网络体系结构与协议PPT课件.ppt

2020 3 20 第2章计算机网络体系结构与协议 2020 3 20 1 本章主要内容 2 1OSI参考模型2 2协议 层次 接口与体系结构的概念2 3OSI环境中的数据传输过程2 4TCP IP模型 2 由于很多网络使用不同的硬件和软件 没有统一的标准 结果造成很多网络不能兼容 而且很难在不同的网络之间进行通信 为了解决不同类型网络产品 技术的兼容性和互操作性 人们迫切希望出台一个统一的国际网络标准 2 1OSI参考模型 1 OSI参考模型的提出 3 1978年 由国际标准化组织 ISO internationalstandardsorganization 提出了开放系统互连参考模型 OSI RM opensysteminterconnectreferencemodel 2 1OSI参考模型 1 OSI参考模型的提出 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它任何系统进行通信 开放 4 分层概念是计算机网络系统的一个重要概念 层次是人们对复杂问题处理的基本方法 将总体要实现的很多功能分配在不同层次中 对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定 2 1OSI参考模型 2 网络的层次结构 5 先分析一个实际社会生活中通信系统的例子 一 例子 认真考查一下实际的邮政系统的结构与运行过程 以及如何利用它完成信件的发送与接收 就可对体系结构与协议有一个直观的了解 2 1OSI参考模型 2 网络的层次结构 6 信件邮寄过程 A 北京 B 上海 北京邮局 上海邮局 铁路部门 铁路部门 在OSI标准的制定过程中 将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题 这就是分层的体系结构方法 2 1OSI参考模型 3 OSI参考模型的7层结构 8 3 OSI参考模型的7层结构 在OSI参考模型中 计算机之间传送信息的问题分为7个较小且更容易管理和解决的小问题 每一个小问题都由模型中的一层来解决 9 3 OSI参考模型的7层结构 10 3 OSI参考模型的7层结构 11 网中各结点都具有相同的层次 不同结点的同等层具有相同的功能 同一结点内相邻层之间通过接口通信 每一层可以使用下层提供的服务 并向其上层提供服务 不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信 2 1OSI参考模型4 划分七层结构的基本原则 12 2 1OSI参考模型5 OSI参考模型基本思想 各节点有相同的层次 虚通信 不同节点的同等层具有相同的功能 按照协议实现通信 同一节点内相邻层之间通过接口通信每一层可以使用下层提供的服务 并向其上层提供服务 13 各层之间相互独立 灵活性好 各层都可以采用最合适的技术来实现 易于实现和维护 有利于促进标准化 2 1OSI参考模型6 层次结构研究方法的优点 14 2 1OSI参考模型7 各层功能描述 15 利用传输介质为通信的网络结点之间建立 管理和释放物理连接 实现比特流的透明传输 为数据链路层提供数据传输服务 物理层的数据传输单元是比特 物理层的主要功能 16 在物理层提供的服务基础上 数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接 传输以 帧 为单位的数据包 采用差错控制与流量控制方法 使有差错的物理线路变成无差错的数据链路 数据链路层的主要功能 17 确定分组如何从源主机路由到目的主机 解决寻径问题和拥塞控制问题 网络协议数据单元 分组 packet 网络层的主要功能 18 向用户提供透明 可靠端到端 end to end 服务 传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节 是计算机通信体系结构中关键的一层 传输层的主要功能 19 为表示层提供建立 维护和结束会话连接的功能 并提供会话管理服务 会话层的主要功能 20 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式 数据格式变换 数据加密与解密 数据压缩与恢复 表示层的主要功能 21 基于ASCII码的计算机将信息 HELLO 的ASCII编码发送出去 但因为接收方使用EBCDIC编码 所以数据必须加以转换 因此 传送的是十六进制字符48454C4C4F 接收到的却是C8C5D3D3D6 基于ASCII码的计算机 基于EBCDIC码的计算机 网络 48454C4C4F C8C5D3D3D6 表示层 22 该层是模型中最靠近用户的一层 为用户的应用程序提供了网络服务 如文件传输 电子邮件等 应用层的主要功能 23 2 2基本概念1 网络协议 计算机网络是由多个互连的结点组成的 结点之间需要不断地交换数据与控制信息 要做到有条不紊地交换数据 每个结点都必须遵守一些事先约定好的规则 这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序 这些为网络数据交换而制定的规则 约定与标准被称为网络协议 protocol 也就是通信各方就如何通信达成的协定 24 在邮政通信系统中 存在着很多的通信规约 例如 写信人在写信之前要确定是用中文还是英文 或是其他文字 如果对方只懂英文 那么如果用中文写信 对方一定得请人译成英文后才能阅读 不管选择中文还是英文 写信人在内容书写中一定要严格遵照中文或英文的写作规范 包括语义 语法等 其实 语言本身就是一种协议 另一个协议的例子是信封的书写方法 25 26 网络协议主要由以下三个要素组成 语法用户数据与控制信息的结构与格式 语义每部分控制信息和数据所代表的含义 时序对事件实现顺序的详细说明 27 接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点 同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接口 低层向高层通过接口提供服务 只要接口条件不变 低层功能不变 低层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的工作 2 2基本概念2 接口 28 接口与服务的关系 第n 1层实体 服务用户 第n层实体 服务提供者 n n 1接口 服务访问点SAP 唯一标识 29 一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议集 将网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构 networkarchitecture 2 2基本概念3 网络体系结构 30 作用复杂网络的抽象概念描述 形成网络的框架结构 实现网络的结构化设计 对每一层进行功能界定 成为该层次的实现者进行软件编程和硬件设计的依据 2 2基本概念3 网络体系结构 31 2 3OSI环境中的数据传输过程 32 OSI环境中的数据流动 33 2 3OSI环境中的数据传输过程 这个在发送结点自上而下逐层增加头 尾 信息的过程叫做封装在目的结点又自下而上逐层去掉头 尾 信息的过程叫做解封装 34 尽管应用进程A的数据在OSI环境中经过复杂的处理过程 才能送到另一台计算机的应用进程B 但对于每台计算机的应用进程来说 OSI环境中数据流的复杂处理过程是透明的 应用进程A的数据好像是 直接 传送给应用进程B 这就是开放系统在网络通信过程中最本质的作用 35 2 4TCP IP参考模型1 TCP IP参考模型的发展OSI参考模型研究的初衷是希望为网络体系结构与协议的发展提供一种国际标准 OSI参考模型是一个理想的模型 是一种概念框架 一般网络系统只涉及其中的几层 36 TCP IP协议被公认为当前的工业标准或 事实上的标准 37 Internet上的TCP IP协议之所以能够迅速发展 重要的是它恰恰适应了世界范围内的数据通信的需要 TCP IP协议具有以下几个特点 开放的协议标准 可以免费使用 并且独立于特定的计算机硬件与操作系统 独立于特定的网络硬件 可以运行在局域网 广域网 更适用于互联网中 统一的网络地址分配方案 使得整个TCP IP设备在网中都具有惟一的地址 标准化的高层协议 可以提供多种可靠的用户服务 38 2 TCP IP参考模型各层的功能TCP IP参考模型可以分为以下4个层次 应用层 applicationlayer 传输层 transportlayer 互联层 internetlayer 网络接口层 host to networklayer 39 网络接口层 40 1 网络接口层在TCP IP参考模型中 主机 网络层是参考模型的最低层 它负责通过网络发送和接收IP数据报 41 2 互联层在TCP IP参考模型中 互联层负责将源主机的报文分组发送到目的主机 源主机与目的主机可以在一个网上 也可以在不同的网上 42 3 传输层在TCP IP参考模型中 传输层的主要目的是 在互联网中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端 端连接 43 4 应用层在TCP IP参考模型中 应用层包括了所有的高层协议 目前 应用层协议主要有以下几种 网络终端协议 Telnet 实现互联网中远程登录功能 文件传输协议 FTP FileTransferProtocol 实现互联网中交互式文件传输功能 44 简单邮件传输协议 SMTP SimpleMailTransferProtocol 实现互联网中电子邮件传送功能 域名系统 DNS DomainNameSystem 实现网络设备名字到IP地址映射的网络服务 超文本传输协议 HTTP HypertextTransferProtocol 用于WW