计算机网络教案第二章

第二章计算机网络体系结构主要内容2.1基本概念2.2OSI参考模型2.3TCP/IP参考模型2.4OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较2.5一种建议的参考模型2.1基本概念1．协议层次为降低网络设计的复杂性，大多数网络都分层。每一层都建立在其下一层的基础之上。不同的网络，其层的数目、各层的名字、内容和功能也不尽相同，每一层的目的都是向上一层提供有明确定义功能的服务，而把如何实现这些服务的细节对上一层加以屏蔽。一台机器上的第n层与另一台机器上的第n层通信所用到的规则和约定合起来称为第n层协议。即协议是指通信双方关于如何进行通信的一种约定。对于第N层协议来说，它有如下特性：1.不知道上、下层的内部结构；2.独立完成某种功能；3.为上层提供服务；4.使用下层提供的服务。不同机器上包含对应层的实体称为对等体(peer)。对等体可能是进程或者硬件设备，也可能是人。使用协议进行通信的是这些对等体。2.1基本概念数据并不是从一台机器的第n层直接传送到另一台机器的第n层。每一层都将数据和控制信息传递给它的下一层，一直传递到最底层。最底层为物理介质，通过它进行实际的通信。2.1基本概念接口位于每一对相邻层之间。接口定义了下层向上层提供哪些原语操作和服务。服务访问点SAP（ServiceAccessPoint）•任何层间服务是在接口的SAP上进行的；•每个SAP有唯一的识别地址；•每个层间接口可以有多个SAP。接口数据单元IDU（InterfaceDataUnit）•IDU是通过SAP进行传送的层间信息单元；•IDU由上层的服务数据单元SDU（ServiceDataUnit）和接口控制信息ICI（InterfaceControlInformation）组成；协议数据单元PDU（ProtocolDataUnit）•第N层实体通过网络传送给它的对等实体的信息单元；•PDU由上层的服务数据单元SDU或其分段和协议控制信息PCI（ProtocolControlInformation)组成2.1基本概念网络体系结构层和协议的集合称为网络体系结构。网络体系结构的描述必须包含足够的信息，以便实现者可以为每一层编写程序或者设计硬件，使之遵守有关的协议。协议栈一个特定的系统所使用的一组协议称为协议栈。2．各层的设计问题编址（主机和进程）数据传输规则（单向或双向，优先级的规定）错误控制流控消息大小多路复用和解复用路由选择2.1基本概念3．面向连接服务与无连接服务下层可以向上提供两种不同类型的服务：·面向连接的服务·无连接的服务。（1）面向连接服务电话系统服务模式的抽象。当使用服务传送数据时，首先建立连接，然后使用该连接传送数据。使用完后，关闭连接。特点：顺序性好。（2）无连接服务邮政系统服务模式的抽象。直接使用服务传送数据，每个包独立进行路由选择。特点：顺序性差。注意：连接并不意味可靠，可靠要通过确认、重传等机制来保证。一个可靠的服务通常是这样来实现的：让接收方向发送方确认收到了每一条消息，因而发送方就可以保证报文已经到达。确认的过程引入了额外的负载和延迟。2.2OSI参考模型（InternationalStandardsOrganization，ISO）在OSI中的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其他任何系统进行通信；OSI标准中，采用的是三级抽象：•体系结构（architecture）；•服务定义（servicedefinition）；•协议说明（protocolspecification）。2.2OSI参考模型·开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包括的可能的服务；·作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；·对网络内部结构最精炼地概括与描述。体系结构2.2OSI参考模型·详细地说明了各层所提供的服务；·某一层的服务就是该层及其以下各层的一种能力；·低层的服务是通过接口向上一层提供的;·各层所提供的服务与这些服务是如何实现的无关；·定义了层与层之间的接口与各层使用的原语，但不涉及接口是具体实现的。服务定义2.2OSI参考模型OSI标准中的各种协议明确地定义了：·应该发送什么样的控制信息；·如何解释这个控制信息。·协议的规程说明具有最严格的约束。协议说明2.2OSI参考模型OSI参考模型的结构2.2OSI参考模型OSI参考模型各层的功能（1）物理层物理层涉及到在通信信道上传输的原始数据位。（2）数据链路层数据链路层的主要任务是将一个原始的传输设施转变成一条逻辑的传输线路。•成帧；•差错控制；•流量控制。对于广播式网络，还要有如何控制对共享信道的访问。（3）网络层主要是提供路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制、网络互联等功能。在广播式网络中，路由问题比较简单，所以网络层比较薄，甚至根本不存在。（4）传输层传输层的基本功能是接受来自上一层的数据，并且在必要的时候把这些数据分割成小的单元，再把数据单元传递给网络层，并确保这些数据片断正确到达另一端。即向用户提供可靠的端到端（end-to-end）服务（5）会话层会话层允许不同机器上的用户之间建立会话。（6）表示层表示层关注的是所传递的信息的语法和语义。（7）应用层应用层包含了各种各样的协议，这些协议往往直接针对用户的需要。OSI环境中的数据传输过程Fig1－162.3TCP/IP参考模型2.3TCP/IP参考模型分为4层次：（1）主机-网络层负责通过网络发送和接收IP数据报。在主机-网络层中，它包括各种物理网协议:如局域网的Ethernet、TokenRing、分组交换网的X.25等。当这种物理网被用作传送IP数据报的通道时，就认为是这一层的内容。TCP/IP并没有明确规定这里应该有哪些内容，只是指出，主机必须通过某个协议连接到网络上，以便将分组发送到网络上。（2）网络层也称为互联网层，以一个无连接的互连网络层为基础。·处理来自传输层的分组发送请求。·处理接收的数据报。·处理互联的路径、流控与拥塞问题。（3）传输层提供端到端的数据传送服务。TCP和UDP。（4）应用层应用层协议主要有以下几种：·虚拟终端协议（Telnet）·文件传输协议FTP·简单邮件传送协议SMTP·域名系统DNS·简单网络管理协议SNMP·超文本传送协议HTTP2.4OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较2.4.1对OSI参考模型的评价•OSI模型本身并未确切地描述用于各层的协议和实现方法，而仅仅告诉我们每一层应该完成的功能。不过，ISO已经为各层制定了相应的标准，但这些标准并不是模型的一部分，它们是作为独立的国际标准而被发布的。•在OSI参考模型中，有三个基本概念：服务、接口和协议。•OSI参考模型是在其协议开发之前设计出来的。这意味着OSI模型不是基于某个特定的协议集而设计的，因而它更具有通用性。•OSI模型和协议在计算机网络的发展过程中起到了非常重要的指导作用，作为一种参考模型和完整体系，它仍对今后计算机网络技术朝标准化、规范化方向发展具有指导意义。2.4.2对TCP/IP参考模型评价•该模型没有明显地区分服务、接口和协议的概念。•TCP/IP模型完全不是通用的，并且不适合描述TCP/IP模型之外的任何协议栈。•主机网络层在分层协议中根本不是通常意义下的层。•TCP/IP模型不区分物理层和数据链路层。•虽然IP和TCP协议被仔细地设计并很好地实现了，但许多其他协议的实现却不是良好。2.4OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较2.5一种建议的参考模型应用层传输层网络层数据链路层物理层