第2章计算机网络与因特网体系结构.ppt

第2章 计算机网络与因特网体系结构 2.1 计算机网络概念 2.2 因特网体系结构 2.3 OSI/RM与TCP/IP的关系 2.4 TCP/IP协议簇 2.1 计算机网络概念 2.1.1 计算机网络的产生和发展 计算机技术和通信技术的发展和结合，形成了计算机网络。 计算机网络的定义: 利用通信线路连接起来的，通过通信协议实现资源共享的独立计算机的集合。 计算机网络的发展: 20世纪50年代，为了共享远地的计算资源，将终端通过通信线路与远地的计算机相连，构成了面向终端的计算机网络。 20世纪60年代末（1969），ARPANET的出现真正标志着计算机网络的形成。 20世纪70年代，计算机网络体系结构得到了逐步完善和规范化。国际标准化组织ISO推出了开放系统互连参考模型OSI。 20世纪80年代，微型计算机系统的发展和普及促进了局域网的迅速崛起，形成了网络互联的格局。 20世纪90年代，WWW的出现和因特网的商业化使得因特网以极其迅猛的速度向全球蔓延。局域网逐渐成了以太网的天下。TCP/IP也成为了进行网络互联的必选协议。 进入21世纪后，无线网络的发展非常迅速，下一代网络技术的研究如火如荼。 2.1.2 计算机网络的分类 按照网络的拓扑结构，网络可以划分为总线型网，星型网，环型网和格状网。 需要注意的是逻辑结构和物理结构的概念。一个网络的逻辑结构和物理结构可能是不同的。例如，一些在物理结构上采用星型结构的网络在逻辑结构上却是总线网。 按照网络的覆盖范围，网络可以划分为： 广域网（Wide Area Network，WAN） 城域网（Metropolitan Area Network，MAN） 局域网（Local Area Network，LAN） 个域网（Personal Area Network，PAN） 城域网(MAN) 局域网(LAN) 个域网(PAN) 2.1.3 网络协议与体系结构 1．网络协议及相关概念 为了保证网络各个功能的相对独立性，以及便于实现和维护，通常将整个计算机网络划分成若干个相对独立的层次来实现，每层中含若干协议。 网络协议是通信双方共同遵守的规则和约定的集合。 包括三个要素： 语法规定了信息的结构和格式； 语义表明信息要表达的内容； 同步规则涉及双方的交互关系和事件顺序。 协议分层的好处： 网络协议的分层有利于将复杂的问题分解成多个简单的问题，从而分而治之； 分层可以屏蔽下层的变化，新的底层技术的引入，不会对上层的应用协议产生影响； 分层有利于网络的互联，进行协议转换时只需考虑某一个或几个层次而不是所有层次。 协议的实现要落实到一个个具体的硬件模块和软件模块上，在网络中将这些模块称为实体（Entity）。 如图2-2所示，两个结点之间的通信体现为两个结点对等层（结点A的N+1层与结点B的N+1层）实体之间遵从本层协议的通信。 各层的协议由各层的实体实现，所以协议反映的是对等层的对等实体之间的一种横向关系，严格地说，协议是对等实体共同遵守的规则和约定的集合。 对等实体之间数据单元在发送方逐层封装，在接收方的逐层解封装。 发送方N层从N+1层得到的数据包称为服务数据单元（Service Data Unit，SDU）。N层实体将其进行封装，使其成为一个对方能够理解的第N层的协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU），封装过程实际上是为SDU增加对等实体间本层的协议控制信息（Protocol Control Information，PCI）的过程。 计算机 1 向计算机 2 发送数据 计算机 1 向计算机 2 发送数据 计算机 1 向计算机 2 发送数据 计算机 1 向计算机 2 发送数据 计算机 1 向计算机 2 发送数据 计算机 1 向计算机 2 发送数据 计算机 1 向计算机 2 发送数据 2．OSI体系结构 计算机网络的硬件组成：通信子网和资源子网，如图。 通信子网由通信设备和线路构成，资源子网由主机和其他末端系统构成。 因为主机也具有通信功能，所以严格地讲，主机中负责底层通信的部分也应该属于通信子网。 20世纪70年代出现了多种网络体系结构。针对这一问题，国际标准化组织ISO提出了著名的开放系统互连参考模型OSI/RM，简称OSI。 OSI采用了如图2-4所示的七层参考模型。 OSI各层的功能如下： （1）物理层 物理层涉及网络接口和传输介质的机械、电气、功能和规程方面的特性。具体包括接口和介质的物理特性、二进制位的编码解码、传输速率、位同步、传输模式、物理拓扑、线路连接等。物理层的数据单位是二进制位（Bit）。 传输模式有单工（Simplex）、半双工（Half-duplex）和全双工（Fu