网络体系结构和通信协议.ppt

1 第二章 网络体系结构和通信协议 主要内容 概述 OSI参考模型 TCP/IP协议 其他常用协议 2.1 概述 为了解决兼容性问题，计算机网络必须标准化、规范化 目标是“支持同一标准的计算机的应用进程之间可以自由的通信” 标准化的方式是建立一个统一的体系结构，主要是以协议的形式实现 网络体系结构是抽象的，它只描述功能，但不涉及具体实现 网络体系结构的优劣直接影响网络的性能 2.1.1 网络体系结构 网络体系结构指计算机网络及其组成部分的功能的精确定义，即层次及协议的集合。 网络体系结构都是按层次结构，即将其功能分成一些相对独立的层次模块 层次之间只是利用预先定义的层次接口通信，层次间具有相对无关性 层内功能内聚，层间耦合松散 层次结构的优点 简化了结构，更容易实现 结构上可分割开，每层都可以采用最合适的实现技术 功能的追加和变更限制在局部范围，灵活性好，易于扩充 各层相互独立 易于维护 2.1.2 网络协议 协议（protocol）是通信双方为了实现通信所进行的约定或所作的对话规则 协议随着体系结构分层，各层协议互相协作，构成一个整体，常称之为协议簇 协议三要素： 语义：即做什么（what to do）；需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答 语法：即怎么做（how to do）；如数据与控制信息的结构或格式 时序：即何时做（when to do）；实体通信实现顺序的详细说明 层间服务 在计算机网络协议的层次结构中，层与层之间具有服务与被服务的单向依赖关系，下层向上层提供服务，而上层则调用下层的服务。因此，我们可称任意相邻两层的下层为服务提供者，上层为服务调用者。 有4类服务： 请求(Request)：调用者请求提供者提供某种服务 指示(Indication)：提供者告知调用者某事件发生 响应(Response)：调用者通知提供者响应某事件 确认(Confirm)：提供者告知调用者关于它的请求的答复 协议设计问题 下面是协议需要实现的一些功能 连接的建立和撤销：使网络中欲进行通信的两个进程之间能彼此定位 差错控制：因为物理通道不完全可靠 流量控制：避免高速发送方发送数据过快致使低速接收方难以应付而丢失数据 路径选择：源端与目标端间一般存在多条通路 拥塞控制：网络中分组很多时，就可能发生拥挤或阻塞现象 数据分组 2.2 OSI参考模型 OSI RM是一个七层模型，用来描述网络的层次结构 它主要有2个内容： 信息在网络中的传输过程 各层的功能和架构 只有底层物理层进行物理数据传递，其他对等层进行逻辑通信 2.2.2 各层的功能 物理层 二进制在线路上的表示和传输二进制“位”流 建立、维护物理连接 提供物理连接需要的机械、电气等特性 数据链路层 数据链路的建立、维护与释放 将数据和控制信息封装成数据帧 差错检测与控制 数据流量控制 网络层 路由选择 拥塞控制 数据分组 建立和拆除网络连接 传输层 分割和重组报文 提供可靠的端到端的服务 提供面向连接的和无连接数据的传输服务 三类传输层服务 A类：可靠的服务，具有可接受的差错率和故障通知率，OSI RM中用的这种 B类：不可靠的服务，具有不可接受的差错率 C类：具有可接受的差错率和不可接受的故障通知率 会话层 建立、管理、维持和终止会话 表示层 数据编码格式转换 数据加密和压缩 应用层 作为用户应用程序与网络间的接口 使用户的应用程序能够与网络进行交互式联系 OSI模型的数据传输过程 2.2.3 物理层简述 以总线型连接为例，其他与之类似 总线是一个“共享媒体”，且不能并发使用 现在常用技术是CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测） CSMA/CD工作过程 传输前侦听 如果电缆忙则等待? 传输并检测冲突? 如果冲突发生，发阻塞信号，并等待一个随即时间? 重传 2.2.4 数据链路层简述 数据链路层在寻找目标地址时是使用MAC（俗称硬件地址） MAC是与网卡绑定的，具有唯一性 由于网络层使用的地址是IP，故数据链路层要实现IP和MAC的转换 用ARP协议实现IP和MAC的相互映射 2.3 TCP/IP协议 TCP/IP协议提供了一个开放的环境，它能够把各种计算机平台，包括大型机、小型机、工作站和微型计算机很好地连接在一起，从而达到了不同网络系统互连的目的。 TCP/IP协议是互联网的工业标准或“事实标准” TCP/IP协议是开放的协议标准，可以免费使用 TCP/IP协议是一个协议簇，其中TCP（传输控制协议）和IP（网际协议）是最重要的2个 IP协议保证数据的传输，TCP协议确保数据传输的质量 TCP/IP协议使用统一的网络地址分配方案 TCP/IP是一个四层的体系结构，包括应用层、传输层、网络层、网络接口层 TCP/IP是标准化的高层协议 2.