第3章计算机网络的体系结构分析.ppt

第3章 网络的体系结构和协议 3.1 网络的体系结构 3.2 OSI/RM参考模型 3.3 TCP/IP参考模型 3.4 两种分层结构的比较 3.5 网络协议 3.6 IP地址与子网掩码 本章学习目标 l?了解开放系统互连参考模型中的若干重要概念 l?熟悉OSI/RM各层协议的基本原理和传输控制协议,TCP/IP体系结构 l?熟悉IP地址 3.1 网络的体系结构 体系结构包括三类相关的结构，即物理结构、逻辑结构和软件结构 物理结构：完成一定功能的物理部件。如计算机部件(OEM)、计算机或由计算机组成的系统 逻辑结构：完成信息处理的基本操作。如计算机OS、终端模块、通信程序模块等 软件结构：由数据处理、进程访问、硬件故障诊断、数据发送、通道控制等相关的程序构成 体系结构实例：IBM的SNA(Systems Network Architecture)，美国国防部的TCP/IP网络结构等 不同体系结构的计算机系统互不兼容，难以互连。因此，国际标准化组织(ISO)于1977年提出系统互连标准的建议，即著名的“开放系统互连参考模型” 3.1.2 网络体系结构的分层原理 为了减少协议的复杂性，大多数网络都是按照层的方式来组织的。 在网络分层结构中，每一层要为上层提供服务，并说明这种服务的接口。 高层次的系统只是利用低层次的系统提供的服务和功能，无需了解低层实现该功能和服务所采用的算法和协议。低层也仅仅是使用从高层系统传送来的参数。即层次无关性。 网络分层的好处 独立性强——上层只需了解下层通过层间接口提 供的服务 灵活性好——只要服务和接口不变，层内实现方 法可任意改变 结构上可分割——各层可采用最合适的技术实现 易于实现和维护 促进标准化 3.1.3 网络协议的概念 协议 是用来描述进程之间信息交换过程的术语，是通信双方为了实现通信所进行的约定或对话规则。 协议 由语义、语法和时序（同步）三部分组成。 语 义：规定通信双方彼此“讲什么”，即确定协议元素的类型，如规定通信双方要发出什么控制信号，执行的动作和返回的 应答，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应 语 法: 规定通信双方彼此“如何讲”，即确定协议元素的格式，如数据和控制信息的结构或格式 时 序：规定事件执行的顺序，即确定通信过程中通信状态的变化，即事件实现顺序的详细说明，也称之为定时关系 3.2.1 分层通信 开放系统：遵守互连标准协议的实系统。 实系统是由一台或多台计算机、有关软件、终端、操作员、物理过程和信息处理手段等的集合，是传送和处理信息的自治整体。 OSI划分层次的原则 层次不能太多，也不可太少 应在接口服务描述工作量最小、穿过相邻边界相互作用次数最少 每一层应该由定义明确的功能 每一层的功能要尽量简化 每一层只与它的上下邻层产生接口，规定相应的业务 层次的划分应有利于标准化 OSI七层参考模型 3.2.2 信息格式 实体（Entity）：指在每一层中具有数据收发能力的活动单元。在不同机器上同一层的实体称为对待实体。 服务（Service）：网络中各层向其相邻上层提供的一组功能集合，是相邻邻层之间的界面。 面向连接的服务 无连接的服务 服务原语（Service Primitive）是指服务用户与服务提供者之间进行交互时所要交换的一些必要信息。OSI/RM规定了四种服务原语类型，如表3-2所示。 数据单元：在网络中信息传送的单位称为数据单元。 协议数据单元 接口数据单元 服务数据单元 OSI/RM特点分析 OSI/RM的概念比较抽象，它并没有规定具体的实现方法和措施，更未对网络的性能提出具体的要求，它只是一个为制定标准用的概念性框架。 OSI/RM七层协议模型上、下大，中间小，这是因为最高层要和各种类型的应用进程接口，而最低层要和各种类型的网络接口，因此上、下两头标准特别多，而中间几层标准就稍简单些。有些层的任务过于繁重，如数据链路层和网络层，有些层的任务又太轻，如会话层和表示层。 处于OSI模型的最低层，完成相邻节点之间原始比特流的传输 通过执行建立物理连接和数据传输等功能向数据链路层提供服务 物理层协议关心的典型问题： 使用什么样的物理信号来表示数据“1 ”和“0 ”； 一位持续的时间多长； 数据传输是否可同时在两个方向上进行； 最初的连接如何建立和完成通信后连接如何终止； 物理接口(插头和插座)有多少针以及各针的用处。物理层的设计主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和过程特性，以及物理层接口连接的传输介质等问题 物理层的目的 它描述和确定传