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计算机网络技术实用教程(第3版) 第3章 计算机网络体系结构 第3章 计算机网络体系结构 1 计算机网络体系结构概述 2 OSI/ISO开放系统互连参考模型 3 TCP/IP模型 4 OSI模型和TCP/IP模型的对比 1 计算机网络体系结构概述 1.1 建立计算机网络体系结构的必要性 为了能够使不同地理分布、且功能相对独立的计算机之间组成网络实现资源共享，计算机网络系统需要涉及和解决许多复杂的问题，包括信号传输、差错控制、寻址、数据交换和提供用户接口等一系列问题。计算机网络体系结构是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。 计算机网络系统，一般采用层次模型。在层次模型中，往往将系统所要实现的复杂功能分化为若干个相对简单的细小功能，每一项分功能以相对独立的方式去实现。这样就有助于将复杂的问题简化为若干个相对简单的问题，从而达到分而治之、各个击破的目的。 1 计算机网络体系结构概述 2 ISO/OSI开放系统互连参考模型 国际标准化组织ISO在1977年建立了一个分委员会来专门研究体系结构，提出了开放系统互连参考模型OSI/RM这是一个定义连接异种计算机标准的主体结构，OSI被认为是解决了已有协议在广域网和高通信负载方面存在的问题。 “开放”表示能使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统进行连接。 “互连”是指将不同的系统互相连接起来，以达到相互交换信息，共享资源，分布应用和分布处理的目的。 2 ISO/OSI开放系统互连参考模型 2.1 OSI七层模型 开放系统互连参考模型（OSI）采用分层的结构化技术，共分7层，从低到高为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 分层原则：即目标站第n层收到的对象应当与源站第n层发出的对象完全一致。 它由7个协议层组成，最低3层（1～3）是依赖网络的，实现通信子网的功能。高3层（5～7）是面向应用的，实现资源子网的功能。 2 ISO/OSI开放系统互连参考模型 2 ISO/OSI开放系统互连参考模型 2.2 OSI参考模型各层的功能 1．物理层(Physical Layer) 物理层位于OSI参考模型的最低层，它直接面向原始比特流的传输。物理层必须解决好包括传输介质、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在内的一系列问题。另外，物理层标准要给出关于物理接口的机械、电气、功能和规程特性，以便于不同的制造厂家既能够根据公认的标准各自独立地制造设备，又能使各个厂家的产品能够相互兼容。 2．数据链路层(Data Link Layer) 数据链路层涉及相邻节点之间的可靠数据传输，为了能够实现相邻节点之间无差错的数据传送，数据链路层在数据传输过程中提供了确认、差错控制和流量控制等机制。 2 ISO/OSI开放系统互连参考模型 3．网络层(Network Layer) 网络中的两台计算机进行通信时，中间可能要经过许多中间结点甚至不同的通信子网。网络层的任务就是在通信子网中选择一条合适的路径，使发送端传输层所传下来的数据能够通过所选择的路径到达目的端。 4．传输层(Transport Layer) 传输层是OSI七层模型中唯一负责端到端节点间数据传输和控制功能的层。传输层是OSI七层模型中承上启下的层，它下面的三层主要面向网络通信，以确保信息被准确有效地传输；它上面的三个层次则面向用户主机，为用户提供各种服务。 2 ISO/OSI开放系统互连参考模型 5．会话层(Session Layer) 会话层的主要功能是在两个节点间建立、维护和释放面向用户的连接，并对会话进行管理和控制，保证会话数据可靠传送。 会话连接和传输连接之间有三种关系：一对一关系；一对多关系；多对一关系。 会话过程中，会话层来需要决定使用全双工通信还是半双工通信。 6．表示层(Presentation Layer) 表示层专门负责有关网络中计算机信息表示方式的问题。表示层负责在不同的数据格式之间进行转换操作，以实现不同计算机系统间的信息交换。 3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型 7．应用层(Application Layer) 应用层是OSI参考模型中最靠近用户的一层，负责为用户的应用程序提供网络服务。与OSI参考模型的其他层不同的是，它不为任何其他OSI层提供服务，而只是为OSI模型以外的应用程序提供服务，如电子表格程序和文字处理程序。包括为相互通信的应用程序或进程之间建立连接、进行同步，建立关于错误纠正和控制数据完整性过程的协商等。应用层还包含大量的应用协议，如虚拟终端协议（Telnet）、简单邮件传输协议（SMTP）、简单网络管理协议（SNMP）和超文本传输协议（HTTP）等。 2 ISO/OSI开放系统互连参考模型 3.2.3