课件6(网络体系结构OSI参考模型)

计算机网络基础计算机网络体系结构主讲教师：钱双艳第三章计算机网络基础主要内容网络体系结构ISO/OSI参考模型112计算机网络基础计算机网络体系结构3.1网络体系结构与网络协议体系结构：是研究系统各部分组成及相互关系的技术科学。计算机网络体系结构：是指整个网络系统的逻辑组成和功能分配，它定一和描述了一组用于计算机及其通信设施之间互连的标准和规范的集合。目的：定义计算机网络各部分的功能，以便在统一的原则指导下进行计算机网络的设计、建造、使用和发展。数据交换：在计算机网络通信过程中，数据从一台计算机传输到另一台计算机。网络协议：是通信的系统必须共同遵守的一组事先约定好的规则。一个网络协议主要有三要素组成：语法、语义、时序（同步）计算机网络基础计算机网络体系结构1、分层的思想设想位于两地的两台计算机之间利用计算机网络进行数据通信，将面临以下的一些问题：两台计算机如何连接？用什么连接线？用什么接头？怎样数据从源计算机传送到目的计算机？如何标识每台计算机？怎样寻找目标计算机？在一台计算机中可能同时运行着多个网络应用程序，存在多路数据流，如何确定进行数据通信的这个过程的数据流？传输的数据采用什么表示形式？在计算机中如何编码？用户接口如何实现？即计算机如何接受用户输入的数据进行发送，有如何将接受的数据显示给用户？当网络设备或连接线路性能不一致或者发生故障，造成传输的数据出现差错甚至丢失时，如何进行控制以保证可靠性等。由上所述，计算机网络是一个十分庞大的且复杂的系统。计算机网络的设计和实现往往采用化繁为简、分而治之的思想。即将这样一个大而复杂的系统分解为若干个小而简单的子系统，然后再逐个加以处理。计算机网络基础计算机网络体系结构2、分层的原则层内功能内聚、层间耦合松散、层数适中3、分层的好处各层之间相互独立；灵活性好；易于实现和维护；有利于促进标准化计算机网络基础计算机网络体系结构3.2ISO/OSI参考模型计算机网络是由多种计算机和各类终端通过通信线路连接起来的复合系统。在这个系统中，由于计算机型号不一，终端类型各异，加之线路类型、连接方式、同步方式、通信方式的不同，给网络中各结点的通信带来许多不便。由于在不同计算机系统之间，真正以协同方式进行通信的任务是十分复杂的。为了设计这样复杂的计算机网络，早在最初的ARPANET设计时即提出了分层的方法。“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部总是比较易于研究和处理。计算机网络基础计算机网络体系结构1974年，美国的IBM公司宣布了它研制的系统网络体系结构SNA（SystemNetworkArchitecture）。为了使不同体系结构的计算机网络都能互连，国际标准化组织（ISO）于1977年成立了一个专门的机构来研究该问题。不久，他们就提出一个试图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架，即著名的开放系统互连基本参考模型OSI/RM（OpenSystemsInterconnectionReferenceModel），简称为OSI。计算机网络基础1．物理层物理层传输数据的单位是比特。物理层不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体是什么，因为它们的种类非常多，物理层的作用是尽可能的屏蔽这些差异，对它的高层即数据链路层提供统一的服务。所以物理层主要关心的是在连接各种计算机的传输媒体上传输数据的比特流。物理层提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性。OSI的参考模型计算机网络基础2．数据链路层数据链路层传输数据的单位是帧，数据帧的帧格式中包括的信息有：地址信息部分、控制信息部分、数据部分、校验信息部分。数据链路层的主要作用是通过数据链路层协议（即链路控制规程），在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。OSI的参考模型计算机网络基础3．网络层网络层传送的数据单位是报文分组或包。在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能要经过许多个结点和链路，也可能还要经过好几个路由器所连接的通信子网。网络层的任务就是要选择最佳的路由，使发送站的运输层所传下来的报文能够正确无误地按照目的地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。这就是网络层的路由选择功能。OSI的参考模型计算机网络基础4．运输层OSI（开放式系统互连）所定义的运输层正好是七层的中间一层，是通信子网（下面3层）和资源子网（上面3层）的分界线，它屏蔽通信子网的不同，使高层用户感觉不到通信子网的存在。它完成资源子网中两结点的直接逻辑通信，实现通信子网中端到端的透明传输。运输层信息的传送单位是报文。运输层的基本功能是从会话层接收数据报文，并且在当所发送的报文较长时，在运输层先要把它分割成若干个报文分组，然后再交给它的下一层（即网络层）进行传输。另外，这一层还负责报文错误的确认和恢复，以确保信息的可靠传递。OSI的参考模型计算机网络基础5．会话层如果不看表示层，在OSI开放式系统互连的会话层就是用户和网络的接口，这是进程到进程之间的层次。会话层允许不同机器上的用户建立会话关系，目的是完成正常的数据交换，并提供了对某些应用的增强服务会话，也可被用于远程登录到分时系统或在两个机器间传递文件。会话层对高层提供的服务主要是“管理会话”。OSI的参考模型计算机网络基础6．表示层在计算机与计算机的用户之间进行数据交换时，并非是随机的交换数据比特流，而是交换一些有具体意义的数据信息，这些数据信息有一定的表示格式，例如表示人名用字符型数据，表示货币数量用浮点数数据等等。表示层管理这些抽象数据结构，并且在计算机内部表示和网络的标准表示法之间进行转换，也即表示层关心的是数据传送的语义和语法两个方面的内容。OSI的参考模型计算机网络基础7．应用层应用层是OSI网络协议体系结构的最高层，是计算机网络与最终用户的界面，为网络用户之间的通信提供专用的程序。如文件传输、电子邮件、网络管理、远程登录等。OSI的参考模型计算机网络基础OSI的7层协议从功能划分来看，下面6层主要解决支持网络服务功能所需要的通信和表示问题，应用层则提供完成特定网络功能服务所需要的各种应用协议。应用层的一个主要解决是虚拟终端的问题。大家都知道世界上有上百种互不兼容的终端，要把它们组装成网络，即让一个厂家的主机与另一个厂家的终端通信，就不得不在主机方设计一个专用的软件包，以实现异种机、终端的连接。如果一个网络中有N种不同类型的终端和M种不同类型的主机，为实现它们之间的交互通信，要求每一台主机都得为每一种终端设计一个专用的软件包，最坏情况下，需要配置MxN个专用的软件包，显然这种方法实现起来很困难，为此，可采用建立一个统一的终端协议方法，使所有不同类型的终端都能通过这种终端协议与网络主机互连。这种终端协议就称为虚拟终端协议。OSI的参考模型计算机网络基础OSI的参考模型数据传输过程：数据封装数据解封计算机网络基础OSI的参考模型数据传输过程：数据封装：在各层协议的处理下，发送的用户数据逐层添加上对应的协议控制信息，这个过程叫数据封装。数据解封：类似地，接受的数据在对等层协议的控制下逐层剥离掉协议控制信息，得到原始的用户数据，传给接受进程，这个过程叫数据解封。