第3章 计算机网络体系结构（3学时）.ppt

计算机及网络应用基础 第2课 第3章 计算机网络体系结构 本章内容 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/RM模型和TCP/IP模型的比较 3.1 计算机网络体系结构 3.1.1 层次化的网络体系结构 网络体系结构提出的背景——计算机网络的复杂性、异质性（计算机网络的实现要解决很多复杂的技术问题）。 对于复杂的网络系统，用什么方法能合理地组织网络的结构，以达到“结构清晰、简化设计与实现、便于更新与维护、较强的独立性和适应性”。 解决：分而治之！（分层处理、每层完成特定功能、各层协调工作） 一个生活中的例子：空中旅行的组织 空中旅行的组织 层次化的方法在计算机程序设计、邮政系统、银行系统、物流系统等领域有广泛的应用。 计算机网络中也采用了分层方法。——把复杂的问题划分为若干个较小的、单一的局部问题，在不同层上予以解决。 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） 计算机网络中，层、协议和层间接口的集合被称为计算机网络体系结构。 换句话说：体系结构包括三个内容：分层结构与每层的功能，服务与层间接口，协议。 3.1.2 网络体系结构的分层原理 基本概念： 实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 对等层：两个不同系统的同级层次。 对等实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体。 接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的操作及下层对上层的服务。 服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供给其相邻上层。 协议：通信双方在通信中必须遵守的规则。 封装：就是在数据前面加上特定的协议头部。 网络分层体系结构 对等通信例子：两个人收发信件 问题： 收信人与发信人之间、邮局之间，他们是在直接通信吗？ 邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ 邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？ 对等层通信的实质 网络分层体系结构原理禁止不同主机的对等层之间进行直接通信。对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信； 下层向上层提供服务； 上层依赖下层提供的服务来与其它主机上的对等层通信； 实际通信在最底层完成。 源进程传送消息到目标进程的过程： 消息送到源系统的最高层； 从最高层开始，自上而下逐层封装； 经物理线路传输到目标系统； 目标系统将收到的信息自下而上逐层处理并拆封； 由最高层将消息提交给目标进程。 在各层中实现的主要功能 差错控制 使对等层的通信更加可靠 流量控制 控制发送端的速率，使接收端能来得及接收 分段和重装 发送端将数据块分成更小的单位，并在接收端重新组合 复用和分用 多个高层的对等层通信会话复用一条低层连接 建立连接和释放连接 3.1.3 通信协议 人际交流的协议: 人类之间 “我有一个问题.” “现在几点了?” … 说明发送的消息 … 说明接收到某消息后所应采取的行动 … 说明动作的次序 通信协议的三要素 语义（what to do） 对协议中各协议元素的含义的解释，例如： 在HDLC协议中，标志Flag(7EH)表示报文的开始和结束 在BSC协议中，SOH(01H)表示报文的开始，STX(02H)表示报文正文的开始，ETX(03H)表示报文正文的结束 语法（how to do） 协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如： 时序（when to do） 通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则 时序例 说明： 网络体系结构中： 每层可能会有若干个协议，分别实现不同的功能 一个协议只属于一个层次，不能作用于其他层次 协议可以由软件或硬件来实现： 网络通信协议软件、网络驱动程序 网络硬件 常用协议组： TCP/IP（Windows、Unix、Linux、…） NetBEUI（Windows） IPX/SPX（NetWare、Windows） 协议数据单元（PDU） 网络体系结构中，对等层之间交换的信息报文统称为协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU）。 PDU由协议控制信息（协议头）和数据（SDU）组成: 协议头部中含有完成数据传输所需的控制信息: 地址、序号、长度、分段标志、差错控制信息、… 传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称： 传输层——段（Segment） 网络层——分组/包（Packet） 数据链路层——帧（Frame） 物理层——比特（Bit） 下层把上层的PDU作为本层的数据加以封装，然后加入本层的协议头部（和尾部）形成本层的PDU。 封装：就是在数据前面加上特定的协议头