大学计算机-计算思维视角 课件 6.3 网络协议与网络体系结构

网络协议与网络体系结构计算机网络概述章名：节名：什么是网络协议什么是网络体系结构OSI与TCP/IP参考模型123网络协议什么是协议？人们在各种社会活动中，经常要签订一些协议(合同)，就是协作各方为达到某种目的所制定的需要共同遵守的规则、约定和承诺。网络协议的定义在计算机网络中，网络协议是通信双方对所传输信息的格式、控制信息的含义以及在信息传输过程中应如何操作的约定。人际交流协议和网络通信协议的对比网络协议网络协议网络协议的三要素协议数据单元(PDU)的结构与格式(报文格式)，如：HDLC：

协议数据单元各部分的含义，如：HDLC协议中，标志Flag表示报文的开始和结束。

通信过程中，通信双方操作的执行步骤和顺序，如：A和B完成一个通信，当A发出请求B才会发出确认信息。FlagAdressCtrlDataFCSFlag语法：语义：时序：层次化的网络体系结构计算机网络是一个复杂的系统：包含不同的传输介质(有线、无线)运行不同的操作系统(Windows、Unix)涵盖不同的应用环境(移动、本地、远程)承载不同种类业务(分时、交互、实时)实现方案：分而治之！分层处理：将复杂的问题分解成若干个小的简单问题。网络协议层次化的例子：邮政系统网络体系结构计算机网络被设计成一种层次结构——把复杂的信息传输划分为若干个相对简单的子功能，在不同层次上予以实现。每一层包含若干个协议，用于实现本层的功能。协议是按层次结构来组织的。协议定义了对等层之间通信规则。网络层次结构模型与各层协议的集合称为计算机网络体系结构。层次化的网络体系结构分层的好处：独立性强各层都可以采用最合适的技术来实现。某层技术的改进不会影响其它层。上层只需关心下层能够提供什么服务，而无需关心其实现方法。层次化的网络体系结构分层的好处：适应性强只要提供的服务和接口不变，每层的实现方法可任意改变。结构清晰，使系统的设计、实现、调试和维护变得简单和容易使相关人员能将精力集中于所关心的功能模块。降低开发工作量和开发难度。网络体系结构数据封装就是在数据前面加上用于控制传输过程的控制信息，是协议语法的具体实现。过程如下：当某一层实体要进行通信时，它将要传输的数据(即协议数据单元PDU)通过层间接口提交给下一层。下层收到上层的PDU后，将其加上报文头部(header)形成本层PxiDU，然后将其传递给下一层。给下层数据加上header的过程称为封装(encapsulation)。网络体系结构每一层都按此法，在最底层将逐层封装后的数据传送到目的端。目的端的每一层只处理本层的header，并将去掉header后的数据部分提交给其上层，本层不对数据部分作任何处理。去掉header的过程称为解封装(decapsulation)封装的过程类似于在邮寄信件前需要在外面套上信封。解封装的过程类似于收信人拆开信封取出信件。网络体系结构网络数据传送的封装与解封装常见的网络体系结构OSI参考模型：下4层规定了计算机之间如何建立连接；上3层规定了应用程序之间以及应用程序和用户之间如何进行交互。OSI参考模型各层体系结构应用层(Application)表示层(Presentation)会话层(Session)传输层(Transport)网络层(Network)数据链路层(DataLink)物理层(Physical)功能：负责在结点间接受和发送比特流。定义介质和连接器类型定义信号类型定义信号电平、数据速率、传输距离网络体系结构网络体系结构OSI参考模型各层体系结构应用层(Application)表示层(Presentation)会话层(Session)传输层(Transport)网络层(Network)数据链路层(DataLink)物理层(Physical)功能：在结点间可靠地传输数据帧。提供物理地址组帧差错控制网络体系结构OSI参考模型各层体系结构应用层(Application)表示层(Presentation)会话层(Session)传输层(Transport)网络层(Network)数据链路层(DataLink)物理层(Physical)功能：在计算机之间传输分组。提供逻辑地址实现路由选择网络体系结构OSI参考模型各层体系结构应用层(Application)表示层(Presentation)会话层(Session)传输层(Transport)网络层(Network)数据链路层(DataLink)物理层(Physical)功能：不同计算机的进程之间的通信。拥塞控制差错控制网络体系结构OSI参考模型各层体系结构应用层(Application)表示层(Presentation)会话层(Session)传输层(Transport)网络层(Network)数据链路层(DataLink)物理层(Physical)功能：在用户间建立、维持和终止会话关系；区分不同的应用程序建立的连接，将通信流引导到正确的应用程序。网络体系结构OSI参考模型各层体系结构应用层(Application)表示层(Presentation)会话层(Session)传输层(Transport)网络层(Network)数据链路层(DataLink)物理层(Physical)功能：负责数据编码方式，将发送方应用层的数据转换为接收方应用层能够识别的格式。不同OS的数据格式转换数据加密数据压缩网络体系结构OSI参考模型各层体系结构应用层(Application)表示层(Presentation)会话层(Session)传输层(Transport)网络层(Network)数据链路层(DataLink)物理层(Physical)功能：为网络用户和网络应用程序提供网络服务和操作界面。网络体系结构TCP/IP参考模型：TCP/IP参考模型是国际互联网(Internet)的标准，与OSI不同，采用四层体系结构。网络体系结构TCP/IP是一个协议簇的总称;如：TCP、IP、UDP、ICMP等。应用层(Application)FTP(文件传输)、SMTP(邮件传输)、POP3(邮局)、HTTP(超文本传输)、Telnet(远程登录)、DNS(域名解析)传输层(Transport)TCP(传输控制)、UDP(用