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第2章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 與體系結(jié)構(gòu),本章內(nèi)容,網(wǎng)絡(luò)的層次體系結(jié)構(gòu) ISO/OSI參考模型 Internet的體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu) OSI與TCP/IP參考模型的比較,2,2.1 網(wǎng)絡(luò)的層次體系結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是這個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實(shí)現(xiàn)則是具體的，是靠真正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。,3,2.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層思想,各廠(chǎng)商的標(biāo)準(zhǔn)化體系 IBM公司：SNA（系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)） DEC公司：DNA（數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)） UNIVAC公司：DCA（數(shù)據(jù)通信體系結(jié)構(gòu)） Burroughs公司：BNA（寶來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)） 只在一個(gè)公司范圍內(nèi)有效，也就是說(shuō)，遵從某種標(biāo)準(zhǔn)的、能夠互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)品，也只限于同一公司生產(chǎn)的同構(gòu)型設(shè)備。,4,國(guó)際網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的需要經(jīng)過(guò)多年努力于1984年提出了“開(kāi)放系統(tǒng)互連基本參考模型“ ISO/OSI-RM，從此開(kāi)始了有組織有計(jì)劃地制定一系列網(wǎng)絡(luò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。,5,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面臨的問(wèn)題和分層的好處：,容易解決通信的異構(gòu)性（heterogeneity）問(wèn)題；上層解決不同種語(yǔ)言的相互翻譯（數(shù)據(jù)的不同表示）；下層解決信息傳遞；使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化，高層屏蔽低層細(xì)節(jié)問(wèn)題；每層只關(guān)心本層的內(nèi)容，不用知道其他層如何實(shí)現(xiàn)；使設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)，每個(gè)層次向上一層提供服務(wù)，向下一層請(qǐng)求服務(wù)。,6,7,2.1.2網(wǎng)絡(luò)體系層次的相關(guān)概念,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以從三個(gè)方面描述 1、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 2、網(wǎng)絡(luò)組織 3、網(wǎng)絡(luò)配置,8,,1、實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn) P34 實(shí)體表示每個(gè)層次中能夠發(fā)送或接收信息的設(shè)備。 包括硬件實(shí)體和軟件實(shí)體。 協(xié)議是指通信雙方關(guān)于如何進(jìn)行通信的一種約定。 在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下面一層所提供的服務(wù)。,9,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議三要素：語(yǔ)法、語(yǔ)義、同步 （1）語(yǔ)法，確定通信雙方“如何講“,定義了數(shù)據(jù)格式,編碼和信號(hào)電平等。 。 （2）語(yǔ)義，確定通信雙方“講什么“,定義了用于協(xié)調(diào)同步和差錯(cuò)處理等控制信息 。 （3）時(shí)序（同步），確定通信雙方“講話(huà)的次序“,定義了速度匹配和排序等 。 P32,10,一定要弄清楚，協(xié)議和服務(wù)在概念上是很不一樣的。 首先，協(xié)議用來(lái)規(guī)定同一層上對(duì)等實(shí)體間交換信息的格式，這些實(shí)體利用協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)他們的服務(wù)定義。他們可以自由的改變協(xié)議，但是不能改變服務(wù)。因?yàn)榉?wù)對(duì)于用戶(hù)是可見(jiàn)的。 其次，協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則。但服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過(guò)層間接口提供的。上層使用下層所提供的服務(wù)必須通過(guò)與下層交換一些命令，這些命令稱(chēng)為服務(wù)原語(yǔ)。,11,在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互(即交換信息)的地方，通常稱(chēng)為服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)SAP (Service Access Point)。 將層與層之間交換的數(shù)據(jù)的單位稱(chēng)為服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU (Service Data Unit) 在任何相鄰兩層之間的關(guān)系可概括為： 在服務(wù)提供者的上一層的實(shí)體（也就是“服務(wù)用戶(hù)”），它使用服務(wù)提供者所提供的服務(wù)。,12,,服 務(wù) 用 戶(hù),,第 n 層,第 n + 1 層,,服 務(wù) 用 戶(hù),13,服務(wù)是通過(guò)一組所謂“服務(wù)原語(yǔ)”來(lái)執(zhí)行。服務(wù)原語(yǔ)可劃分為以下四類(lèi)，每種代表一種通信操作： request（請(qǐng)求） indication（指示） response（響應(yīng)） confirm（證實(shí)）,14,,,假設(shè)，兩座樓上有兩位行動(dòng)不便的老人（服務(wù)用戶(hù)）要進(jìn)行通信……,,,,電話(huà)員A,電話(huà)員B,老人A,老人B,,,A幢,B幢,A小姐，請(qǐng)撥B幢電話(huà),CONNECT.request （連接請(qǐng)求）,B奶奶，有您的電話(huà)！,CONNECT.indication （連接指示）,請(qǐng)講吧,CONNECT.response （連接響應(yīng)）,A大爺，B奶奶請(qǐng)你講話(huà),CONNECT.confirm （連接證實(shí)）,,,假設(shè)，兩座樓上有兩位行動(dòng)不便的老人（服務(wù)用戶(hù)）要進(jìn)行通信……,,,,電話(huà)員A,電話(huà)員B,老人A,老人B,,,A幢,B幢,你好！,我很好，有事嗎？,晚上睡不著……,我也是……,DATA.request和DATA.indication （數(shù)據(jù)請(qǐng)求和指示——通話(huà)）,,,,,假設(shè)，兩座樓上有兩位行動(dòng)不便的老人（服務(wù)用戶(hù)）要進(jìn)行通信……,,,,電話(huà)員A,電話(huà)員B,老人A,老人B,,,A幢,B幢,,,今天就到講到這里吧，再見(jiàn)！,DISCONNECT.request （斷連請(qǐng)求）,A大爺，B奶奶跟你拜拜了,DISCONNECT.indication （斷連指示）,2.2.1 ISO/OSI參考模型體系的形成 OSI 開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型是1984年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出的一個(gè)參考模型。OSI 將其定義為七層，即將網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)中有關(guān)活動(dòng)信息的任務(wù)劃分為七個(gè)更小、更易于處理的任務(wù)組。一個(gè)任務(wù)或任務(wù)組被分配到一個(gè) OSI 層。每一層都是獨(dú)自存在的，因此分配到各層的任務(wù)能夠獨(dú)立地執(zhí)行。這樣使得由其中某層提供的解決方案能夠在不影響其他層的情況下被更新。,2.2 ISO/OSI參考模型,18,,,2.2.2ISO/OSI參考模型體系結(jié)構(gòu) OSI參考模型 示意圖,7 應(yīng)用層 6 表示層 5 會(huì)話(huà)層 4 傳輸層 3 網(wǎng)絡(luò)層 2 數(shù)據(jù)鏈路層 1 物理層,數(shù)據(jù) 通信網(wǎng),,銜接,軟件 由軟件實(shí)現(xiàn) （面向通信用戶(hù)） 資源子網(wǎng)的任務(wù),網(wǎng)絡(luò) 由硬件實(shí)現(xiàn) （完成傳送服務(wù)） 通信子網(wǎng)任務(wù),19,OSI參考模型 通信過(guò)程（比喻）,20,OSI參考模型 通信過(guò)程,21,OSI參考模型 實(shí)際通信過(guò)程,實(shí)際通信過(guò)程要復(fù)雜得多……,22,OSI參考模型 實(shí)際網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程,實(shí)際網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程同樣要復(fù)雜得多……,23,2.2.3 ISO /OSI參考模型的各層功能 1、各層的具體描述如下： 1) 應(yīng)用層 為用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)提供用戶(hù)接口 例如： Email，WWW，網(wǎng)絡(luò)文件存取等 2）表示層 主要實(shí)現(xiàn)的是數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)的壓縮與解壓縮 數(shù)據(jù)的加密與解密 3）會(huì)話(huà)層 管理計(jì)算機(jī)間的會(huì)話(huà)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)會(huì)話(huà)的控制 為表示層提供建立、維護(hù)和結(jié)束會(huì)話(huà)連接的功能，并提供會(huì)話(huà)管理服務(wù)。,24,,4) 傳輸層 為上層提供端到端(最終用戶(hù)到最終用戶(hù)) 、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù) 5）網(wǎng)絡(luò)層 提供計(jì)算機(jī)的邏輯地址（例如IP地址） 路徑選擇和擁塞控制,25,6）數(shù)據(jù)鏈路層 在物理層提供比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上，建立相鄰節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路，通過(guò)差錯(cuò)控制提供數(shù)據(jù)幀在信道上無(wú)差錯(cuò)地傳輸，并進(jìn)行數(shù)據(jù)流量控制。 7） 物理層 在物理信道上傳輸原始的數(shù)據(jù)比特（bit）流，提供為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路連接所需的各種傳輸介質(zhì)、通信接口特性等。,26,2.3.1 TCP/IP的概述 TCP/IP四層模型 1、各層的具體描述如下： 應(yīng)用層 對(duì)應(yīng)于OSI的上三層，包含面向網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的大量協(xié)議實(shí)現(xiàn)。 例如：Telnet, FTP, SMTP, HTTP, DNS等。 傳輸層 對(duì)應(yīng)OSI的傳輸層，在源和目的主機(jī)之間提供端到端的連接，典型協(xié)議是TCP和UDP,2.3 Internet的體系結(jié)構(gòu),27,網(wǎng)絡(luò)層 對(duì)應(yīng)于OSI的網(wǎng)絡(luò)層，有效地解決異種網(wǎng)絡(luò)的互連問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計(jì)思想是高效簡(jiǎn)潔，提供不可靠的無(wú)連接服務(wù)，盡力傳遞。典型協(xié)議是IP。 網(wǎng)絡(luò)接口層 對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的下兩層，負(fù)責(zé)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接受TCP/IP數(shù)據(jù)包。,28,,29,2.3.2 TCP/IP的層次結(jié)構(gòu),30,2.3.3 TCP/IP協(xié)議集,31,1.網(wǎng)際層協(xié)議(IP) IP協(xié)議是一個(gè)無(wú)連接的協(xié)議，在對(duì)數(shù)據(jù)傳輸處理上，只提供“盡最大努力傳送機(jī)制”，也就是盡最大努力完成投遞服務(wù)，而不管傳輸正確與否。,32,,IP協(xié)議特點(diǎn)：一是提供無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸機(jī)制；二是能完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。 IP協(xié)議的作用：用于主機(jī)與網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)關(guān)、主機(jī)與主機(jī)之間的通信。,33,,地址解析協(xié)議ARP和反向地址解析協(xié)議RARP 地址解析包括：（正向）地址解析協(xié)議ARP（從IP地址到物理地址的映射）和逆向地址解析協(xié)議RARP（從物理地址到IP地址的映射）。,34,,2.傳輸控制協(xié)議TCP： TCP是一個(gè)面向連接、端對(duì)端的全雙工通信協(xié)議，為數(shù)據(jù)報(bào)提供可靠的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。,35,,TCP的主要功能：完成對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)的確認(rèn)、流量控制和網(wǎng)絡(luò)擁塞的處理；自動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)，并提供錯(cuò)誤重發(fā)的功能；控制超時(shí)重發(fā)，自動(dòng)調(diào)整超時(shí)值；提供自動(dòng)恢復(fù)丟失數(shù)據(jù)的功能。,36,2.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu) 但從實(shí)質(zhì)上講，TCP/IP只有三層，即應(yīng)用層、運(yùn)輸層和網(wǎng)際層，因?yàn)樽钕旅娴木W(wǎng)絡(luò)接口層并沒(méi)有什么具體內(nèi)容。因此在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理時(shí)往往采取折衷的辦法，也就是綜合OSI和TCP/IP的優(yōu)點(diǎn)，采用一種原理體系結(jié)構(gòu)，它只有五層，這樣既簡(jiǎn)潔又能將概念闡述清楚。,37,38,習(xí)題二,1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各__及其__的集合稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。 2、 ISO的中文解釋是____。 3、OSI-RM的中文解釋是____。 4、實(shí)體和協(xié)議的定義？ 5、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議三要素： __ __ __。 6、OSI的七層分別是： （ ）。 8、TCP/IP的四層（ ）。,39,,9、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)的五層（ ）。 10、畫(huà)出OSI參考模型的層次結(jié)構(gòu)，并簡(jiǎn)述各層的功能？ 11、簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層思想。 12、簡(jiǎn)述OSI/RM七層結(jié)構(gòu)的各層功能。 13、簡(jiǎn)述TCP/IP四層結(jié)構(gòu)與OSI/RM七層結(jié)構(gòu)的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)。,40,謝謝!,41,