[IT认证]计算机网络模型

1、heaven网络通信的一般模型网络通信的一般模型 网络通信的一般模型网络通信的一般模型计算机网络所采用的一般模型为层次模型计算机网络所采用的一般模型为层次模型.为了便于理解计算机网络体系结构，以两个城市（如惠州和北京）为了便于理解计算机网络体系结构，以两个城市（如惠州和北京）邮寄信件的工作过程为例来说明邮寄信件的工作过程为例来说明为什么要分层为什么要分层?分层的目的是为了降低复杂性，提高灵活分层的目的是为了降低复杂性，提高灵活性性-你你惠州机场惠州机场 邮局邮局a 你的朋友你的朋友邮局邮局b 北京机场北京机场邮局协议邮局协议用户协议用户协议机场协议机场协议分层的好处分层的好处 计算机网络的体系

2、结构计算机网络的体系结构 计算机网络体系结构计算机网络体系结构: :协议（协议（protocols）定义定义: 计算机网络中为进行数据交换而建立的规计算机网络中为进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。则、标准或约定的集合。议可以使通信更有效地进行。议可以使通信更有效地进行。协议具有三个要素协议具有三个要素n语法语法n语义语义n时序时序协议的三大要素协议的三大要素语法：语法：定义定义通信双方交换信息的数据格式、编码通信双方交换信息的数据格式、编码和电平信号等和电平信号等 即：规定通信双方“如何讲”，以便双方能正确地识别所传送的各种信息。语义：规定协议语法成分（协议元素）的含义语义：规定协议

3、语法成分（协议元素）的含义 即：规定通信双方“讲什么”，如控制信息、执行的动作和返回的应答等。时序：事件的顺序和速度匹配关系时序：事件的顺序和速度匹配关系 即：规定通信双方“讲的顺序”或“应答关系”，对事件实现顺序的说明，解决何时进行通信的问题。 协议分层协议分层概念概念 n n层协议层协议: :网络通信是一种层到层的对等通信，第网络通信是一种层到层的对等通信，第n n层上的通层上的通信规则或约定称为信规则或约定称为n n层协议层协议专用（专用（proprietary） 个别厂商开发、拥有并控制个别厂商开发、拥有并控制 一个公司或一个公司集团掌握了整个技术一个公司或一个公司集团掌握了整个技术开

4、放开放 (open) 技术的免费使用是对公众开放的技术的免费使用是对公众开放的 不同厂商的网络产品可以互相兼容，进行互不同厂商的网络产品可以互相兼容，进行互操作操作. early 1980s -mid 1980s 计算机网络规模与数量的急剧增长计算机网络规模与数量的急剧增长 许多不同规格与实现的网络产品之间难以进行互许多不同规格与实现的网络产品之间难以进行互操作操作 专用系统的严重阻碍了计算机网络的发展专用系统的严重阻碍了计算机网络的发展开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型(osi/rm)(osi/rm)通过对当时已有的计算机网络体系结构通过对当时已有的计算机网络体系结构进行研究，借鉴其精

5、华之处，于进行研究，借鉴其精华之处，于1984年年公布了一个标准（文件公布了一个标准（文件iso 7048）。）。osi rm open system interconnecting reference model在计算机网络通信中的主流参考模型在计算机网络通信中的主流参考模型 osi 参考模型定义了开放系统的层次结构和参考模型定义了开放系统的层次结构和各层应提供的服务各层应提供的服务 清晰地分开了服务、接口和协议的概念清晰地分开了服务、接口和协议的概念u服务描述了每一层的功能服务描述了每一层的功能u接口定义了某层提供的服务如何被高层访问接口定义了某层提供的服务如何被高层访问u协议是每一层功能

6、的实现方法协议是每一层功能的实现方法 将功能定义和实现细节分开，概括性高，具将功能定义和实现细节分开，概括性高，具有普遍的适应能力有普遍的适应能力 layer 7: 应用层应用层 layer 6: 表示层表示层 layer 5: 会话层会话层 layer 4: 传输层传输层 layer 3: 网络层网络层 layer 2: 数据链路层数据链路层 layer 1: 物理层物理层1 1、分解：、分解：将整个系统划分为若干易于实现和控制的子模将整个系统划分为若干易于实现和控制的子模块（层），并通过对各子模块的功能、交换的数据结块（层），并通过对各子模块的功能、交换的数据结构和时序进行约定，协调模块之

7、间的动作。构和时序进行约定，协调模块之间的动作。2 2、抽象：、抽象：osi/rmosi/rm的确立采用了三级抽象技术：的确立采用了三级抽象技术： 第一级抽象：第一级抽象：提出提出osi/rmosi/rm，建立计算机网络在概念和，建立计算机网络在概念和功能上的框架，包括确定功能上的框架，包括确定osiosi的层次模型，以及公共术的层次模型，以及公共术语、属性和子模块的功能等；语、属性和子模块的功能等； 第二级抽象：第二级抽象：提出提出osiosi服务定义，定义各个子模块可提服务定义，定义各个子模块可提供的服务供的服务 第三级抽象：第三级抽象：定义定义osiosi协议规范，定义一组为确保子模协议

8、规范，定义一组为确保子模块服务的提供而应遵循的规则（协议）块服务的提供而应遵循的规则（协议） 。各层（子模块）具有相对的独立性，各层（子模块）具有相对的独立性，层间交互的信息最少；层间交互的信息最少；各层（子模块）只能引用其下层提供各层（子模块）只能引用其下层提供的服务（单向调用）；的服务（单向调用）；在使用下层服务的基础上，各层完成在使用下层服务的基础上，各层完成特定的通信功能（增值服务）；特定的通信功能（增值服务）； 需要强调的是，需要强调的是，osiosi参考模型并非具体实现的描述，它只参考模型并非具体实现的描述，它只是一个为制定标准而提供的概念性框架。在是一个为制定标准而提供的概念性框

9、架。在osiosi中，只中，只有各种协议是可以实现的，网络中的设备只有与有各种协议是可以实现的，网络中的设备只有与osiosi和和有关协议相一致时才能互连。有关协议相一致时才能互连。应用层：应用层：与用户应用进程的接口与用户应用进程的接口，为网络应用提供访问，为网络应用提供访问 osi osi环境的手段环境的手段表示层：表示层：数据格式的转换，解决异种系统之间的信息数据格式的转换，解决异种系统之间的信息 表示问题表示问题会话层：会话层：会话的管理和数据传输的同步会话的管理和数据传输的同步，组织和同步不同，组织和同步不同 的主机上各种进程间的通信的主机上各种进程间的通信( (也称为对话也称为对话

10、) )；传输层：传输层：屏蔽子网差异屏蔽子网差异，从端到端（主机，从端到端（主机-主机）经网络主机）经网络 透明地传输报文。透明地传输报文。网络层：网络层：解决如何使数据解决如何使数据分组跨越通信子网分组跨越通信子网从源传送到目从源传送到目 的地的问题的地的问题链路层：链路层：利用差错处理技术，利用差错处理技术，在链路上无差错地传送在链路上无差错地传送 以帧为单位的信息以帧为单位的信息，提供高可靠传输的数据链路，提供高可靠传输的数据链路物理层：物理层：使原始的数据使原始的数据比特流能在物理媒体上传输比特流能在物理媒体上传输应用层：应用层：与用户应用进程的接口与用户应用进程的接口 做什么？做什么

11、？ 表示层：表示层：数据格式的转换数据格式的转换 对方看起来像什么？对方看起来像什么？ 会话层：会话层：会话的管理和数据传输的同步会话的管理和数据传输的同步 该谁讲话，从哪儿讲起该谁讲话，从哪儿讲起传输层：传输层：端到端的可靠传输端到端的可靠传输 对方在哪儿对方在哪儿 网络层：网络层：分组传送，路由选择，流量控制分组传送，路由选择，流量控制 走哪条路可以到达对方走哪条路可以到达对方链路层：链路层：相邻节点间无差错地传送帧相邻节点间无差错地传送帧 每一步该怎么走每一步该怎么走物理层：物理层：比特流在物理媒体上传输比特流在物理媒体上传输 怎样利用媒体怎样利用媒体osi模型中的数据类型模型中的数据类

12、型用户数据用户数据 （ud）协议控制信息（协议控制信息（pci）协议数据单元（协议数据单元（pdu）先要清楚先要清楚osi中的数据传输中的数据传输通信子网通信子网apduppdu帧帧bits分组分组spdu报文报文应用层协议应用层协议表示层协议表示层协议会晤层协议会晤层协议传输层协议传输层协议 物物 理理 介介 质质应用层应用层表示层表示层会晤层会晤层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会晤层会晤层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层中继系统中

13、继系统 中继系统中继系统主机系统主机系统主机系统主机系统open system interconnection reference mode 从高层到下层，存在数据的封装过程从高层到下层，存在数据的封装过程 从下层到高层，存在数据的拆封过程从下层到高层，存在数据的拆封过程应用层物理层 数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层 数据链路层网络层传输层会话层表示层发送进程接收进程比特(ppdu)数据帧(dpdu)数据分组(npdu)tpduspduppduapdu交换数据单元名称主机a主机b数据数据数据数据数据数据数据t2h2h3用户数据h7h6h5h4实际数据传输路线图2-4 osi参考模

14、型中的数据传输数据流从源的上层逐层流向下层，在目数据流从源的上层逐层流向下层，在目的端则由下层逐层流向上层的端则由下层逐层流向上层源：数据封装源：数据封装: apdu - ppdu - spdu - tpdu apdu - ppdu - spdu - tpdu（报文）（报文） - npdu - npdu （分组）（分组）- dpdu - dpdu （帧）（帧）- ppdu - ppdu （位）（位）目的：数据的拆封目的：数据的拆封: ppdu ppdu （位）（位） - dpdu - dpdu （帧）（帧） - npdu - npdu （分组）（分组） - - tpdutpdu（报文）（报文）

15、 - spdu - ppdu - apdu- spdu - ppdu - apdu协议数据单元协议数据单元(pdu)用户数据（用户数据（ud）:（n）层用户（）层用户（n+1）实体交给）实体交给(n)实体的、待传送实体的、待传送到对等（到对等（n）实体的数据。）实体的数据。协议控制信息（协议控制信息（pci）:（n）层的协）层的协议控制信息议控制信息协议数据单元（协议数据单元（pdu）: （n）层对）层对等层间水平方向传送的数据单元等层间水平方向传送的数据单元 pdu pdu包括本层的协议控制信息（包括本层的协议控制信息（pcipci）和用户数据。）和用户数据。 （n n）pdu=pdu=（n

16、 n）pcipci + +（n n）u ud d (n+1)pdu (n+1)pdu作为（作为（n n）sdusdu的一部分，传的一部分，传递给递给n n层。层。 即：（即：（n n）ud ud 对应（对应（n+1n+1）pdupdupdupdu的内容和格式由协议精确的内容和格式由协议精确地定义地定义2020世纪世纪7070年代中期年代中期：arpanetarpanet实现异种网实现异种网互连，互连，tcp/iptcp/ip出现出现19801980年前后年前后：arpaarpa将将arpaarpa上的所有机器上的所有机器转向该协议，并资助开发用于转向该协议，并资助开发用于unixunix的的t

17、cp/iptcp/ip协议协议19851985年年：nfsnfs涉及涉及tcp/iptcp/ip协议的研究与开协议的研究与开发，其所资助的所有网络机构均采用该发，其所资助的所有网络机构均采用该协议协议nownow：若干协议组成的若干协议组成的完整的协议簇完整的协议簇/ /一一个网络协议体系。个网络协议体系。tcp/ip协议簇协议簇,而不单单是而不单单是tcp/ip ftpftptelnettelnethttphttp smtpsmtpsnmpsnmpdnsdns其其他他 tcptcp udpudpicmp iparp/rarp ethernetethernettokentoken ringri

18、ngfddifddiatmatm其他其他应用层应用层传输层传输层网际层网际层网络网络接口层接口层tcp/ip参考模型参考模型 tcp/iptcp/ip是是osiosi模型之前的产物，所以两者模型之前的产物，所以两者间不存在严格的对应关系。间不存在严格的对应关系。 不存在与不存在与osiosi中的物理层与数据链路层相中的物理层与数据链路层相对应的部分。因为对应的部分。因为tcp/iptcp/ip用于异构网络用于异构网络的互连，支持各种网络拓朴结构，所以的互连，支持各种网络拓朴结构，所以在该两层无限定。在该两层无限定。 最主要的协议是最主要的协议是tcptcp协议与协议与ipip协议。两者协议。两者可联合使用，也可单独与其他协议配合可联合使用，也可单独与其他协议配合使用。使用。osiosi与与tcp/iptcp/ip的的均为层次结构，但均为层次结构，但osiosi采用的是七层模型，采用的是七层模型，而而tcp/iptcp/ip是四层结构。是四层结构。 存在可比的传输层和网络层存在可比的传输层和网络层均有应用层，但其所提供的服务有所不同均有应用层，但其所提供的服务有所不同均是一种基于协议数据单元的包交换网络均是一种基于协议数据单元的包交换网络作为概念上的模型和事实上的标准，具有同作为概念上的模型和事实上的标准，具有同等的重要性等的重要性tcp/iptcp/ip将将osiosi中的上三层