[理学]第3章 计算机网络.ppt

第3章 计算机网络体系结构 主讲人：周云艳 Email:yanwork104@ 本章要点 层次化的网络体系结构 开放系统互联参考模型（OSI/RM） TCP/IP体系结构 OSI和TCP/IP的主要层次功能 网络体系结构发展的背景 两个哲学家间通信 层次的观点： 每层实现一种特定的服务 通过自己内部的功能 依赖自己的下层提供的服务 网络的层次结构方法要解决的问题： 网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分层与功能） 各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？（服务与接口） 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议） 3.1 网络体系结构概述 3.1.1网络体系结构的定义和发展 1.网络体系结构的定义 体系结构: 研究系统中各组成成分及其关系的一门学科。 计算机网络体系结构：计算机之间相互通信的层次，以及各层中的协议和层次之间接口的集合。 即层、协议和层间接口的集合。 三个内容：分层结构与每层的功能，服务与层间接口，协议。 注意: 仅仅定义了网络及其部件通过协议应完成的功能；不定义协议的实现细节和各层协议之间的接口关系。 网络功能的分层 协议的分层 体系结构的分层 2.网络体系结构的发展 ARPA网,分层方式,通信/资源子网 IBM的SNA最早的网络体系结构 其它的网络体系结构还有DEC的DNA等 1977年,国际标准化组织(ISO)成立了SC16委员会,制定的开放系统互联参考模型 OSI/RM 实际中应用最广泛的是TCP/IP体系结构 事实上的（de facto）标准 3.1.2 网络体系结构的分层原理 分层设计方法是按照信息的传输过程将网络的整体功能划分为一个个子功能层，每层完成特定功能，同等功能层之间采用相同的协议，相邻功能层之间通过接口进行信息传递；各层协调起来实现整个网络系统。 层次结构使每一层实现一种相对独立的功能。分层结构还有利于交流、理解和标准化。 一般地思想：从最基本的硬件提供的服务开始，然后增加一系列的层，每一层都提供更高（更抽象）一级的服务； 高层提供的服务用底层提供的服务来实现。 n 层是n-1层的用户，又是n+1层的服务提供者。 n+1层虽然只直接使用了n层提供的服务，实际上它通过n层还间接地使用了n-1层以及以下所有各层的服务。 分层的基本规则： 将总体要实现的很多功能分配在不同层次中； 对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定；定义每一层向上一层提供的服务，以保证每层的功能相互独立。 不同的系统分成相同的层次； 不同系统的最低层之间存在着“物理”通信； 不同系统的对等层次之间存在着“虚拟”通信； 对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信规定； 高层使用低层提供的服务时，并不需要知道低层服务的具体实现方法。 分层结构的优点 独立性强——耦合程度低 上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务—黑箱方法。 适应性强 只要服务和接口不变，每层的实现方法可任意改变。 易于实现和维护 把复杂的系统分解成若干个涉及范围小、功能简单的子单元： 使系统的结构清晰，实现、调试和维护变得简单和容易。 使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块。 3.1.3通信协议 协议（Protocol），计算机网络的通信双方都应遵循一定的规则和规程，即通信双方在通信过程中必须遵守的规则的集合。 网络系统的通信协议：在网络系统中，为了保证数据通信双方能正确而自动地进行通信，针对通信过程的各种问题，制定了一整套约定。 从本质上讲，协议是一种特殊的软件，是一套语义和语法规则，用来规定有关功能部件在通信过程的操作。 协议有三个要素 语法（Syntax）——数据与控制信息的格式、数据编码等。如：数据格式、编码、信号电平等。 （如何讲） 语义（Semantic）——控制信息的内容，需要做出的动作及响应。如：需要发生何种控制信息，完成何种动作，做出何种应答等。 （讲什么） 时序（Timing）——事件先后顺序和速度匹配。是对事件实现顺序的详细说明，如：速度匹配、排序等。（讲话次序） 以两个人打电话为例来说明协议的概念： 甲要打电话给乙，首先甲拨通乙的电话号码，对方电话振铃，乙拿起电话，然后甲乙开始通话，通话完毕后，双方挂断电话。 在这个过程中，甲乙双方都遵守了打电话的协议。 语法？语义？时序？ 语义： 在HDLC协议中，标志Flag(7EH)表示报文的开始和结束 语法 时序 3.2 开放互联参考模型(OSI/RM) 3.2.1开放系统 在制定计算机网络标准方面，起着很大作用的两大国际组织是： 国际电报与电话咨询委员会（CCITT） 国际标准化组织（ISO） 在20世纪80年代早期，ISO（International Standard Organization，国际标准化组织）即开始致力于制定