第2章 计算机网络体系结构

ComputerNetworkTechnology计算机网络技术第3版

第2章计算机网络体系结构第2章计算机网络体系结构知识目标领会计算机网络体系结构的基本概念理解计算机网络的分层了解网络协议的概念技能目标能够认识网络的体系结构知道网络协议的基本作用素质目标培养探索未知世界的兴趣养成认识客观世界的规则意识

2.1计算机网络体系结构概述一、背景：计算机网络国家标准以及类型种类多。异构计算机网络相互封闭、不能相互通信、无法接入因特网实现资源共享。必须统一网络协议，制订软硬件标准。精确定义计算机网络及其部件的功能，使不同的计算机能在相同功能中进行信息对接。

2.1.1划分层次的必要性二、计算机网络体系结构：

为使计算机网络中计算机能相互交流，必须统一网络协议、制订软、硬件标准，并将计算机网络及其部件所应完成的功能精确定义，使不同计算机能够在相同功能中进行信息对接。这就是通常所说的计算机网络体系结构，简称“网络体系结构”。

计算机网络可完成的功能精确定义后，进行独立划分，按信息交换层次高低分层，每层能完成多个功能，层与层间互相支持又相互独立。

2.1.1划分层次的必要性计算机网络体系分层的好处

(1)

层与层之间相互独立

(2)

灵活性好

(3)

结构上可分割开

(4)

易于实现和维护

(5)

能促进标准化工作

2.1.2网络协议一、计算机网络协议

指计算机网络中的计算机为了进行数据交换而建立的规则、标准或约定。规定了所交换数据的格式以及有关同步与时序的问题。对计算机网络通信的数据流和通信全程进行约束，网络同样也制定了计算机网络接口等一系列硬件设备的标准。

2.1.2网络协议二、网络协议三个要素:语法规定通信双方“如何讲”，即规定数据与控制信息的结构或格式。语义规定通信双方“讲什么”，即规定传输数据的类型以及通信双方要发出什么样的控制信息，执行的动作以及做出何种响应。时序规定了信息交流的顺序，即事件实现顺序的详细说明。

2.2OSI参考模型2.2.1OSI参考模型的产生

国际标准化组织InternationalStandardsOrganization（ISO）。1977年成立机构、1983年形成文件开放系统互连基本参考模型InternationalStandardsOrganization/OpenSystemInterconnectReferenceModel（ISO/OSIRM），简称OSI。

2.2.1OSI参考模型的产生OSI参考模型共有七层从低到高为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

2.2.2OSI参考模型的层次结构1.

物理层英文：PhysicalLayer

功能：解决“物理媒体数据传输”的问题，实现通信双方的物理连接，以比特流（bits）形式透明地传送数据信息，并向数据链路层提供透明的传输服务。数据单位——比特流（bits）。2.

数据链路层英文：DataLinkLayer

功能：解决“数据每步如何走”的问题，实现在相邻节点间点对点的传送一定格式的单位数据——数据帧。3．网络层英文：NetworkLayer

功能：解决“数据走哪条路可到达目的地”问题，即寻址和路由。2.2.2OSI参考模型的层次结构3.

网络层

让两终端系统能够互连互通且决定最佳传输路径，提供路由和寻址的功能，并具有拥塞控制和流量控制的能力。——数据包。4.

传输层英文：TransportLayer功能：解决“数据传输具体到何处”的问题。负责数据传输和数据控制，实现两个用户进程间端到端的可靠通信，数据单元——报文段。5.

会话层

英文：SessionLayer功能：解决“通信时轮到谁讲话和从何处讲”的问题，用于建立、管理和终止应用程序或进程之间会话。2.2.2OSI参考模型的层次结构6.

表示层

英文：PresentationLayer

功能：解决“读懂接收到的数据”的问题，用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式，确保一个系统应用层发送的信息能够被另外一个系统的应用层识别。7.

应用层

英文：ApplicationLayer

功能：解决“接收到数据后该做什么”的问题，是OSI参考模型中的最高层，为应用进程提供服务的。

2.2.2OSI参考模型的层次结构不同节点同等层之间信息交换与处理

2.3TCP/IP体系结构2.3.1TCP/IP体系结构的产生

20世纪90年代、TCP/IP体系结构、事实国际标准。

主要原因:TCP/IP体系结构简单、易用、受市场青睐。因特网的推波助澜作用。OSI参考模型没建立、TCP/IP体系结构的因特网已大范围覆盖。垄断软硬件的美国制造商把TCP/IP体系结构固化到网络设备与网络软件中。

2.3.1TCP/IP体系结构的产生

TCP/IP体系结构包括四层。网络接口层、网络层、传输层和应用层。

OSI参考模型与TCP/IP体系结构的对应关系2.3.2TCP/IP的层次结构

一种折中的网络层次结构，将各个体系结构的优点集中，形成五层的体系结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层。

2.4数据包在计算机网络中的封装与传递

对等层：两个网络设备在相互通信时只有对等层才能读取和处理对方的数据包，才能够相互沟通。协议数据单元（ProtocolDataUnit，PDU）：对等层之间需要交换和处理的信息单位。封装：按照本层协议的规定将每个数据传输单位的头部和尾部加入特定的协议头和协议尾。虚通信：只有对等层才能够相互读取对方发送的数据，通信链路是虚拟的。

2.4数据包在计算机网络中的封装与传递

数据传输

2.4数据包在计算机网络中的封装与传递数据包的封装数据包解封装

2.4数据包在计算机网络中的封装与传递

虚通信

本章小结本章主要介绍了计算机网络的体系结构与计算机网络协议,即讨论了计算机网络的层次