计算机三级网络技术教程第2章ppt课件.ppt

第2章计算机网络体系结构 计算机网络体系结构概述ISO OSI网络参考模型TCP IP模型 内容提要 理解网络分层的作用和含义 掌握服务 接口和协议的概念 掌握OSI RM的层次结构 各层的PDU单元及主要功能 理解网络上两台主机的通信过程 掌握TCP IP的层次结构 各层的主要功能 了解OSI RM和TCP IP模型的区别 本章基本要求 2 1计算机网络体系结构概述 需要信号传输 需要差错控制 需要寻址 选择路径 需要中间节点转发 数据交换 等等 因此 过程太复杂 分层 可将庞大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题 而这些较小的局部问题比较容易研究和处理 以网络上两台主机主机1和主机2进行通信为例 2 1 1计算机网络分层的必要性 归纳 计算机网络太复杂 分层后 可细分问题 有利于问题的解决 下面以邮政信件的发送与接收为例来说明将复杂的任务细化的过程 2 1 2计算机网络分层模型 1 实体 entity 与对等实体 peerentity 2 协议 protocol 3 服务与接口 分层模型中所涉及的术语 值得注意的几点 1 每个层次的目的要明确 将功能相近的放在一起 每一层只完成其特定的任务 2 发送端和接收端的对等层次 PeerLayer 应该具有相同功能 3 协议 对等实体之间交换数据或通信时必须遵守的规则或标准的集合 构成协议的三大要素 语法 语义和语序 4 层次之间的关系 每一层的目的就是为它的上一层提供一定的服务 下层为上层提供的服务 下层服务是如何实现的 相邻层次是不可见的 对上层屏蔽 或者称对相邻层次来说是 透明的 5 相邻两层之间只要有约定的操作规范 接口 即可 多层通信的原理示意图 协议栈 2 1 3计算机网络体系结构的概念 不同的网络可能使用的体系结构不同 相互之间不能正常理解 不能互连 因此必须有统一的标准 网络协议 为网络数据交换而制定的规则 约定与标准 计算机网络体系结构 计算机网络系统中的层 各层中的协议以及层次之间接口的集合 或者计算机网络体系结构是网络层次结构模型与各层协议的集合 2 2 1ISO的开放系统互联参考模型OSI 2 2ISO OSI网络参考模型 OSI参考模型如下 共分为七层 数据单元 序号层次名称7应用层 Applicationlayer 6表示层 Presentationlayer 5会话层 Sessionlayer 4传输层 Transportlayer 3网络层 Networklayer 2数据链路层 Datalinklayer 1物理层 Physicallayer 协议数据单元PDU ProtocolDataUnit 对等层实体之间所识别的数据单位 从上层至下层的PDU分别是 APDUPPDUSPDU分段分组帧位 比特 2 2 2OSI各层功能简介 1 物理层 Physicallayer 主要任务 利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接 物理信道 为数据链路层提供比特流服务 或者说为相邻的通信双方提供物理连接 物理信道 并在物理连接上透明地传输比特流 物理层的传输单位是比特 bit 物理层必须解决的问题 传输介质 信道类型 数据信号之间的转换 信号传输中的衰减和噪声等在内的一系列问题 并制定标准和规范 关于物理接口特性的标准和规范包括 机械特性 电气特性 功能特性和规程特性 具体地讲 物理层主要关心的问题 1 用多少伏特电压表示 1 多少伏特电压表示 0 一个比特持续多少微秒 2 是单工 半双工还是全双工 3 最初的连接如何建立和完成 通信后连接如何终止 4 网络接插件有多少针以及各针的用途 5 信道的最大带宽 6 传输介质 7 传输方式 是基带传输还是频带传输 或者二者均可 8 多路复用技术 FDM TDM和WDM波分多路复用Wave lengthDivisionMultiplexing 等等 2 数据链路层 Datalinklayer 主要任务 负责相邻节点之间的可靠传输 为网络层提供一条无差错的链路 就是把一条可能出差错的实际链路转变成一条在网络层看来好像无差错的链路 数据链路层的传输单元为帧 frame 数据链路层主要关心 1 成帧与拆帧 以帧为单位 产生帧 识别帧的边界 2 差错控制 3 流量控制 防止高速的发送方的数据将低速的接收方 淹没 4 广播式网络在数据链路层还要处理 如何控制对共享信道的访问 等等 3 网络层 Networklayer 网络层的任务 选择合适的路由 使数据能够传送到目的地 网络层的传输单元被称为分组 packet 或称包 1 执行路径选择算法 使分组在通信子网中有一条最佳路径 2 拥塞控制 防止子网中同时出现过多的分组而相互阻塞通路 形成瓶颈 3 记帐功能 4 异种网络互联 4 传输层 Transportlayer 主要功能 负责端到端进程之间数据的传输和控制 其中 端到端 end to end 指通信的源主机端与目的主机端 传输层不关心网络上的中间转发节点 而其下面三层 网络层 数据链路层 物理层 则要关心中间转发节点 5 会话层 Sessionlayer 会话层的功能 在两端主机之间建立 维护和释放面向用户的连接 会话连接的建立是在传输连接的基础上进行的 主要目的是组织和同步在两个通信的会话用户之间的对话 并管理数据的交换 6 表示层 Presentationlayer 表示层以下的层次主要关心可靠的数据传输 而表示层则关心是所交换信息的表示方式 它包括数据格式变换 数据加密与解密 数据压缩与恢复等功能 7 应用层 Applicationlayer 应用层是OSI的最高层 它为OSI模型以外的应用程序提供网络服务 应用层中包含了网络中不同应用所需的协议 如网络虚拟终端 VT VirtualTerminal 文件传输 电子邮件 目录服务 远程数据库访问等协议 对等层实体之间所能识别的数据单元称为协议数据单元PDU ProtocelDataUnit 2 2 3OSI模型中数据传输过程 数据传输过程如下图所示 设网络上的两台计算机A B进行通信 A是发送端 B是接收端 问题 A端的数据是如何传送到B端的呢 DT A发送进程 B接收进程 data AH PH SH TH NH DH DH NH TH SH PH AH A端 发送端 A端应用程序数据 加上应用层控制信息 简称为报头H7 加上表示层控制信息H6 加上会话层控制信息H5 加上数据链路层的控制信息H2和T2 物理层的比特流 经过传输媒体发送到下一节点 在网络中经过若干个中间节点的转发 B端 接收端 B端物理层从上一节点接收比特流 数据链路层去掉H2和T2 处理 网络层去掉H3 处理 传输层去掉H4 处理 会话层去掉H5 处理 表示层去掉H6 处理 应用层去掉H7 处理 B端应用程序利用所收到的数据 解释如下 一般地 数据要经过通信子网中的若干个转发节点 所以请注意体系结构中的下三层数据的转发过程 中间转发节点 中间转发节点 归纳 数据从发送方的最高层一层一层地往下送至最低层 再通过物理信道将数据传送给下一个节点 可能要经过若干个中间转发节点 最终传送到目的主机 在接收方的顺序则相反 发送方逐层封装 发送方至上而下 每一层为了实现本层的功能都要附加相应的控制信息 再把这种协议数据交给它的下一层 称为数据封装 接收方逐层拆封 接收方在自下而上 每一层都要卸下在发送方对等层所加上的那些控制信息 称为数据拆封 2 3TCP IP模型简介 Internet的普及和广泛应用 使得TCP IP体系在计算机网络领域中占有特殊重要的地位 2 1TCP IP模型概述 TCP IP模型共有四个层次 如图所示 网络访问层并没有多少内容 TCP IP模型实际上只有三个层次 应用层 传输层和网际层 网际层以数据报方式传输数据 根据目的IP地址 负责将源主机的分组送往目的主机 网际层标明源和目的主机 网际层提供无连接的服务 传输层负责对等的应用进程之间端到端的数据通信 传输层提供两类服务 面向连接的 无连接的 应用层提供网络应用服务 如WWW服务 文件传输 电子邮件 域名解析等 2 2TCP IP模型中各层主要协议 协议 网络 相对于OSI的层名 应用 传输 网络 物理 数据链路 Internet LAN WAN IP UDP TCP TELNET FTP SMTP DNS 网际层核心协议 IP TCP IP模型中最重要和最著名的两个协议 传输控制协议TCP TransmissionControlProtocol 网际协议IP InternetProtocol 2 3OSI参考模型与TCP IP参考模型 访问 讲解中的一种建议参考模型 小结 网络体系结构与网络协议是网络技术中两个最基本的概念 为网络数据交换而制定的规则和标准被称为网络协议 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 OSI参考模型定义了开放系统的层次结构 层次之间的相互关系及各层可能包括的服务 对推动网络协议标准化的研究起到重要的作用 TCP IP模型与协议利用正确的策略 抓住了有利的时机 伴随着Internet的发展而成为目前公认的工业标准 一 选择1 当一台计算机从FTP服务器下载文件时 在该FTP服务器上对数据进行封装的五个转换步骤是 A 比特 数据帧 数据包 数据段 数据B 数据 数据段 数据包 数据帧 比特C 数据包 数据段 数据 比特 数据帧D 数据段 数据包 数据帧 比特 数据2 网络协议主要要素为 A 数据格式 编码 信号电平B 数据格式 控制信息 速度匹配C 语法 语义 同步D 编码 控制信息 同步 4 下面关于OSI分层网络模型原因的描述中 不正确的是 A 分层模型增加了复杂性 B 分层模型标准化了接口 C 分层模型使专业的开发成为可能 D 分层模型防止一个区域的网络变化影响另一个区域的网络 二 简答1 什么是