3.1 网络体系结构的概念 3.2 物理层 3.3 数据链路层 3.4 TCPIP 体系结构 第 3 章 计算机网络体系结构-1736264267584

3.1网络体系结构的概念3.2物理层3.3数据链路层3.4TCP/IP体系结构第3章计算机网络体系结构

【本章内容简介】计算机网络体系结构主要涉及到网络的功能和服务的模型化。本章主要介绍了计算机网络体系结构的层次化和分层原理，ISO的开放式系统互连参考模型OSI/RM以及OSI/RM各层的功能，TCP/IP协议的体系结构及各层功能以及OSI/RM与TCP/IP参考模型的比较。

【本章重点难点】重点掌握网络协议和网络体系结构的概念，物理层和数据链层的作用和主要功能。第2章数据通信技术基础3.1网络体系结构的概念1．计算机网络协议3.1.1协议分层在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则称为网络协议（NetworkProtocol）或通信协议(CommunicationProtocol)，它主要有三个部分组成。（1）语义（2）语法（3）时序

2．网络体系结构由于不同系统之间的相互通信是建立在各个层次实体之间互通的基础上，因此一个系统的通信协议是各个层次通信协议的集合。计算机网络分成若干层来实现，每层都有自己的协议。将计算机网络的层次结构模型及其协议的集合，称为网络的体系结构。3.1.1协议分层

3．分层结构的意义由于计算机网络的复杂性，很难使用一个单一协议来为网络中的所有通信规定一套完整规则，因此普遍的做法是将通信问题划分为许多小问题，然后为每个小问题设计一个单独的协议，从而使得每个协议的设计、分析、编码、个性和测试都变得容易。3.1.1协议分层图3-1邮政系统的分层模型

4．“实通信”和“虚通信”在现实的通信系统中，真实的数据传递关系必须是物理通信，即沿着图3-2中的不同层间的实线路径传输的通信，实线是真实的传输路径，这种通信为“实通信”。虚线是逻辑联结关系，这种通信称为“虚通信”。3.1.1协议分层图3-2通信中的数据传递关系传输介质最高层最高层较低层较低层最低层最低层图3-3七层网络结构中的通信过程3.1.2开放系统互连参考模型概述图3-4OSI/RM结构示意图3.1.3OSI/RM功能要素图3-5OSI/RM功能层次结构及其要素3.1.3OSI/RM功能要素图3-6OSI./RM中的数据传送

3.2.1物理层的作用和接口

1．物理层的作用

ISO/OSI参考模型对物理层的描述是：物理层为传送二进制比特流数据而激活、维持、释放物理连接所提供的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。这种物理连接可以通过中继系统，每次都在物理层内进行二进制比特流数据的中继传输。这种物理连接允许进行全双工或半双工的二进制比特流传输。物理层服务数据单元(即二进制比特流)的传输可通过同步方式或异步方式进行。3.2物理层

2．物理层的接口物理层接口协议的主要内容是：（1）提供物理连接的四种特性，即机械特性、电气特性、功能特性、规程特性；（2）为传送物理层服务数据单元—比特流确定通信方式、同步方式和编码规则。3.2.1物理层的作用和接口

1．机械特性。规定了物理连接时所使用的可接插连接器的形状和尺寸，连接器中的引脚数量与排列情况等。

2．电气特性。规定了DTE-DCE接口电缆上传送信号的电压大小，即信号“1”和信号“0”的电压值；传号和空号的电压识别等；最大数据传输率与距离限制；发送端与接收端间电路特性的说明等。

3．功能特性。规定了物理接口上各条信号线的功能分配和确切定义。

4．规程特性。定义了接口进行二进制比特流传输过程的一组操作序列，即各信号引脚线的工作规程和时序关系。3.2.2DTE-DCE接口特性描述EIARS-232C3.2.3物理层接口标准举例图3-7利用公共电话交换网实现远程连接3.2.3物理层接口标准举例图3-8RS-232C接口的连线图3.3数据链路层3.3.1数据链路层的作用1.数据链路管理2.装帧与帧同步3.流量控制4.差错控制5.透明传输6.寻址3.3.2高级数据链路控制规程HDLC

1.HDLC的基本配置和响应方式（1）正常响应方式（Normalrespondingmodel，NRM）（2）异常响应方式(AnomalousRespondingModel，ARM)（3）平衡型异步响应方式(BalanceAnomalousRespondingModel，BARM)

2.HDLC的帧格式3.3.2高级数据链路控制规程HDLC图3-9HDLC帧结构

3．HDLC的帧类型

HDLC控制字段为8位，它的内容取决于帧的类型。HDLC定义了3种类型的帧，分别为信息帧（I帧）、监控帧（S帧）和无编号帧（U帧），每一种帧中的控制字段的格式及比特定义如表所示。3.3.2高级数据链路控制规程HDLC控制字段位12345678CI帧格式0N（S）P/FN（R）CS帧格式10SP/FN（R）CU帧格式11M1M2P/FM3M4M53.4TCP/IP体系结构

3.4.1TCP/IP的发展史

TCP/IP的发展史和ARPANET是分不开的，这个网络通过租用的电话线连接了数百所大学和政府部门，当卫星和无线网络出现以后，现有的协议在和它们互联时出现了问题，所以需要有一种新的参考体系结构。因此能无缝隙地连接多个网络的能力是从一开始就确定的主要目标，这个体系结构在它的两个主要协议（TCP协议、IP协议）出现以后，被称为TCP/IP参考模型。它最初定义在1974年，以后不断地修改和完善。3.4.2TCP/IP体系结构图3-10TCP/IP体系结构和OSI/RM的关系

1．网络接口层网络接口层是TCP/IP的最低层，负责接收互联网层发来的数据报并通过具体网络发送，或者从具体网络上接收帧，抽出IP数据报，交给互联网层。TCP/IP参考模型没有真正描述这一部分，只是指出主机必须使用某种协议与网络，以便能在其上传递IP分组。

2．网际互联层网际层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（IP数据包），并为该数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机。其地位和作用类似于OSI/RM的网络层，向上提供不可靠的数据报传输服务。3.4.2TCP/IP体系结构

3．传输层传输层的功能是使源端和目标端主机上的对等实体可以进行会话。除了在端与端之间传送数据外，传输层还要解决不同程序的识别问题，因为在一台计算机中，常常是多个应用程序可以同时访问网络，传输层要能够区别出一台机器中的多个应用程序。

4．应用层应用层是TCP/IP的最高层，该层能向用户提供一组常用的应用程序，定义了大量的TCP/IP应用协议。3.4.2TCP/IP体系结构

OSI参考模型与TCP/IP参考模型有很多相似之处，它们都是基于独立的协议栈的概念，都有网络层、传输层和应用层，有些层的功能也大体相同。不同之处主要体现在以下几个方面：

1．TCP/IP虽然也分层，但层的数量不同，且层次之间的调用关系不像OSI参考模型那样严格。

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