第3章计算机网络体系结构解说.ppt

第3章 计算机网络体系结构 3.1 网络体系结构概述 网络的体系结构是指这个计算机网络及其部件所要完成的功能的一组抽象定义，是描述计算机网络通信方法的抽象模型结构，一般是指网络的各层及其协议的集合。 分层处理所带来的好处是：每一层可以实现一种相对独立的功能，因而可将一个难以处理得复杂问题分解为若干容易处理的较小的问题。计算机网络体系采用层次结构，可以使各层之间相对独立，灵活性好，易于实现和维护，而且各层结构上可以分割开，每层都可以采用最合适的技术来实现. 3.1.1 网络体系结构发展史 国际标准化组织ISO的技术委员会于1983年提出了开放系统互连参考模型，即著名的ISO7498国际标准（我国相应的国家标准是GB9387），记为OSI/RM或者ISO/OSI/RM。开放系统互连的目的是使世界范围内的应用系统能够开放式（而不是封闭式）的进行信息交换。 3.1.2 网络分层的意义 所谓分层设计方法，就是按照信息的流动过程将网络的整体 分层设计方法将整个网络通信功能划分为垂直的层次集合后，在通信过程中下层将向上层隐蔽下层的实现细节。但层次的划分应首先确定层次的集合及每层应完成的任务。划分时应按逻辑组合功能，并具有足够的层次，以使每层小到易于处理。同时层次也不能太多，以免产生难以负担的处理开销。 3.1.3 层次结构的要点与层次划分的原则 1、层次结构的要点 （1）除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余各对等实体间进行的都是虚通信。 （2）对等层的虚通信必须遵循该层的协议。 （3）n层的虚通信是通过n/n-1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信（通常也是虚通信）来实现的。 2、层次结构划分的原则 每层的功能应是明确的，并且是相互独立的。当某一层的具体实现方法更新时，只要保持上、下层的接口不变，便不会对邻居产生影响。 层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。 层数应适中。若层数太少，则造成每一层的协议太复杂；若层数太多，则体系结构过于复杂，使描述和实现各层功能变得困难。 3、网络的体系结构的特点 以功能作为划分层次的基础。 第n层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第n-1层提供的服务。 第n层在向第n+1层提供的服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。 仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。 3.2 OSI参考模型 ISO/OSI的七层模型 OSI/OSI七层参考模型从下到上分别为： 第1层：物理层(Physical Layer,PH) 第2层：数据链路层(Data Link Layer,DL) 第3层：网络层(Network Layer,N) 第4层：传输层(Transport Layer,T) 第5层：会话层(Session Layer,S) 第6层：表示层(Presentation Layer,P) 第7层：应用层(Application Layer,A) 数据发送过程 发送进程送给接收进程和数据，实际上是经过发送方各层从上到下传递到物理媒体；通过物理媒体传输到接收方后，再经过从下到上各层的传递，最后到达接收进程。 数据接收过程正好相反 OSI参考模型对各个层次的划分遵循下列原则： 1、网中各结点都有相同的层次，相同的层次具有同样的功能； 2、同一结点内相邻层之间通过接口通信； 3、每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务； 4、不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。 1、物理层的功能特征 （1）物理层主要负责在物理连接上传输二进制比特流。 （2）物理层提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能与规程的特性。 物理层的媒体包括：架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。 物理层的特性：物理层是第一层，是整个放系统的基础，向下直接与物理传输媒质相连接。物理层协议是各种网络设备互连时必须遵守的底层协议，具有对数据链路层屏蔽物理传输介质的特征，以便对高层协议有更大的透明性。 机械特性：物理连接时对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等； 电气特性：在物理连接上导线的电气连接及有关的电路的特性； 功能特性：接口信号的来源、作用以及其它信号之间的关系； 规程特性：使用交换电路进行数据交换的控制步骤，使比特流传输得以完成。 例：DTE（数据终端设备） -DCE（数据控制设备）的接口框如图所示，物理层接口协议实际上是DTE和DCE或其它通信设备之间的一组约定，主要解决网络节点与物理信道如何连接的问题。目的是为了便于不同的制造厂家能够根据公认的标准各自独立地制造设备。使各个厂家的产品都能够相互兼容。 物理层的主要功能 为数据终端设备提供传送数据的通路：数据通路可以是一个物理媒体,也可以是多个物