第一章概述02

1、1.3 计算机网络体系结构 一、研究方法 A. 协议分层的分层设计思想 Why a layer？ 两层网结构的必要 网络操作系统编程的需要模块 化设计 网络这个事物发展到一定程度,一 定阶段的必要 不同的进程（线程）激活或执行 的时机选择的需要 1.不同对象处理或表征的必要 计算机网络体系结构之研究方法（续） B. 彼此完全开放的设计思想 1. 只规定实现的规则，不规定规则实现的方法 2. 开放的目的是使某一节点成为一个端开放系统， 把所拥有的资源完全予以呈现。 软件 数据 硬件 OSI 软件 数据 硬件 软件 OSI 数据 A B C D 层设计 n确定收发关系 n数据传递的规则 n差错控制

2、 n顺序控制 n流量控制 n数据的分割与重组 n复用与解复 1.3 计算机网络体系结构 例子：两个远程哲学家讨论哲学问 题 问题： 两个哲学家使用不同的语言 两个哲学家位于不同的国家 哲学 知识 翻译 通信 哲学家翻译秘书结构 二、网络体系结构 研究方法 按功能抽象分层 定义层间的结构和提供的服务 定义同层间通信的规则协议 网络体系结构的定义 层 服务 协议 网络体系结构(续) n层次，服务，协议的三级抽象 协议 服 务 协议 服 务 层 次 层 次 A 节点 B 节点 三、网络体系结构的描述 1 (N)层和(N)实体 (N)层层：指在网络体系结构中的某特定层 (N+1)层：指(N)层的相邻上

3、层 (N-1)层：指(N)层的相邻下层 (N+1)层和(N-1)层的提出主要是研究(N)层 与其相邻上层、下层的关系。 ( N ) 实 体实 体 ： 一 定 层 次 网 络 处 理 的 基 本 单 位,AND/OR相关层次处理的对象。实体的具 体特征为层次的相关性，某一层次的一个实 体的处理相对于它的上下层可能是一个实体 元素，也可能要与许多个下层实体相关联。 (N)对等实体(同等实体)：位于不同子系统的 同一层的实体间的互称。 服务提供者和服务用户 (N)服务提供者：服务提供者： 提供(N)服务的下一层实体。 直接的(N)服务提供者： (N)层实体。 间接的(N)服务提供者： (N)层及其以

4、下各层的实体。 (N)服务用户服务用户： 接受(N)服务的上一层实体。 直接的(N)服务用户： (N+1)层实体。 间接的(N)服务用户： (N+1)层及其以上各层的实体。 三、网络体系结构的描述 2之（N）服务 n(N )服务：服务：(N)实体向(N+1)实体提供的相 互通信的能力 。 n (N+1)眼中的(N)实体 n(N)实体功能的集合 n通过（N）实体发现对等（N）实体对对偶的 另一方的服务保证 n（N）服务的综合性 n一个（N）服务是（N）层以及一下各层综合 服务的结果 服务访问点SAP n服务访问点SAP（Service Access Point） n任何层间服务都是通过穿透SAP

5、来进行的； n每个SAP有唯一的识别地址； n每个层间接口可以有多个SAP。 n每个ASP 里可有多个参数E-SAP nE-SAP决定服务质量的优劣 SAP SAP E-SAP N+1 层 N层 服务分类和服务原语 1 1. 基于连接的服务和无连接服务 u基于连接的服务 当使用该服务传送数据时，首先建立连接，然后 使用该连接传送数据。使用完后，关闭连接。 特点：可靠，顺序性好。 u无连接服务 直接使用服务传送数据，每个包独立进行路由选 择。 特点：不可靠，顺序性差。 u通信网络里的QOS是通过相互的应答来得到保证 的 服务分类和服务原语 3 2. 服务是通过服务原语来实现的 服务在形式上是由一

6、组接口原语（或操作）来描述 的。 当(N+1)实体向(N)实体请求(N)服务时，服务提供者 和服务用户间需要交流一些必要信息，以说明要求的服 务的一些情况，这些信息即是服务原语。 服务原语可分为四种类型： u请求（Request） u指示（Indication） u响应（Response） u确认（Confirm） 服务分类和服务原语 4 请求原语 指示原语 响应原语 证实原语 服务提供者服务用户服务用户 证实型服务 请求原语 指示原语 服务提供者服务用户服务用户 非证实型服务 N+1 N+1 N+1 N N N N+1 N R I Resp. C R I 服务原语 n四个服务原语在网络的各个

7、层次作为 n每个层次的每个实体活动同样是通过这 四个服务原语来实现的 协议 protocol 协议协议：计算机网络同等层次中，通信双方进行信 息交换时必须遵守的规则。 协议的组成：协议的组成： 1. 语法（syntax)：以二进制形式表示的命令和 相应的结构 2. 语义（semantics)：由发出的命令请求，完成 的动作和回送的响应组成的集合 u定时关系（timing)：有关事件顺序的说明 注：协议的时效相关性注：协议的时效相关性 N连接 connection (N)连接：连接：对等（N）实体为对偶双方的(N+1)服 务进行沟通与联系的纽带与桥梁。 N+1协议的执行必须建立N连接 N连接既是

8、逻辑的又是物理的 （N+1）层 （N）层 （N+1）层实体 （N）层实体 （N+1）层实体 （N）层实体 （N）协议 （N）连接 系统A系统B （N+1协议） （N）连接的建立应该做到 1. 确定为（N+1）实体服务的（N） 实体 u确定（N）SAP u(N+1)向（N）提出质量要求（确 定E-SAP） u（N）实体至少获得一个（N-1)连 接* （N）连接建立后 1. 数据交换：数据交换的逻辑特征 和物理特征 2.连接释放 A.有序释放 B. 常规释放 C. 异常释放 数据单元 Data Unit 在网络中信息传送的单位，称为数据单元。 对等实体在协议的控制下交换信息 相邻层实体按服务交换信

9、息 服务数据单元包括： o协议数据单元 PDU o接口数据单元 IDU o服务数据单元 SDU 注：数据单元的本质实际上是理论与实践注：数据单元的本质实际上是理论与实践 结合的起步，是需求分析与软件设计的使然。结合的起步，是需求分析与软件设计的使然。 协议数据单元 PDU 不同系统(N)对等实体为实现该层协议所交换的 信息单位，称为(N)协议数据单元(N)PDU。 (N)PDU的具体格式如下： (N) PCI (N) 用户数据 (N)PCI 为(N)协议控制信息，是为实现(N)协议而在传送的 数据的首部或尾部加的控制信息，如：地址、差错控制信 息、序号信息以及长度等。 (N) 用户数据为(N)

10、层实体为提供(N-1)服务而传送的服务意 图。 接口数据单元 IDU 在同一系统的相邻两层实体的一次交互中，经过 层间接口的控制信息数据单元，称为(N)接口数据单 元。 (N)IDU的具体格式如下： (N) ICI (N) SDU 说明： (N)ICI 为(N)接口控制信息，层与层之间在通过层间接 口时，需要加一些控制信息，如通过多少字节、或要求 的服务质量等。 (N)SDU 为通过接口传送的服务信息内容。 服务数据单元SDU (N)服务用户所要求传递的逻辑数据单元称为(N)服务 数据单元。 (N)SDU与(N)PDU的用户数据部分的关系为： 由于(N)PDU的大小一般都有一定的长度要求。因

11、此， (N)PDU的用户数据部分可能是经过分段或合 并的(N)SDU。两者的关系为：1:1、1:N、N:1。 (N)SDU (N)PCI PDU (N)PCIPDU 数据单元间关系 1 数据单元间关系 2 (N+1)PDU (N)ICI (N+1) 层 (N)IDU (N) 层 (N)ICI (N)SDU (N)PCI (N)PDU 数据单元间关系 3 (N)PDU与(N+1)PDU的关系如下： （N+1）PDU (N) PCI (N) 用户数据 数据封装 头标的重要性 n头标不仅是层与层之间数据区分的需要，而 且还是对等实体执行何种协议的警示。 n在特殊环境下，头标的局部可以不连同信息 一起

12、发放。此时，这个局部头标应该为对偶 双方的默认值。 n两类不同的涉网人员 n使用数据信息的用户 n以头标研究为主的研究人员 头标的研究 n头标作为网络信息传递的组成部分，对网络 的传输效率有着一定的影响。 n头标研究的主要内容 n头标理性的长短 n头标处理的快捷与难易 n头标的业务相关性 n协议互动标识 网络体系结构形象描述 n服务意识 n牵线搭桥 n门当户对 网络举例 ARPAnet n问世于60s n风靡于7080s n90年被拆除 n规模：几十所大学、研究所的几百台机器 n两层网络体系结构 n催生成就了Internet 网络举例 ARPAnet（续） HostHost IMP IMP I

13、MP IMP IMP 主机主机 IMP IMP 主机IMP 源IMP目的IMP 1.4 各层概要 1. OSI (Open System Interconnection) 参考模型参考模型 1) 物理层（The Physical Layer） A. 确定本层传递的基本单位为比特。 B. 确定 a.机械特性 b.电器特性 c.功能特性 C.唯一能够确定该节点的地址特性 1.4 典型计算机网络的参考模型（续1） 2）数据链路层（The Data Link Layer） A.确定本层传递的基本单位为帧（Frame） B.差错控制 a.检测错误 b.纠错 C.流量控制制衡收发 注：数据链路层的流量制衡

14、通常反倒是如何提 高数据的收发效率 1.4 典型计算机网络的参考模型（续2） 3）网络层（The Network Layer） 控制通信子网提供源点到目的点的数据传送分 组（Packet）。 A. 路由计算 B. 拥塞控制 C. 网络互联 1.4 典型计算机网络的参考模型（续3） 4) 运输层（The Transport Layer） A. 端到端主机活动，目的是为会话层及其以上各层 提供不必考虑网络或主机的服务 B.确定服务质量 C.流量控制 D. 复用与分流 1.4 典型计算机网络的参考模型（续4） 5) 会话层（The Session Layer） A. 为用户提供会话控制服务（令牌管理

15、） B. 同步控制 6) 表示层（The Presentation Layer） A.同一数据表示 B. 加解密 1.4 典型计算机网络的参考模型（续5） 7) 应用层（The Application Layer） A.虚拟终端服务 B.用户服务的窗口与支撑 糟糕的提出时机 1.5 典型计算机网络的参考模型 2. TCP/IP 参考模型参考模型 TCP/IP 协议是 Internet 网络的核心。 1) 物理层：在物理线路上传输原始的二进制数据位。 2) 数据链路层：在有差错的物理线路上提供无差错的 数据传输。 * TCP/IP 参考模型把第1层和第2层合起来称为： Host-to- Network 主机网络层 3) Internet层（网络层）：控制通信子网提供源点到目 的点的 IP 包传送。