网络协议与体系结构和网络操作系统

第4章计算机网络协议、体系结构和网络操作系统计算机网络协议定义计算机网络体系结构OSI七层参考模型

TCP/IP参考模型网络操作系统4.1 计算机网络协议定义

计算机网络中，协议的定义是计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合。协议包含有三个要素，即：1.语法(Syntax)：数据与控制信息的格式、数据编码等。2.语义(Semantics)：控制信息的内容，需要做出的动作及响应。3.时序(Timing)：事件先后顺序和速度匹配。

4.2计算机网络体系结构4.2.1计算机网络体系结构的发展过程

目前计算机网络技术中有两大类标准。一类是正式标准，是由权威的国际标准化组织制定的。另一类是所谓已成事实的标准，此类标准不是权威组织制定的，事先也没有作过周密规划，但已广泛流行。网络标准化工作经过长期的努力，目前有三个常用的体系结构模型，是人们研究和实现网络的参照标准：1.ISO/OSI七层模型：是从网络理论出发设计出来的标准，层次比较清晰，功能分明，是人们讨论网络问题的基本参照系。2.TCP/IP协议簇：是Internet(因特网)的协议标准，经过长期的实践发展起来的。3.局域网标准集IEEE802.x：集合了各种局域网络技术，是标准化程度最为规范和成熟的一套协议。

4.2.2体系结构的概念

在计算机网络中，我们采用“分而治之”的原则，将整个的通信过程划分为多个层次，每一层都对网络提供服务，都是整个网络的一个有机组成部分，不同的层次定义不同的功能，具体分层的原则有：1.网络中各节点都具相同的层次；2.不同节点的相同层具有相同的功能；3.同一节点内各相邻层之间通过接口通信；4.每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；5.不同结节的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。4.2计算机网络体系结构4.2.3OSI七层参考模型

OSI七层参考模型由7个协议层组成，由底层到高层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，如图4-1所示。图4-1OSI层次模型

4.2.3OSI七层参考模型数据通信中，数据的流动情况如图4-2所示。图4-2OSI模型数据流图

1.物理层(PhisicalLayer)物理层是OSI七层参考模型的最底层，它为信息流(bit流)提供物理传输通道。它不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体，而是尽可能的屏蔽这些物理设备的差异，对它的高层即数据链路层提供统一的服务。为实现物理层的功能，该层协议要描述以下几方面内容：(1)机械特性(2)电气特性(3)功能特性(4)规程特性

2.数据链路层(DataLinkLayer)数据链路层的一个主要功能就是通过校验、确认和反馈重发等手段将原始的物理连接改造成无差错的数据链路。数据链路层传输数据的单位是帧，数据帧的格式中包括有地址信息、控制信息、数据、校验信息。数据链路层的具体功能如下：(1)链路管理：(2)帧同步：(3)流量控制：(4)差错控制：(5)透明传输：(6)寻址：网络层传送的数据单位是报文、分组或包。在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能要经过多个节点和链路，也可能要经过多个路由器所连接的通信子网，网络层所关心的就是通信子网的运行控制，主要解决如何把报文或分组从源传送到目标。在实现网络层功能时，需要解决以下问题：(1)寻址：(2)交换方式：(3)路由算法：网络层根据路由选择算法，为数据分组通过网络选择最佳路径。(4)连接服务：3.网络层(networklayer)

4.传输层(transportlayer)传输层是第一个端对端，也是主机到主机的层次，高层用户可以通过传输层的服务直接进行端到端的数据传输，而不必知道通信子网的存在，通信子网的更替和交换技术通过传输层的屏蔽不被高层用户看到。

传输层从会话层接收数据报文，当所发送的报文较长时，传输层先把它分割成若干个报文分组，然后在交给下一层网络层进行传输。

5.会话层(sessionlayer)会话层组织和管理进程间的对话，即平时我们所说的全双工或半双工通信。在后一种场合下，会话层提供一种数据权标来控制那一方有权发送数据。会话层的具体功能如下：(1)会话管理：如提供单方向会话或双向同时会话，并管理会话中的发送顺序，及会话所占用时间的长短。(2)会话流量控制：提供会话流量控制和交叉会话控制。(3)寻址：使用远程地址建立会话连接。(4)出错控制：会话层的实际工作是接收来自传输层的数据，并负责纠正错误。

6.表示层(presentationlayer)表示层为上层用户提供共同需要的数据或信息语法表示交换。不同的机器采用不同的编码方法来表示数据类型或数据结构，为了让采用不同编码方法的计算机通交换后能互相理解数据的意义，可采用抽象的标准方法来定义数据结构，并采用标准的编码表示形式。

表示层的具体功能如下：(1)数据格式处理：协商和建立数据交换格式，解决各应用程序之间在数据格式表示上的差异。(2)数据的编码：处理字符集和数字的转换。(3)压缩和解压缩：为减少数据的传输量，这一层还负责数据压缩与恢复。(4)数据的加密和解密：为提高网络的安全型。

7.应用层(applicationlayer)应用层是OSI的最高层，它直接通过给用户、管理者提供各类信息，来为用户终端服务。例如虚拟终端、文件传送、远程用户登录和电子数据交换以及电子邮件等。它在其它六层的基础上，负责完成网络中应用程序与网络操作系统之间的联系，建立与结束使用者之间的联系，并完成网络用户提出的各种网络服务及应用所需的监督、管理和服务等各种协议。此外，该层还负责协调各个应用程序间的工作。

采用OSI七层模型有以下好处：1.各层之间相对独立。2.灵活性好。3.结构上、技术上的可分割性。4.促进标准化工作。4.2.4TCP/IP参考模型4.2.4.1TCP/IP参考模型1.TCP/IP体系结构

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