计算机网络技术第三章计算机网络体系结构与协议.

计算机网络技术高等教育出版社第二章计算机网络体系结构与协议本章内容1网络体系结构的几个概念2OSI参考模型3TCP/IP协议集计算机网络体系结构是指整个网络体系中的逻辑构成和功能分配，它是对构成计算机网络的各个组成部分所具备的功能的一组定义，它使计算机网络系统能够在统一的原则下进行设计、建造、使用和发展。它提出的问题并不是制造网络的某个产品部件，也不是具体的某个网络，而是对整个网络功能，进行合理地抽象和概括。由于它从全局出发研究、探讨计算机网络，所以对促进网络的合理化、标准化、高性能化、通用化，产生了巨大影响。1.网络体系结构的几个概念协议为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则，标准或约定的集合称为协议1.网络体系结构的几个概念协议语法数据与控制信息的结构或格式语义需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答同步事件实现顺序的详细说明收发信的问题可以分成三个层次，即：用户层AB邮局层AB运输部门层AB1.网络体系结构的几个概念特点：1n层中的实体在实现自身定义的功能时，只直接使用n-1层提供的服务。2n层将以下各层的功能增值加上自己的功能，为n+1层提供更为完善的服务。3最底层只提供服务，最高层只享受服务，中间层既提供又享受服务。服务在协议的控制下，两个对等的实体间通过通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要下一层提供的服务。1.网络体系结构的几个概念关系协议的实现保证下一层能够向上一层提供服务，而对于本层，用户只看到服务而看不到下面的协议。协议是水平的，是控制对等实体之间通信的规则；而服务是垂直的，通过层间接口实现的。并非在一个层内完成的全部功能都称为服务，只有那些能够被高一层看得见的功能才能称为服务。上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换命令，这些命令称为服务原语。收发信的问题可以分成三个层次，即：用户层AB邮局层AB运输部门层AB协议协议协议服务服务1.网络体系结构的几个概念我们将这种层次结构称之为体系结构，也称为洋葱皮结构。这种方法的关键在于合理地划分层次，并确定每个层次的特定功能以及不同相邻层次间的接口。1.网络体系结构的几个概念分层的好处：1.各层间是独立的。2.灵活性好。3.结构上可分割开。4.易于实现和维护。5.能促进标准化工作。2.OSI参考模型概述1984年ISO颁布了开放式系统互联参考模型OSI/RM（OpenSystemInterconnectReferenceModel）。这是一个开放协议标准，有了这个开放的标准，各网络设备厂商就可以遵照共同的标准来开发网络产品，最终实现彼此兼容。OSI参考模型层6547312主机A应用表示会话网络传输数据链路物理主机B应用表示会话网络传输数据链路物理交换单元数据数据数据数据分组比特帧AH+DATAPH+AH+DATASH+PH+AH+DATATH+SH+PH+AH+DATATH+SH+PH+AH+DATANH+TH+SH+PH+AH+DATADH+NH+TH+SH+PH+AH+DATA2.OSI参考模型服务1.面向连接服务：具有建立连接，数据传输和连接释放三个阶段。2.无连接服务：两个实体之间通信不需要先建立连接；不需要通信实体处于激活状态。包括数据报、证实交付和请求回答三种类型。2.1物理层1.物理层的功能物理层位于OSI参考模型的最底层，向上与数据链路层相连，向下直接连接传输介质。物理层的作用是提供一些建立、维持和释放物理连接的方法，以便能在两个或多个数据链路实体间进行数据比特流的传输。物理层要尽可能的屏蔽掉各种传输介质和通信手段的差异，使数据链路层感觉不到这些差异的存在，这样，数据链路层就可以不去考虑具体的传输介质，专心致力于完成本层的服务。2.1物理层2.物理层的特性物理层是OSI参考模型最基础的一层，是建立在通信传输介质基础上的，实现系统和传输介质的物理连接接口。这里的连接主要指数据终端设备（DTE-DataTerminalEquipment）和数据电路端接设备(DCE-DataCircuitTerminatingEquipment)之间的连接。2.1物理层2.物理层的特性机械特性：连接器的形状、几何尺寸、引线数目和排列方式、固定和锁定装置等。电气特性：信号线的连接方式、发送器和接收器的电气参数。功能特性：规定每条连接线的功能，分为数据、控制、定时、接地四类。规程特性：规定使用连接线的操作过程。2.2数据链路层1.数据链路层的基本概念数据链路层介于物理层与网络层之间。主要作用是将不可靠的物理链路改造成对于网络层来说无差错的数据链路。所谓链路指的是一条中间没有任何交换结点的点到点的物理线路段，有时也称为物理链路。是构成计算机网络的基本单元。如果在一条链路上传输数据，还必须有一些数据传输协议来控制数据的传输，物理链路上再加上实现这些协议的硬件或软件就构成了数据链路。2.2数据链路层2.数据链路层的功能帧同步差错控制流量控制链路管理2.3网络层1.网络层的基本概念网络层介于数据链路层与传输层之间，数据链路层解决了相邻结点之间的数据帧的传输问题。如何通过多个中间结点的通信子网进行通信是网络层要解决的问题。2.3网络层2.网络层的功能路由选择连接服务2.4传输层1.传输层的基本概念传输层是OSI模型的第四层，也是核心层。功能主要是为源主机到目的主机提供可靠、有效的数据传输，这种传输与当前网络或使用的网络无关。2.传输层的功能通信功能用户功能2.5会话层1.会话层的基本概念会话层是OSI模型的第五层，利用传输层提供的传送服务，通过执行会话层协议，为表示层实体提供会话服务功能。主要建立、维护和同步进行通信的高层之间的对话。是用户直接交互工作的第一层，尽管会话层被看成是一个用户层，但它的功能通常是在操作系统中由系统软件来实现的。2.5会话层2.会话层的服务建立会话性能管理会话性能管理活动性能礼貌性结束会话性能2.6表示层1.表示层的基本概念计算机网络是由不同的计算机互连而成的，各种计算机采用的操作系统可能不同，其文件系统存在较大差异，数据表示方法也千差万别。表示层的主要功能就是将报文转换成某种能被各种入网计算机及运行的应用程序互相理解的约定格式，即网络中进行通信的翻译。2.6表示层2.表示层的功能翻译：将IBM的EBCDIC码翻译为Windows的ASCII码加密：计算机帐户密码压缩：常见的ZIP、JPEG、RM、MPEG格式2.7应用层1.应用层的基本概念应用层是OSI参考模型的最上层，为网络用户或应用程序提供各种各样的网络服务，是计算机网络与最终用户之间的界面。应用层包括文件传输、文件管理、远程访问和打印机、电子邮件的消息处理和终端仿真等网络服务。OSI参考模型主机A应用表示会话网络传输数据链路物理交换单元数据数据数据数据分组比特帧提供可靠的比特流通道-链路提高数据的准确性-数据链路组建传输网络，选择路由，建立连接为两个会话实体建立传输连接为传输层提供用户接口屏蔽不同计算机系统的区别-翻译给最终用户提供接口完成网络功能资源子网通信子网3.TCP/IP协议集1.TCP/IP协议概述传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol)和网际协议IP(InternetProtocol)是由美国国防部高级研究计划局开发，在ARPANET上采用的一个协议。该协议对应一个四层模型，分别为：应用层、传输层、网际层和网络接口层。OSI参考模型应用层表示层会话层网络层传输层数据链路物理层TCP/IP参考模型应用层传输层网际层网络接口层3.1网络接口层1.基本概念网络接口层负责把TCP/IP包放到网络传输介质上以及从网络上接受TCP/IP包。它可以连接不同类型的网络，使TCP/IP能适应新的拓扑结构。3.2网际层1.基本概念网际层负责寻址、打包和路由选择功能。2.核心协议IP、ARP、ICMP、IGMP3.3传输层1.基本概念传输层负责给应用层提供会话和数据通信服务。2.核心协议TCP、UDP3.4应用层1.基本概念应用层给应用程序提供访问其他层服务的能力，并定义应用程序用于交换数据的协议。2.核心协议HTTP、FTP、SMTP