第3章计算机网络体系结构3.1网络体系结构的定义和发展3.1网络体系结构的定义和发展3.1网络体系结构的定义和发展分层示意图几个重要概念分层原则(1)各层的功能及技术实现有明显的差别,交界面的相互作用要少、各层相互独立(2)每一层应完成精确定义的功能(3)分层处应当选则接口的描述最少、层间交互最少的地方(4)层次数目适当.应考虑数据传输过程的特点、在双方形成对等层关系(5)每一层功能的选择利于标准化3.3网络通信协议3.3网络通信协议3.4ISO的OSI参考模型1）OSI参考模型的层次——七层3）OSI参考模型中数据传输路线3）OSI参考模型中数据传输路线3.5TCP/IP网络体系结构1）TCP/IP网络体系结构是工业标准或“事实标准”2）TCP/IP网络体系结构的主要特点开放的协议标准，可以免费使用可运行于局域网、广域网和互联网中统一的网络地址分配方案标准化的高层协议TCP/IP参考模型各层功能网络接口层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连接，以便能在其上传递IP分组。只是一个接口传输层在源结点和目的结点的2个对等实体间提供可靠的端到端的数据通信传输层协议提供了确认、差错控制和流量控制等机制传输层还要提供不同应用程序的标识定义了2个协议：传输控制协议TCP、用户数据报协议UDP最后一层了取出数据送回计算机终于到达了!!好感动啊!我也给他发个信息多方便应用层传输层网际层网络接口层包含所有的高层协议提供可靠的端到端的数据通信可以由不同的协议组成，来完成与网络的连接使主机可以把分组发往目的主机网际（互联网）层负责将源主机的分组发送到任何网络，并使分组独立地传向目的主机，定义了正式的分组格式和协议，即IP协议。1、处理来自传输层的分组发送请求组装路由选择2、处理接收到的数据转发或者接收3、处理互联的路径、流量控制与拥塞问题应用层解决用户的各种具体应用，应用层要处理高层协议、数据表达和对话控制等任务。应用层协议负责规定应用进程在通信时所遵循的协议，如FTP、SMTP、DNS、HTTP等3.1网络体系结构的定义和发展3.2网络体系结构的分层模型3.3通信协议3.4OSI3.5TCP/IP计算机网络的实现要解决各种复杂的技术问题：支持多种通信媒体；支持多厂商、异种机互联：软件的通信约定、硬件接口的规范等。支持多种业务：批处理、交互分时、数据库等支持高级人机接口处理方法：程序设计中对复杂问题进行模块化处理，而计算机网络中则将该复杂系统进行分层处理，每层完成特定功能，各层协调一致实现整个网络系统。所谓网络体系结构就是为了完成计算机间的通信合作，把每个计算机互连的功能划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口和服务。将这样的层次结构模型和通信协议统称为网络体系结构。常见的网络体系结构：IBM公司的SNA(SystemNetworkArchitecture)DEC公司的DNA(digitalNetworkArchitecture)HP公司的DSN(DistrubutedSystemNetwork)、SperryUnivac公司的DDA、Borroughts公司的DNS、Honeywell公司的DSA、日本富士通公司的FNAISO：OSI/RM（开放系统互连体系结构）美国国防部：TCP/IP说明：不同的网络体系结构中，分层的数量，各层的名称、内容以及提供的服务有所不同汉语法语翻译A秘书A翻译B秘书BE－mail，电话，传真，电报英语英语现实生活中的分层3.2网络体系结构的分层模型现实生活中的分层接口，对等实体，协议，实际路线3.2网络体系结构的分层模型计算机网络采用层次结构的优点：（1）各层之间相互独立，高层不需要知道低层是如何实现的，而仅知道该层通过层间的接口所提供的服务。（2）灵活性好。某层的改变，只要层间接口不变，则不影响上下层。（3）结构上可分割开，各层都可以采用最合适的技术来实现。（4）这种结构使得系统的实现和维护变得容易控制。（5）这有利于促进标准化工作。3.2网络体系结构的分层结构实体：表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程（多指一特定的软件模块）对等实体指位于不同系统的同一层次的实体（每层可由若干实体组成）协议是控制两个对等实体进行通信的规则（含数据单元格式、意义）的集合服务在协议控制下,两个对等实体的通信使得本层能够向上一层提供服务功能服务访问点同一系统邻层实体交换信息的地方.是逻辑接口服务原语上层使用下层提供的服务时与下层交换的命令协议数据单元对等实体之间通过协议传送的数据单元服务数据单元层与层之间交换的数据的单位关系：协议是每一层功能的实现方法,可视为对等实体逻辑通信的接口。协议也是分层的；实体使用协议的最终目的是为了实现它所要提供的服务，同时要使用下层的服务；服务用原语描述了每一层的功能；接口定义了某层提供的服务如何被高层访问（相当于调用函数）。服务用户服务用户协议提供服务服务提供者接口（服务访问点）接口（服务访问点）服务原语服务原语层关系示意图实体实体实体下层上层计算机网络上的各台计算机之间的相互通信，需要按照一定的规则来运行，使得数据信息的发送和接收能有条不紊地进行，为使网络中数据通信能正常进行而建立的规则、标准和约定的集合称为“网络协议”。协议的三大要素：语法（做什么whattodo）---数据格式，编码及信号电平等规则语义（怎么做howtodo）---语法的含义,包括各种命令及回答响应的含义、用于协调的差错处理的控制信息等规则同步（何时做whentodo）---时序规则,包括速度匹配、应答次序、报文排序和状态变化规则.协议的形式一种是使用便于人来阅读和理解文字描述。另一种是使用让计算机能够理解的程序代码——协议软件。—开放系统互连基本参考模型ISO-OSI/RM1984年国际标准化组织公布了网络系统的参考模型，以规范网络系统的结构和协议，以便各厂商的产品之间能够互相兼容。OSI参考模型是一个描述网络层次结构的模型，是网络设计的蓝图，并非指一个现实的网络。OSI参考模型定义的主要内容：信息在网络中的传输过程、各层的功能和架构OSI参考模型实际存在的网络不一定全按7个层次来化分，但他们普遍遵守协议分层的原则。每一层均可以拥有多种可用的协议。通信设备也有工作的层次。如HUB工作在物理层，路由器工作在网络层，交换机工作在数据链路层。高低中继系统主机主机通讯子网中的节点机2）ISO/OSI模型各层的功能和作用通过机械和电气的互联方式把实体连接起来，让数据流通过。负责提供和维护物理线路，并检测处理争用冲突，提供端到端错误恢复和流控制以比特为单位进行传输。对上一层的每一步怎样利用物理媒体传输进行规定数据单元：比特流互连设备：中继器、集线器物理层1功能作用名称层次2）ISO/OSI模型各层的功能和作用要定义所需要的机械、电气、功能和规程的特性常见的物理层的标准有RS-232C(常用）、RS-422、RS423、RS449、CCITTX2.21通过建立物理链路来传输数据信号.物理层1实现方式实现目标名称层次RS-232C定义了一种串行物理接口标准（如主机和CRT终端、计算机和调制解调器之间）机械特性规定：使用25根插针的标准连接器电气特性规定：1的电平为低于-3V，0的电平为高于+3V；直接连接的最大距离约为15米，通信速率低于20KB/S功能特性规定：25针连接器中的20条连接线（2条地线，4条数据线，11条控制线，3条定时信号），其余5条线备用。规程特性：定义了这20条连接线的连接方式和工作流程。进行二进制数据块传送，并进行差错检测和数据流控制。主要任务是加强物理传输原始比特的功能，以帧为单位进行传榆。每一步应该怎样走数据单元：帧互连设备：网桥、交换机数据链路层2功能作用名称层次2）ISO/OSI模型各层的功能和作用帧同步（准确区分帧的起始与终止位置）链路管理（确保对方已处于准备好的状态）差错控制（解决到达的帧出错或帧丢失问题）流量控制（避免阻塞）实现帧的正确传输数据链路层2实现方法目标名称层次2）ISO/OSI模型各层的功能和作用通过分组交换、路由选择为传输层提供端到端的交换网络数据，传送功能使得上层摆脱路由选择、交换方式、拥挤控制等的细节，实现数据传输。以分组为单位进行传输。走哪一条路可以到达数据单元：分组互连设备：路由器网络层3功能作用名称层次2）ISO/OSI模型各层的功能和作用路由选择（根据一定的原则和酸法，在传输路径上找到一条到通信目的节点的最佳路径堵塞控制（网络的吞吐量随输入负荷的增大而下降，当通信子网中传输的数据数量过多，来不及处理所有要传输的数据时，就会引起部分或者全网性能的急剧下降，导致网络瘫痪）实现整个网络系统内的连接，解决如何使数据分组跨越通信子网从源端传送到目的端的问题网络层3实现方法目标名称层次2）ISO/OSI模型各层的功能和作用提供传送方式，基本功能是从会话层接收数据，必要时把它分成较小的单元传递，并确保到达对方的各段信息正确无误。运输层也要决定向会话层服务，并最终向网络用户提供服务。对方在何处（或要到什么地方）数据单元：报文传输层4功能作用名称层次2）ISO/OSI模型各层的功能和作用端到端的差错控制流量控制实现端到端的透明数据传说服务，使高层用户不必关心通信子网的工作方式，从而使得高层染件可以运行于任何通信子网中。传输层4实现方法目标名称层次2）ISO/OSI模型各层的功能和作用进行高层通信控制，允许不同机器上的用户建立会话关系。在两个应用进程之间建立和管理不同形式的通信对话。三种数据流方向控制模式：单工、半双工、双工。对方是谁？会话层5功能作用名称层次2）ISO/OSI模型各层的功能和作用完成某些特定功能。例如：解决数据格式的转换。实现不同格式和编码之间的交换。表示层关心的是所传输的语法和语义，而表示层以下各层只关心可靠地传输比特流。对方看起来像什么？表示层6功能作用名称层次2）ISO/OSI模型各层的功能和作用提供与用户应用有关功能，包括网络浏览、电子邮件、不同类文件系统的文件传输、虚拟终端软件、过程作业输入、目录查询和其他各种通用的和专用的功能等。做什么？互连设备：网关应用层7功能作用名称层次2）ISO/OSI模型各层的功能和作用物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层数据报文数据分组数据帧比特流数据报头网络头网络头帧头帧尾0111111010101100010101101010110001数据AHPH数据报头数据报头数据例:某人通过网上给自己的好朋友发贺卡,试注意信息如何按OSI模型完成其传输的过程.3）OSI参考模型中数据传输路线明天是我好朋友的生日,我得赶快给她发张卡片!先扫描入计算机上网发送先到应用层,进行消息处理服务处理完毕可以继续OK第七层数据到表示层去别忘了,除了第一和第七层不加报文头外，其余都需要1,保证通信设备之间的互操作性2,对第七层数据进行压缩,编码，加密处理完毕可以继续OK,去会话层我的数据单元应包含寻求连接的主机的确认凭证,包括口令和登录确认哎呀,传输中断了，还得重输没关系,这里有检查点，不必全部重输数据已全部传输完毕,可以继续吗？OK!我负责从信源到信宿的传递过程并进行流量控制和差错控制我将会话层的消息分成可传输的片段,并在各自的抱文头消息中加入指明片段在整个消息中的顺序序号0100010110111001去网络层我负责数据包经过多条链路,由信源到信宿的传递过程.保证每个数据包能成功,有效地从出发点到目的地我还提供交换和路由去数据链路层OK我负责比特组无差错从一个站点送到下一个相邻站点我除了加报文头,还要加尾部,携带地址和其他信息我的数据是一帧帧传送10101000000010我被转化为电磁信号在物理链路层上传输10101000000010我重新把电磁信号转化为数字信号我一帧帧接收,同时剥掉抱文头和尾部,并将数据单元传输给网络层收到,继续送往传输层根据报文头消息将各个片段重新组装成完整的消息根据决定的顺序确认接收的点是否可以继续?OK1.验证口令和登录码2.对数据进行解密,解压,解码继续!
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