第2章 计算机网络体系结构

1、第二章第二章 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 教学目标教学目标了解计算机网络网络层次体系结构的特点了解计算机网络网络层次体系结构的特点 。理解计算机网络各层功能及其特点理解计算机网络各层功能及其特点 。熟练掌握计算机网络系统熟练掌握计算机网络系统OSIOSI参考模型和参考模型和TCP/IPTCP/IP模型的组成及功能。模型的组成及功能。 2.1 2.1 协议与分层协议与分层 .1网络协议网络协议 通过通信信道和设备互连起来的多个不同地理位置的通过通信信道和设备互连起来的多个不同地理位置的计算机系统，要使其能有条不紊地协同工作实现信息计算机系统，要使其能有条不紊地协同工

2、作实现信息交换和资源共享，它们之间必须具有共同的语言。交交换和资源共享，它们之间必须具有共同的语言。交流什么、怎样交流及何时交流，都必须遵循某种互相流什么、怎样交流及何时交流，都必须遵循某种互相都能接受的规则。这些为网络数据交换而制定的规定都能接受的规则。这些为网络数据交换而制定的规定、约束与标准被称为网络协议（、约束与标准被称为网络协议（ProtocolProtocol）。）。.2网络的层次结构网络的层次结构 计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系统分解为若干个容易处理的子系统，即系统分解为若干个容易处理的子系统，即“化

3、繁为简化繁为简”，然后通过，然后通过“分而治之分而治之”逐个解决这些较小的、简逐个解决这些较小的、简单的问题，这种结构化设计方法是工程设计中常见的单的问题，这种结构化设计方法是工程设计中常见的手段。分层就是系统分解的最好方法之一。手段。分层就是系统分解的最好方法之一。2.2 2.2 ISO/OSI参考模型参考模型 .1 OSIOSI参考模型参考模型 OSIOSI参考模型采用分层的结构化技术共分为参考模型采用分层的结构化技术共分为7 7层，如图层，如图2-1 2-1 所示。所示。 2.2.2 2.2.2 OSIOSI各层的功能各层的功能（1 1）物理层（）物理层（Physical

4、 LayerPhysical Layer）物理层位于物理层位于OSI OSI 参考模型的最低层，它是在物理传输介质上传输原始参考模型的最低层，它是在物理传输介质上传输原始的数据比特流。的数据比特流。 （2 2）数据链路层（）数据链路层（Data Link LayerData Link Layer）比特流被组织成数据链路协议数据单元比特流被组织成数据链路协议数据单元( (通常称为帧通常称为帧) )，并以其为单位，并以其为单位进行传输，帧中包含地址、控制、数据及校验码等信息。进行传输，帧中包含地址、控制、数据及校验码等信息。（3 3）网络层（）网络层（Network LayerNetwork La

5、yer）数据以网络协议数据单元（分组）为单位进行传输。数据以网络协议数据单元（分组）为单位进行传输。（4 4）传输层（）传输层（Transport LayerTransport Layer）传输层是第一个端对端，即主机到主机的层次。传输层是第一个端对端，即主机到主机的层次。 （5 5）会话层（）会话层（Session LayerSession Layer）传输层是主机到主机的层次，而会话层是进程到进程之间的层次。传输层是主机到主机的层次，而会话层是进程到进程之间的层次。 （6 6）表示层（）表示层（Presentation LayerPresentation Layer）OSI OSI 模型中

6、，表示层以下的各层主要负责数据在网络中传输时不要出模型中，表示层以下的各层主要负责数据在网络中传输时不要出错。错。 （7 7）应用层（）应用层（Application LayerApplication Layer）应用层是开放系统互连环境的最高层，负责为应用层是开放系统互连环境的最高层，负责为OSIOSI模型以外的应用程序模型以外的应用程序提供网络服务，而不为任何其他提供网络服务，而不为任何其他OSIOSI层提供服务。层提供服务。 按照按照OSIOSI参考模型，网络中各结点都有相同的层次，不同结点的对等层参考模型，网络中各结点都有相同的层次，不同结点的对等层具有相同的功能，同一结点内相邻层之间

7、通过接口通信；每一层可以具有相同的功能，同一结点内相邻层之间通过接口通信；每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。 2.2.3 OSI 2.2.3 OSI数据传输过程数据传输过程 2.2.3 OSI 2.2.3 OSI数据传输过程数据传输过程2.3 TCP/IP2.3 TCP/IP体系结构体系结构 2.3.1 2.3.1 TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型 TCP/IPTCP/IP（传输控制协议（传输控制协议/ /网间互联协议）是一种网络通信协议，它规范网间互联协议）是一种网络通信协议，它规范了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个

8、主机之间的数据了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。往来格式以及传送方式。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络接口层网际层OSI参考模型TCP/IP参考模型 2.3.1 2.3.1 TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型 TCP/IP TCP/IP 事实上是一个协议系列或协议族，目前包含了事实上是一个协议系列或协议族，目前包含了100 100 多个协议。多个协议。这些协议使任何具有网络设备的用户能访问和共享这些协议使任何具有网络设备的用户能访问和共享Internet Internet 上的信息，上的信息，其中最重要的协议族

9、是传输控制协议（其中最重要的协议族是传输控制协议（TCPTCP）和网际协议（）和网际协议（IPIP）。）。TELNETFTPSMTPDNSTFTPTCPUDPARPRARPIGMPICMPIPETHERNETToken RingATMX25 应用层传输层网际层网络接口层 2.3.2 2.3.2 TCP/IPTCP/IP各层的功能各层的功能（1 1）网络接口层）网络接口层在在TCP/IP TCP/IP 模型中，网络接口层是模型中，网络接口层是TCP/IP TCP/IP 模型的最低层，负责接收从模型的最低层，负责接收从网络层交来的网络层交来的IP IP 数据报并将数据报并将IP IP 数据报通过底

10、层物理网络发送出去数据报通过底层物理网络发送出去。（2 2）互联层）互联层互联层的主要功能由互连网络协议互联层的主要功能由互连网络协议IPIP来提供，并主要解决计算机到计来提供，并主要解决计算机到计算机的通信问题；互联层的另一重要功能是进行网络互联，网间报文算机的通信问题；互联层的另一重要功能是进行网络互联，网间报文根据它的目的根据它的目的IPIP地址，通过路由器传到另一网络。地址，通过路由器传到另一网络。 （3 3）传输层）传输层传输层的作用是在源结点和目的结点的两个对等实体间提供可靠的端传输层的作用是在源结点和目的结点的两个对等实体间提供可靠的端到端的数据通信。为保证数据传输的可靠性，传输

11、层协议也提供了确到端的数据通信。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。认、差错控制和流量控制等机制。（4 4）应用层）应用层TCP/IPTCP/IP协议的高层为应用层，它大致和协议的高层为应用层，它大致和OSIOSI模型的会话层、表示层和应模型的会话层、表示层和应用层对应，但没有明确的层次划分。用层对应，但没有明确的层次划分。 2.3.2 2.3.2 IS0/OSIIS0/OSI模型与模型与TCP/IPTCP/IP模型的比较模型的比较（1 1）相似点）相似点ISO/OSI ISO/OSI 模型和模型和TCP/IP TCP/IP 模型有许多相似之处，具体表现在：两者均采模型有许多相似之处，具体表现在：两者均采用了层次结构；都包含了能提供可靠的端对端的数据通信的传输层；用了层次结构；都包含了能提供可靠的端对端的数据通信的传输层；两者都有应用层，虽然所提供的服务有所不同。两者都有应用层，虽然所提供的服务有所不同。（2 2）不同点）不同点 OSI OSI 模型包括了模型包括了7 7 层，而层，而TCP/IP TCP/IP 模型只有模型只有4 4 层。层。 OSI OSI 参考模型在网络层支持无连接和面向连接的两种服务，而在传参考模型在网络层支持无连接和面向连接