议什么是网络协议 网络协议是为网络数据交换而制定的规则、约定与标准网络协议是为网络数据交换而制定的规则、约定与标准 。 网络协议的三要素：语法、语义与时序。网络协议的三要素：语法、语义与时序。 语法语法（SyntaxSyntax） ：是用户数据与控制信息的结是用户数据与控制信息的结构与格式、数据编码、电平信号等。构与格式、数据编码、电平信号等。 语义语义（SemanticsSemantics） ：控制信息的内容，需要做控制信息的内容，需要做出的动作及响应；出的动作及响

3、应； 时序时序（TimingTiming） ：事件实现（信息交流）顺序事件实现（信息交流）顺序的详细说明。的详细说明。4*计算机网络体系结构2. 2. 层次（层次（layerlayer）分层是人们处理复杂问题的基本方法：将总体要实现的很多功能分配在不同层次中；对每个层次要完成的服务及服务要求作出明确规定 ；将不同的系统分成相同的层次；在不同系统的最低层之间存在着“物理”通信；不同系统的对等层次之间存在着“虚拟”通信；对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信规定 ；高层使用低层提供的服务时，并不需要知道低层服 务的具体实现方法。 5*计算机网络体系结构邮政系统中的通信过程邮政系统中的通信过程通信

4、者活动通信者活动邮局服务业务邮局服务业务邮局转送业务邮局转送业务发信者发信者收信者收信者运输部门的邮件运输业务运输部门的邮件运输业务书写信件书写信件 贴邮票贴邮票 送邮箱送邮箱收集信件收集信件 盖邮戳盖邮戳 信件分拣信件分拣信件打包信件打包 送运输部门送运输部门路由选择路由选择 运输运输转送邮局转送邮局 接收邮包接收邮包分发邮件分发邮件 邮件拆包邮件拆包信件投递信件投递 信件分拣信件分拣阅读信件阅读信件 取信件取信件通信者活动通信者活动邮局服务业务邮局服务业务邮局转送业务邮局转送业务6*计算机网络体系结构分层的好处分层的好处 各层之间相互独立各层之间相互独立 各层都可以采用最合适的技术来实现各

5、层都可以采用最合适的技术来实现 灵活性好，便于模块化设计灵活性好，便于模块化设计 降低了问题的复杂性降低了问题的复杂性 易于实现和维护易于实现和维护 有利于促进标准化有利于促进标准化7*计算机网络体系结构3. 3. 接口（接口（interfaceinterface）接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连 接点;同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的 接口，低层向高层通过接口提供服务;只要接口条件不变、低层功能不变，低层功 能的具体实现方法与技术的变化不会影响整 个系统的工作。8*计算机网络体系结构4. 4. 网络体系结构网络体系结构 计算机网络是一种非常复杂的系统，因此连网的计算机网络是一种非

6、常复杂的系统，因此连网的计算机计算机 之间的通信过程是一个非常复杂的过程。之间的通信过程是一个非常复杂的过程。 为了实现这一过程，通常以为了实现这一过程，通常以分层分层的观点来分析网络的各的观点来分析网络的各 个组成部分的功能。个组成部分的功能。 计算机网络体系结构计算机网络体系结构是是网络层次结构模型与各层协议的网络层次结构模型与各层协议的 集合。集合。 网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精确网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精确 的定义。的定义。 体系结构是抽象的，而实现是指能够运行的一些硬件和体系结构是抽象的，而实现是指能够运行的一些硬件和 软件。软件。9*计算机网络

7、体系结构2.2 ISO/OSI2.2 ISO/OSI参考模型参考模型 为了解决各种不同类型的计算机系统和网络之间的为了解决各种不同类型的计算机系统和网络之间的 互连问题，国际标准化组织互连问题，国际标准化组织ISOISO提出了提出了开放系统互连开放系统互连 的参考模型的参考模型OSI/RMOSI/RM(Open System Interconnection Reference Mode)(Open System Interconnection Reference Mode) 在在OSIOSI中中 的的“ “开放开放” ”是指只要遵循是指只要遵循OSIOSI标准，一个系标准，一个系统就可以与位于

8、世界上任何地方、同样遵循同一标统就可以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标 准的其它任何系统进行通信。准的其它任何系统进行通信。10*计算机网络体系结构OSI/RMOSI/RM分层的原则分层的原则 网络中各节点都具相同的层次；网络中各节点都具相同的层次； 不同节点的相同层具有相同的功能；不同节点的相同层具有相同的功能； 同一节点内各相邻层之间通过接口通信；同一节点内各相邻层之间通过接口通信； 每一层可以使用下层提供的服务，并向其上每一层可以使用下层提供的服务，并向其上 层提供服务；层提供服务； 不同节点的对等层通过协议来实现对等层之不同节点的对等层通过协议来实现对等层之 间的通信。间的通信。1

9、1*计算机网络体系结构Application提供各种网络应用接口提供各种网络应用接口Presentation数据表示、压缩与加密数据表示、压缩与加密Session主机间的会话管理主机间的会话管理Transport端到端的可靠传输端到端的可靠传输Network寻址和路由选择寻址和路由选择Data Link相邻节点间的可靠传输相邻节点间的可靠传输Physical二进制比特流传输二进制比特流传输资源子网资源子网通信子网通信子网OSIOSI参考模型的结构参考模型的结构12*计算机网络体系结构物理层的主要功能物理层的主要功能实现比特流的透明传输，为数据链 路层提供数据传输服务； 利用传输介质为通信的网络

10、节点之 间建立、管理和释放物理连接； 物理层的数据传输单元是“比特” 。13*计算机网络体系结构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。 在物理层提供的服务基础上，数据链路 层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。数据链路层的主要功能数据链路层的主要功能14*计算机网络体系结构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；为数据在节点之间传输创建逻辑链路；实现拥塞控制、网络互连等功能；向传输层提供面向连接或无连接的服务；数据传输单元是“分组”（包）。网络层的主要功能网络层的主要功能15*计算机网络体系结构向用户提供可靠端到端（end-

11、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， 是计算机通信体系结构中关键的一层；传输的数据单元是“报文段”。传输层的主要功能传输层的主要功能16*计算机网络体系结构会话层的主要功能:负责维护两个节点之间会话连接的建立和管理； 管理数据交换。表示层的主要功能: 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式； 数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复 。应用层的主要功能:为各种应用程序提供了网络服务。OSIOSI模型高层的功能模型高层的功能17*计算机网络体系结构OSI/RMOSI/RM的特性的特性 它是一种它是一种异构系统

12、互连异构系统互连的的分层分层结构；结构； 提供了控制互连系统交互规则的提供了控制互连系统交互规则的标准框架标准框架； 定义了一种定义了一种抽象结构抽象结构，而非具体实现的描述；，而非具体实现的描述； 不同系统的不同系统的对等实体对等实体之间的通信由该层的之间的通信由该层的协议协议管理；管理； 同一系统同一系统相邻层相邻层之间的之间的接口接口定义了定义了原语原语操作和低层向操作和低层向 高层提供的高层提供的服务服务； 定义了定义了面向连接面向连接和和无连接无连接的数据交换服务；的数据交换服务； 直接的数据传送直接的数据传送仅在最底层实现；仅在最底层实现； 每层完成所定义的功能，修改本层功能并不影

13、响其它每层完成所定义的功能，修改本层功能并不影响其它 层。层。18*计算机网络体系结构OSIOSI层的概念层的概念 层层 是开放系统的逻辑划分，代表功能上相对独立的一个子系是开放系统的逻辑划分，代表功能上相对独立的一个子系 统。统。 （N N）层表示层表示OSIOSI层次结构中的任一层，层次结构中的任一层， （N N1 1）层表示指定层次的相邻上层，层表示指定层次的相邻上层， （N N1 1）层表示指定层次的相邻下层。层表示指定层次的相邻下层。 层的功能层的功能 各层具有的通信能力，是内在的通信能力，由标准指定。各层具有的通信能力，是内在的通信能力，由标准指定。 每一层的通信实体都向相邻上层提

14、供一定的服务。每一层的通信实体都向相邻上层提供一定的服务。 本层的服务应是相邻下层的服务与本层功能的综合。本层的服务应是相邻下层的服务与本层功能的综合。 即：（即：（N N）层服务（层服务（N N）层功能（层功能（N N1 1）服务服务19*计算机网络体系结构服务（服务（serviceservice） 服务服务分层体系结构中，下层通信实体（服务提供者）为上层实体（服务分层体系结构中，下层通信实体（服务提供者）为上层实体（服务 用户）提供的通信功能。用户）提供的通信功能。 Service:Service: what is to be done, but not how to do it. wha

15、t is to be done, but not how to do it. 服务原语服务原语服务是通过一组所谓服务是通过一组所谓“ “服务原语服务原语” ”来执行。服务原语可划分为以下四来执行。服务原语可划分为以下四类，每种代表一种通信操作：类，每种代表一种通信操作：uu requestrequest（请求）请求）用户实体要求服务做某项工作用户实体要求服务做某项工作 uu indicationindication（指示）指示）用户实体被告知某事件发生用户实体被告知某事件发生 uu responseresponse（响应）响应） 用户实体表示对某事件的响应用户实体表示对某事件的响应 uu confirmconfirm（证实）证实）用户实体收到关于它的请求的答复用户实体收到关于它的请求的答复 20*计算机网络体系结构实体和用户实体和用户 实体实体所谓所谓实体实体，指能够发送和接收信息的任何软硬件，指能够发送和接收信息的任何软硬件 设施。设施。实体是层功能实现的真正承担者实体是层功能实现的真正承担者( (相应的硬软件相应的硬软件) ) 。 一个系统可以包含一至多个实体。一个系统可以包含一至多个实体。 不同系统中处在同一层的实体为对等实体。不同系统中处在同一层的实体为对等实体。为了实现资源共享，网络中不同实体之间应能相为了实现资源共享