第二章 计算机网络体系结构..ppt

第二章 计算机网络的体系结构 计算机网络体系结构的定义 一个完整的网络需要一系列网络协议构成一套完整的网络协议集。大多数网络在设计时，是将网络划分为若干个相互联系而又各自独立的层次，然后针对每个层次及每个层次间的关系制定相应的协议，这样可以减少协议设计的复杂性。像这样的计算机网络层次结构模型及各层协议的集合称为计算机网络体系结构(Network Achitecture)。 计算机网络体系结构包括三类重要的相互有关的结构，即物理结构、逻辑结构和软件结构。 物理结构 物理结构元素是完成一定功能的物理部件。系统的物理结构依赖于所处理的任务，这些部件可以是集成电路、计算机部件、计算机或由计算机组成的系统。 物理结构决定系统所需的资源，即所需硬件设备的数目及技术要求。在构造系统时，首先注意的可能是物理结构；但是，在进行系统分析时，先研究的却应该是逻辑结构。 逻辑结构 逻辑结构元素决定输入、存储、发送、处理或信息传递的基本操作功能。常将逻辑结构元素称为逻辑模块。逻辑结构可以是计算机操作系统、终端模块、通信程序模块等。逻辑结构元素还可以是相关的几个逻辑模块联合起来的更复杂的实体。 软件结构 软件结构的组成：数据处理、进程访问、硬件故障诊断、数据发送、通信（或信道）控制等。软件结构元素就是各种程序。程序之间的相互作用保证了必要的信息处理任务的正确执行。 计算机网络体系层次结构的划分原则 计算机网络体系结构中每一层都是建立在下一层的基础上，下一层为上一层提供服务，上一层在实现本层功能时会充分利用下一层提供的服务。但各层之间是相对独立的，高层无需知道低层是如何实现其功能的，仅需知道低层通过层间接口所提供的服务即可。当任何一层因技术进步发生变化时，只要接口保持不变，其他各层都不会受到影响。当不再需要某层提供的服务时，甚至可以将这一层取消。 计算机网络体系结构分层的优点 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 开放系统互连参考模型 国际标准化组织（ISO）在1979年正式颁布了开放系统互连参考模型（Open System Interconnection/Reference Model，OSI/RM），作为国际网络体系结构标准。这是一个定义连接异构计算机网络的标准体系结构。我国相应的国家标准是GB9387。 OSI参考模型是一个描述网络层次结构的模型，其标准保证了各类网络技术的兼容性和互操作性，描述了数据或信息在网络中的传输过程以及各层在网络中的功能和架构。 OSI参考模型主要包括三个层面的内容：OSI参考模型、各层的协议和各层的服务。OSI参考模型是计算机网络体系结构的层次框架；协议定义同一层对等实体间信息交换的规范，它是水平的。服务描述（N）实体向（N+1）层提供的服务，以实现（N+1）层的功能，它是垂直的。 ISO/OSI的一些基本概念 实体与对等实体 实体(Entity)是每一层中实现该层功能的软件或硬件或它们的结合，在发送端与接收端同一层次的实体称为对等实体(Peer Entities)。 协议和协议数据单元 协议是某一个层次中指导实体之间通信的规则。 协议包含三个方面的要素： 语法 语法用来规定由协议的控制信息和传送的数据所组成和传输信息应遵守的格式，即传输信息的数据结构形式，以便通信双方能正确地识别所传送的各种信息。 语义 语义是指对构成协议的各个协议元素的含义的解释。不同的协议元素规定了通信双方所要表达的不同含义，如帧的起始定界符、传输的源地址和目的地址、帧校验序列等。不同的协议元素还可以用来规定通信双方应该完成的操作，如在什么条件下信息必须应答或重发等。 同步 它规定实体之间通信的操作执行顺序，协调双方的操作，使两个实体之间有序地进行合作，共同完成数据传输任务。这里的同步并不是指双方同时进行同样的操作。 服务、服务访问点和服务原语 服务有两种形式： 面向连接的服务（Connection-Oriented Service） 面向连接的服务是指传输服务是在一条事先建立好的链路上进行的。如同电话方式，在通话前先进行拨号连接，通话后释放该连接。 无连接的报务(Connectionless Service) 无连接的服务是指传输前不需事先建立连接。如同邮政通信，每个信件上都有一个收信人的地址，根据地址选定路线传递。 服务访问点 在同一节点中，相邻两层的实体相互作用的地方称为服务访问点(Service Access Point，SAP)。服务访问点SAP是上下层实体之间信息交换的接口。每个SAP有一个标识它的惟一地址。SAP的一个例子是TCP/IP体系中的协议端口。 服务原语 OSI规定可以使用以下4种服务原语： 请求(Request)：（N+1）层实体请求（N）层实体提供服务，如