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计算机网络基础 模块三 网络体系结构与协议 任务 完成计算机物理地址的寻找 任务描述：在寄送信件的时候特别注意写明收件人的地址，一般会具体到街道、门牌号。这样信件才能准确地寄送到目的地。在网络中传输数据，也需要类似于门牌号的地址信息表示目的地，即目的地址。那么网络信息的目的地址是如何表示的？信息从发送端如何到达目的地址指向的接收端呢？首先要从网络的体系结构以及通信协议学起。 3.1 体系结构与OSI 1．网络体系结构 （1）协议：计算机网络是由多个互联的结点组成的，结点之间的通信必须遵守一些事先约定好的规则。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。 网络协议具有三个要素：语义、语法和时序。 语义是用于解释位流每一部分的意义。它规定了需要发出何种控制信息，以及要完成的动作与作出的响应。 语法定义了通信双发的数据与控制信息的表现形式，即结构与格式。还规定了数据出现的顺序的意义。 时序是对事件实现顺序的详细说明，即何时进行通信，先发送什么，再发送什么，发送数据的速度等。 （2）接口：对网络的研究采用了分层次的结构化处理方法，将总体要实现的诸多功能分配在不同的层次中。一个结点内，相邻层之间必然需要信息的交换，比如低层为高层提供服务等，所以相邻层之间进行信息交换的连接点称之为接口。 将网络层次性结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构（Network Architecture）。 网络体系结构的研究意义： ①各层之间相互独立。 ②灵活性好。 ③由于各层独立，因此每层都可以选择最为合适的实现技术。 ④易于实现与维护。 ⑤有益于标准化的实现。 2．开放系统互联参考模型 （1）OSI参考模型的概念 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、遵循同一标准的其他任何系统进行通信。 OSI是分层体系结构的一个实例。每一层是一个模块，用于执行某种主要功能，并具有自己的一套通信指令格式（即协议）。用于相同层的两个功能之间的通信的协议称为对等协议。 OSI标准的制定采用的是“分而治之”的分层体系结构方法，OSI将整个通信功能划分为7个层次，分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层 参考模型划分层次的主要原则是： ①网络中各结点都具有相同的层次。 ②不同结点的同等层具有相同的功能。 ③同一结点内相邻层之间通过接口通信。 ④每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。 ⑤不同结点的同等层通过协议来实现对等层的通信。 （2）OSI模型的相关术语 ①数据单元 OSI模型将网络进行了分层，网络中同一结点的相邻层以及不同结点的对等层之间都需要传送数据，所以OSI定义了多种类型的数据单元来传送信息。 服务数据单元（Service Data Unit, SDU）是OSI模型中某层等待传送和处理的数据单元。 协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU）指的是在对等层传送的数据单元，它通常是将SDU分成若干段，每一段加上报头，作为一个单独协议数据单元PDU在水平方向上传送。 在传输层上的服务数据单元被称为报文（Message），网络层上的服务数据单元被称为分组（Packet）。 接口数据单元（Interface Data Unit, IDU）指的是在相邻层接口间传送的数据单元，它由SDU和一些控制信息组成。 ②服务访问点 相邻层间的服务是通过其接口界面上的服务访问点（Service Access Point，SAP）进行的，每个SAP都有一个唯一的地址。 ③服务原语 某一层为其上一层提供的服务通常是由一组原语（primitive）操作来组成的，用户进程通过这些原语操作可以访问该服务。 3．OSI模型的工作过程 3.2 OSI各层功能介绍 1．物理层 物理层是OSI参考模型的底层，向下直接与物理传输介质相连接。该层负责实现两个物理设备之间二进制位流的透明传输，即对数据链路层屏蔽物理传输介质的特性。 物理层传输数据的单位是二进制位。需要注意物理层并不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体。物理层的作用是，尽可能的屏蔽种类繁多的物理设备或传输媒体之间的差异，对上一层层即数据链路层提供统一的服务。所以物理层主要关心的是在连接各种计算机的传输媒体上传输数据的位流。 物理层在设计时涉及的主要问题有： （1）用多大的电压代表二进制“1”或“0”，以及当发送端发出“1”时，在接收端如何识别出这是二进制位“1”而不是二进制位“0”。 （2）确定连接电缆材质、引线的数目及定义、电缆接头的几何尺寸、锁紧装置等。 （3）指出一个比特信息占用多长时间。 （4）采用什么样的传输方式。 （5）初始连接如何建立。 （6）当双方结束通信如何拆除连接。 2．数据链路层 数据链路层