计算机网络技术及应用（第4版）课件 任务1.2 探索网络体系结构

《计算机网络技术及应用》计算机网络体系结构|通信|互联|共享|信息|

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ComputerNetworkTechnology网络协议网络体系结构0102——CONTENTS——目录OSI/RMTCP/IP030401网络协议通信规则发起通信送信令激活数据通信的通路。网络寻址告诉网络如何识别接收数据的计算机。格式与差错控制处理文件格式转换和传送错误、重复或丢失等。信号传输确定对方计算机是否已做好文件接收和存储的准备工作。计算机网络通信过程计算机网络中的不同计算机之间要进行通信，必须遵循一些事先制定好的规则标准，为进行网络中的数据交换而建立的规则﹑标准或约定即称为网络协议。语法，是指数据与控制信息的格式、数据编码等。语义，控制信息的内容，需要做出的动作及响应。时序，事件先后顺序和速度匹配。语法语义时序网络协议三要素12301拨号电话号码的编码02被叫振铃电话振铃是一个信号，被叫接电话是动作03通话通信过程：双向传递信息8404挂机听到对方说“再见”或忙音，知道可以挂机了。时序语法语义02网络体系结构概念分层模型描述实现不同计算机系统之间互连和通信的方法以及结构。层和协议的集合将计算机网络系统划分成若干功能模块，形成层次分明的网络体系结构。采用结构化设计网络体系结构N+1层N层N-1层把网络通信的复杂过程抽象成一种层次结构模型————网络体系结构。每一层都建立在前一层基础之上；低层为高层提供服务。网络体系结构网络体系结构N+1层N层N-1层N+1层N层N-1层①第N层中的实体通过层间接口使用第N-1层的服务实现自身的功能。②第N层将以下各层的功能再加上自己的功能，为第N+1层提供的服务，同时屏蔽具体实现这些功能的细节。③最低层只提供服务，不使用其他层所提供服务。④最高层是应用层，只使用相邻下层提供的服务，不提供新的服务。⑤中间层既是下一层的用户，又是上层的服务提供者。实体实体实体实体实体实体N+1层协议N层协议N-1层协议N+1层接口N层N+1层N层N-1层N-1层接口接口接口计算机网络分层模型无须把所有功能都集中在一个软件中，每一层解决一部分问题。提供了一种模块化的设计，便于功能扩展AB分层优势1303OSI/RM应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层主机A主机B应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层比特数据帧数据报数据段APDUPPDUSPDU应用层协议表示层协议会话层协议传输层协议网络层协议数据链路层协议 OSI/RM即开放式系统互联参考模型，是1984年由国际标准化组织提出的，它是一种严格的理论模型。物理层协议协议数据单元（PDU）功能物理层在OSI模型的最底层，它建立在通信介质的基础上，作为系统和通信介质的接口，用来实现数据链路实体间比特（Bit）流的透明传输。OSI/RM16物理层协议物理层协议定义了接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。常见协议有CCITTV.24、EIA/TIAT568A/B、RS-232C和100Base-T等。设备具有物理层功能的常见设备有RJ-45接头、各种线缆的接线设备（如集线器）等OSI/RM17数据链路层物理层功能数据链路层是将物理层传来的0、1信号组成数据帧的格式，在相邻两结点之间建立、维持和释放数据链路连接，并完成数据帧的可靠传输。协议数据链路层的协议包括Ethernet、ATM、IEEE802.2、帧中继和HDLC等。设备主要有各类交换机OSI/RM18数据链路层网络层物理层功能在网络层，数据传送的单位是包或分组。网络层的任务是选择合适的路径和转发数据包。协议具有网络层功能的协议包括IP、IPX和X.25等。设备路由器（Router）、三层交换机等。传输层OSI/RM19数据链路层网络层物理层功能传输层位于高层和低层的中间，起承上启下的作用，它的下面三层实现面向数据的通信，上面三层实现面向信息的处理。传输层的功能是保证在不同子网的收发终端之间数据可靠、顺序、无错地传输。协议具有传输层功能的协议包括TCP、UDP和SPX等。数据链路层的任务网络层的任务传输层的任务应用层（ApplicationLayer）最高层是用户访问网络的接口层，主要任务是提供计算机网络与最终用户的界面，提供完成特定网络服务功能所需的各种应用程序协议。具有高三层功能的协议有FTP、SMTP、Telnet、SNMP、DNS和HTTP等。会话层（SessionLayer）主要负责建立、管理和终止两结点应用程序之间的会话。传输层OSI/RM21数据链路层网络层物理层表示层会话层应用层表示层（PresentationLayer）负责将应用层数据转换成计算机或系统程序所能读懂的格式。04TCP/IP协议TCP/IP是Internet网络事实上的标准协议，因此它是目前被广泛使用的网络协议，几乎所有的厂商和操作系统都支持它。TCP/IP同样采用分层体系结构，共分为4层，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。TCP／IP协议是一个协议簇，其中TCP（传输控制协议）和IP（网际协议）是两个核心的协议。网络体系结构网络体系结构N+1层N层N-1层N+1层N层N-1层TCP/IP体系结构应用层网络层网络接口层传输层FTPHTTPDNSTFTPTCPUDPIP…网络接口1网络接口2网络接口3ICMPARPRARP

作为事实标准的TCP/IP模型与作为理论模型的OSI参考模型除了层次结构上不同以外，还有各层功能和内涵上的区别与联系，要对照起来理解。负责收发网络层的IP数据报，并按底层的物理网络的类型实现透明传输，实际没有规定具体协议。应用层传输层网络层网络接口层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层OSI/RMTCP/IP模型与OSI模型网络层的功能相同，负责相邻计算机之间（即点对点）通信，实现路由选择。与OSI模型传输层的功能相同，提供可靠的端到端的数据传输，实现差错控制和流量控制。涵盖OSI模型高三层的功能，为用户提供各种网络应用，并为这些应用提供网络支撑服务。在TCP/IP网络中，源主机和目的主机的同层实体称为对等实体或对等进程，它们之间的对话实际上是在源主机协议层上从上到下、然后穿越网络到达目的主机后，再在协议层从下到上到达相应层的过程。在Internet中，最基本的核心层是网络层，网络层负责将分组从源主机传送到目的主机，是一个无连接的、不可靠的但尽力而为的分组传送系统。网络层实现这种无连接服务的分组传送机制称为网际协议，即IP。IP协议定义了协议数据单元PDU，称为IP数据报或分组；完成对数据报的路由选择并转发；不可靠的、尽力而为地传送分组的规则。IP协议的功能

IP数据报由报头和数据两部分组成，其中数据是高层需要传送的数据，而报头是为了正确传输高层数据而增加的控制信息。01通常把传输层数据称为段，网络层数据称为数据包或分组（Packet），数据链路层数据称为帧（Frame），物理层就是比特（bit）。02比如要在QQ发信息，从主机A的应用层开始，按各层协议格式逐层封装数据，直至数据包达到物理层，然后通过网络传输线路到主机B。03主机B的物理层获取数据，将这些比特流传送到数据链路层进行解封装操作。后续的每一层都会执行一个类似的解封装过程，直到到达主机B的应用层，由相应的QQ进程接收。04在OSI/RM模型中，数据在发端主机自上而下进行封装，通过传输链路，到达接收端主机则自下而上进行解封装。01左边用户利用FTP客户端与右边FTP服务器端进行连接上传文件。应用层通知传输层TCP建立连接，传输层加入TCP包头，包含应用层协议的标识符（端口号21）。02网络层接收了传输层的TCP包，封装IP包头，其中标识上层协议TCP（端口号6）和IP地址后，转发到底层网络。03将数据由网卡送出，同时ARP协议利用目的IP找到网关，通过网关转发，最终将数据包送到接收端主机的网卡中。后续的每一层都会执