第2章 计算机网络体系结构

1、第2章计算机网络体系结构,1网络体系结构计算机网络系统是一个十分复杂的系统，将其分解为若干个容易处理的层次，然后“分而治之”，这种结构化的设计方法是工程设计中常见的手段。在计算机网络中，结构复杂的网络协议就是按照层次结构模型来组织的。网络体系结构(computernetworkarchitecture)：将计算机网络各层次及其协议的集合定义为网络体系结构，它精确定义了计算机网络所应该实现的功能。,2.网络协议计算机网络是由许多互连的结点组成的，各个结点之间需要不断地进行信息传输。为了正确而有序地交换数据，网络中的每个结点都必须遵守一些事先约定好的规则。协议（protocol）就是一组控制数据通

2、信的规则。这些规则明确规定了所交换的数据格式和时序。网络协议:这些为进行网络数据交换而建立的规则、标准或约定的集合称为网络协议。网络协议包括以下3个要素。语法(Syntax)：包括数据格式、编码和信号电平等。语义(semantics):包括用于协调和差错处理的控制信息。定时(timing）：用于对事件实现顺序的详细说明。,3网络体系结构计算机网络中采用层次结构，有以下好处。各层之间相互独立。每一层只实现一种相对独立的功能，层与层之间通过层间接口提供和获取服务。灵活性好。只要层间接口关系没有发生变化，那么某一层内实现技术等因素的改变就不会影响其他各层。易于实现与维护。这种结构使整个系统可以被分成

3、若干相对独立的子系统，便于分别实现与维护。有利于促进标准化。,21。计算机网络体系结构早在20世纪60年代，计算机系统设计者就已提出了计算机系统结构的概念。体系结构一词来源于英文Architecture，原意是指建筑风格和建筑设计。计算机体系结构指的是从整个计算机系统的角度来研究计算机的结构特征。这个术语被计算机网络工作者所采用，提出了计算机网络体系结构的概念。计算机网络体系结构的出现，迅速推动了计算机网络的发展。特别是在ARPANet建成以后，世界上许多计算机大公司都先后推出了自己的计算机网络体系结构，如IBM公司的系统网络结构SNA、DEC公司的分布式网络结构DNA等。当前，使用最广泛的网

4、络体系结构是Internet体系结构及其TCP/IP协议。,211研究制定计算机网络体系结构的科学方法在初期的自由竞争中，计算机网络体系结构在短时间内得到了迅速发展，但是伴随着计算机网络形式的多样化、复杂性，也出现了许多问题。例如，用户的资源和数据存储在采用不同操作系统的主机中，这些主机分布在网络的不同地方，需要在不同的传输媒体上实现采用不同操作系统的主机之间的通信；如何解决异种机和异种网络互连问题；特别是系统的互连成为一个大问题。这些问题引起了国际标准化组织ISO的重视，其技术委员会之一TC97在1977年3月召开的第九次全会上决定成立一个新的分支委员会ISO/TC97SCl6，来解决所面临

5、的新问题。1983年ISO/TC97SC16提出了著名的“开放系统互连参考模型”，即ISO7498国际标准，简记为ISO/OSI-RM。它奠定了网络体系结构的基础。,ISO/OSI-RM是计算机网络体系结构的最新成就，引入了抽象化、虚拟化、分层化研究制定计算机网络体系结构的科学方法，奠定了网络体系结构的基础。,1抽象化方法在ISO/OSIRM体系结构中，对复杂问题的处理采用了如图21所示的三级抽象的方法，即参考模型、服务定义、网络协议。它们采用自上而下逐步求精的办法：最高一级。ISO/OSIRM考查抽象，这一级的约束较少，描述较粗略；中间级OSI服务定义较抽象，有较多的约束。最低一级为OSI协

6、议，对它要精确描述，约束最多。,(1).OSI参考模型ISO/OSI体系结构也就是ISOOSI-RM，是建立网络体系、功能和概念的最高一级抽象模型。如果用形式化的语言来说，体系结构相当于一个客体的类型，而具体的网络结构则相当于客体的一个实例。ISOOSI-RM定义了一个开放系统所用的客体类型以及客体类型之间的关系，给出了它们之间的约束。ISOOSI-RM定义了一个开放系统所用的客体类型以及客体类型之间的关系，给出了它们之间的约束。同时也给出了由这些客体、关系以及要素构制的七层模型，ISOOSI-RM也是一个标准，是一个为制定通信标准而采用的概念性、抽象性的框架。,(2).OSI服务定义所谓服务

7、是指层间交换数据时必须遵守的规则。OSI服务定义是较低一级的抽象概念，比较详细地定义了各层所提供的服务。某一层的服务就是该层及其以下所有层提供的服务，通过该层与上层边界上的接口为上一层提供服务。各层给相邻的上一层提供的服务与服务是怎样实现的无关。因此，OSI服务只不过是层间抽象的接口(Interface)，,(3).OSI协议定义OSI协议定义是最低一级的抽象概念。在层次结构计算机网络所具有的功能中，最重要的功能是通信功能。计算机网络中的通信是指在不同系统中实体之间的通信。实体是指能发送和接收数据的任何实体，而系统是物理上明显的实体，它包含一个或多个实体。两个实体之间要想实现通信，则必须使用相

8、同的语言以及遵从双方都能接受的规则，以解决彼此之间交流什么、如何交流以及何时交流等问题。这就是计算机网络协议所应具有的功能。,2虚拟化方法在OSI体系结构中，网络协议研究的出发点和协议实现的归结点多数是虚拟的。虚拟是在现实计算机网络中不完全存在的，然而又是实际网络的高度概括与理想化。遵从虚拟化方法，不仅方便开放系统互连参考模型的研究，而且也为研究网络体系结构找到了目标和对象。网络体系结构中所研究的具体对象大多数是建立在虚拟基础上的，并不具体到某一个器件、装置、组件、程序等。比如在网络协议中，逻辑信道、虚拟电路、虚拟主机、虚拟内存、虚拟终端等均是高度概括与理想化的产物，它们为建立网络体系结构发挥

9、着重要作用。,3分层化方法网络体系结构通常采用层次化结构定义计算机网络系统的组成和系统功能。它将一个网络系统分成若干层次，规定每个层次应实现的功能和向上层提供的服务，以及两个系统各个层次实体之间进行通信应遵守的协议。计算机网络体系结构指的就是网络的基本设计思想及方案，以及各个组成部分的功能和定义。层次结构是描述体系的基本方法，其特点是每一层都建立在低一层的基础上，低层为高层提供服务。各层协议互相协作，构成一个整体，称为协议集或协议族。计算机网络体系结构就是对构成计算机网络的各个组成部分，包括网络本身，所应具备功能和协议的一组精确定义。简单地讲，开放系统互连参考模型、协议、服务等统称为计算机网络

10、体系结构。,2.2.计算机网络与通信标准的制定国际标准化组织的ISOOSIRM、国际电信联合会ITU的X系列、V系列以及I系列建议书、美国电气电子工程师学会(IEEE)的IEEE802LAN协议标准以及美国电子工业协会(EIA)的RS系列标准等都是著名的国际标准。1.国际标准化组织国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization)简称ISO，是国际标准化领域中一个十分重要的组织。1946年，当时来自25个国家的代表在伦敦召开会议，决定成立一个新的国际组织，以促进国际间的合作和工业标准的统一。总部设在瑞士的日内瓦。ISO的主要活动是制定国际标

11、准，协调世界范围内的标准化工作，组织各成员国和技术委员会进行情报交流，以及与其他国际性组织合作，共同研究有关标准化问题。,2.国际电信联盟国际电信联盟(InternationalTelecommunicationunion，ITU)是联合国的一个专门机构，原名为国际电报电话咨询委员会CCITT，也是联合国中历史最长的专门机构之一，简称“国际电联”、“电联”或“ITU。国际电信联盟现有189个会员国，包括各大电信运营商、设备制造商、金融团体、电信研发机构以及国际性和区域性电信组织在内的646个民间会员，92个合作会员。该组织始成立于1865年5月17日，是由法、德、俄等20个国家为顺利实现国际间

12、的电报通信在巴黎成立的国际组织，当时定名“国际电报联盟”。总部由瑞士伯尔尼迁至日内瓦。ITU是世界各国政府的电信主管部门之间协调电信事务的一个国际组织，研究制定有关电信业务的规章制度，通过决议提出推荐标准，收集有关情报。,3Internet体系结构委员会IABInternet是一个包含成千上万相互协作的组织及网络的集合体。它不受政府或某个中心的管理和控制，看起来像是处于无政府状态，因为没有一个办公室或组织对整个Internet具有控制权。但是，Internet的巨大成功与其标准研究管理机构的工作是分不开的，如Internet工程特别任务组(InternetEngineeringTaskForc

13、e，IETF)等。网络国际标准化组织的另一重要成员是电气电子工程师学会IEEE下属的IEEE802委员会，主要负责制定局域网标准。近年又出现了一些新的国际性标准化团体，主要是工业界人士组成的论坛(Forum)，如ATM论坛、帧中继论坛、光互连网论坛等。这些论坛主要在传统标准化组织工作的基础,4美国电气电子工程师学会美国电气电子工程师学会(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，IEEE)于1963年由美国电气工程师学会(AIEE)和美国无线电工程师学会(IRE)合并而成，是美国规模最大的制定标准的专业学会。IEEE由大约17万名从事电气工程、电

14、子和有关领域的专业人员组成，分设1O个地区和206个地方分会，设有31个技术委员会。IEEE制定的标准内容有：电气与电子设备、试验方法、元器件、符号、定义以及测试方法等。IEEE最引人注目的成就之一是通过802方案对LAN和城域网MAN进行的标准化。802方案含局域网和城域网各方面上百个单独的规范，符合IEEE的LAN包括以太网(IEEE8023)和令牌环网(802，5)，802系列标准和所有规范限于物理层和或数据链路层。,5美国电子工业协会美国电子工业协会(ElectronicIndustriesAssociation，EIA)创建于1924年，当时名为无线电制造商协会(RadioManuf

15、acturersAssociation，RMA)，总部设在弗吉尼亚的阿灵顿。EIA制定了许多有名的标准，主要涉及ISOOSI-RM的物理层标准。例如，EIARS-232C(非平衡型接口标准)、EIARS-449、EIARS-425(平衡型接口标准)、EIARS-422A等。EIA广泛代表了设计生产电子元件、部件、通信系统和设备的制造商以及工业界、政府和用户的利益，在提高美国制造商的竞争力方面起到了重要作用。,6美国国家标准协会美国国家标准协会(AmericanNationalStandardsInstitute，ANSI)是非营利性的民间标准化团体，实际上已成为美国国家标准化中心，美国各界标准

16、化活动都围绕它在进行。ANSI协调并指导全美国的标准化活动，给标准制定、研究和使用单位以帮助，提供国内外标准化情报。同时，又起着行政管理机关的作用。通过ANSI，使政府有关系统和民间系统相互配合，起到了政府和民间标准化系统之间的桥梁作用。该组织是美国参加ISO的投票成员，研究的标准范围与ISO一致。另外，还有许多国际化标准组织，如欧洲计算机制造商协会(ECMA)等。专门开发有关计算机技术标准。ECMA是ISO和CCITT的无表决权成员，所制定的标准对ISO的工作也有较大影响。,7中国国家标准局中国国家标准局是中国有关工程与技术标准的权威机构，所颁布的标准具有法律效力。目前，国家标准局的主要工作

17、是采纳有关国际标准为国家标准。1983年全国计算机与信息处理标准化技术委员会成立，负责ISO/TC97对应的标准化工作。该技术委员会下设13个分技术委员会，其中，于1984年7月组建的开放系统互连分技术委员会的主要任务与ISO/TC97/SC21相对应，所制定的第一个国家标准“开放系统互连基本参考模型”基本上等同于ISO7498标准。,23.计算机网络参考模型多年来国际标准化组织、学术团体、各个国家的许多研究机构和著名大公司都十分重视对计算机网络体系结构的研究和开发。目前，比较著名的网络体系结构是国际标准化组织ISO提出的ISOOSI-RM和美国国防部研究开发的TCPIP协议体系。另外，IBM

18、公司的SNA系统网络结构、DEC公司的DNA数字网络结构以及Novell公司和微软公司提出的局域网协议结构也很有影响。我们将重点介绍ISOOSI-RM和TCP/IP协议体系，并在此基础上讨论一个综合实用模型，即采用五层的改进ISOOSI-RM。,231.ISO/OSI参考模型国际标准化组织ISO在1977年成立一个分委员会来专门研究网络通信的体系结构问题，并提出了ISOOSI-RM，如图210所示。这是一个定义异构计算机系统连接标准的框架结构，为面向分布式应用的“开放”系统提供了基础。所谓“开放”是指：任何两个系统只要遵守参考模型和有关标准，都能实现互连。,1ISOOSl-RMISOOSI-R

19、M从下到上分别为:物理层(PhysicalLayer，PH)、数据链路层(DataLinkLayer，DL)、网络层(NetworkLayer，N)、传输层(TransportLayer，T)、会话层(SessionLayer，S)、表示层(PresentationLayer，P)应用层(ApplicationLayer，A)，如图21O所示。,整个开放系统环境由作为信源和信宿的端开放系统及若干中继开放系统通过传输媒体连接构成。通俗地说，它们相当于资源子网中的主机和通信子网中的结点机(IMP)。只有在主机中才可能需要包含所有七层的功能，而在通信子网中的IMP一般只需要最低三层甚至只有最低两层的

20、功能就可以。,ISO7498信息处理系统一开放系统互连一基本参考模型(InformationProcessingSystems-OpenSystemsInterconneetionBasicReferencesModel)是OSI标准中最基本的一个，它从OSI体系结构方面规定了开放系统在分层、相应层对等实体的通信、标识符、服务访问点、数据单元、层操作、OSI管理等方面的基本元素、组成和功能等，并从逻辑上把每个开放系统划分为功能上相对独立的七个有序的子系统。在所有互连的开放系统中，对应的各子系统结合起来构成开放系统互连基本参考模型中的一层。,2ISOOSI-RM各层的主要功能ISOOSI-RM包

21、括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。OSI的体系结构定义了一个七层模型，用以进行进程间的通信，并作为一个框架来协调各层标准的制定：OSI的服务定义描述了各层所提供的服务，以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语；OSI各层的协议规范，精确地定义了应当发送何种控制信息及何种过程来解释该控制信息。虽然ISOOSI-RM本身并未确切描述用于各层的具体服务和协议，仅告诉了每一层应该做什么，但是ISO也确实已经为各层制定了一些标准，并已作为独立的国际标准公布，尽管它们并不是参考模型的一部分。,OSI各层的主要功能是：（1）物理层（PhysicalLayer）物理层处于OSI参考模型的最低层。物理

22、层的主要功能是利用物理传输介质为数据键路层提供物理连接，以便透明地传送比特流。（2）数据链路层（DataLinklayer）在物理层提供比特流传输服务的基础上，在通信的实体之间建立数据链路连接，传送以帧为单位的数据，采用差错控制、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。（3）网络层（Networklayer）网络层主要任务是通过路由算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径。网络层要实现路由选择、拥塞控制与网络互连等功能。,（4）传输层（Transportlayer）传输层的主要任务是向用户提供可靠的端到端（EndtoEnd）服务，透明地传送报文。它向高层屏蔽了下层数据通信的细节，

23、因而是计算机通信体系结构中最关键的一层。（5）会话层（Sectionlayer）会话层的主要任务是组织两个会话进程之间的通信，共管理数据的交换。（6）表示层（Presentationlayer）表示层主要用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。它包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。,（7）应用层（Applicationlayer）应用层是OSI参考模型中的最高层。应用层确定进程之间通信的性质，以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作，而且还要作为应用进程的用户代理（UserAgent），来完成一些为进行信息交换所必需的功能。它包括：文件传送访

24、问和管理FTALM、虚拟终端VT、事务处理TP、远程数据库访问RDA、制造业报文规范MMS目录服务DS等决议。,练习：1.什么是协议？什么是网络协议？2.协议是由、和组成。3.写出下列国际组织的英文缩写。1）。国际标准化组织2）。国际电信联盟3）。Internet体系结构委员会4）。美国电气电子工程师学会5）。美国电子工业协会6）。美国国家标准协会4.美国国家标准协会制定的“开放系统互连基本参考模型”是由、层和层组成。5.“开放系统互连基本参考模型”各层的功能是什么？,232TCP/IP协议体系网络互连是目前网络技术研究的热点之一。在诸多网络互连协议中，TCP/IP(TransmissionC

25、ontrolProtocol/InternetProtoco1)是一个使用非常普遍的网络互连标准协议。TCPIP协议是美国国防部高级计划研究局DARPA为实现ARPANet互连网络而开发的，也是很多大学及研究所多年研究及商业化的结果。目前，众多网络产品厂家都支持TCPIP协议，TCPIP协议体系已成为事实上的一个工业标准。这个协议可以说是目前最成功的网络体系结构和协议规范，它为Internet提供了最基本的通信功能，也是Internet获得成功的最主要原因。,与ISOOSI-RM类似，TCPIP协议体系也是由几层组成的，各自代表网络通信的不同任务和组成部分。TCPIP协议体系分为四层，即网络接

26、口层、互连网络层、传输层和应用层。这四层大致对应ISOOSIRM中的七层。图212给出了TCPIP的分层体系结构及其与ISOOSI-RM的对应关系，并给出了TCPIP协议体系各层对应的物理网络和协议。,TCP/IP各层的主要功能：1网络接口层(NetworkInterfaceLayer)TCPIP协议体系的网络接口层与ISOOSI-RM的物理层、数据链路层以及网络层的一部分相对应。TCPIP协议只是指出层中所使用的通信协议是各通信子网本身固有的协议。即TCPIP协议可以运行在多种物理网络上，如:以太网(8023协议)、令牌环网(8025协议)、FDDI等局域网,又如:ATM、帧中继、分组交换网

27、的x25协议等广域网。,各种具体的物理网络对应OSI的协议层次不同，例如，局域网对应12两层；广域网中x25对应OSI的l3层；帧中继网只有两层：ATM网的三层除了OSI的l3层基本功能外还有高层的功能。,2互连网络层(InternetLayer)互连网络层是整个体系结构的关键部分，所使用的协议是IP协议，当前使用的IP协议版本是IPv4。它把传输层送来的信息组装成IP数据包(Datagram)，并把IP数据包传送给网络接口层。IP数据包又称为IP分组。IP协议提供统一的IP分组格式，以消除各网络接口层的差异，从而为信息发送方和接收方提供透明的通道。,互连网络层主要为IP分组选择路由和拥塞避免

28、，使得IP分组从源主机经过路由器连接的物理网络到达目标主机。转发IP分组的路由器称为IP路由器。互连网络层在实现IP分组的传递时，不能保证可靠，而是“尽力而为”。,IP协议负责通过相互连接的组网络传送数据分组。IP协议接收来自TCP协议或更高层协议的IP分组，并通过Internet传送这些分组。IP协议可在端点之间提供无连接(分组)传输服务。每个分组携带一个完整的目的地址，并独立于其他分组在系统内选择路由，此时不需要建立连接和逻辑信道。IP协议还为那些最大分组长度小于分组长度的网络进行数据传输提供了一种分组的分段和重组机制。,一个IP协议软件模块驻留在Internet系统中的所有主机和路由器上

29、，这些模块共享地址字段转换和IP分组分段与重组等公共规则。另外，这些模块具有做出路由选择和提供其他帮助功能的协议，例如，地址解析协议(ARP)和互连网控制消息协议(ICMP)。分组基于IP报头中携带的IP地址在主机之间进行路由。分组在到达其最终目的结点之前可能会经过几个网络，因此，IP层必须支持路由和路由管理功能。,互连网络层的主要功能有：.Internet全网地址的识别与管理。.IP分组路由和拥塞控制功能。.发送和接收时使IP分组的长度与通信子网所允许的数据包长度相匹配。例如，以太网所传输的帧长为1500字节，而ARPA网所传输的数据包长为1008字节。当以太网上的数据帧通过互连网络层IP协

30、议发给ARPA网时，就要进行数据帧的分解与处理。,3传输层(Transportlayer)传输层在TCP/IP协议体系中位于互连网络层之上，提供端到端通信功能，使源端和目的端主机上的对等实体可以进行会话(与ISOOSIRM的传输层相同)。传输层定义了三个主要协议，即传输控制协议TCP、用户数据报协议UDP和互连网控制消息协议ICMP。,TCP协议是一个面向连接的协议，以建立高可靠性的数据传输为目的，允许从一台机器发出的字节流无差错地发往Internet的其他计算机。它把输入的用户数据字节流按一定的长度分成多个数据包进行发送，并在接收到数据包之后按分解顺序重组和恢复用户数据。为了完成可靠的数据传

31、输任务，TCP协议具有数据包的顺序控制、差错检测、检验以及再发送控制等功能，同时还要处理流量控制，以避免快速发送方向低速接收方发送过多的数据包而使接收方无法处理。,UDP协议是一个不可靠、无连接协议，主要用于主机和路由器以及Internet运营中心等通信，以达到管理网络运行的目的。UDP也被广泛应用于只有一次的客户服务器模式的请求应答查询，以及快速递交重要的应用程序，如传输语音或图像。ICMP协议是在数据包传输有误或丢失时，利用ICMP协议发送出错消息给发送数据包的端主机。ICMP协议还具有在数据包流量过大时，限制流量的功能。,4应用层(ApplicationLayer)应用层是TCPIP协议

32、体系的最高层，也是最重要的一层，直接与用户联系。应用层支持所有与网络服务相关的网络协议，例如，远程登录协议Telenet、电子邮件协议SMTP、文件传输协议FTP、Web服务器、数据库服务和打印服务等，以及近年来又增加的一些新协议，例如，域名服务协议DNS、HTTP协议等。,实际上，TCPIP协议体系中其他层都是对应用层的支持。现在已经开发出了许多基于文本的网络应用程序，如远程登录、电子邮件、文件传输、新闻组和聊天室程序等；近年来，又出现了许多多媒体网络应用程序，如万维网、视频会议、视频点播等。,综上所述，TCPIP协议体系实际上是一个协同工作的通信协议体系，为网际数据通信提供通路。可将TCP

33、IP协议体系分为三部分：.互连网络层协议(IP协议)。.传输层协议(TCP协议)和用户数据报协议(UDP协议)。.处于TCP和UDP协议之上专门开发应用程序的应用层协议，如远程登录(Telenet)、文件传输(FTP)、域名服务(DNS)和电子邮件(SMTP)等协议。,TCPIP协议体系具有如下特点：适用范围广。TCPIP协议体系普遍适用于各种硬件平台，从微型机到巨型机均可以使用。它既可用于局域网，又可用于广域网，并可以与多种操作系统兼容.效率高。TCPIP协议体系作为一种五层结构的协议体系，在层次上简化了ISOOSIRM的七层模型，提高了通信效率，即使作为Internet的一般用户也会感受到

34、这一点。可靠性强。与其他协议相比，TCP虹P协议可能在纠错能力上相对较弱一些，但从实用的角度看，已经能完全满足用户的要求。有丰富的软件产品。著名的UNIX操作系统、许多通用的网络产品(如X25网和Novell网)及网络数据库，都提供了TCPP协议体系接口。,影响大。许多重要部门(如美国国防部、国家科学基金会、国家航空航天局)都使用TCP/IP协议体系，其影响巨大.使用简单。从技术上讲，TCP/IP协议体系对用户屏蔽网络的低层结构，意味着用户和应用程序不必了解网络的硬件连接细节。此外，用户界面独立于网络。这些特点为用户使用网络和进行程序设计都带来了很大方便。易于扩充。TCP/IP协议体系对网络拓

35、扑结构没有规定，因而很容易扩充。网络中的所有计算机共享一个全局的标识符(IP地址)集合。最初TCPI/P协议体系的基本设计目标就是使各种物理网络互连。当时局域网还没有出现，但那时已预见到会有其他类型的网络要互连，所以Internet的基本体系结构是多种网络的互连网络。TCP/IP协议体系恰恰给物理网络技术留下了极大想象和发挥的自由空间，而Internet的指数增长就是对互连性这个基本目标的最好证明。,练习：1.TCP/IP协议是由层、层、层和层组成。2.TCP/IP协议各层的功能是什么？3.TCPIP协议体系的网络接口层与ISOOSI-RM的层、层以及层的一部分相对应。4.TCPIP协议体系的

36、互联网络层与ISOOSI-RM的层对应，功能是什么？5.互连网络层的主要功能有那些？6.传输层定义了三个协议，它们的功能是什么？7.试述IP协议的功能有那些？,24局域网络体系结构局域网是一种在有限地理范围内将大量微型计算机及各种设备互连在一起实现数据通信和资源共享的计算机网络。20世纪60年代末到70年代初广域网迅速发展，网络体系结构也日益成熟，在ISOOSI-RM完善的同时，20世纪80年代初局域网的体系结构迅速得到发展。IEEE于1980年2月成立了一个802委员会，专门从事局域网标准的制定工作，发布了一系列局域网标准，对规范局域网产品的开发，推动局域网技术应用起到了极大的。,241IE

37、EE802局域网标准系列局域网的标准化工作，能使不同生产厂家的局域网产品之间有更好的兼容性，以适应各种不同型号计算机的组网需求，并有利于产品成本的降低。IEEE802局域网标准是一个标准系列，并不断增加新的标准，现有的IEEE802局域网标准及其之间的关系如图215所示。,IEEE802局域网标准系列主要有以下几类。IEEE802.1A：体系结构综述；IEEE802.1B：寻址、网络互连及网络管理；IEEE802.2：通用的逻辑链路控制LLC规范；IEEE802.3：CSMA(1D访问控制方法和物理层技术规范；IEEE802.3i:10Base-T访问控制方法和物理层技术规范；IEEE802.

38、3u:100Base-T访问控制方法和物理层技术规范；IEEE802.4：TokenBus访问控制方法和物理层技术规范；IEEE802.5：TokenRing访问控制方法和物理层技术规范；,IEEE8026：城域网分布式双总线队列(DQDB)访问控制方法及物理层技术规范：IEEE8027：宽带网访问控制方法和物理层技术规范：IEEE8028：FDDI访问控制方法和物理层技术规范；IEEE8029：综合数据，语音网络综合；IEEE80210：网络信息安全与保密；IEEE80211：无线网访问控制方法和物理层技术规范；IEEE80212：100VG一-AnyLAN访问控制方法和物理层技术规范。,2

39、42IEEE802LAN参考模型遵循IS00SI-RM，IEEE802在局域网中解决了物理层和数据链路层的功能、这两层之间及与网络层的接口服务、与网络互连有关的高层功能等问题。IEEE802局域网参考模型如图216所示。,在IEEE802局域网标准中，只定义了物理层和数据链路层两层。其中，物理层又分为物理信令PLS和物理媒体连接件PMA两个子层，同时根据物理层的两个子层是否在同一设备上实现，又有两种IEEE8023体系结构。数据链路层分成逻辑链路控制(LogicalLinkControl，LLC)和媒体访问控制(MediumAccessControl，MAC)两个子层，多出了MAC子层；还加强

40、了数据链路层的功能，把网络层中的寻址、排序、流控和差错控制等功能放在LLC子层来实现。,IEEE802把数据链路层分为媒体访问控制(MAC)和逻辑链路控制(LLC)两层，让媒体访问控制(MAC)层与媒体密切相关，而让逻辑链路控制(LLC)层与所有媒体访问控制方法无关，从而使局域网体系结构能适应多种传输媒体。换言之，在逻辑链路控制(LLC)层不变的条件下，只需改变MAC(媒体访问控制)便可适应不同传输媒体和访问控制方法.,243光纤分布式数据接口光纤分布式数据接口(FiberDistributedDataInterface，FDDI)是种以光纤作为传输媒体的高速令牌环网，它是1982年由美国国家

41、标准化协会(ANSI)X3T95委员会制定的高速环状局域网标准。该标准和令牌环网媒体访问控制标准IEEE8025十分类似，但由于FDDI采用光纤作为传输媒体，故可以获得较高的数据传输率。,FDDI的基本体系结构如图217所示，对应于ISOOSI-RM的物理层和数据链路层的功能。其中物理层定义了两个子层，分别是物理协议子层PHY和物理媒体相关子层PMD，PMD又包含了PDM、SMF、PMD和SPM三个子标准。数据链路层定义了HRC和PMAC两个子标准，另外还定义了一个跨越物理层和数据链路层的SMT子标准。它规定了光纤传输媒体、光信号收发器、信号传输率和编码、媒体访问控制协议、帧格式、分布式管理协

42、议、及允许采用的网络拓扑结构等规范。,FDDI的特性是100M的数据速率和两个反向旋转环，可以用于高速局域网或城域网中。它的拓扑结构采用双环连接，环的周长可达lOOkm，环上最多可容纳500个结点.若使用多模光纤连接距离为200km，使用单模光纤连接距离可达500km，环上数据传输速率为100Mbs。FDDI可作为高速局域网在小范围内互连各种高速的计算机系统和外设，或者作为城域网互连小型LAN，它也多应用于如校园网规模的LAN，作为主干网来互连一些主机系统、交换机、路由器等，也可桥接局域网和广域网。,25.广域网体系结构简介广域网是指覆盖范围广、传输速率相对较低、以数据通信为主要目的的通信网。

43、我国已建立了PSPDN(CHINAPAC)和DDN(CHINADDN)，并开放了分组数据、租用电路和部分帧中继业务。随着社会信息化的迅猛发展，很多通信发达国家的数据通信业务的增长率己超过电话业务的增长率，大大促进和刺激了数据通信技术和数据传输业务的发展。越来越显示出数据通信网在社会信息化中所占的重要地位。近几年，广域网技术取得了长足的发展。随着光纤通信、帧中继、宽带综合业务数字网(B-ISDN)等新一代通信技术的成熟和应用，数据通信网以更快的传输速率、更大的网络带宽、更好的技术性能和更高的可靠性为现在和将来的多媒体信息传输提供高质量的服务。,251分组交换网分组交换网(PSN)是一种采用分组交

44、换方式的数据通信网。ITU的X25建议就是针对分组交换网而制定的国际标准，因此，分组交换网有时也称为X25网。X25协议是CCITT于1974年提出的，并于1976年、1980年、1984年和1988年相继进行了修改和完善，被广泛应用于分组交换公用数据网中。X25的端到端差错处理和流量控制机制，即使在较低级模拟线路条件下也能提供较高质量的数据传输服务，因此得到了广泛的应用。,X25包括了通信子网下边的三个逻辑功能层，即物理层、链路层(或帧层)和网络层(或分组层)。它是三个对等协议的组合，即DTE和DCE物理实体之间对等层协议、DTE和DCE数据链路层实体之间的对等层协议以及DTE和DCE分组网

45、络层实体之间对等层协议。具体地说，x25定义了物理层、数据链路层和网络层在DTE和DCE之间数据交换的格式和意义。图218给出了x25的分层协议和虚电路。,253宽带综合业务数字网宽带综合业务数字网(BroadbandIntegratedServicesDigitalNetwork)，简称B-ISDN。B-ISDN既是一个概念也是一系列的服务，同时它又是以光纤和无线媒体的宽带网进行综合数字传输服务的，支持从2Mbs到至今未知的更高传输速率。B-ISDN是在ISDN的基础上发展起来的，可以支持各种不同类型、不同速率的业务，不但包括连续型业务，还包括突发型宽带业务，其业务分布范围极为广泛，包括速率不大于64