计算机网络体系结构58029
第3章 计算机网络体系结构 本章内容 层次化的网络体系结构 开放系统互联参考模型(OSI/RM) TCP/IP体系结构 OSI和TCP/IP的主要层次功能 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 3.1 计算机网络体系结构 网络体系结构提出的背景——计算机网络的复杂性、异质性 不同的通信介质——有线、无线、… … 不同种类的设备——主机、路由器、交换机、复用设备、… … 不同的操作系统——Unix、Windows、… … 不同的软/硬件、接口和通信约定(协议) 不同的应用环境——固定、移动、… … 不同种类业务——分时、交互、实时、… … 层次化方法在其它领域的应用 程序设计 把一个大的程序分解为若干个层次的小模块来实现，如操作系统。 银行系统 邮政系统 航空系统 1. 计算机网络体系结构的定义 计算机网络中也采用了分层方法。——把复杂的问题划分为若干个较小的、单一的局部问题，在不同层上予以解决。 网络的层次结构方法要解决的问题： 网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？(分层与功能) 各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？(服务与接口) 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？(协议) 计算机网络中，层、协议和层间接口的集合被称为计算机网络体系结构。 换句话说：体系结构包括三个内容：分层结构与每层的功能，服务与层间接口，协议。 最早的网络体系结构源于IBM的SNA； 其它的网络体系结构还有DEC的DNA等 由国际化标准组织ISO制定的网络体系结构国际标准是OSI/RM； 实际中应用最广泛的是TCP/IP体系结构——事实上的标准 层次结构方法的优点 独立性强——耦合程度低 上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务—黑箱方法。 适应性强 只要服务和接口不变，每层的实现方法可任意改变。 易于实现和维护 把复杂的系统分解成若干个涉及范围小、功能简单的子单元： 使系统的结构清晰，实现、调试和维护变得简单和容易。 使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块。 2. 网络体系结构的分层原理 基本概念： 实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 对等层：两个不同系统的同级层次。 对等实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体 接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的操作及下层对上层的服务。 服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供给其相邻上层。 协议：通信双方在通信中必须遵守的规则。 网络分层体系结构 对等层通信的实质 网络分层体系结构原理禁止不同主机的对等层之间进行直接通信。 对等通信例：两个人收发信件 问题： 收信人与发信人之间、邮局之间，他们是在直接通信吗？ 邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ 邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？ 对等层通信的实质 对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信； 下层向上层提供服务； 上层依赖下层提供的服务来与其它主机上的对等层通信； 实际通信在最底层完成。 源进程传送消息到目标进程的过程： 消息送到源系统的最高层； 从最高层开始，自上而下逐层封装； 经物理线路传输到目标系统； 目标系统将收到的信息自下而上逐层处理并拆封； 由最高层将消息提交给目标进程。 在各层中实现的主要功能 差错控制 使对等层的通信更加可靠 流量控制 控制发送端的速率，使接收端能来得及接收 分段和重装 发送端将数据块分成更小的单位，并在接收端重新组合 复用和分用 多个高层的对等层通信会话复用一条低层连接 建立连接和释放连接 3. 通信协议 人际交流的协议: 人类之间 “我有一个问题” “请讲” “现在几点了?” “现在是早上9：00” … 说明发送的消息 … 说明接收到某消息后所应采取的行动 … 说明动作的次序 通信协议的三要素 语义 对协议中各协议元素的含义的解释，例如： 在HDLC协议中，标志Flag(7EH)表示报文的开始和结束 在BSC协议中，SOH(01H)表示报文的开始，STX(02H)表示报文正文的开始，ETX(03H)表示报文正文的结束 语法 协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如： 时序 通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则 时序例 网络体系结构中： 每层可能会有若干个协议 一个协议只属于一个层次 协议可以由软件或硬件来实现： 网络通信协议软件、网络驱动程序 网络硬件 常用协议组： TCP/IP(Windows、Unix、Linux、…) NetBEUI(Windows) IPX/SPX(NetWare、Windows) 协议数据单元(PDU) 网络体系结构中，对等层之间交换的信息报文统称为协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)。 传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称： 传输层——段(Segment) 网络层——分组/包(Pa
