第2章计算机网络体系结构与协议资料.ppt

第2章 计算机网络体系结构与协议 本章学习要求： 掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念 掌握：网络体系结构的层次化研究方法 掌握：OSI参考模型及各层的基本服务功能 掌握：TCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本服务 功能与协议族 了解：OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 计算机网络是由多种计算机和各类终端通过通信线路连接起来的复合系统。在这个系统中，由于计算机型号不一，终端类型各异，加之线路类型、连接方式、同步方式、通信方式的不同，给网络中各结点的通信带来许多不便。由于在不同计算机系统之间，真正以协同方式进行通信的任务是十分复杂的。为了设计这样复杂的计算机网络，早在最初的ARPANET设计时即提出了分层的方法。“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部总是比较易于研究和处理。 以日常写信并通过邮局邮寄的过程为例进行来说明网络分层的概念。 如有一封从南开大学到清华大学的信。 对通信双方来讲，真正关心的是信的内容，但为了将信传递到对方手中，需要进行相应的处理，中间经历多个环节。 写信人、邮局、运输部门对信件的封装：用户（写信人）需要将信装入信封，信封上需要填写收信人地址、姓名和邮编以及寄信人的地址、姓名和邮编，还有投递方式等。这就是写信人对信件的封装，邮局和运输部门都需按照用户的指示来投递信件。 写信人和收信人之间的协议（约定）：写信时必须采用双方都懂的语言，开头是对方称谓、中间是内容、最后是落款和时间等。这样，对方收到信后，才可以看懂信中的内容，知道是谁写的，什么时候写的等。例如，间谍之间通过密码来传递信息。 邮局与邮局之间的协议（约定）：A地和B地的邮局应采用相同的规则或约定，当A地的信件到达B地后，B地邮局能按相互的约定将信件传送到收信人手中。 运输部门与运输部门之间的协议（约定）：A、B两地的运输部门将按照它们事先的约定，将信件交给指定的邮局，或接受邮局发送来的信件。 寄信人与邮局之间的协议（约定）：信写好之后，必须将信封装并交由邮局寄发，这时寄信人按规定填写信封并购买邮票。 邮局与运输部门之间的协议（约定）：邮局先将信件进行分拣和分类，再交付运输部门进行运输，如航空信交民航、平信交铁路或公路运输部门等。这时邮局和运输部门将约定信件的到站地点、时间和包裹形式等。 为了将信件从A地送到B地的收信人手中，A地邮局与B地邮局之间、A地运输部门与B地运输部门之间都有一定的协议或约定。 1、协议（Protocol） 计算机网络的通信是一个非常复杂的过程，因此通信双方都应遵循一定的规则和规程，这就是协议（Protocol）。即通信双方在通信过程中必须遵守的规则的集合。 协议代表着标准化，它是一组规则的集合，是进行交互的双方必须遵守的约定。 在网络系统中，为了保证数据通信双方能正确而自动地进行通信，针对通信过程的各种问题，制定了一整套约定，这就是网络系统的通信协议。 从本质上讲，协议是一种特殊的软件，是一套语义和语法规则，用来规定有关功能部件在通信过程的操作。 协议有三个要素，即： ○ 语法（Syntax）——数据与控制信息的格式、数据编码等。如：数据格式、编码、信号电平等。 ○ 语义（Semantic）——控制信息的内容，需要做出的动作及响应。如：需要发生何种控制信息，完成何种动作，做出何种应答等。 ○ 时序（Timing）——事件先后顺序和速度匹配。是对事件实现顺序的详细说明，如：速度匹配、排序等。 以两个人打电话为例来说明协议的概念： 甲要打电话给乙，首先甲拨通乙的电话号码，对方电话振铃，乙拿起电话，然后甲乙开始通话，通话完毕后，双方挂断电话。 在这个过程中，甲乙双方都遵守了打电话的协议。 其中，电话号码就是“语法”的一个例子，一般电话号码由五到八位阿拉伯数字组成，如果是长途要加拨区号，国际长途还有国家代码等等；两人之间的谈话选择使用什么语言也是语法 甲拨通乙的电话后，乙的电话振铃，振铃是一个信号，表示有电话打进，乙选择接电话，讲话；这一系列的动作包括了控制信号、响应动作、讲话内容等等，就是“语义”的例子； “时序”的概念更好理解，因为甲拨了电话，乙的电话才会响，乙听到铃声后才会考虑要不要接，这一系列事件的因果关系十分明确，不可能没有人拨乙的电话而乙的电话会响，也不可能在电话铃没响的情况下，乙拿起电话却从话筒里传出甲的声音。 2 协议分层 近40年来，计算机网络飞速发展，已成为一种复杂、多样的大系统，计算机网络的实现要解决很多复杂的技术问题：支持多种通信媒体（如电话线、铜缆、光纤、卫星等）；支持多厂商、异种机互联，包括软件的通信约定至硬件接口的规范；支持多种业务，如批处理、交互分时、数据库等；支持高级人机接口