第4章 计算机网络体系结构(精品·公开课件).ppt

4.1 网络协议与结构概述 计算机网络是由多个互连的结点组成的，结点之间需要不断地交换数据与控制信息。要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序。这些为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议（protocol）。网络协议主要由以下三个要素组成： （1）语法 用户数据与控制信息的结构与格式。 （2）语义 需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应。 （3）时序 对事件实现顺序的详细说明。 4.1.2 层次与接口 理解概念： （1）协议（protoco1） （2）层次（layer） （3）接口（interface） （4）体系结构（architecture） 网络的协议是一个庞大复杂的体系，为了便于对协议的描述、设计和实现，现在都采用分层结构。 所谓层次结构就是指把一个复杂的系统设计问题分解成多个层次分明的局部问题，并规定每一层次所必须完成的功能。 层次结构提供了一种按层次来观察网络的方法，它描述网络中任意两个结点间的逻辑连接和信息传输。 同一系统体系结构中的各相邻间的关系是：下层为上层提供服务，上层利用下层提供的服务完成自己的功能，同时再向更上一层提供服务。因此上层可看成是下层的用户，下层是上层的服务提供者。 1.分层的好处 计算机网络中采用分层体系结构，主要有以下一些好处: 各层之间可相互独立 某一层并不需要知道它的下一层是如何实现的，而仅仅需要知道该层间的接口（即界面）所提供的服务。由于每一层只实现一种相对独立的功能，因而可将一个难以处理的复杂问题分解为若干个较容易处理的更小一些的问题。这样，整个问题的复杂程度就下降了。 灵活性好 当任何一层发生变化时（例如技术的变化），只要层间接口关系保持不变，则在这层以上或以下各层均不受影响。 易于实现和维护 网络的这种分层体系结构使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得易于处理，因为整个的系统已被分解为若干个相对独立的子系统。 有利于促进标准化 因为每一层的协议已经对该层的功能与所提供的服务做了明确的说明，因此能促进标准化工作。 2. 各层次间的关系 每一层都由一些实体（Entity）组成，这些实体抽象地表示了通信时的软件元素（如进程或子程序）或硬件元素（如智能I/O芯片等）。不同机器上同一层的实体叫做对等实体（Peer Entity）。计算机网络中，正是对等实体利用该层的协议在互相通信。 各相邻层之间要有一个接口，它定义了较低层向较高层提供的原始操作和服务。相邻层通过它们之间的接口交换信息，高层并不需要知道低层是如何实现的，仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务，这样使得两层之间保持了功能的独立性。 对于网络结构化层次模型，其特点是每一层都建立在它的下一层之上，每一层都是向它的上一层提供一定的服务，而上一层根本不需要知道下一层是如何实现服务的。这样每一层在实现自身功能时，直接使用较低一层提供的服务，而间接地使用了更低层提供的服务，并向较高一层提供更完善的服务，同时屏蔽了具体实现这些功能的细节 4.1.3 网络体系结构的提出 在1974年，IBM公司提出了世界上第一个网络体系结构，这就是系统网络体系结构（SNA，system network architecture）。此后，许多公司纷纷提出了各自的网络体系结构。这些网络体系结构的共同之处在于它们都采用了分层技术，但层次的划分、功能的分配与采用的技术术语均不相同。随着信息技术的发展，各种计算机系统连网和各种计算机网络的互连成为人们迫切需要解决的课题。OSI参考模型就是在这个背景下提出与研究的。 4.2 OSI参考模型 1974年，ISO发布了著名的ISO/IEC 7498标准.它定义了网络互连的7层框架.也就是开放系统互连（OSI，Open System Internetwork）参考模型。在OSI框架下，进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性（interconnection）、互操作性（interoperation）与应用的可移植性（portability）。 4.2.2 OSI参考模型的概念 在OSI中的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其他任何系统进行通信。在OSI标准的制定过程中.采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题，这就是分层的体系结构方法。在OSI标准中，采用的是三级抽象： （1）体系结构（architecture） （2）服务定义（service definition） （3）协议规格说明（protocol specification） 4.2.3 OSI参考模型的结构 根据分而治之的原则，ISO将整个通信