高职计算机网络

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1、主讲：宋一兵计算机网络基础与应用高等职业技术学校第3章 计算机网络体系结构 计算机网络基础 与应用第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节现在，计算机网络已经渗透到人类社会的方方面 面并与人们的日常生活紧密地融合在了一起。因此， 为了有效地利用资源从而使操作获益最大化，对于计 算机网络的研究就变得尤为重要了。本章主要讲述计 算机网络的基本概念和组成结构以及相关的通信处理 规则，使得读者对计算机网络这个庞大而复杂的知识 概念系统有一个从理论到实际的全面的认知。计算机网络基础与应用3.4节3.1 网络体系结构概述 局域网组建与维护3.2 开放系统互连参考模型 3.3 TCP/IP模

2、型及相关协议 3.4 OSI与TCP/IP两种模型的比较 计算机网络基础与应用第3章 计算机网络体系结构 第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.1 网络体系结构概述 局域网组建与维护按照计算机网络的操作特性和数据特性，将不同的功 能安排到不同模块中实现。这些模块不是并列的，而是按 照数据的流向自上而下（反过来说也可以）构成的层次化 的结构。层与层之间通过在标准的数据接口上交换数据来 实现通信。这样，复杂的通信处理问题就转化成了若干个 相对较小的层次内的局部问题，对其进行的研究和处理也 就变得相对容易了。 一个合理的层次结构所具有的特点和优点是：各层之 间相互独立，

3、任何层次的实现结构与方法对于其他层次来 说是透明的，相邻层之间只需要知道接口的要求即可。因 此在不改变提供给接口的数据的前提下，各层功能的改动 不会对其他层产生影响。这样，灵活性好，也易于实现和 维护。尤其是这种独立分开的结构能够让每一层次都可以 采用最合适的技术来实现。此外还利于标准化工作的进行 。计算机网络基础与应用3.1.1网络体系结构的分层特性 第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.1.2 网络体系结构的发展历程 局域网组建与维护最早提出计算机网络体系结构概念的是美国的IBM公 司。在1974年，IBM公司研究开发出了著名的网络标准 SNA系统网络体系结构

4、用于公司内部网络的建设。 当时，为了抢占计算机网络这个新兴的市场，不同厂 商都制定了各自的标准，生产的设备是互不兼容的。这种 情况严重阻碍了网络应用的发展。 为了让使用不同体系结构标准建设的计算机网络实现 互连互通，国际标准化组织ISO于20世纪70年代后期提出 了开放系统互连参考模型OSI。 在20世纪80年代，将OSI打败的是TCP/IP结构。几乎 所有的计算机网络采用的都是TCP/IP结构，使用的是 TCP/IP协议。 计算机网络基础与应用第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.1.3 几个基本概念 局域网组建与维护 1、同步 同步在这里指的是广义的、在一定条

5、件下发生什么事情 的特性，而且条件和时间有关，具有时序的含义。也就是说 ，通信的接收方在收到发送方传送过来的数据后，将根据数 据的内容做出适当的反应并返回相关信息。而发送方再根据 返回的信息发送下一部分数据信息。通信过程就在时间轴上 ，依照双方交替轮流的模式逐次展开。2、协议 在本小节开始的时候就已经提到，计算机网络中意图进 行通信的结点必须要遵守一些事先约定好的规则。这些为进 行数据交换而建立的规则、标准或约定称为协议，也称为网 络协议。计算机网络基础与应用第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.1.3 几个基本概念 局域网组建与维护 3、计算机网络体系结构 所谓

6、网络的体系结构，指的是计算机网络的各个层次及 协议的集合，即计算机网络及其部件完成的功能的精确定义 。需要注意的是，计算机体系结构的概念是理论的、抽象的 ，其在现实中有着不同的具体实现，这个具体实现包括了构 成网络的特定设备和线缆以及运行于其上的网络协议软件。 4、实体 任何接收或者发送数据的硬件单元或者软件进程模块都 可以称为通信实体，简称实体。这是一个描述计算机通信元 素的基本概念。 5、对等层 不同的网络结点，若它们遵循的是同一种网络体系结构 ，那么在不同结点上完成同样功能的层次称为对等层。计算机网络基础与应用第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.1.3 几

7、个基本概念 局域网组建与维护 6、对等层通信 在分层的网络体系结构中，由于下层与上层之间是相互 独立的，因此各层的功能对邻接层来说是透明的。即某个层 次既不知道它的下一个层次是干什么的，也不知道它的上一 个层次是干什么的。每个层次最多知道自己从上层接收来数 据并处理后再传递给下一层，结果是在通信的目的方，每个 层次都只处理与自己层次相关的内容。这就好像在两个对等 层之间有一条“通道”直接把数据传送过去一样，这种情况就 称为对等层通信。当然，实际上数据是在物理线路上传输的 ，是不存在这样的虚拟“通道”的，这只是为了描述和研究的 方便提出的概念而已。7、协议数据单元 对等层上传送的数据单位称为协议

8、数据单元 计算机网络基础与应用第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.1.3 几个基本概念 局域网组建与维护 8、连接 两个对等实体之间为了进行通信而进行的一种结合。9、服务 简单地说，下一层能被上一层看见的功能称为服务。 服务分为面向连接服务和无连接服务两大类。面向连接 的服务传输必须要经过建立连接、数据传送和释放连接三个 阶段，而且数据是按照顺序依次进行传输的，适合于大量数 据传送的情况。无连接的服务无需事先建立连接，可以根据 网络的情况动态地分配通信资源，既具有灵活方便的优点， 也具有不能保证数据传送顺序和传输质量的缺点，适合少量 数据传输的情况。 服务数据单

9、元 服务访问点计算机网络基础与应用第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.2 开放系统互连参考模型 局域网组建与维护计算机网络基础与应用第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.2 开放系统互连参考模型 局域网组建与维护计算机网络基础与应用在OSI模型中，发送数据的具体过程如下。 （1）要进行通信的源用户进程首先将要传输的数 据送至应用层，并由该层的协议根据协议规范进行处 理，为用户数据附加上控制信息后，形成应用层协议 数据单元再送至表示层。 （2）表示层根据本层的协议规范对收到的应用层 协议数据单元进行处理，给应用层协议数据单元附加 上表

10、示层的控制信息后，形成表示层的协议数据单元 再将它传送至下一层。 （3）数据按这种方式逐层向下传送直至物理层， 最后由物理层实现比特流形式的传送。第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.2 开放系统互连参考模型 局域网组建与维护计算机网络基础与应用第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.2 开放系统互连参考模型 局域网组建与维护计算机网络基础与应用1、物理层 物理层是OSI模型中最底下的层次，它直接与传输 介质相连，其主要功能可以简述为在连接各种计算机 的传输介质上透明地传输比特流。物理层为其上一层 数据链路层提供的服务就是向数据链路层屏

11、蔽这些差 别，使得数据链路层只需要专注于完成链路上数据的 传送任务即可。 ISO将OSI模型中物理层的功能定义为建立、维护 和释放数据链路实体之间的物理连接而提供机械的、 电气的、功能的和规范的特性，该物理连接用于在数 据链路实体之间进行二进制比特流的传输。即物理层 的数据单位是比特。第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.2 开放系统互连参考模型 局域网组建与维护计算机网络基础与应用2、数据链路层 物理层上面的层次叫做数据链路层，其主要功能可 以简单描述为在直接相邻的两个网络结点之间的线路 上无差错地传送数据，其传送的数据单位即数据链路 层的协议数据单元（PDU）

12、，称为帧（Frame）。该 层次功能实现的根本目的是在不太可靠的物理线路上 实现可靠的数据传输，即数据链路层提供网络中直接 相邻结点之间的可靠数据通信。 数据链路层关注的问题就是如何保证数据在数据链 路上实现正确地传送。如果数据在构成信道的每一段 链路上都能够正确地传输，那么最少在数据链路层上 保证了信息传输的可行性和准确性。第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.2 开放系统互连参考模型 局域网组建与维护计算机网络基础与应用3、网络层 位于数据链路层之上的计算机网络层次是网络层。 设置该层次的主要目的是实现用户数据在源端到目的 端之间的传输操作。 该层次要实现的主

13、要功能。 首先，网络层最核心的功能就是路由的选择。路由 就是一条从源端到目的端的路径，路由选择是为用户 数据确定一条从源端到目的端的传输通路。网络层处 理的数据单位，即网络层的协议数据单元称为分组或 者包（Packet）。 其次，确定一条路由并不是一项简单的任务，需要 考虑到分组有可能要经过不同拓扑结构、使用不同协 议并且基本参数也大相径庭的异构网络。 第三，通信的链路资源是要共享的，但共享带来的 问题是有可能产生拥塞。 第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.2 开放系统互连参考模型 局域网组建与维护计算机网络基础与应用网络层所提供的服务可以分为两类：面向连接的服

14、务和 无连接的服务。 （1）面向连接的服务 面向连接的服务也称为虚电路服务。即网络层在开始发 送分组之前必须建立连接，不同的连接由不同的标识符进行 区分。一条带有标识符的连接就是一条虚电路。通信的所有 分组都沿着虚电路依次进行传送。在所有分组传送完毕后要 释放连接（虚电路）。这种面向连接的服务提供顺序、可靠 的分组传输，适用于长报文的通信，一般应用于稳定的专用 网络。 （2）无连接的服务 使用无连接的服务不需要事先建立连接，各个分组携带 全部信息，依据网络的实际情况，独立选择路由到达目的端 。它只提供尽最大努力的服务，因此不能保证传输的可靠性 。独立选择路由的模式也不能保证分组到达的顺序性。但

15、是 其操作灵活且健壮性较强，适合于短报文传输以及对实时性 和可靠性要求不高的环境。第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.2 开放系统互连参考模型 局域网组建与维护计算机网络基础与应用4、传输层 传输层也称为运输层，是位于网络层之上的层次。 它在整个网络体系结构中占据着比较重要的位置 位于资源子网的最底层并与通信子网直接相连，是面 向应用的服务与面向通信的服务的转接层。 传输层的主要功能是在源主机进程和目的主机进程 之间提供端到端的通信。即传输层从会话层接收数据 ，根据实际情况决定是否将其拆分成更小的单元，然 后传递给网络层，并确保到达对方的数据正确无误。 传输层处

16、理的数据单位称为报文 第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.2 开放系统互连参考模型 局域网组建与维护计算机网络基础与应用5、会话层 会话层位于传输层之上，用于在两台不同计算机之 上的用户进程建立会话（Session）关系。会话被定义 为两个不同计算机上的用户进程之间的一次信息交互 ，一般是进行类似传输层的数据传输，比如传递一些 用户要求的数据，包括文件等内容。 会话层提供的服务之一是管理会话。这个功能包括 在不同计算机上的两个用户应用进程之间建立、使用 和结束会话。 会话层提供的第二个服务是令牌管理。令牌是一种 特殊的数据，只有拥有令牌的一方才拥有执行操作的 权利。 会话层提供的第三个服务是同步。 第3章： 计算机网络体系 结构 3.1节3.2节3.3节3.4节3.2 开放系统互连参考模型 局域网组建与维护计算机网络基础与应用6、表示层 表示层位于会话层之上，是OSI模型的第六层。它 用于执行某些通用的信息处理操作以减少用户工作的 复杂度。在OSI模型中，表示层关注的是所传