《计算机网络技术基础》课件

21世纪全国高职高专计算机系列有用规划教材计算机网络技术根底主编：

杨瑞良李平副主编：

邱涛李明龙第3章

网络体系构造与协议

本章主要内容网络体系构造的根本概念开放系统互连参考模型TCP/IP的体系构造OSI与TCP/IP参考模型的比较3.1网络体系构造的根本概念协议〔protocol〕:是通信双方为了实现通信所进展的商定或所作的对话规章网络协议的优劣直接影响网络的性能网络协议的组成语义：做什么〔whattodo〕语法：怎么做〔howtodo〕定时关系：何时做〔whentodo〕3.1.1网络协议的概念计算机网络中存在有多种协议协议之间的相互作用:为避开重复工作，每个协议应当处理没有被其他;协议处理过的通信问题;协议之间可以共享数据和信息。实际邮政系统信件发送、接收过程示意图协议(Protocol)：它是一种通信规约。在邮政通信系统中，就存在着很多的通信规约。层次(Layer)：它是人们对简单问题处理的根本方法。接口(Interface)：它是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点。体系构造(Architecture)：计算机网络协议就是依据层次构造模型来组织的。我们将网络层次构造模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系构造。3.1.2几个重要的概念3.1.3网络体系构造的提出计算机网络中承受层次构造，它有以下一些好处：

各层之间相互独立。敏捷性好。各层实现技术的转变不影响其他层。易于实现和维护。有利于促进标准化。3.2开放系统互连参考模型(OSI/RM)OSI/RM中的“开放”是表示任何两个遵守OSI/RM的系统都可以进展互连，当一个系统能按OSI/RM与另一个系统进展通信时，就称为该系统为开放系统。OSI/RM只给出了一些原则性的说明，它并不是一个具体的网络。它将整个网络的功能划分成7个层次，而且在两个通信实体之间的通信必需遵循这7层构造，概述1.OSI参考模型的提出2.OSI参考模型的概念OSI/RM的最高层为应用层，面对用户供给应用效劳；最低层为物理层，连接通信媒体实现数据传输。层与层之间的联系是通过各层之间的接口来进展的，上层通过接口向下层提出效劳恳求，而下层通过接口向上层供给效劳。OSI参考模型以及两个通信实体之间的通信分层构造ISO/OSI的7层参考模型OSI参考模型的根本思想:网络中各节点具有一样的层次；不同节点的同等层具有一样的功能；同一节点内相邻层之间通过接口通信；每一层可以使用下层供给的效劳，并向其上层供给效劳；不同节点的同等层依据协议实现对等层之间的通信。3.OSI各层的功能概述物理层(PhysicalLayer)：利用传输介质为数据链路层供给物理连接，实现比特流的透亮传输。数据链路层(DataLinkLayer)：在物理层供给比特流效劳的根底上，线路变成无过失的数据链路。网络层(NetworkLayer)：为数据在结点之间传输创立规律链路，通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞掌握授、网络互连功能。传输层(TransportLayer)：向用户供给端到端(最终用户到最终用户)的透亮的、牢靠的数据传输效劳。

会话层(SessionLayer)：为表示层供给建立、维护和完毕会话连接的功能，并供给会话治理效劳等功能。表示层(PresentationLayer)：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。应用层(ApplicationLayer)：为网络用户或应用程序供给各种效劳，如文件传输(FTP)、电子邮件(E－mail)、分布式数据库以及网络治理等。两个通信实体之间的层次构造OSI各层的主要功能层号层的名称层的英文名称功能简述

7应用层ApplicationLayer在用户进程之间交互用户信息，直接为用户提供服务

上层6表示层PresentationLayer处理两个通信系统中交换信息的表示方式，对用户数据进行格式转换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等5会话层SessionLayer组织两个会话进程之间的通信，管理数据的交换4传输层TransportLayer从端到端经网络透明地传送数据，建立、维护并终止两台计算机之间的通信3网络层NetworkLayer实现路由选择、拥塞控制和网络互联等功能下层2数据链路层DataLinkLayer建立数据链路连接，进行信息帧传送，采用差错和数据流量控制方法使有差错的物理线路变成无差错的数据链路1物理层PhysicalLayer利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明地传输比特流4.OSI/RM的信息流淌3.2.2物理层物理层是OSI/RM的最低层，物理层保证通信信道上传输0和1二进制比特流，用以建立、维护和释放数据链路实体间的连接。物理层并不是指物理传输介质，它是介于数据链路层和物理传输介质之间的一层，起着数据链路层到物理传输介质之间的规律接口的作用。3.2.3数据链路层数据链路层OSI/RM的第2层，它通过物理层供给的比特流效劳，在相邻节点之间建立链路，传送以帧(Frame)为单位的数据信息，并且对传输中可能消失的过失进展检错和纠错，向网络层供给无过失的透亮传输。数据链路层涉及到的具体内容有以下几点：1.成帧数据链路层要将网络层的数据分成可以治理和掌握的数据单元，称其为帧。2.物理地址寻址数据帧在不同的网络中传输时，需要标识动身送数据帧和接收数据帧的节点。3.流量掌握数据链路层对发送数据帧的速率必需进展掌握，假设发送的数据帧太多，就会使目的节点来不及处理而造成数据丧失。4.过失掌握为了保证物理层传输数据的牢靠性，数据链路层需要在数据帧中使用一些掌握方法，检测出错或重复的数据帧，并对错误的帧进展纠错或重发。5.接入掌握当两个或者更多的节点共享通信链路时，由数据链路层确定在某一时间内该由哪一个节点发送数据，接入掌握技术也称为媒体访问掌握技术。数据链路层的物理地址网络层

计算机网络分为资源子网和通信子网。网络层就是通信子网的最高层，它在数据链路层供给效劳的根底上向资源子网供给效劳。网络层与传输层的关系

网络层涉及的概念有以下几个：规律地址寻址数据链路层的物理地址只是解决了在同一个网络内部的寻址问题，假设一个数据包从一个网络跨越到另外一个网络时，就需要使用网络层的规律地址。路由功能路由选择就是依据肯定的原则和算法在传输通路中选出一条通向目的节点的最正确路由。流量掌握在数据链路层中介绍过流量掌握，在网络层同样也存在流量掌握问题。拥塞掌握在通信子网中，由于消失过量的数据包而引起网络性能下降的现象称为拥塞。其他各层简介1.传输层传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁，它完成了资源子网中两节点间的直接规律通信，实现了通信子网端到端的牢靠传输。2.会话层会话层是利用传输层供给的端到端的效劳向表示层或会话用户供给会话效劳。3.表示层表示层处理的是OSI系统之间用户信息的表示问题。4.应用层应用层是OSI/RM的最高层，它是计算机网络与最终用户间的接口，它包含了系统治理员治理网络效劳所涉及的全部问题和根本功能。完整的OSI数据传递与流淌过程3.3TCP/IP体系构造概述TCP/IP是Internet上全部网络和主机之间进展沟通所使用得共同“语言”，是Internet上使用得一组完整的标准网络连接协议。通常所说的TCP/IP协议实际上包含了大量的协议和应用，且由多个独力定义的协议组合在一起，因此，更准确地说，应当称其为TCP/IP协议集。TCP/IP协议的主要特点：开放的协议标准，可以免费使用，并且独力于特定的计算机硬件于操作系统。独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网中，更适用于互联网中。统一的网络地址安排方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址。标准化的高层协议，可以供给多种牢靠的用户效劳。3.3.2TCP/IP的分层构造OSI模型与TCP/IP模型的比照TCP/IP体系构造与OSI参考模型的对应关系1.网络接口层TCP/IP模型的最低层是网络接口层，也被称为网络访问层，它包括了能使用TCP/IP与物理网络进展通信的协议，且对应着OSI的物理层和数据链路层。2.网际层网际层是在Internet标准中正式定义的第一层。网际层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组，将分组形成数据包(IP数据包)，并为该数据包进展路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机。3.传输层TCP/IP的传输层也被称为主机至主机层，与OSI的传输层类似，它主要负责主机到主机之间的端到端通信，该层使用了两种协议来支持两种数据的传送方法，它们是TCP协议和UDP协议。4.应用层在TCP/IP模型中，应用程序接口是最高层，它与OSI模型中的高3层的任务一样，都是用于供给网络效劳，比方文件传输(FTP)、远程登录(TELNET)、域名效劳DNS)和简洁网络治理(SNMP)等。TCP/IP体系构造中各层的功能

层的名称

功能简述

应用层向用户提供一组常用的应用程序，如文件传输、电子邮件等

传输层(TCP)提供端到端的数据传输服务

网际层(IP)定义数据报，处理路由

网络访问层接收网际层数据报，通过网络发送；从网络上接收数据送交IP层3.3.3TCP/IP协议集网际层的协议(1)网际协议(InternetProtocol，IP)IP协议的任务是对数据包进展相应的寻址和路由，并从一个网络转发到另一个网络。(2)网际掌握报文协议(InternetControlMessageProtocol，ICMP)网际掌握报文协议ICMP为IP协议供给过失报告。(3)网际主机组治理协议(InternetGroupManagementProtocol，IGMP)IP协议只是负责网络中点到点的数据包传输，而点到多点的数据包传输则要依靠网际主机组治理协议IGMP来完成。(4)地址解析协议(AddressResolutionProtocol，ARP)和反向地址解析协议RARP计算机网络中各主机之间要进展通信时，必需要知道彼此的物理地址(OSI模型中数据链路层的地址)。2.传输层协议(1)传输掌握协议(TransmissionControlProtocol，TCP)

TCP协议是传输层的一种面对连接的通信协议，它可供给牢靠的数据传送。对于大量数据的传输，通常都要求有牢靠的传送。(2)用户数据报协议(UserDatagramProtocol，UDP)

UDP协议是一种面对无连接的协议，因此，它不能供给牢靠的数据传输，而且UDP不进展过失检验，必需由应用层的应用程序来实现牢靠性机制和过失掌握，以保证端到端数据传输的正确性。3.应用层协议TELNET：本地主机作为仿真终端登录到远程主机上运行应用程序。FTP：实现主机之间文件的传送。SMTP：实现主机之间电子邮件的传送。DNS：用于实现主机名与IP地址之间的映射。DHCP：实现对主机的地址安排和配置工作。RIP：用于网络设备之间交换路由信息。HTTP：用于Internet中的客户机与WWW效劳器之间的数据传输。BOOTP：用于无盘主机或工作站的启动。SNMP：实现网络的治理。3.4OSI与TCP/IP参考模型的比较3.4.1共同点承受了协议分层方法，将浩大且简单的问题划分为假设干个较简洁处理的范围较小的问题。各协议层次的功能大体上相像，都存在网络层、传输层和应用层。两者都可以解决异构网的互连，实现世界上不同厂家生产的计算机之间的通信。两者都是计算机通信的国际性标准，虽然这种标准一个(OSI)原则上是国际通用的，一个(TCP/IP)是当前工业界使用最多的。两者都能够供给面对连接和无连接的两种通信效劳机制。两者都是基于一种协议集的概念，协议集是一簇完成特定功能的相互独力的协议。3.4.2OSI和TCP/IP的主要差异模型设计的差异层数和层间调用关系不同最初设计的差异对牢靠性的强调不同标准的效率和性能上存在差异市场应用和支持上不同TCP/IP的主要问题：网络接口层并不是实际的一层；各层的功能定义与实现方法没能区分开来等。3.4.3一种建议的参考模型

小结网络体系