第3章 计算机网络.ppt

1、芜湖信息职业技术学院计算机工程系计算机网络体系结构。芜湖信息技术职业学院计算机网络基础，本章主要内容，计算机网络体系结构和协议的概念；开放系统互连参考模型：介绍开放系统互连模型中各层的功能；协议的体系结构；介绍了协议的层次功能；OSI模型与TCP/IP协议模型的比较：3、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，计算机网络架构，为了降低计算机网络的复杂性，按照结构化设计方法，将计算机网络功能分为几个层次，较高层次是基于较低层次的，并为其较高层次提供必要的服务功能。网络中的每一层都起着隔离的作用，因此下层功能的具体实现方法的改变不会影响到上层执行的功能。网络架构完成了计算机之间的通信协作，将每台计算机

2、的互连功能划分为明确定义的层次，并规定了同级进程的通信协议和相邻层之间的接口服务；4、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础、网络架构相关概念、协议(Protocol)协议是为实现网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。5、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础协议的组成，它由三部分组成：语法、语义和交换规则，即协议的三个要素：语义语法交换规则，6、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础实体实体在网络层次结构中，每一层都由一些实体组成，这些实体抽象地表示通信过程中的软件要素(如进程或子程序)，实体是任何能够在通信过程中发送和接收信息的硬件和软件设施。7、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础接口，在层次结构

3、中相邻层之间应该有一个接口，它定义了由下层向上层提供的原始操作和服务。相邻层通过它们之间的接口交换信息，上层不需要知道下层是如何实现的，只需要知道层间接口提供的服务，从而保持两层之间的功能独立性。对于网络结构层次模型来说，其特点是每一层都基于前一层，下层只为上层提供服务。这样，当每一层实现自己的功能时，它直接使用较低层提供的服务，间接使用较低层提供的服务，并向较高层提供更完善的服务，同时屏蔽了实现这些功能的细节。芜湖信息职业技术学院计算机网络基础开放系统互连。为了实现不同制造商生产的计算机系统之间以及不同网络之间的数据通信，国际标准化组织研究了各种计算机网络体系结构，并于1981年正式公布了一

4、个网络体系结构模型作为国际标准，它被称为开放系统互连(OSI/RM)，也称为国际标准化组织/开放系统互连。“开放”意味着符合现场视察/远程管理的任何两个系统都可以互连。当一个系统可以与另一个系统按照现场视察/远程管理进行通信时，它被称为开放系统。9、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，OSI分层模型，10、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，基于OSI的通信模型结构，11、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，OSI层功能概述，第1层：物理层在物理信道上传输原始数据比特流，为建立、维护和拆除物理链路连接提供所有必要的数据。第二层：数据链路层基于物理层提供的比特流服务在相邻节点之间建立数据链路，通

5、过差错控制在信道上提供数据帧的无差错传输，并执行数据流控制。，12，芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，现场视察层(2)功能概述，第3层：网络层为传输层的数据传输提供建立、维护和终止网络连接的手段，将上层的数据组织成数据包，用于节点之间的交换和传输，并负责路由控制和拥塞控制。第4层：传输层为上层提供端到端(终端用户对终端用户)透明可靠的数据传输服务。透明传输是指在通信过程中，传输层将上层与通信传输系统的具体细节隔离开来。13、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础、现场视察层功能概述(3)、第5层：会话层为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能，并提供会话管理服务。第6层：表示层为应用层提供信息

6、表示服务，如数据格式转换、文本压缩、加密技术等。第7层：应用层为网络用户或应用程序提供各种服务，如文件传输、电子邮件、分布式数据库、网络管理等。14、芜湖信息技术职业学院计算机网络基础，OSI/RM信息流，15、芜湖信息技术职业学院计算机网络基础，物理层，物理层是OSI/RM的最低层。它与物理信道直接相连，在数据链路层和传输介质之间起到逻辑接口的作用，提供建立、维护和释放物理连接的方法，实现在物理信道上传输比特流的功能。16，芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，物理层1，通信接口和传输介质的物理特性除了不同传输介质的物理特性之外，物理层还规定了通信设备和传输介质之间使用的接口，这主要体现在四个

7、方面：机械特性、电气特性、功能特性、学科特性，17，芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，物理层涉及两个内容：数据交换单元是二进制位同步线的连接物理拓扑结构传输方式；18.芜湖信息技术职业学院的计算机网络基础、数据链路层和数据链路层是现场视察/远程管理的第二层。它通过物理层提供的比特流服务在相邻节点之间建立链路，以帧为单位传输数据信息，检测并纠正传输中可能出现的错误，并为网络层提供无错误的透明性。数据链路层的相关协议和软件是计算机网络的基础部分。在任何网络中，数据链路层都是必不可少的一层，其所有的服务协议与高层相比都相对成熟。19，芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，数据链路层的具体内容，成帧物

8、理地址寻址，流量控制，差错控制，访问控制，20，芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，数据链路层的物理地址寻址，节点1的物理地址是A，如果节点1想向节点4发送数据，节点1和节点4的物理地址应该包含在数据帧的头部，差错控制信息应该包含在帧的尾部。芜湖信息职业技术学院的计算机网络基础、网络层和计算机网络分为资源子网和通信子网。网络层是通信子网的最高层，它在数据链路层的基础上为资源子网提供服务。网络层和数据链路层之间的关系如下图所示：22。芜湖信息职业技术学院计算机网络基础作为网络层的角色，实现了不同网络中源节点和目的节点之间的数据包传输，其角色不同于数据链路层，后者只负责同一网络中相邻两个节点之间的

9、链路管理和帧传输。因此，当两个节点连接在同一个网络中时，可能不需要网络层。只有当两个节点分布在不同的网络中时，网络层的功能网络层负责确定在网络中使用哪种技术，选择从源节点到中间节点的路径，最后将数据包传送到目的节点。23、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，涉及网络层的概念，逻辑地址寻址路由功能流量控制拥塞控制，24、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，传输层，传输层是资源子网和通信子网之间的接口和桥梁，完成资源子网中两个节点之间的直接逻辑通信，实现通信子网的可靠端到端传输。传输层在七层网络模型的中间起到连接作用，是整个网络架构的关键部分。25、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，由于通信子网

10、向传输层提供的通信服务的可靠性不同，无论通信子网提供的服务有多可靠，可靠透明的数据传输都要经过传输层处理后才能提交给上层。因此，传输层协议要复杂得多，以适应通信子网中存在的各种问题。也就是说，如果通信子网功能完善、可靠性高，传输层的任务相对简单；如果通信子网提供的质量很差，传输层的任务就很复杂，难以填补会话层所需的服务质量和网络层提供的服务质量之间的差异。芜湖信息职业技术学院的计算机网络基础，由传输层提供服务，传输层为高层提供两种基本服务：面向连接的服务面向连接的服务提供可靠的服务。面向无连接的服务是不可靠的服务。芜湖信息职业技术学院的计算机网络基础、会话层和会话层利用传输层提供的端到端服务为

11、表示层或会话用户提供会话服务。在国际标准化组织/现场视察环境中，所谓的一次性会话是两个用户进程之间完成完整通信的过程，包括建立、维护和结束会话连接。会话协议的主要目的是提供面向用户的连接服务，为会话活动的有效组织和同步提供必要的手段，并提供对数据传输的控制和管理。芜湖信息技术职业学院的计算机网络基础、表示层和表示层处理现场视察系统之间的用户信息表示。与现场视察/远程管理的下五层不同，表示层只关心从一端向另一端可靠地传输信息。它主要涉及传递信息的内容和表现形式，如文字、图形和声音的表现。此外，数据压缩和数据加密由表示层处理。芜湖信息职业技术学院的计算机网络基础层、应用层和应用层是OSI/RM的最

12、高层次，是计算机网络和终端用户之间的接口，包含了系统管理员管理网络服务所涉及的所有问题和基本功能。基于由现场视察/远程管理的低六层提供的各种服务，例如数据传输和数据表示，它向网络用户或应用提供完成特定网络服务功能所需的各种应用协议。常见的网络服务包括文件服务、电子邮件服务、打印服务、综合通信服务、目录服务、网络管理服务、安全服务、多协议路由和路由互连服务、分布式数据库服务、虚拟终端服务等。30，芜湖信息技术职业学院计算机网络基础，TCP/IP体系结构，OSI参考模型的研究最初是为了给网络体系结构和协议的发展提供一个国际标准。然而，由于互联网在世界范围内的迅速发展，TCP/IP协议得到了广泛的应

13、用。虽然TCP/IP不是一个国际标准化组织的标准，但它的广泛使用也使TCP/IP成为一个“实用标准”，并形成了一个TCP/IP参考。然而，国际标准化组织现场视察参考模型的制定也参考了TCP/IP协议集的思想及其分层结构。31、芜湖信息技术职业学院计算机网络基础，具有TCP/IP协议的特点，协议标准开放，免费使用，并独立于特定的计算机硬件和操作系统；独立于特定的网络硬件，可以在局域网和广域网中运行，更适合互联网；统一的网络地址分配方案使整个TCP/IP设备在网络中拥有唯一的地址；标准化的高级协议可以提供各种可靠的用户服务。芜湖信息技术职业学院的计算机网络基础，采用TCP/IP的分层结构，将TCP

14、/IP分为四层，即网络接口层、互联网层、传输层和应用层。TCP/IP层次结构与OSI层次结构的对比关系如下图所示：33芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，34芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，TCP/IP层次结构(2)，传输层TCP/IP也叫主机到主机层，类似于OSI传输层，主要负责主机之间的端到端通信。该层使用两种协议来支持两种数据。应用层在TCP/IP模型中，应用程序接口是最高层，与OSI模型中的上三层具有相同的任务，用于提供网络服务，如文件传输、远程登录、域名服务和简单的网络管理。35、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础、TCP/IP协议集、36、芜湖信息职业技术学院计算机网络基础、互

15、联网协议，互联网协议的任务是相应地寻址和路由数据包，并将它们从一个网络转发到另一个网络。IP协议在每个发送的数据包前添加一条控制消息，其中包含源主机的IP地址、目的主机的IP地址和其他信息。IP协议的另一个任务是分割和重组传输层中分割的数据包。由于数据包将从一个网络传输到另一个网络，当两个网络支持的数据包大小不同时，IP协议将在发送端对数据包进行分割，然后在分割的每一段之前添加控制信息进行传输。当接收方收到数据包时，IP协议会将所有片段重新组合，形成原始数据。IP是一种无连接协议。无连接意味着主机之间没有建立可靠通信的端到端连接，而源主机只是发送IP数据包，这些数据包可能会丢失、重复、延迟很长时间或出现故障。因此，要实现数据包的可靠传输，必须依赖于高层协议或应用，如传输层的TCP协议。37，芜湖信息职业技术学院计算机网络基础，互联网层协议ICMP，互联网控制消息协议ICMP为IP协议提供错误报告。因为IP是无连接的，并且不执行错误检查，所以当网络上出现错误时，它无法检测到错误。ICMP负责向发送IP数据包的主机报告错误。例如，如果一