计算机网络课件：第2章 计算机网络体系结构

1、2022-6-23第2章 计算机网络体系结构1第第2章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构2-1 网络体系结构及协议网络体系结构及协议2-2 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型2-3 TCP/IP参考模型参考模型2022-6-23第2章 计算机网络体系结构22-1 网络体系结构及协议网络体系结构及协议2-1-1 网络通信要解决的主要问题网络通信要解决的主要问题2-1-2 体系结构及网络协议的概念体系结构及网络协议的概念2-1-3 接口和服务接口和服务2-1-4 网络通信协议的制定网络通信协议的制定2022-6-23第2章 计算机网络体系结构32-1-1 网络通信要解决的主要问题网络通

2、信要解决的主要问题1. 计算机网络通信的主要功能计算机网络通信的主要功能（1）基本要求）基本要求及时准确而有效地将数据从网络的一端传至另一端。及时准确而有效地将数据从网络的一端传至另一端。数据经网络到达目的地后，能被用户识别。数据经网络到达目的地后，能被用户识别。2022-6-23第2章 计算机网络体系结构42-1-1 网络通信要解决的主要问题网络通信要解决的主要问题1. 计算机网络通信的主要功能计算机网络通信的主要功能（2）基本功能）基本功能 保证数据传输及时、准确而高效。保证数据传输及时、准确而高效。 针对通信子网的管理功能，面向通信，由低层针对通信子网的管理功能，面向通信，由低层协议实现

3、。协议实现。保证信息能被计算机和用户识别。保证信息能被计算机和用户识别。 针对资源子网的应用管理，面向信息处理，由针对资源子网的应用管理，面向信息处理，由高层协议实现。高层协议实现。 2022-6-23第2章 计算机网络体系结构52-1-1 网络通信要解决的主要问题网络通信要解决的主要问题2. 计算机网络通信中的焦点问题计算机网络通信中的焦点问题（1）寻址）寻址（2）路径选择）路径选择（3）同步问题）同步问题（4）差错控制）差错控制（5）流量控制）流量控制（6）分段及装配）分段及装配（7）编码转换）编码转换（8）信息的表达）信息的表达（9）数据安全）数据安全2022-6-23第2章 计算机网络

4、体系结构62-1-2 体系结构及网络协议的概念体系结构及网络协议的概念1.分层结构的优点分层结构的优点（1）层与层之间相对独立）层与层之间相对独立（2）灵活）灵活（3）易于实现和维护）易于实现和维护（4）易于标准化）易于标准化2022-6-23第2章 计算机网络体系结构72-1-2 体系结构及网络协议的概念体系结构及网络协议的概念2. 分层的原则分层的原则（1）结构清晰，易于设计，层数适中。）结构清晰，易于设计，层数适中。（2）每层）每层功能功能明确，相互独立。明确，相互独立。（3）同一节点相邻层之间通过）同一节点相邻层之间通过接口接口通信，层间接口清晰，通信，层间接口清晰，跨越接口的信息量尽

5、可能少。跨越接口的信息量尽可能少。（4）每一层都使用下层的服务，并为上层提供服务。）每一层都使用下层的服务，并为上层提供服务。（5）网中各节点都有相同的）网中各节点都有相同的层次层次，不同节点的同等层按，不同节点的同等层按照协议实现照协议实现对等层对等层之间的通信。之间的通信。例：例：OSI/RM2022-6-23第2章 计算机网络体系结构82-1-2 体系结构及网络协议的概念体系结构及网络协议的概念3. 网络协议（网络协议（Network Protocol） 系统在通信过程中，系统在通信过程中，同等层同等层之间所必须遵守的之间所必须遵守的规则规则、约定约定的集合。的集合。l组成组成语法（语法

6、（Syntax）：数据与控制信息的结构或格式。）：数据与控制信息的结构或格式。语义（语义（Semantics）：数据格式中每个字段的含义。）：数据格式中每个字段的含义。同步（同步（Timing）：收发双方或多方在收发）：收发双方或多方在收发时间时间和和速速度度上的严格匹配，即事件实现顺序的详细说明。上的严格匹配，即事件实现顺序的详细说明。2022-6-23第2章 计算机网络体系结构92-1-2 体系结构及网络协议的概念体系结构及网络协议的概念4.网络体系结构网络体系结构 计算机网络各计算机网络各层次层次及其及其协议协议的集合的集合 例：例：OSI/RM（1）层次体系结构的要点）层次体系结构的要

7、点除了在物理介质上建立的物理连接是实际传输之外，除了在物理介质上建立的物理连接是实际传输之外，其余各其余各对等层对等层实体间进行的都是建立在逻辑连接基础实体间进行的都是建立在逻辑连接基础上的上的虚通信虚通信。对等层的虚通信必须遵循该层的协议。对等层的虚通信必须遵循该层的协议。n层的虚通信是通过层的虚通信是通过n/n-1层间接口处层间接口处n-1层提供的服务层提供的服务以及以及n-1层的通信（通常也是虚通信）来实现的。层的通信（通常也是虚通信）来实现的。 2022-6-23第2章 计算机网络体系结构102-1-2 体系结构及网络协议的概念体系结构及网络协议的概念（2）网络体系结构的特点）网络体系

8、结构的特点以以功能功能作为划分层次的基础。作为划分层次的基础。第第n层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第第n-1层提供的服务。层提供的服务。第第n层向第层向第n+1层提供的服务不仅包含第层提供的服务不仅包含第n层本身的层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。功能，还包含由下层服务提供的功能。仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。细节对上一层完全屏蔽。不同层次根据本层数据单元格式对数据进行封装。不同层次根据本层数据单元格式对数据进行封装。 2022-6-23第2章 计算机网络体系结

9、构112-1-3 接口和服务接口和服务1. 接口接口l术语术语实体（实体（Entity） 对等实体对等实体 服务用户服务用户服务提供者服务提供者 接口接口 服务访问点（服务访问点（SAP） 端口（端口（Port） 套接字（套接字（Socket） 2022-6-23第2章 计算机网络体系结构122-1-3 接口和服务接口和服务2.服务服务 同一系统中下层实体向上层实体通过层间的接口提供同一系统中下层实体向上层实体通过层间的接口提供的，的，物理物理连接，并最终通过物理介质实现不同系统之间的连接，并最终通过物理介质实现不同系统之间的物理传输过程物理传输过程l n层实体向层实体向n+1层实体提供的服务

10、层实体提供的服务n层实体提供的某些功能。层实体提供的某些功能。从从n-1层及其以下各层实体及本地系统得到的服务。层及其以下各层实体及本地系统得到的服务。通过与对等的通过与对等的n层实体的通信得到的服务。层实体的通信得到的服务。 2022-6-23第2章 计算机网络体系结构132-1-3 接口和服务接口和服务3.协议和服务的区别协议和服务的区别协议协议服务服务“水平水平”：不同系统对等：不同系统对等层实体之间的通信规则层实体之间的通信规则 “垂直垂直”：同一系统中下层实体向：同一系统中下层实体向上层实体通过层间的接口提供的上层实体通过层间的接口提供的 逻辑连接（除最低层）逻辑连接（除最低层） 物

11、理连接物理连接 2022-6-23第2章 计算机网络体系结构142-1-4 网络通信协议的制定网络通信协议的制定1.主要组织主要组织（1）IEEE（2）ISO（3）ITU（4）EIA（5）ISOC2.主流网络体系结构模型主流网络体系结构模型（1）OSI（2）TCP/IP国际电信联盟，前身为国际电信联盟，前身为CCITT电子工业协会电子工业协会Internet协会协会2022-6-23第2章 计算机网络体系结构152-2 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型OSI/RM 开放系统互联参考模型（开放系统互联参考模型（Open System Interconnection Reference M

12、odel ,OSI/RM）：）：ISO颁布的网络体系结构参考模型颁布的网络体系结构参考模型2-2-1 OSI/RM 结构结构2-2-2 OSI/RM各层基本功能各层基本功能2-2-1 OSI/RM 结构结构l层次间的数据传递层次间的数据传递PhysicalData linkNetworkTransportSessionPresentationApplicationPhysicalData linkNetworkTransportSessionPresentationApplication B CdataH7L7 data H6L6 dataH5L5 dataH4L4 dataH3L3 data

13、T2H2bitsPhysical Layer ProtocolData link Layer ProtocolNetwork Layer ProtocolTransport Layer ProtocolSession Layer ProtocolPresentation Layer ProtocolApplication Layer Protocol第2章 计算机网络体系结构应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层2-2-1 OSI/RM 结构结构7 提供各类服务提供各类服务6信息语法表示信息语法表示5会话管理会话管理4端到端、透明传输端到端

14、、透明传输3源、目的节点间路由源、目的节点间路由2成帧，相邻节点间可靠传输成帧，相邻节点间可靠传输1透明传输透明传输bit流流通通信信子子网网资资源源子子网网lOSI/RM七层结构七层结构2022-6-23第2章 计算机网络体系结构182-2-2 OSI/RM各层基本功能各层基本功能1. 物理层物理层（1）PDU：位（：位（bit）（2）功能）功能 物理上物理上互连系统间的信息传输，保证数据按位传输的互连系统间的信息传输，保证数据按位传输的正确性，为数据链路层提供服务正确性，为数据链路层提供服务 定义了定义了机械特性机械特性、电气特性电气特性、功能特性功能特性和和过程特性过程特性（3） 协议协

15、议 RS-232C RS-449 X.21CCITTEIA2-2-2 OSI/RM 各层基本功能各层基本功能2. 数据链路层数据链路层（1） PDU ：帧（：帧（Frame）（2）功能）功能 数据帧在相邻节点间无差错地传输数据帧在相邻节点间无差错地传输成帧成帧应答应答差错控制差错控制流量控制流量控制顺序控制顺序控制同步同步 （3）协议）协议 HDLC IEEE802.3 IEEE802.4 IEEE802.5ISOIEEE2022-6-23第2章 计算机网络体系结构202-2-2 OSI/RM 各层基本功能各层基本功能3. 网络层网络层（1）PDU：分组：分组/包（包（Packet）（2）功能

16、）功能 在通信子网内，数据从源到目的节点正确传输，为传在通信子网内，数据从源到目的节点正确传输，为传输层提供建立、维持和终止连接的手段。输层提供建立、维持和终止连接的手段。 数据报和虚电路服务数据报和虚电路服务 路径选择路径选择 流量控制流量控制（3）协议）协议 X.252-2-2 OSI/RM 各层基本功能各层基本功能4. 传输层传输层（1）PDU：段（：段（Segment）（2）功能）功能 资源子网中两端点中应用程序（进程）之间的通信。资源子网中两端点中应用程序（进程）之间的通信。资资 源子网和通信子网的界面，承上启下，向高层提源子网和通信子网的界面，承上启下，向高层提供可靠的透明数据传输

17、。最重要、最复杂。供可靠的透明数据传输。最重要、最复杂。 SAP寻址寻址 端到端数据传输端到端数据传输 差错控制差错控制 流量控制流量控制 故障恢复故障恢复（3）协议）协议 ISO8072/8073 2022-6-23第2章 计算机网络体系结构212-2-2 OSI/RM 各层基本功能各层基本功能5. 会话层会话层（1）PDU：SPDU（2）功能）功能 组织和同步不同主机上各种进程间的通信，控制和管组织和同步不同主机上各种进程间的通信，控制和管理会话过程的有效进行。理会话过程的有效进行。 会话连接的建立会话连接的建立 会话建立后的管理会话建立后的管理会话连接的拆除会话连接的拆除（3）协议）协议

18、 ISO8826/8827 X.2152022-6-23第2章 计算机网络体系结构232-2-2 OSI/RM 各层基本功能各层基本功能6. 表示层表示层（1）PDU：PPDU（2）功能）功能 信息语法表示信息语法表示数据转换和格式变换数据转换和格式变换语法选择语法选择数据加密和解密数据加密和解密文本压缩文本压缩（3）协议）协议 ISO8882/88832022-6-23第2章 计算机网络体系结构242-2-2 OSI/RM 各层基本功能各层基本功能7. 应用层应用层（1）PDU：APDU（2）功能）功能 确定进程之间的通信性质以满足用户的需要；负责用确定进程之间的通信性质以满足用户的需要；负

19、责用户信息的语义表示，并在两个通信者之间进行语义匹户信息的语义表示，并在两个通信者之间进行语义匹配。网络与最终用户的界面。配。网络与最终用户的界面。（3）协议）协议 FTAM CMIP VTP ISO2022-6-23第2章 计算机网络体系结构252-3 TCP/IP参考模型参考模型TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）：网络互联标准）：网络互联标准协议组协议组。事实上的网。事实上的网络国际、工业标准。络国际、工业标准。2-3-1 TCP/IP的历史的历史2-3-2 TCP/IP体系结构体系结构2022-6-23第2章 计

20、算机网络体系结构262-3-1 TCP/IP的历史的历史1.TCP/IP的产生和发展的产生和发展l起源：起源：1969年年 APRANET使用的使用的NCP（Network Control Protocol）l1973年年 TCPl1981年年 IPl1982年年 TCP/IPl1983年年 扩充，取代扩充，取代NCP，应用到大学和政府部门，应用到大学和政府部门，加入到加入到UNIX中中l1984年年 Internet诞生诞生l1984年年 TCP/IP加入到其他操作系统中加入到其他操作系统中2022-6-23第2章 计算机网络体系结构272-3-1 TCP/IP的历史的历史2.Interne

21、t的管理的管理（1） Internet的管理机构的管理机构2022-6-23第2章 计算机网络体系结构282-3-1 TCP/IP的历史的历史2.Internet的管理的管理（2） RFC（Requst for Comments）Internet标准文档标准文档lInternet正式标准的形成正式标准的形成Internet DraftProposed StandardDraft StandardOfficial StandardRFC官方站点：官方站点：中国协议分析网：中国协议分析网： http:/应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层2-3-2 TCP/IP体