网络体系结构与模型.ppt

1、1,第三讲 网络体系结构与模型,阅读 1.4 1.7,熟练掌握体系结构中的基本概念 掌握OSI/ISO与TCP/IP模型,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,请选课的同学到讲台登记,2,一.网络体系结构1.什么是协议,3,一.网络体系结构1.什么是协议,实体 协议 通信内容 通信形式 通信时间,系统

2、 要素 语法：数据格式、编码和信号电平等。 语义：用于协调和差错处理的控制信息。 时序：传输速率匹配和先后顺序。,系统中能够收发信息和处理信息的任何东西。,规则和约定。,包含一个或多个实体、在物理上明显区分的主体。,“网络中两个实体间控制数据通信的规定和约定的集合”,4,一.网络体系结构2.为什么要分层,飞行, 购买机票 投诉(如晚点), 检查行李 认领行李, 登机 出口, 起飞 降落,票务 行李 门口 起/降,5,一.网络体系结构2.为什么要分层,协议分层与网络互联,应用程序完全了解本机网络连接的内部细节，并直接通过网络连接与其他应用程序通信。,应用程序,物理连接,应用程序,物理连接,通信软

3、件,网络界面,采用包交换机制在系统中增加了若干中间层次(主要是网络层)，使应用程序不直接处理硬件连接。,6,一.网络体系结构2.为什么要分层,协议分层与问题简化 硬件故障 网络拥塞 包延迟或丢失 数据损坏 数据重复或失序 层次结构的特点 具有一定的层次 层次之间呈单向依赖关系 上层起着隐藏下层细节和统一下层差异的作用,每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务而把如何实现这一服务的细节对上层加以屏蔽。,“分而治之”,结构性特点,层次性特点,7,一.网络体系结构3.协议分层的概念模式,第n层协议 接口(interface),对等实体(peers) 网络体系结构 协议栈,每一相邻层间有一个接口，该

4、接口定义下层向上层提供的原语操作和服务。,一台机器上的第n层与另一台机器上的第n层进行通话，通话中采用的规则和约定。,不同机器中组成相应协议层的实体。,网络通信功能的层次构成、各层的通信协议规范和相邻层的接口协议规范的集合模型。,特定系统使用的一组协议,8,一.网络体系结构3.协议分层的概念模式,水平通信 虚通信 垂直通信 实际通信,对等实体进行的通信。,相邻层进行的通信。,Layer 5,Layer 5,层5 协议,Layer 4,Layer4,Layer 3,Layer 3,Layer 2,Layer2,Layer 1,Layer 1,物 理 媒 体,层5/4 接口,层4 协议,层3 协议

5、,层2 协议,层1 协议,层4/3 接口,层3/2 接口,层2/1 接口,理解虚拟通信和实际通信之间的关系 理解协议和接口之间的差异,9,一.网络体系结构3.协议分层的概念模式,M,物 理 媒 体,10,一.网络体系结构4.协议分层的原则及设计问题,协议分层原则 上层隐藏下层的细节 上层统一下层的差异 上层弥补下层的缺陷和不足,各层的设计问题 标识收/发机制 数据传输规则 差错控制 多路复用 路由选择,目标机器第n层收到的对象应与源机器第n层发出的对象完全一致。,11,一.网络体系结构5.接口与服务,服务提供者与服务用户 服务访问点(Service Access Points),第n层实体实现

6、的服务为n+1层所使用； 第n层可利用第n-1层服务来提供它自已的服务。,第n层的SAP是第n+1层可以访问n层服务的地方。,每一层的功能是为它的上一层提供服务。,12,一.网络体系结构5.接口与服务接口(interface),IDU(Interface Data Unit) SDU(Service Data Unit),PDU(Protocol Data Unit) ICI(Interface Control Information) PCI(Protocol Control Information),第n+1层实体通过SAP传递给第n层实体的信息。,跨过网络传给对等实体然后交给上层的信息。

7、,跨过网络传给对等实体的信息。,有助于下层完成任务的信息。,协议头(header),相邻层之间的界面,13,一.网络体系结构5.接口与服务接口(interface),(N+1)层,ICIn+1,PDUn+1,SDUn,PCIn,PDUn,ICIn,(N)层,PDUn,IDUn,ICIn,PDUn,SDUn-1,PCIn-1,(N-1)层,N层处理所需的信息,PDUn-1,N-1层处理所需的信息,SDUn-1,SDUn,一个SDU可能要封装在多个PDU中传输,14,一.网络体系结构5.接口与服务服务,有连接服务 面向连接服务 报文序列 字节流,无连接服务 无确认 有确认 应答,.0101111,

8、.0101111,面向连接服务,15,一.网络体系结构5.接口与服务服务,原语(primitive) 参数,ISO标准的四种原语 Request Indication Response Confirm,通知服务提供者采用某些动作或报告某个对等实体采取的某个动作。,用来传递数据和控制信息。,由服务提供发出。,由服务用户发出。要求服务做某种工作。,由服务提供者发出。通知实体发生了某事件。,由服务用户发出。要求对某个事件的响应 。,16,一.网络体系结构5.接口与服务服务,原语时序图,Request Indication Response confirm,request,response,indic

9、ation,confirm,服务用户 服务提供者 服务用户,17,一.网络体系结构5.接口与服务服务,无证实服务,有证实服务 本地证实服务 提供者证实服务,request,indication,request,indication,response,confirm,18,一.网络体系结构5.接口与服务服务,PSTN,19,一.网络体系结构5.接口与服务服务与协议的关系,服务(上下关系) 服务是各层向它的上层提供的一组原语(操作) 服务定义了该层能代表它的用户完成的操作 服务只与两层之间的接口有关 协议(水平关系) 协议是一组规则 决定同层对等实体交换帧、包和报文的格式和意义 实体用协议来实现它

10、们的服务定义,服务和协议是完全分离的,20,二.网络标准化与模型1.标准化与模型标准,定义 名词术语的定义 部件的分类 材料、性能或操作的规范 规程的描述 数量和质量的测量等 .,分类 “de facto”(事实上的) “de jure”(法律上的),标准是一组规定的规则、条件或要求。,事实上的标准是无计划而客观形成的。,“法定”标准是某些权威标准化机构制定的正式、合法的标准。,21,二.网络标准化与模型1.标准化与模型标准化组织,CCITT ISO,ASNI IEEE IEEE标准部门 IEEE通信学会 IEEE计算机学会,制定有关通信及公用数据网络(PDN)方面的标准或建议。,协调世界范围

11、内的标准化工作，制定国际标准,出版国家标准，但不制定标准。,研究制定IEEE标准,制定通信和信息系统领域中的标准,NIST ECMA DOD IEC EIA,22,二.网络标准化与模型1.标准化与模型标准化的时机,关键：在两个驼峰之间的低谷阶段制定标准,时间,活动,23,二.网络标准化与模型2. OSI参考模型,OSI 开放系统 分层原则 根据需要分层 每层实现明确定义的功能 界面减少跨接口的信息量 层数应足够多但不能太多,为了与其它系统通信而相互开放的系统。,ISO制定的关于开放系统互连的参考模型。,24,二.网络标准化与模型2. OSI参考模型,链路层 协议,物理层 协议,网络层 协议,分

12、组流,比特流,帧流,报文流,报文流,报文流,报文流,子 网 内 部 协 议,通信子网,25,二.网络标准化与模型2. OSI参考模型物理层,典型问题 多少电压代表1和0 比特持续多少微秒 传输是否在两个方向 连接如何建立及终止 网络连接器有多少针,基本功能 比特的发送和接收 数据传输率 物理连接的建立、保持与释放 定义媒体的机械、电气及规格,ISO：2110、2593、4902、4903等 CCITT：v.24、x.21、x.22、x.24等,26,二.网络标准化与模型2. OSI参考模型数据链路层,典型问题 成帧 差错控制 流量控制 线路竞争 访问控制,基本功能 建立、保持和释放链路 成帧和

13、拆帧 差错控制 流量控制 链路管理与媒体访问,面向字符的协议(ISO 1754、IBM BSC、DEC DDCMP) 面向比特的协议(ISO HDLC、IBM SDLC、ANSI ADCCP),27,二.网络标准化与模型2. OSI参考模型网络层,典型问题 确定分组路径 解决网络拥塞 记帐 异种网络互联,基本功能 数据交换 流控 拥塞控制(预分配) 差错控制及恢复 路由选择(自适应/非适应) 网络互联(源路由/透明),CCITT：X.25 TCP/IP：IP,28,二.网络标准化与模型2. OSI参考模型传输层,拥塞与流控 多路复用与服务质量 TCP、UDP/ATM,在源端与目的端之间建立可靠

14、的端到端服务。隔离网络的上下层协议，使得网络应用与下层无关。,建立连接 维护连接 拆除连接,29,二.网络标准化与模型2. OSI参考模型传输层,典型问题 创建网络连接 决定提供的服务 真正端端层 区别报文 流控机制,基本功能 顺序性/组装 传输连接的建立和释放 差错控制 提供可靠透明的数据传输 QOS：吞吐量、延迟、机密,ISO：Class0 Class4 TCP/IP：TCP、UDP,30,二.网络标准化与模型2. OSI参考模型会话层,为用户提供一个建立连接及在上按顺序传送数据的方法。 负责每一站究竟什么时间可以传送与接收数据。 会话连接与传输层有差别，前者需双方同意才可中断连接，后者可

15、单方中断，有如电话。,名字,口令,31,二.网络标准化与模型2. OSI参考模型会话层,典型问题 提供普通数据传送和增强型服务 管理对话 令牌管理(Token management) 同步(synchronization) 基本功能 为有序地、方便地进行信息交换，提供有效的控制和管理机制。,32,二.网络标准化与模型2. OSI参考模型表示层,将用户信息转换成易于发送的比特流，在目的端再转换回去的方式。,数据压缩 数据转换 数据加密,33,二.网络标准化与模型2. OSI参考模型表示层,典型问题 定义和管理抽象数据结构 把计算机内部的表示法转换为网络的标准表示法 基本功能 数据表示(ASCII

16、，EBCDC，ASNI) 数据压缩 数据库的不同库结构或字段之间的映象或变换 数据加密(私用/公共密钥系统),这是异种机、异种操作系统连网的关键层,34,二.网络标准化与模型2. OSI参考模型应用层,各种应用网络虚终端、文件传输、电子邮件、远程作业录入、目录查找等。,HTTP FTP TELNET,网络完整透明性 用户源物理配置 应用管理 系统管理 分布式信息服务,35,二.网络标准化与模型2. TCP/IP参考模型,主要目标 TCP/IP的设计目标 网络互连 保护子网硬件 灵活的体系结构 网络的突然故障不能影响两端之间的连接,以无缝方式连接多个网络的能力。,36,二.网络标准化与模型2.

17、TCP/IP参考模型主机网络层,主要功能 设计优点,该层着重于端系统与其所接网络之间的数据交换。 使用的特定软件取决于所用的网络类型。,将网络访问功能隔离成一个单独的层次后，网络访问层之上的通信软件就不必关心所用的网络类型。,37,二.网络标准化与模型2. TCP/IP参考模型互联网络层,基本任务 处理来自传输层的报文发送请求 处理入境数据报 处理ICMP报文,互联网层协议 IP ICMP ARP/RARP BGP/OSPF,38,二.网络标准化与模型2. TCP/IP参考模型传输层,主要功能 提供端端的数据传送服务 为应用层隐藏底层网络的细节 传输层协议 TCP UDP,TCP/IP在无连接的基本传送服务IP之上既提供了无连接服务，也提供了可靠的有连接服务。,39,二.网络标准化与模型2. TCP/IP参考模型应用层,虚拟终端(TELNET)协议 文件传输协议(FTP) 简单邮件传输协议(SMTP) 域名服务(DNS) 网络新