计算机网络第03章-网络体系结构与网络协议(第4版)

1,第3章网络体系结构与网络协议,2,本章要讨论以下问题：,处理复杂的网络问题的基本方法是什么？如何认识互联网的网络结构的特点？在网络中数据如何进行传递的？,3,问题：,处理复杂的网络问题的基本方法是什么？3.1网络体系结构的基本概念,4,现实生活中邮政系统结构与运行过程,邮政系统的体系结构,5,几个重要的概念：协议（protocol）层次（layer）接口（interface）网络体系结构（networkarchitecture）,邮政系统和计算机网络系统相似之处,6,定义：为网络数据交换而制定的规则、约定与标准，通信规约。网络协议的三要素：语义、语法与时序语法：是用户数据与控制信息的结构与格式，规定通信双方彼此“如何讲”；语义：用于解释比特流的每个部分的意义，规定通信双方彼此“讲什么”，如规定通信双方要发出什么控制信号，执行的动作和返回的应答；时序：事件实现顺序的详细说明。,网络协议的概念,7,层次（layer）,是人们对复杂问题处理的基本方法。层次之间的关系,上层使用下层的服务，,下层向上层提供服务，,层与层之间,相对,独立，,通过接口相互通信。,8,接口（interface）,是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点。同一结点的相邻层之间存在明确规定的接口，低层通过接口向高层提供服务；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。,9,网络体系结构（networkarchitecture）,网络层次结构模型与各层协议的集合。各层之间相对独立，高层只需知道下层能够提供的服务，而无需知道低层的服务如何实现。各层都可以采用最合适的技术来实现；整个系统被分解为若干个易于处理的部分；每层的功能与提供的服务都已有精确说明，因此这有利于促进协议的标准化。,10,计算机网络是个非常复杂的系统考查将两台计算机连接起来，使其之间能互传文件的情况。至少需要做的工作：彼此间至少存在一条物理通路；物理通路能为一方激活，使数据能在通路上发送和接收；发送方应告诉网络如何识别接收方；发送方应能得知接收方是否做好接收准备；发送方应能得知接收方是否正确收到所发数据；差错检测和处理，应有可靠的措施保证对方计算机最终能够收到正确的文件,计算机网络的体系结构的形成,11,讨论：如何构造复杂的计算机网络？采用“分层处理”的思想。它已成为现代计算机网络设计的重要原则。“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就比较易于研究和处理。体系结构实例：IBM的SNA(SystemsNetworkArchitecture)，DEC的DNA(DigitalNetworkArchitecture)，美国国防部的TCP/IP网络结构等然而，,计算机网络的体系结构的形成,12,问题：,如何认识互联网的网络结构的特点？,13,不同体系结构的计算机系统互不兼容，难以互连。1977年国际标准化组织IS0成立了专门机构研究网络体系结构。不久，就提出了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参考模型OSI/RM(0penSystemsInterconnectionReferenceModel)，简称为OSI/RM。这里“开放”的意思强调：只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其它任何系统进行通信。,3.2OSI参考模型,14,3.2.1OSI参考模型的基本概念,OSI标准中，采用的是三级抽象：体系结构（architecture）：定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系，以及各层所包括的可能服务。服务定义（servicedefinition）：详细定义地说明了各层所提供的服务。协议说明（protocolspecification）：没有提供一个可以实现的方法，只是说明某层做什么。也就是说，没有解决如何做的问题。,15,3.2.2OSI参考模型的结构,16,3.2.3OSI参考模型各层的功能,17,问题：,在网络中数据如何进行传递的？,18,3.2.4OSI环境中的数据传输过程,19,在TCP/IP协议研究时，并没有提出参考模型；1974年Kahn定义了最早的TCP/IP参考模型；80年代Leiner、Clark等人对TCP/IP参考模型进一步的研究；TCP/IP协议一共出现了6个版本，后3个版本是版本4、版本5与版本6；目前我们使用的是版本4，一般被称为IPv4；IPv6被称为下一代的IP协议。,3.3TCP/IP参考模型,20,3.3.1TCP/IP参考模型的特点,开放的协议标准;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，更适用于互连网中；统一的网络地址分配方案，使得每个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址；标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。,21,应用层（applicationlayer）传输层（transportlayer）互连层（internetlayer）主机-网络层（host-to-networklayer）,3.2.2TCP/IP参考模型各层功能,22,3.2.2TCP/IP参考模型各层功能,23,TCP/IP协议栈,24,T