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1、复习第一章,计算机网络定义和功能 计算机网络的分类 局域网、城域网和广域网的例子 计算机网络的二级子网结构 计算机网络的拓扑结构,第二章 网络体系结构,本章教学目标： 计算机网络体系结构的概念 ISO/OSI 参考模型 TCP/IP 模型 ISO/OSI 和TCP/IP的比较 本章难点：服务、接口和协议的概念,计算机网络体系结构概述,计算机网络系统需要涉及和解决许多复杂的问题，计算机网络体系结构是我们为简化这些问题的研究、设计与实现而抽象出来的一种结构模型。,为了实现资源共享（例如：文件传输），需要解决,衰减 噪音问题,网络编址 路径选择,应对数据 重复、 错误、丢失,文件 格式 兼容问题,网
2、络中节点 出现拥堵， 怎么办？,分层的必要性？,降低协议设计的复杂性， 提高灵活性 大多数网络都按层（layer）的方式来组织，进行“分而治之”的处理。,划分层次的概念举例,计算机 1 向计算机 2 通过网络发送文件。 可以将要做的工作进行如下的划分。 第一类工作与传送文件直接有关。 确信对方已做好接收和存储文件的准备。 双方协调好一致的文件格式。 两个计算机将文件传送模块作为最高的一层 。剩下的工作由下面的模块负责。,两个计算机交换文件,文件传送模块,计算机 1,计算机 2,文件传送模块,只看这两个文件传送模块 好像文件及文件传送命令 是按照水平方向的虚线传送的,把文件交给下层模块 进行发送
3、,把收到的文件交给 上层模块,再设计一个通信服务模块,文件传送模块,计算机 1,计算机 2,文件传送模块,只看这两个通信服务模块 好像可直接把文件 可靠地传送到对方,把文件交给下层模块 进行发送,把收到的文件交给 上层模块,通信服务模块,通信服务模块,再设计一个网络接入模块,文件传送模块,计算机 1,计算机 2,文件传送模块,通信服务模块,通信服务模块,网络接入模块,网络接入模块,通信网络,网络 接口,网络 接口,网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作 例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。,分层的好处,各层之间是独立的。 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
4、。,分层时要依据以下原则：, 根据功能进行抽象分层，每个层次所要实现的功能或服务均有明确的规定。 每层功能的选择应有利于标准化。 不同的系统分成相同的层次，对等层次具有相同功能。 高层使用下层提供的服务时，下层服务的实现是不可见的 层的数目要适当。层次太少功能不明确，层次太多体系结构过于庞大。,计算机网络的分层模型,重要术语,实体： 用于实现各层相应功能的活动元素 对等实体： 不同机器上位于同一层次、完成相同功能的实体 协议： 指对等实体之间交换数据或通信时所必须遵守的 规则或标准的集合。 三要素:语法:数据与控制信息的格式、信号电平等 语义:协议语法成分的含义，包括协调用的控制信息和差错管理
5、 语序：时序控制和速度匹配关系,关于协议要素的一个比喻,信封的格式由语法来定义，而格式的含义由语义来规定。,重要术语,服务：每一层为相邻的上一层所提供的功能 接口：定义下层向其相邻的上层提供的服务及原语操作，并使下层服务的实现细节对上层是透明的。,服务、接口、协议的说明,每一层的目的都是向它的上层提供一定的服务，N层向N+1层提供的服务通过两层之间的接口来实现 每一层把如何实现这一服务的细节对上层加以屏蔽。,服务、接口、协议的说明,服务定义该层作些什么，而不管上面的层如何访问它或该层如何工作。 协议定义同等层对等实体之间交换的帧，分组和报文的格式及意义的规则。 某一层的接口告诉上面的进程如何访
6、问它，定义的是需要什么参数以及预期结果是什么样。 (与该层如何工作无关) 只要不改变提供给上一层的服务，对等实体之间的协议可以改变,实体、协议、服务 和服务访问点,实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。 在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。 要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。,关于网络分层模型的类比,汉语,法语,翻译A,秘书A,翻译B,秘书B,Email，电话，传真，电报,英语,英语,关于网络分层模型的类比,层次结构的优点,各层之间相对独立（接口不变） 灵活性好 易于实现和维护 有利
7、于促进标准化,计算机网络体系结构,概念：计算机网络系统中的层、各层中的协议以及层次之间接口的集合称为计算机网络体系结构 说明： 不同的网络体系结构中，分层的数量， 各层的名称、内容以及提供的服务有所不同,为什么网络体系结构需要标准化？,历史上的网络体系结构 ： IBM公司 SNA（System Network Architecture)1974年 DEC公司 DNA (Digital Network Architecture) 1975年 UNAIVAC公司 DCA (Distributed Computer Architecture) 1976年 存在缺点： 体系结构的专用性： 体系结构上差
8、异很大，互不兼容 体系结构的封闭性： 相互之间不能互操作,专用技术与开放技术的对比,专用（Proprietary） 个别厂商开发、拥有并控制 一个公司或一个公司集团掌握了整个技术 开发（Open） 技术的免费使用是对公众开放的 不同厂商的符合该标准的网络产品可以互相兼容，进行互操作.,ISO/OSI 网络参考模型,1984年，国际标准化组织(ISO)颁布了开放系统互连参考模型OSI/RM OSI/RM:The Reference Model of Open System Interconnection 开放的系统 定义连接异种计算机的标准体系结构,各层功能简介,1、物理层（Physical l
9、ayer） ： 功能：完成两结点间比特流的传输 涉及问题： 传输介质、信道类型 数据与信号之间的转换、信号传输中的衰减和噪声等 物理接口的机械、电气、功能和规程特性,各层功能简介,2、数据链路层（Data link layer） ： 功能：相邻结点间数据的正确传送； 涉及问题： 确认 差错控制 流量控制,各层功能简介,3、网络层（Network Layer）: 功能：在通信子网中选择一条合适的路径，使源计算机发送的数据能够通过所选择的路径到达目的计算机 涉及问题： 寻址方案 路由选择 提供拥塞控制机制 解决异构网络互连,各层功能简介,4、传输层（Transport layer）： 功能：负责端
10、到端进程间数据传输和控制功能 涉及问题： 传输层为了向会话层提供可靠的端到端传输服务 使用了差错控制和流量控制等机制 数据分段 具备承上启下的特性,各层功能简介,5、会话层（Session layer） 功能：在两个节点间建立、维护和释放面向用户的连接，并管理数据的交换。 提供令牌管理和同步两种服务功能 6、表示层（Presentation layer） 功能：主要用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。 7、应用层（Application layer） 功能：负责为用户的应用程序提供网络服务 常见的应用层服务有文件传送、虚拟终端、远
11、程用户登录、电子邮件、网络电话、WWW、VOD等。,PDU,OSI模型中，同等实体间所传输的数据称为协议数据单元PDU (Protocel Data Unit),PDU,应用层协议数据单元,表示层协议数据单元,会话层协议数据单元,Segment 报 文,(packet) 分 组,(frame) 帧,比特流,各层PDU,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用进程数据先传送到应用层,加上应用层首部，成为应用层 PDU,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP
12、1,计算机 2,应用层 PDU 再传送到运输层,加上运输层首部，成为运输层报文,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运输层报文再传送到网络层,加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,IP 数据报再传送到数据链路层,加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层帧再传送到物理层,
13、最下面的物理层把比特流传送到物理媒体,计算机 1 向计算机 2 发送数据,应用层(application layer),5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,物理传输媒体,计算机 1,AP2,AP1,电信号（或光信号）在物理媒体中传播 从发送端物理层传送到接收端物理层,计算机 2,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,物理层接收到比特流，上交给数据链路层,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部 取出数据部分，上
14、交给网络层,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,网络层剥去首部，取出数据部分 上交给运输层,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运输层剥去首部，取出数据部分 上交给应用层,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用层剥去首部，取出应用程序数据 上交给应用进程,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1
15、,计算机 2,我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应 用 程 序 数 据,10100110100101 比 特 流 110101110101,注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次,应 用 程 序 数 据,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,10100110100101 比 特 流 110101110101,计算机 2 的物理层收到比特流后 交给数据链路层,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部后 把帧的数据部分交给网络层,H2,T2,H3,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,网络层剥去分组首部后 把分组的数据部分交给运输层,H4,计算机 1 向计算机 2 发送
