河南交通职业技术学院教案

河南交通职业技术学院教案第三章第三章第三章第三章计算机网络体系结构计算机网络体系结构计算机网络体系结构计算机网络体系结构§3.5-3.7传输层/高层及TCP/IP体系结构教学目的与要求：教学目的与要求：教学目的与要求：教学目的与要求：了解OSI模型中传输层、高层（表示层、会话层和应用层）的功能；掌握TCP/IP的概念，了解TCP/IP体系结构的特点及其与OSI模型的区别。重点与难点：重点与难点：重点与难点：重点与难点：1、通信子层和资源子层的概念；2、TCP/IP协议的概念及TCP/IP体系结构的特点。复习：复习：复习：复习：1、OSI模型的概念及各层名称。2、物理层、数据链路层机网络层的功能；二层设备、三层设备的概念。引入：引入：引入：引入：OSI模型的低三层（物理层、数据链路层和网络层）在上次克重已经介绍过其各自的主要功能，通常人们把这三层称之为通信子层，主要从硬件角度解决通信传输通道问题；OSI模型还包括资源子层（会话层、表示层、应用层），下面介绍资源子层中各层的功能。3.5传输层3.5.1传输层的功能传输层的作用是从端到端经网络透明地传送报文，完成端到端通信链路的建立、维护和管理。传输层向高层用户屏蔽了下面通信子网的细节，使高层用户看不见实现通信功能的物理链路是什么，看不见数据链路采用什么控制规程，也看不见下面到底有几个子网以及这些子网是怎样互连起来的。传输层让高层用户看见的就好像是在两个传输层实体之间有一条端到端的可靠通信通路。传输层协议与数据链路层协议相比较，其主要区别为：数据链路层的环境是两个分组交换节点PSN直接通过一条物理信道进行通信，而传输层的环境则是两个主机以整个子网为通信信道进行通信。这样就使传输层的环境比数据链路层的环境复杂得多，因而其流量控制也较为复杂。河南交通职业技术学院教案3.5.2传输协议的分类网络的服务质量大致有三种类型：A型：网络连接具有可接受的低差错率和可接受的低故障通知率。A型网络服务是一个完善的、理想的、可靠的网络服务。然而实际的网络很少达到这个水平。B型：网络连接具有可接受的低差错率和不可接受的高故障通知率。多数X.25公用分组交换网络提供的是B型网络服务。C型：网络连接对传输层服务用户来说具有不可接受的高差错率。大多数无线分组网属于这种类型。为了能够在各种不同的网络上进行不同类型的数据传送，ISO定义了5类传输协议，即第0～4类传输协议，它们都是面向连接的。第0类传输协议第0类传输协议最简单，它的功能就是建立一个简单的端到端的传输连接，并可以在数据传送阶段将长数据报文分段传送，没有差错恢复功能，也没有将多条传输连接复用到一条网络连接上的能力，主要是面向A型网络服务。第1类传输协议第1类传输协议也较简单，只是增加了基本的差错恢复功能，主要是面向B型网络服务。第2类传输协议第2类传输协议具有连接复用功能，但没有对网络连接出现故障的恢复功能，这类协议还具有相应的流量控制功能，主要是面向A型网络服务。第3类传输协议第3类传输协议包含了第1类和第2类传输协议的功能，既有差错恢复又有复用功能，主要是面向B型网络服务。第4类传输协议第4类传输协议是最复杂的，功能较齐全，具有差错检测、控制、恢复以及复用等功能，可以在质量较差的网络上保证高可靠的数据传输，主要是面向C型网络服务。河南交通职业技术学院教案3.6高层3.6.1会话层会话层的主要目的是提供一个面向用户的连接服务，它给合作的会话用户之间的对话和活动提供组织和同步所必须的手段，以便对数据的传送提供控制和管理。会话层定义了可供选择的多种服务，而且可以将若干相关联的服务组成一个功能单元，而每一个功能单元则提供一种可供选择的工作类型，在会话连接建立时可就这些功能单元进行协商选择。会话层与传输层有很大的区别。传输协议负责产生和维持在两个端点之间的逻辑连接，会话协议则在上述基本连接服务的基础上，用增值方法提供一个用户接口。传输层的服务比较简单，就是要提供一个可靠的传输数据的服务，但传输协议是很复杂的，因为要在各种不利的条件下保证传输服务是可靠的；而会话层则相反，当发送一个会话协议数据单元SPDU时，传输层可以保证将它正确发送给对等用户，因此会话协议是非常简单的，然而会话层定义的为数据交换用的各种服务却是非常丰富而复杂的，可供应用层根据需要从中进行选择。3.6.2表示层表示层的基本功能是对源站点内部的数据结构进行编码，形成适合于传输的比特流，到了目的站再进行解码，转换成用户所要求的格式并保持数据的意义不变。表示层要解决的问题是，如何描述数据结构并使之与机器无关。表示层只涉及传送所需数据的表示。3.6.3应用层应用层是作为与用户应用进程的接口，负责用户信息的语义表示，并在两个通信者之间进行语义匹配，它不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理（UserAgent），来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。目前已经称为OSI/RM标准的一些应用层协议有： 报文处理系统； 文件传送、存取和管理； 虚终端协议； 目录服务；河南交通职业技术学院教案 事务处理； 作业传送与操作； 远地数据库访问。3.7TCP/IP的体系结构3.7.1TCP/IP模型TCP/IP模型也称为互联网参考模型，虽然它与OSI模型各有自己的结构，但是大体上两者仍能相互对照，如图3-9所示。TCP/IP模型由四个层次组成，下面介绍它们的功能。1．网络接口层该层负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络口接收物理帧，装配成IP数据报上交给网际层。网络接口层似乎与OSI的数据链路层和物理层相对应，但实际上TCP/IP本身并没有真正描述这一部分，只是指出主机必须使用某种协议与网络连接，以便能在其上传递IP分组。TCP/IP的设计不依赖于网络访问方法、帧格式和媒体。从这点上讲，TCP/IP可以连接不同的网络类型。2．网际层该层行使寻址、数据的封装、数据报的分段和路由选择功能，它类似于OSI的网络层，其核心协议为:（1）网际协议（IP），IP为一路由协议，负责IP寻址，信息包的分裂和重组。（2）网间控制消息协议（ICMP），ICMP负责提供诊断功能，报告关于IP信息包传送的错误或信息。（3）地址解析协议（ARP），ARP负责将IP地址转换为物理地址。（4）逆向地址解析协议（RARP），RARP通过广播发送硬件地址的手段来获得主机的IP地址。（5）Internet组管理协议（IGMP），IGMP负责IP多点传送组的管理。3．传输层河南交通职业技术学院教案该层负责提供应用程序间（即端到端）的通信。源端的应用进程通过传输层，可以与目的端的相应进程进行直接会话。它包含了OSI传输层的功能和OSI对话层的某些功能。传输层的核心协议是TCP和用户数据报协议（UDP）。（1）TCP协议是一个面向连接的数据传输协议，它提供数据的可靠传输。（2）UDP协议是一种提供无连接服务的协议。UDP协议提供的传输是不可靠的，它虽然实现了快速的请求与响应，但是不具备纠错和数据重发功能。4．应用层该层向用户提供了数量众多的常用的应用程序，它提供访问其他层服务的应用能力，以及定义应用于交换数据的协议。（1）Telnet协议。（2）文件传送协议（FTP）。（3）简单邮件传输协议（SMTP）。（4）简单网络管理协议（SNMP）。（5）超文本传输协议（HTTP）。（6）域名系统（DNS）。（7）网络文件系统（NFS）。3.7.2TCP/IP与OSI参考模型的比较两种模型有很多相似之处：（1）都是分层的。（2）在同层都确定协议栈的概念。（3）以传输层为分界，其上层都希望由传输层提供端—端的、与网络环境无关的传输服务。传输层的上层都是传输服务的用户，这些用户以信息处理为主导。然而，TCP/IP与OSI仍有较大区别：河南交通职业技术学院教案（1）在物理层和链路层，TCP/IP未做规定，表明TCP/IP可以使用OSI的物理层和链路层协议，TCP/IP不分层正是它的缺陷，也是一种失算。未做分层，有利于计算机网络的工业生产，所以称为工业标准。OSI的高层分为会话层、表示层、应用层，从理论上构成完美的结构。（2）OSI先有分层模型，后有协议规范。这一点意味着该分层模型不偏向任何特定的协议，因此具有通用性。而TCP/IP先有协议后有模型，模型是对协议的分层描述，因此该模型只适用于TCP/IP协议，对非TCP/IP网络并不适用。况且，OSI的分层严格，有利于网络功能的相对独立，有利于网络建造和维护。而TCP/IP的层次观念并不像OSI那样严格。与分层相关联，OSI具有明确的服务与协议区别，从而完善了分层协议的独立性，更有利于在技术上对协议修正，甚至是替换。（3）就通信方式而言，OSI非常重视连接通信，建立了连接型通信的完美体系，但对无连接的数据报通信并不重视。而TCP/IP一开始就重视数据报通信。OSI的传输层支持面向连接的通信，网络层支持面向连接的通信外，还支持无连接的数据报通信。而TCP/IP的传输层既支持面向连接的通信，也支持无连接的数据报通信，从而给高层用户提供可选择通信方式的机会，其网络层支持无连接的数据报通信。（4）对网络互连问题，二者也有区别。OSI提出使用标准的公用数据网为主干网，且将各种不同系统连接在一起，而TCP/IP专门建立了互联网协议IP，用于各种异构网的互连。TCP/IP的考虑甚为实用。但从长远发展眼光看，可否一定为网络互连专门建立协议，目前还很难定论。可能OSI的方式是有远见的方式。OSI是严格的分层结构的理论模型，实现起来比较困难。而TCP/IP是简化的分层结构的实用模型、技术模型，实现起来比较容易。小结：小结：小结：小结：本次课程主要介绍了OSI模型的资源子层中各层的功能及TCP/IP体系结构的特点，着重要求掌握OSI模型关于通信子层和资源子层的划分方法，掌握TCP/IP协议的概念及体系结构的特点。作业：作业：作业：作业：P79-6P79-6P79-6P79-6河南交通职业技术学院教案