第三章 网络协议及网络体系结构-1(2课时).ppt

数据通信与计算机网络 电子信息与电气工程学部崔君cuijun 郭艳卿guoyq 第三章网络协议及网络体系结构 基本概念的理解 1 OSI体系结构 2 3 OSI各层基本功能 简单的双机通信 只有传送数据的通路是远远不够的至少还要完成以下工作 激活 数据通信的通路告诉网络如何识别接收数据的计算机查明对方是否已准备好接收数据查明对方文件管理程序是否准备好存储文件如发方和收方的文件格式不同 则需转换需有措施来保证收方能够接收到正确的文件 1 基本概念的理解 协议 Protocol 原为外交辞令 据说是为了在国与国之间进行顺利交流而规定的约束事项 规则 协议的定义 为在网络节点计算机间进行通信和共享资源而建立的规则 标准 包括 硬件连接方式 数据编码 传输控制 数据格式及组织 差错 流量 复用 交换 压缩 安全措施 互连及互连设备等 协议的组成 三要素 语法 即数据与控制信息的结构或格式语义 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同步 即事件实现顺序的详细说明 1 基本概念的理解 协议 1 基本概念的理解 层次 为了减少协议设计的复杂性 大部分网络都按层的方式来组织 分层的好处 各层之间相互独立灵活性好结构上可分割开易于实现和维护能促进标准化工作层数多少要适当 若层数太少 就会使每一层的协议太复杂 层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难 1 基本概念的理解 层次 通常每一层要实现以下功能的一种或多种 差错控制流量控制分段和重装复用和分用连接建立和释放分层的缺点 有些功能会在不同的层次中重复出现 因此产生了额外开销 划分层次的概念举例 计算机1向计算机2通过网络发送文件 可以将要做的工作进行如下的划分 第一类工作与传送文件直接有关 确信对方已做好接收和存储文件的准备 双方协调好一致的文件格式 两个计算机将文件传送模块作为最高的一层 剩下的工作由下面的模块负责 1 基本概念的理解 层次 两个计算机交换文件 文件传送模块 计算机1 计算机2 文件传送模块 文件及文件传送命令 把文件交给下层模块进行发送 把收到的文件交给上层模块 1 基本概念的理解 层次 再设计一个通信服务模块 文件传送模块 计算机1 计算机2 文件传送模块 只看这两个通信服务模块好像可直接把文件可靠地传送到对方 把文件交给下层模块进行发送 把收到的文件交给上层模块 通信服务模块 通信服务模块 1 基本概念的理解 层次 再设计一个网络接入模块 文件传送模块 计算机1 计算机2 文件传送模块 通信服务模块 通信服务模块 网络接入模块 网络接入模块 通信网络 网络接口 网络接口 网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作例如 规定传输的帧格式 帧的最大长度等 1 基本概念的理解 层次 一个生活中通信的例子 1 基本概念的理解 层次 网络体系结构 NetworkArchitecture 计算机网络的各层及其协议的集合计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其部件所完成的功能的精确定义 ISO OSI RM开放系统互连参考模型 广域网协议的集合TCP IP互连网体系结构IEEE802局域网体系结构 1 基本概念的理解 体系结构 第三章网络协议及网络体系结构 基本概念的理解 1 OSI体系结构 2 3 OSI各层基本功能 OSI参考模型ISO 国际标准化组织 1978年提出的OSI RM 开放式系统互连参考模型opensysteminterconnectionreferencemodel 该模型是设计和描述网络通信的基本框架 OSI的分层结构成功之处 分开了服务 接口 协议的概念 为开放系统提供了一个概念上和功能性的主体结构 仅反映开放系统通信结构方面相互间的逻辑关系 而非开放系统互连的具体实施规范 特点 定义了七层功能及对应协议 称七层协议 2 OSI体系结构 OSI RM OSI RM 开放系统互连参考模型 开放 指 只要遵循OSI标准 一个系统就可以和位于世界上任何地方的 也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信 20世纪80年代 许多大公司甚至一些国家的政府机构都纷纷表示支持OSI 20世纪90年代初期 虽然OSI标准已完成制定 但因特网已抢先覆盖了世界相当大范围 结论 OSI只获得了一些理论研究成果 但在市场化方面却失败了 2 OSI体系结构 OSI RM 1 每层功能明确且相互独立 2 同一节点内相邻两层间有接口协议 并通过接口协议通信 3 层间接口协议不变 当某层具体实现方法更新时 不会对邻层有影响 4 网中各节点都应有功能相同的层次 5 每层使用下层提供的服务并向上层提供服务 6 不同节点间的同等层按照协议 实现对等层间的通信 层次划分原则 2 OSI体系结构 OSI RM 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 2 OSI体系结构 OSI RM 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 OSI模型的七层结构 Application Presentation Session Transport Network DataLink Physical OSI的应用层 ApplicationLayer 应用层确定进程之间通信的性质 以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务注 进程就是指正在运行的程序 2 OSI体系结构 OSI RM 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 2 OSI体系结构 OSI RM 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 OSI模型的七层结构 Application Presentation Session Transport Network DataLink Physical OSI的表示层 PresentationLayer 主要解决用户信息的语法表示问题 将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法 转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法 即提供格式化的表示和转换数据服务 负责数据的压缩和解压缩 加密和解密等 2 OSI体系结构 OSI RM 基于ASCII码的计算机 基于EBCDIC码的计算机 网络 48454C4C4F 48454C4C4F ASCII码 HELLO EBCDIC码 OSI的表示层 PresentationLayer 主要解决用户信息的语法表示问题 将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法 转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法 即提供格式化的表示和转换数据服务 负责数据的压缩和解压缩 加密和解密等 2 OSI体系结构 OSI RM 基于ASCII码的计算机 基于EBCDIC码的计算机 网络 48454C4C4F C8C5D3D3D6 ASCII码 HELLO EBCDIC码 HELLO 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 2 OSI体系结构 OSI RM 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 OSI模型的七层结构 Application Presentation Session Transport Network DataLink Physical OSI的会话层 SessionLayer 也称为会晤层或对话层 在会话层及以上的高层次中 数据传送的单位不再另外命名 统称为报文 会话层不参与具体的传输 它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制 如服务器验证用户登录便是由会话层完成 会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信 2 OSI体系结构 OSI RM 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 2 OSI体系结构 OSI RM 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 OSI模型的七层结构 Application Presentation Session Transport Network DataLink Physical OSI的传输层 TransportLayer 该层的任务是根据通信子网的特性最佳地利用网络资源 并以可靠和经济的方式 为两个端系统 也就是源站和目的站 的会话层之间 提供建立 维护和取消传输连接的功能 负责可靠地传输数据 在这一层 信息的传送单位是报文 2 OSI体系结构 OSI RM 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 2 OSI体系结构 OSI RM 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 OSI模型的七层结构 Application Presentation Session Transport Network DataLink Physical OSI的网络层 NetworkLayer 在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路 也可能还要经过很多通信子网 网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点 确保数据及时传送 网络层将数据链路层提供的帧组成数据包 包中封装有网络层包头 其中含有逻辑地址信息 源站点和目的站点地址的网络地址 2 OSI体系结构 OSI RM 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 2 OSI体系结构 OSI RM 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 OSI模型的七层结构 Application Presentation Session Transport Network DataLink Physical OSI的数据链路层 DataLinkLayer 数据链路层负责在两个相邻结点间的线路上 无差错的传送以帧为单位的数据 每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息 和物理层相似 数据链路层要负责建立 维持和释放数据链路的连接 在传送数据时 如果接收点检测到所传数据中有差错 就要通知发方重发这一帧 2 OSI体系结构 OSI RM 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 2 OSI体系结构 OSI RM 物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 OSI模型的七层结构 Application Presentation Session Transport Network DataLink Physical OSI的物理层 PhysicalLayer 要传递信息就要利用一些物理媒体 如双纽线 同轴电缆等但具体的物理媒体并不在OSI的7层之内 有人把物理媒体当作第0层物理层的任务就是为它的上一层提供一个物理连接 以及它们的机械 电气 功能和过程特性 在这一层 数据还没有被组织 仅作为原始的位流或电气电压处理 单位是比特 2 OSI体系结构 OSI RM 各层功能总结 2 OSI体系结构 OSI RM 发送方把用户数据按层加上控制信息提交给下层 即每一层接收的数据加上本层的控制信息传送下去 接收方进行与发送方相反的操作每层的数据单元称呼不同 下图中 表示各层所加的控制信息 2 OSI体系结构 OSI RM 应用层 表示层 传输层 会话层 网络层 数据链路层 物理层 用户数据 用户数据 报文分组 P2 101011010101010110010二进制流 报文 P1 Pn f2 帧 f1 fn 用户数据 2 OSI体系结构 OSI RM OSI环境 网络环境 数据通信网 计算机A 计算机B 实际系统环境 2 OSI体系结构 OSI RM 2 OSI体系结构 OSI RM 实现用户功能 实现网络功能 第三章网络协议及网络体系结构 基本概念的理解 1 OSI体系结构 2 3 OSI各层基本功能 ThankYou 协议很复杂 协议必须将各种不利的条件事先都估计到 而不能假定一切情况都是很理想和很顺利的 必须非常仔细地检查所设计协议能否应付所有的不利情况 应当注意 事实上难免有极个别的不利情况在设计协议