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文档简介

1、第第3 3章章 网络体系结构与协议网络体系结构与协议 2.12.1网络体系结构的基本概念网络体系结构的基本概念 2.2 OSI2.2 OSI参考模型参考模型 2.3 2.3 网络协议网络协议 2.42.4网络标准化组织网络标准化组织 2.52.5实训:网络协议的安装与配置实训:网络协议的安装与配置上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节3.1 3.1 网络体系结构的基本概念网络体系结构的基本概念 2.1.1 基本概念基本概念 1协议协议(Protocol) 要做到有条不紊地交换数据,每个节点都必要做到有条不紊地交换数据,每个节点都必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确地须遵守

2、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据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议。议。任何一种通信协议都包括三个组成部分:语任何一种通信协议都包括三个组成部分:语法、语义和时序。法、语义和时序。上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节2层次层次(Layer)在计算机网络中,将总体要实现的很多功能在计算机网络中,将总体要实现的很多功能分配在不同的模块中,每个模块要完成的服务及分配在不同的模块中,每个模块要完成的服务及服务实现的过程都有明确规定;每个模块叫做一

3、服务实现的过程都有明确规定;每个模块叫做一个层次,不同的网络系统分成相同的层次;不同个层次,不同的网络系统分成相同的层次;不同系统的同等层具有相同的功能;高层使用低层提系统的同等层具有相同的功能;高层使用低层提供的服务时,并不需知道低层服务的具体实现方供的服务时,并不需知道低层服务的具体实现方法。法。3接口接口(Interface) 接口是同一节点内相邻层之间交换信息的连接口是同一节点内相邻层之间交换信息的连接点。同一个节点的相邻层之间存在着明确规定接点。同一个节点的相邻层之间存在着明确规定的接口,低层向高层通过接口提供服务。的接口,低层向高层通过接口提供服务。4网络体系结构网络体系结构(Ne

4、twork Architecture) 计算机网络协议就是按照层次结构模型来组计算机网络协议就是按照层次结构模型来组织的。我们将网络层次结构模型与各层协议的集织的。我们将网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构。合定义为计算机网络体系结构。 上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节3.1.2 层次结构层次结构 在层次结构中,各层有各层的协议。一台机在层次结构中,各层有各层的协议。一台机器上的第器上的第n层与另一台机器上的第层与另一台机器上的第n层进行通话,层进行通话,通话的规则就是第通话的规则就是第n层协议。层协议。上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本

5、 节节1分层的基本原则分层的基本原则 网络中的每一个节点都具有相同的分层结构,网络中的每一个节点都具有相同的分层结构,同一个节点的相邻层之间有一个明确规定的接口,同一个节点的相邻层之间有一个明确规定的接口,该接口定义下层向上层提供的服务。该接口定义下层向上层提供的服务。 每一层完成一组特定的有明确含义的协议功每一层完成一组特定的有明确含义的协议功能,并尽可能地减少在相邻层间传递信息的数量。能,并尽可能地减少在相邻层间传递信息的数量。 同一节点中的每一层能够同相邻层通信,但同一节点中的每一层能够同相邻层通信,但不准跨层进行通信。网络中各个节点之间的直接不准跨层进行通信。网络中各个节点之间的直接接

6、口,只能是物理层。接口,只能是物理层。 2层次结构的优点层次结构的优点 各层之间功能相互独立。各层之间功能相互独立。 灵活性好。灵活性好。 隔离性好各层都可以采用最合适的技术来实隔离性好各层都可以采用最合适的技术来实 现,互不干扰。现,互不干扰。 易于实现和维护。易于实现和维护。 有利于促进标准化。有利于促进标准化。 上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节3.2 OSI3.2 OSI参考模型参考模型 当今的网络大多是建立在当今的网络大多是建立在OSI参考模型基础上的。参考模型基础上的。在在OSI参考模型中,网络的各个功能层分别执行参考模型中,网络的各个功能层分别执行特定的网络操

7、作。理解特定的网络操作。理解OSI参考模型有助于更好参考模型有助于更好地理解网络,选择合适的组网方案,改进网络的地理解网络,选择合适的组网方案,改进网络的性能。性能。OSI参考模型共分七层结构,从低到高的顺序为:参考模型共分七层结构,从低到高的顺序为:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。表示层和应用层。 上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节3.2.1 OSI模型的分层原则模型的分层原则 层数应足够多,以避免不同的功能混杂在同层数应足够多,以避免不同的功能混

8、杂在同一层上,但也不能太多,否则体系结构会过于庞一层上,但也不能太多,否则体系结构会过于庞大。大。 每层完成特定的功能,且类似的功能应尽量每层完成特定的功能,且类似的功能应尽量集中在同一层内实现,所在层的功能都应符合国集中在同一层内实现,所在层的功能都应符合国际标准协议的规定。际标准协议的规定。 各层之间要相对独立,也就是说某一层功能各层之间要相对独立,也就是说某一层功能的更改不会影响其他各层。的更改不会影响其他各层。 每层通过接口与其相邻的上层或下层联系,每层通过接口与其相邻的上层或下层联系,各层的边界应在服务描述少且信息穿过最少的地各层的边界应在服务描述少且信息穿过最少的地方。方。 同一层

9、内也可设置若干子层,每个子层实现同一层内也可设置若干子层,每个子层实现不同要求的服务。不同要求的服务。上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节3.2.2 OSI模型各层的基本功能模型各层的基本功能 1物理层物理层物理层是设备之间的物理接口,位于物理层是设备之间的物理接口,位于OSI分层体分层体系结构中的最底层,主要定义了物理链路所要求系结构中的最底层,主要定义了物理链路所要求的机械、电气、功能和规程特性等。的机械、电气、功能和规程特性等。2数据链路层数据链路层数据链路层是数据链路层是OSI模型的第二层,它控制网络层模型的第二层,它控制网络层与物理层之间的通信。它的主要功能是将从网

10、络与物理层之间的通信。它的主要功能是将从网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧。帧。3网络层网络层OSI模型的第三层,其主要功能是将网络地址翻模型的第三层,其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址,并决定如何将数据从发送译成对应的物理地址,并决定如何将数据从发送方路由到接收方。该层将数据转换成一种称为数方路由到接收方。该层将数据转换成一种称为数据包的数据单元,每一个数据包中都含有目的地据包的数据单元,每一个数据包中都含有目的地址和源地址,以满足路由和寻径的需要。址和源地址,以满足路由和寻径的需要。 上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束

11、束本本 节节4传输层传输层传输层位于网络层和会话层之间,主要任务是传输层位于网络层和会话层之间,主要任务是提供网络节点之间的可靠数据传输,把应用层与提供网络节点之间的可靠数据传输,把应用层与其他数据传输的各层隔离出来。该层负责将数据其他数据传输的各层隔离出来。该层负责将数据转换成网络传输所需的格式,检测传输结果,并转换成网络传输所需的格式,检测传输结果,并纠正不成功的传输。纠正不成功的传输。 5会话层会话层会话层位于传输层和表示层之间,负责对各网会话层位于传输层和表示层之间,负责对各网络节点应用程序或者进程之间的协商和连接,不络节点应用程序或者进程之间的协商和连接,不仅建立合适的连接,而且验证

12、会话双方,要求双仅建立合适的连接,而且验证会话双方,要求双方提供身份验证。方提供身份验证。 6表示层表示层表示层位于会话层的上方,确保一个应用程序表示层位于会话层的上方,确保一个应用程序的命令和数据能被网络上其他计算机理解,也就的命令和数据能被网络上其他计算机理解,也就是将一种格式转换成另一种格式的数据转换,使是将一种格式转换成另一种格式的数据转换,使用户之间的通信尽可能简化,与设备无关。用户之间的通信尽可能简化,与设备无关。 上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节7应用层应用层 应用层是应用层是OSI参考模型中的最高层,它直接面向参考模型中的最高层,它直接面向用户,是用户访问

13、网络的接口层。主要任务是提用户,是用户访问网络的接口层。主要任务是提供计算机网络与最终用户的界面,提供完成特定供计算机网络与最终用户的界面,提供完成特定网络服务功能所需的各种应用程序协议。网络服务功能所需的各种应用程序协议。 在在OSI参考模型中,各层的数据类型是不同的。参考模型中,各层的数据类型是不同的。应用层、表示层、会话层和传输层的数据是消息应用层、表示层、会话层和传输层的数据是消息(Message),网络层的数据单位是数据包,网络层的数据单位是数据包(Packet),数据链路层的数据单位是帧数据链路层的数据单位是帧(Frame),物理层的数,物理层的数据单位则是二进制流。当数据从一层传

14、输到相邻据单位则是二进制流。当数据从一层传输到相邻层的时候,支持各功能层协议的软件负责相应的层的时候,支持各功能层协议的软件负责相应的格式转换。格式转换。 上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节3.3 3.3 网络协议网络协议 2.3.1 TCP/IP协议协议 TCP/IP是指一整套数据通信协议,它是是指一整套数据通信协议,它是20世纪世纪70年代中期,美国国防部为其年代中期,美国国防部为其ARPANET广域网广域网开发的网络体系结构和协议标准,其名字是由这开发的网络体系结构和协议标准,其名字是由这些协议中的主要两个协议组成,即传输控制协议些协议中的主要两个协议组成,即传输控制

15、协议(Transmission Control Protocol,TCP)和网际协和网际协议议(Internet Protocol,IP)。实际上,。实际上,TCP/IP框架框架包含了大量的协议和应用,包含了大量的协议和应用,TCP/IP是多个独立定是多个独立定义的协议的集合,简称为义的协议的集合,简称为TCP/IP协议集。协议集。上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节1TCP/IP模型模型TCP/IP模型由四个层次组成,模型中没有模型由四个层次组成,模型中没有OSI中所谓的会话层和表示层。中所谓的会话层和表示层。 上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节(1)应

16、用层)应用层应用层为用户提供网络应用,并为这些应用提应用层为用户提供网络应用,并为这些应用提供网络支撑服务,把用户的数据发送到低层,为供网络支撑服务,把用户的数据发送到低层,为应用程序提供网络接口。应用程序提供网络接口。(2)传输层)传输层传输层的作用是提供可靠的点到点的数据传输,传输层的作用是提供可靠的点到点的数据传输,能够确保源节点传送的数据报正确到达目标节点。能够确保源节点传送的数据报正确到达目标节点。为保证数据传输的可靠性,传输层协议也提供了为保证数据传输的可靠性,传输层协议也提供了确认、差错控制和流量控制等机制。确认、差错控制和流量控制等机制。(3)网络层)网络层网络层的主要功能是负

17、责通过物理网络层的主要功能是负责通过物理+数据链路层数据链路层发送发送IP数据报,或接收来自物理数据报,或接收来自物理+数据链路层的帧数据链路层的帧并将其转为并将其转为IP数据报,然后把数据报,然后把IP数据报发往网络数据报发往网络中的目的节点。中的目的节点。(4)数据链路层)数据链路层+物理层物理层在在TCP/IP模型中没有真正描述这一部分内容,模型中没有真正描述这一部分内容,它是指各种计算机网络它是指各种计算机网络 上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节2TCP/IP各层主要协议各层主要协议 (1)应用层协议)应用层协议应用层包括了众多应用和应用支撑协议,常见应用层包括了众

18、多应用和应用支撑协议,常见的应用协议有文件传输协议(的应用协议有文件传输协议(FTP)、超文本传)、超文本传输协议(输协议(HTTP)、简单邮件传输协议()、简单邮件传输协议(SMTP)、)、虚拟终端(虚拟终端(Telnet)等,常见的应用支撑协议包括)等,常见的应用支撑协议包括域名服务(域名服务(DNS)、简单网络管理协议()、简单网络管理协议(SNMP)等。等。(2)传输层协议)传输层协议传输层协议包括传输控制协议传输层协议包括传输控制协议TCP和用户数据和用户数据报协议报协议UDP。 上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节(3)网络层协议)网络层协议包括:包括:Inter

19、net协议(协议(IP)、)、Internet控制报文控制报文协议(协议(ICMP)、)、Internet组管理协议(组管理协议(IGMP)、)、地址解析协议(地址解析协议(ARP)、反向地址解析协议)、反向地址解析协议(RARP)。)。 (4)数据链路层)数据链路层+物理层物理层虽然在虽然在TCP/IP模型中没有真正描述这一部分模型中没有真正描述这一部分内容,但只要物理网络被用作传送内容,但只要物理网络被用作传送IP数据报的数据报的通道时,就可以认为属于数据链路层通道时,就可以认为属于数据链路层+物理层的物理层的内容。因此数据链路层内容。因此数据链路层+物理层中包括各种物理物理层中包括各种物

20、理网协议,包括网协议,包括Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame reley、HDLC、PPP等。等。 上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节3.3.2 NetBEUI协议协议 NetBEUI(NetBios Enhanced User Interface,NetBIOS用户扩展接口协议)是用户扩展接口协议)是NetBIOS协议的协议的增强版本,是为增强版本,是为IBM开发的非路由协议,用于携开发的非路由协议,用于携带带NetBEUI通信。通信。NetBEUI缺乏路由和网络层寻缺乏路由和网络层寻址功能,址功能,NetBEUI帧中唯一

21、的地址是数据链路层帧中唯一的地址是数据链路层媒体访问控制(媒体访问控制(MAC)地址,该地址标识了网卡)地址,该地址标识了网卡但没有标识网络。由于但没有标识网络。由于NetBEUI不需要附加的网不需要附加的网络地址和网络层头尾,所以速度很快并很有效,络地址和网络层头尾,所以速度很快并很有效,然而由于其不支持路由,所以然而由于其不支持路由,所以NetBEUI只适用于只适用于只有单个网络或整个环境都桥接起来的小工作组只有单个网络或整个环境都桥接起来的小工作组环境。环境。 上一页上一页下一页下一页目目 录录结结 束束本本 节节2.3.3 IPX/SPX协议协议 IPX/SPX(Internet work Packet Exchange/Sequences Packet Exchange,Internet分组交换分组交换/顺序分组交换)是顺序分组交换)是Novell公司的通信协公司的通信协议集。与议集。与NetBEUI形成鲜明区别的是形成鲜明区别的是IPX/SPX比比较庞大,在复杂环境下具有很强的适应性。这是较庞大,在复杂环境下具有很强的适应性。这是因为因为IPX/SPX在设计一开始就考虑了网段的问题,在设计一开始就考虑了网段的问题,因此它具有强大的路由功能,适合于

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