计算机网络(第3章).ppt

1、第三章计算机网络体系结构、3.1网络体系结构、3.2 OSI参考模型、3.3 TCP/IP体系结构、3.4其他网络体系结构、3.1网络体系结构、3.1.1网络体系结构及其开发网络协议是计算机网络的核心问题和重要组成部分。网络协议取决于网络架构。由于计算机网络是一个相当复杂的系统，人们将网络分层，通过分层将庞大而复杂的问题转化为一些较小而复杂的系统，使问题易于研究和处理。计算机网络的各层和层间协议的集合称为网络体系结构。计算机网络体系结构主要经历了以下几个阶段：1 .多种网络架构共存。1974年，IBM率先发布了SNA，推动了网络体系结构研究的不断发展。1975年，DEC出版了DEC网络架构脱氧

2、核糖核酸。DNA 1976年，单价还出版了DDA，3.1.1网络体系结构及其发展，2。1983年10月，国际标准化组织成为正式标准，即著名的“开放系统互连参考模型”。3.互联网架构阶段1992年，为了全面管理互联网，成立了一个国际组织互联网协会。该组织下设一个技术组织互联网架构委员会，负责管理互联网相关协议的开发。所有的互联网标准都是国际标准，它们以征求意见稿的形式公布传输控制协议/知识产权。3.1.2网络协议1。概念(1)协议：为实现某一目标和完成某一任务而遵守的一种协议。(2)网络协议：双方事先约定的一套通信语义、语法和定时规则。语法：指数据格式、编码方法等。它指协议单元的格式语义：即用于

3、协调数据交换的控制信息、要进行的动作和响应的同步(时序)；指事件执行顺序和速度匹配的详细描述集；它涉及多个规则，每个规则都是协议的一部分；2.特征(1)协议是分层的；2.协议很复杂；3.该协议仅规定了功能组件的外部特征，但没有规定任何具体的内部实现。3.1.3相关标准化组织，1。国际标准化组织(标准化组织)是一个在广泛领域从事标准研究和制定的国际组织。2.国际电信联盟(国际电联)负责制定国际电信标准。3.电气和电子工程师协会制定通信和信息领域的标准。4.欧洲计算机制造商协会(ECMA)主要致力于计算机技术标准的合作开发。5.美国国家标准协会(ANSI) 6。互联网工程任务组IETF 7。中国国

4、家标准局。3.2 OSI参考模型，3.2.1 OSI参考模型及其分层特征(原理)(1)OSI参考模型分层划分，7个应用层，2个数据链路层，5个会话层，4个传输层，3个网络层，6个表示层，1个物理层，3.2.1 OSI参考模型及其分层特征，(2)OSI分层特征(原理)1)网络(分层不容易，类似功能应尽可能放在同一层，分层划分应基于现有的成功经验。2)低层对高层是透明的，即低层向高层提供的服务与低层的具体实现细节无关。只要相邻层之间的服务关系保持不变，修改该层的功能不会影响其他层。(每一层都应该相对独立，一层的修改不会影响其他层。3)相邻层之间的接口定义了基本操作，下层为相邻的上层提供服务(每层通

5、过接口与其相邻层相连，下层为上层服务。)，3.2.1 OSI参考模型及其分层特征，4)除了物理层是真实数据通信之外，所有其他层的通信都是虚拟通信，也就是说，实际的数据通信必须通过物理层来完成，但是对于应用程序或用户来说，它就像通信是在这一层完成的，并没有下层的存在感。5)(几个)，3.2.2物理层，位于现场视察的第一层。其功能是保护数据链路免受特定物理传输介质的影响，但传输介质不属于物理层。它是数据链路层和物理传输介质之间的一层，在数据链路层和通信传输介质之间起着逻辑接口的作用。1.物理层的功能是为建立、维护和释放物理连接提供条件，以确保比特流的透明传输。2.物理层要解决的主要问题如下：a .

6、位操作系统应通过有效手段保证0和1组成的位流信号的发送、发送和接收，并保证发送和接收的一致性。传输设计：两个物理层实体之间采用何种传输方式，传输速度如何，传输时间有多长，如何解决信息干扰等。c、接口设计，发送方和接收方采用哪种接口标准，接口中有多少个引脚，每个引脚的排列顺序、功能和效果等。d、传输法规采用什么方法传输，以及如何安排传输过程和事件顺序等。3.2.2物理层，3。物理层特性A，机械特性规定了引线、固定或锁定装置等的形状、尺寸、数量和排列。例如，E1A-232-D/RS-232-C采用的插头和插座标准是ISO2110，它规定引脚数为25，引脚分为上排和下排，上排有13个引脚，下排有12

7、个引脚，编号分别从左到右为113和1415。电气特性规定了每个信号线收发器的输入和输出阻抗；信号“1”或“0”的电压范围、信号线的连接方式等。根据EIA-RS232-d/CCITT-v . 24/v . 11/v . 28，信号的连接方式是不平衡的，即所有信号共用一条公共地线；信号“0”的电压范围为5.15伏，信号“1”的电压范围为-5-15伏。3.2.2物理层功能特性指定每个引脚的功能。根据CCITT-V.24的规定，数字(1)引脚是保护地线，数字(7)引脚是信号地线。以及d，指定特征以指定每个电路上的DTE/DCE的动作顺序。不同的场合(电话网、数据网、同步、异步、单工、双工和半双工)有不

8、同的操作过程。3.2.3数据链路层1。数据链路层的功能数据链路层位于OSI/RM的第二层，主要负责数据链路的建立、维护和断开，以及以帧为单位的数据的正确传输。它还负责数据链路的流量控制和错误控制。数据链路层最重要的作用是通过数据链路层协议在不可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。2.数据链路层的主要功能：(1)链路管理(2)帧同步(3)差错控制(4)流控制和序列控制(5)数据链路层的边界划分(6)透明传输控制，以便接收端可以从控制信息中区分数据(7)站寻址，即应该能够知道始发站和目的站。在广域网中，数据链路层协议是相邻节点之间的协议。3.数据链路层常用的流量和差错控制协议有：停止等待协议、连续A

9、RQ协议、选择性重传ARQ协议4。数据链路层常用的控制协议有：面向比特的链路控制协议HDLC、串行线路互联网协议SLIP、点对点协议PPP等。3.2.4网络层和通信子网包括：物理层、数据链路层和网络层。资源子网包括：传输层及其上层。网络层是高级和低级协议之间的接口层。网络层为传输层提供服务，对传输层隐藏通信子网的物理结构，这样任何两个节点都可以像传输层一样相互通信。网络层的主要功能：1)路由2)建立和释放网络连接3)链路复用4)分组和重组5)分组排序6)网络层流控制7)数据传输速率转换8)错误检测和恢复9)服务选择，面向连接的网络服务(虚拟电路服务)和无连接网络服务(数据报服务)10)网络层管

10、理，3.2.4网络层，由网络层协议1提供的服务。数据报服务数据服务是一种无连接服务，也就是说，在为上层传输数据之前，网络层不建立从源端到目的端的连接，而是为每个数据包添加一个完整的网络地址，并且每个数据包在网络上独立传输(每个数据包的路径可以不同)。每个数据包在目的地重新组装，并提交到目的地的传输层。2.虚电路服务是一种面向连接的服务，即在为上层传输数据之前，必须建立从源端到目的端的固定数据传输路径，然后数据包将在该路径上有序传输。虚拟电路服务属于存储转发交换，节点间的“连接”是通过中间节点的存储转发来实现的。两个通信节点之间没有实际的物理连接。3.2.5传输层和传输层的功能(1)弥补通信子网

11、提供服务的不足，屏蔽通信子网的差异，并为应用层提供标准和完善的服务接口。(2)加强网络层提供的服务，进一步提高服务质量，增加服务功能。传输层还可以提供面向连接的服务和无连接的服务。3.2.6会话层1。会话层的主要功能是(1)建立和释放会话连接(2)控制会话同步(2)会话层和传输层之间的对应关系(1)一对一映射：一个传输连接服务一次会话，会话结束，传输连接被释放。(2)多对一映射：N个连续的会话使用相同的传输连接。(3)一对多映射：如果传输连接在中间失败，可以建立新的传输连接，3.2.6会话层，3。会话层提供的服务，1。会话连接管理，2。会话数据交换，3。隔离服务，4。互动管理，5。会话连接同步

12、，6。异常报告，3.2.7演示(2)本地语法和语法转换：特定计算机采用的语法称为本地语法。语法转换是指从一种语法到另一种语法的转换。(3)迁移语法是指一种“普通语法”、局部语法、公共语法和另一种局部语法。(4)抽象语法是指一些只描述数据结构的形式和组织类型的规则。(5)其上下文由协商过程确定的一组数据类型被称为“上层和下层”。也就是说，上面和下面都用来描述抽象语法和传输方法之间的映射关系。3.2.7表示层，2。表示层的功能(1)数据语法表示(2)数据语法转换(3)表示层连接的管理(建立释放连接、数据传输和控制)(4)服务原语(5)数据压缩和数据加密(6)虚拟终端协议(3.2.8应用层)，应用层

13、的基本功能如下：创建、维护和终止应用进程；为应用程序进程分配资源并回收资源；检测并防止资源干扰和死锁；完整性和交付控制；安全控制。检查点和恢复控制。(2)系统管理：包括：激活/抑制管理；监督；错误控制。(3)应用层管理，OSI层的主要功能；1)物理层：在物理介质上传输数据比特流，提供建立、维护和拆除物理链路或透明传输比特流所需的机械、电气、功能和过程程序。2)数据链路层：在相邻节点之间无错误地传输帧点。3)网络层：源节点和目标节点之间的路由和拥塞控制。4)传输层：也称为端到端协议。传输层的数据传输单位是消息。从头到尾可靠地传递信息。5)会话层：建立和管理两个应用程序进程之间的会话。消息6)表示

14、层：数据压缩、数据加密和解密、编码和传输。7)应用层：为用户使用网络提供接口或手段。电子邮件、远程登录、虚拟终端等。3.3 TCP/IP架构，3.3.1 TCP/IP的历史背景首次应用于ARPA网络，Kahn于1974年首次定义了3 TCP/IP参考模型，Leiner于1985年对其进行了进一步的研究，CLark于1988年在Kahn和Leiner的基础上对其进行了进一步的改进，形成了目前的基本架构，3.3.2 TCP/IP四层结构，TCP/IP参考模型及其与OSI参考模型的对应关系。网络接口层实际上没有在TCP/IP参考模型中描述，但是住宅所有者必须使用某个协议来连接网络，以便可以在其上传输

15、IP分组。该协议与不同的主机和网络协议不同，因此应该使用传输层网络层网络接口层。会话层应该用来表示传输层、网络层、数据链路层、OSI、TCP/IP、3和TCP/IP的内容和功能。网络层主要有四种协议：IP协议、ICMP协议、ARP协议和RARP协议、Telnet、SMTP、DNS、SNMP、HTTP、FTP和TCP、ARPANET、分组无线网、各种局域网、FDDI等。硬件实现，硬件，软件，网络层，传输层，物理层，应用层，各层的TCP/IP协议功能，(1)网络接口层：包括最流行网络的物理层和数据链路层。事实上，TCP/IP并没有具体指定这一层的内容，它与大多数网络的下两层是兼容的。其功能是：将网

16、络层(IP层)处理的信息进行帧处理，并将其发送到选定的网络；或者从网络接收数据帧并将其转发到IP层。(2)IP层：相当于OSI的无链路服务。功能是：1)封装1)IP数据；2)路由，解释流量控制和拥塞；3)传输层：其功能类似于OSI传输层。有两种类型的服务：面向链路的服务TCP，它提供可靠的数据流服务，并且具有未链接的服务，例如数据报序列控制、错误检测、验证、重传控制和流控制。UDP依靠IP协议来传输消息，它和IP一样不可靠。这种服务不需要确认，不排序消息，也不进行流量控制。UDP消息可能会丢失、重复、无序等。(4)应用层：为用户程序提供应用服务；为了弥补传输层服务的不足(例如，解决基于UDP的应用协议的排序问题)，代