第2章计算机网络体系结构资料
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第2章 计算机网络体系结构
2．1．1．研究制定计算机网络体系结构的科学方法 在初期的自由竞争中，计算机网络体系结构在短时间内得 到了迅速发展，但是伴随着计算机网络形式的多样化、复杂 性，也出现了许多问题。 例如，用户的资源和数据存储在采用不同操作系统的主 机中，这些主机分布在网络的不同地方，需要在不同的传输 媒体上实现采用不同操作系统的主机之间的通信；如何解决 异种机和异种网络互连问题；特别是系统的互连成为一个大 问题。
4．美国电气电子工程师学会 美国电气电子工程师学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)于1963年由美国电气工程师 学会(AIEE)和美国无线电工程师学会(IRE)合并而成，是美 国规模最大的制定标准的专业学会。 IEEE由大约17万名从事电气工程、电子和有关领域的专 业人员组成，分设1O个地区和206个地方分会，设有31个技 术委员会。 IEEE制定的标准内容有：电气与电子设备、试验方法、元 器件、符号、定义以及测试方法等。 IEEE最引人注目的成就之一是通过802方案对LAN和城域网 MAN进行的标准化。802方案含局域网和城域网各方面上百个 单独的规范，符合IEEE的LAN包括以太网(IEEE 802．3)和令 牌环网(802，5)，802系列标准和所有规范限于物理层和／ 或数据链路层。
5．美国电子工业协会 美国电子工业协会(Electronic Industries Association， EIA)创建于1924年，当时名为无线电制造商协会(Radio Manufacturers Association，RMA)，总部设在弗吉尼亚的 阿灵顿。
2计算机网络的体系结构
上无结构的比特流的传输规则。在物理层传送的数据单位
是比特。
涉及到通信在信道上传输的原始比特流。设计上必须保证一
方发出二进制“1”时，另一方收到的也是“1”而不是“0”。
这里的典型问题是用多少伏特电压表示“1”，多少伏特电压 表示“0”；一个比特持续多少微秒；传输是否在两个方向上 同时进行；最初的物理连接如何建立和完成通信后连接如何 终止；网络接插件有多少针以及各针的用途。这里的设计主
信接口允许数据在设备之间交换。
（4）IEEE：电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers） IEEE设置了电子工业标准，IEEE分成一些标准组织（或工作组），每个工作 组负责标准的一个领域，工作组802设置了网络设备和如何彼此通信的标准。 （5）ISO：国际标准化组织（International Standard Organization） ISO开发了开放系统（OSI，Open System Interconnection）网络结构模型， 模型定义了用于网络结构的七个数据处理层。网络结构是在发送设备和接收 设备间进行数据传输的一种组织方案。
tcp数据链路层物理层运输层网络层数据链路层物理层运输层网络层服务器接受连接建立请求应用层应用层因特网客户客户服务器服务器以后就逐级使用下层提供的服务使用tcpip数据链路层物理层运输层网络层应用层计算机数据链路层物理层运输层网络层应用层计算机数据链路层物理层运输层网络层应用层计算机
1.5
计算机网络的体系结构
OSI参考模型，并记为OSI/RM，有时简称为 OSI。我国相应的国家标
准是GB 9398。
开放：其含义为只要遵循OSI标准，一个系统就可以和
计算机网络第2章网络体系结构
第2章 网络系统结构
2.2
关于物理层的功能, ISO的OSI参考模型和ITU的X.25建议 书都给出相类似的定义。
ISO/OSI参考模型对物理层的定义是: 物理层在数据链路实 体之间合理地通过中间系统, 为位传输所需的物理连接的激活、 保持和取消提供机械的、 电气的、 功能的和规程的手段。
ITU在X.25建议书中对物理层的功能作如下定义: 利用物 理的、电气的、功能的和规程的特性在DTE和DCE之间实现对 物理链路的建立、保持和拆除功能。
⑤ RJ -45。 数据通信用8针DTE/DCE接口连接器。 可用 于由IEEE 802局域网中的10/100 BASE -T网络接口中。
2. 电气特性
电气特性说明了数据交换信号以及有关电路的特性。这 些特性主要包括最大数据传输率的说明、信号状态(逻辑电平, 通/断, 传号/空号)表示电压或电平的说明, 以及接收器和发送器 电路特性的说明, 并给出了与连接电缆相关的规则等。
① ISO - 2110。 数据通信用25针的DTE/DCE接口连接器与 插针分配。EIARS- 232C和EIARS - 366A等均是与ISO - 2110 相兼容的标准, 可用于音频调制解调器、公用数据网络的接口 中。
② ISO - 2593。 数据通信用34针的DTE/DCE接口连接器 与插针分配。可用于ITU V.35建议的宽带调制解调器中。
第2章 网络系统结构
计算机网络第2章网络体系结构
第2章 网络系统结构
第 2 章 网络体系结构
2.1引言
一个计算机网络系统是由各个节点相互连接而成的， 目 的是实现各个节点之间的相互通信和信息交换，这里的节点 是指具有通信功能的计算机系统。那么，怎样构造计算机系 统上的通信功能才能实现计算机系统之间，尤其是异构计算 机系统之间的相互通信呢? 这个问题必须通过网络体系结构 来解决。
第2章：网络体系结构
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《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
体系结构
开放系统的层次结构、层次之间的相互关系 及各层所包括的可能的服务；
作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；
对网络内部结构最精炼地概括与描述。
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《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
服务定义
详细地说明了各层所提供的服务； 某一层的服务就是该层及其以下各层的一种 能力； 低层的服务是通过接口向上一层提供的; 各层所提供的服务与这些服务是如何实现的 无关； 定义了层与层之间的接口与各层使用的原语， 但不涉及接口的具体实现方法。
第2章 网络体系结构 与网络协议
本章学习要求：
掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念 掌握：网络体系结构的层次化研究方法 掌握：OSI参考模型及各层的基本服务功能 掌握：TCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本服务 功能与主要协议 了解：OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 了解：网络协议标准组织，RFC文档、Internet草案与 Internet协议标准的制定过程
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数据链路层 物 理 层
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数据链路层 物 传输介质 理 层
《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
2. OSI环境中的数据传输过程
主机A 应用 进程A 应 表 会 传 网 用 示 话 输 络 层 层 层 层 层 数据 主机B 应用 进程B 应 表 会 传 网 用 示 话 输 络 层 层 层 层 层
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《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
2.1.3 网络体系结构的研究方法
计算机网络体系结构
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
OSI 模型的意义
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
通信子网
Application protocol Representation protocol Session protocol Transport protocol
APDU
PPDU
SPDU
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
专用技术与开放技术的对比
专用（Proprietary）
– 个别厂商开发、拥有并控制 – 一个公司或一个公司集团掌握了整个技术
开放（Open）
– 技术的免费使用是对公众开放的 – 不同厂商的网络产品可以互相兼容，进行 互操作.
Chap2 计算机网络体系结构
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
4、协议（Protocols）和N层协议
定义: 为网络通信所制定的一组规则、约定和 标准。协议可以使通信更有效地进行。协议是 控制两个对等实体进行通信的规则的集合。 在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得 本层能够向上一层提供服务。 要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服 务。 网络通信是一种层到层的对等通信，第N层上 的通信规则或约定称为N层协议
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
第二章 计算机网络体 系结构
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
主要内容
• • • • 2.1 2.2 2.3 2.4 计算机网络体系结构概述 ISO/OSI网络参考模型 TCP/IP模型 OSI 模型和TCP/IP模型的比较
Chap2 计算机网络体系结构
Chap2 计算机网络体系结构
计算机网络技术与应用第2章 计算机网络体系结构
2
2.2 ISO/OSI网络体系结构 2.2.1 计算机网络的双子网结构
随着计算机网络的不断完善和发展，在逻辑上逐步形成了双子网结 构。虚线内为通信子网，由信息接口处理机IMP（Interface Message Processing），也可以是路由器等网络设备组成；虚线外的主机H（Host） 组成资源子网。
通信子网是将入网主机连接起来的实体，它是网络中的纯通信部 分。通信子网的物理组成包括传输介质、通信设备（亦称网络交换设 备，如集线器、路由器和交换机等）和网卡NIC。
通信子网的任务是负责网络数据的传输和交换。
4
2.2.2 计算机网络的层次结构
1.层次结构的含义
层次结构就是按一定层次组合起来的某种结 构。层次结构包含两方面的含义：第一是指 结构的层次性；第二是指层次的结构性。典 型的层次结构——单台计算机体系结构如图22所示。
20世纪70年代到80年代，世界出现了大量的计算机网络，它们大多数 都由研究部门、大学或公司各自研制开发，没有统一的体系结构，难以实现 互连。这种封闭性使它们变成一个个孤岛，不能适应于世界范围内的信息交 流与资源共享。于是，开放（Open）就成了计算机网络发展的主题。
在DARPA的资助下，20世纪70年代末期研究者们又推出了TCP/IP协议规范。 1983年，DARPA将ARPANET上的所有计算机转向TCP/IP协议，并以ARPANET为主 干建立和发展了Internet，形成了TCP/IP体系结构。
层次结构具有以下特点：结构是严格单向依 赖的，由外向里；外层的结构便于理解操作， 但抽象，脱离细节；里层的结构原始，不易
操作，但比较具体。
用户应用程序 高级语言处理程序 操作系统 裸机
图2-2 单台计算机体系结构
2.2 ISO/OSI网络体系结构 2.2.1 计算机网络的双子网结构
随着计算机网络的不断完善和发展，在逻辑上逐步形成了双子网结 构。虚线内为通信子网，由信息接口处理机IMP（Interface Message Processing），也可以是路由器等网络设备组成；虚线外的主机H（Host） 组成资源子网。
通信子网是将入网主机连接起来的实体，它是网络中的纯通信部 分。通信子网的物理组成包括传输介质、通信设备（亦称网络交换设 备，如集线器、路由器和交换机等）和网卡NIC。
通信子网的任务是负责网络数据的传输和交换。
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2.2.2 计算机网络的层次结构
1.层次结构的含义
层次结构就是按一定层次组合起来的某种结 构。层次结构包含两方面的含义：第一是指 结构的层次性；第二是指层次的结构性。典 型的层次结构——单台计算机体系结构如图22所示。
20世纪70年代到80年代，世界出现了大量的计算机网络，它们大多数 都由研究部门、大学或公司各自研制开发，没有统一的体系结构，难以实现 互连。这种封闭性使它们变成一个个孤岛，不能适应于世界范围内的信息交 流与资源共享。于是，开放（Open）就成了计算机网络发展的主题。
在DARPA的资助下，20世纪70年代末期研究者们又推出了TCP/IP协议规范。 1983年，DARPA将ARPANET上的所有计算机转向TCP/IP协议，并以ARPANET为主 干建立和发展了Internet，形成了TCP/IP体系结构。
层次结构具有以下特点：结构是严格单向依 赖的，由外向里；外层的结构便于理解操作， 但抽象，脱离细节；里层的结构原始，不易
操作，但比较具体。
用户应用程序 高级语言处理程序 操作系统 裸机
图2-2 单台计算机体系结构
第二章计算机网络安全体系结构PPT课件
系
结
的共同规则、标准或约定
构
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第二章 计算机网络安全体系结构
网络体系结构
一、 网
在网络的实际应用中，计算机系统与
络
计算机系统之间许多的互连、互通、互操
体 作过程，一般都不能只依靠一种协议，而
系 需要执行许多种协议才能完成。全部网络
结 协议以层次化的结构形式所构成的集合，
构
就称为网络体系结构。
第二章
计算机网络安全体系结构
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第二章 计算机网络安全体系结构
第一节 网络安全体系结构的概念 第二节 网络安全体系结构的内容 第三节 网络安全的协议与标准 第四节 网络安全的评估
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第二章 计算机网络安全体系结构
一、 网
网络协议（protocol）
络
体
为进行网络中的信息交换而建立
表2.2 OSI安全体系结构中安全服务按网络层次的配置
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第二章 计算机网络安全体系结构
一、
开
放
2．OSI安全体系结构的安全机制
系
按照OSI安全体系结构，为了提供以上所列６大类安全
统 互
服务，采用下列 8大类安全机制来实现：
连
安 全
加密机制、
数据签名机制、 公证机制、
体
数据完整性机制、交换鉴别机制、 业务流填充机制、
安
大类安全机制和相应的OSI安全管理，并
全 体
且尽可能地将上述安全服务配置于开放系
系
统互连/参考模型（OSI/RM）7层结构的
结
构
相应层之中。
第2章 计算机网络与因特网体系结构
第2章 计算机网络与因特网体系结构
2.1 2.2 2.3 2.4 计算机网络概念 因特网体系结构 OSI/RM与TCP/IP的关系 TCP/IP协议簇
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2.1 计算机网络概念
2.1.1 计算机网络的产生和发展
• 计算机技术和通信技术的发展和结合，产生了计算机 网络。 • 计算机网络: 利用通信介质和通信设备连接起来的， 通过网络协议实现信息传递和资源共享的计算机的集 合。 • 计算机网络的发展: 20世纪50年代，为了共享远程计算资源，将终端通过 通信线路与远程计算机相连，构成了面向终端的计算 机网络。 20世纪60年代末（1969），ARPANET标志着计算机 网络的出现。 Page 2
Page 6
分布距离 10米 100米 1公里 10公里 100公里
位于同一 房间 建筑物 校园 城市
网络分类 个域网(PAN) 局域网(LAN) 局域网(LAN) 城域网(MAN)
速度（bps） 4M-2G 4M-2G 4M-2G 50K-100M
国家 洲际
广域网(WAN) 广域网(WAN)
9.6K-45M 9.6K-45M
设备 A 7 6 5 4 3 2 1 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 端到端协议 设备 B 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
网络层 数据链路层 物理层 中间结点 图 2-4
„
网络层 数据链路层 物理层
„
中间结点
IS O 开放系统互连参考模型
Page 25
Page 28
2.1.4 局域网技术
• PC的发展和普及促进了局域网的形成。 • 局域网的特点：覆盖范围较小；数据传输速率 较高；误码率低；一般为一个单位所独有。 • 以太网(Ethernet)是当前占主导地位的分组交 换局域网技术，是由Xerox公司在20世纪70年 代早期提出的。 1978年，Xerox公司，Intel公 司和DEC公司将以太网技术进行了标准化。 • 此外，IEEE 802组织发布了一个与以太网标准 类似且兼容的IEEE 802.3标准。
2.1 2.2 2.3 2.4 计算机网络概念 因特网体系结构 OSI/RM与TCP/IP的关系 TCP/IP协议簇
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2.1 计算机网络概念
2.1.1 计算机网络的产生和发展
• 计算机技术和通信技术的发展和结合，产生了计算机 网络。 • 计算机网络: 利用通信介质和通信设备连接起来的， 通过网络协议实现信息传递和资源共享的计算机的集 合。 • 计算机网络的发展: 20世纪50年代，为了共享远程计算资源，将终端通过 通信线路与远程计算机相连，构成了面向终端的计算 机网络。 20世纪60年代末（1969），ARPANET标志着计算机 网络的出现。 Page 2
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分布距离 10米 100米 1公里 10公里 100公里
位于同一 房间 建筑物 校园 城市
网络分类 个域网(PAN) 局域网(LAN) 局域网(LAN) 城域网(MAN)
速度（bps） 4M-2G 4M-2G 4M-2G 50K-100M
国家 洲际
广域网(WAN) 广域网(WAN)
9.6K-45M 9.6K-45M
设备 A 7 6 5 4 3 2 1 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 端到端协议 设备 B 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
网络层 数据链路层 物理层 中间结点 图 2-4
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网络层 数据链路层 物理层
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中间结点
IS O 开放系统互连参考模型
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2.1.4 局域网技术
• PC的发展和普及促进了局域网的形成。 • 局域网的特点：覆盖范围较小；数据传输速率 较高；误码率低；一般为一个单位所独有。 • 以太网(Ethernet)是当前占主导地位的分组交 换局域网技术，是由Xerox公司在20世纪70年 代早期提出的。 1978年，Xerox公司，Intel公 司和DEC公司将以太网技术进行了标准化。 • 此外，IEEE 802组织发布了一个与以太网标准 类似且兼容的IEEE 802.3标准。
计算机网络基础-段标 第2章
⑶ IP协议的主要功能
IP协议主要承担了在网际进行数据报无连接的传送、数据报寻址和差错控 制，向上层提供IP数据报和IP地址，并以此统一各种网络的差异性(不同的网 络其帧结构不同)。
第二章 网络体系结构与协议
2.传输控制协议（TCP）
传输控制协议TCP属于TCP/IP协议群中的传输层，是一种面向连接的子协 议，在该协议上准备发送数据时，通信节点之间必须建立起一个连接，才能提供 可靠的数据传输服务。TCP协议位于IP协议的上层，通过提供校验和、流控制及 序列信息弥补IP协议可靠性上的缺陷。 ⑴ TCP报文结构
⑴ 在发送方主机上，应用层将数据流传递给传输层； ⑵ 传输层将接收到的数据流分解成以若干字节为一组的TCP段，并在每一段上增加 一个带序号的的TCP报头，传递给IP层； ⑶ 在IP层将TCP段作为数据部分，再增加一个含有发送方和接收方IP地址的包头组 成分组或包，同时还要明确接收方的物理地址及到达目的主机路径，将此数据包和 物理地址传递给数据链路层； ⑷ 数据链路层将IP分组作为数据部分并加上帧报头组成一个“帧”，交由物理层接 收主机或IP网间路由器； ⑸ 在目的主机处，数据链路层将帧去掉帧头，将IP分组交给IP层； ⑹ IP层检查IP包头，如果包头中校验和与计算出来的不一致，则丢弃此报文分组， 如果检验和与计算出来的一致，则去掉IP报头，将TCP段传送到TCP层； ⑺ TCP层检查序号，确认是否为正确的TCP段； ⑻ TCP层计算TCP报头和数据校验和，如果计算出来的校验和与报头的校验和不符 合，则丢弃此TCP段，如果检验和正确，则去掉TCP包头，并将真正的数据传递给 应用层，同时发出“确认收到”的信息； ⑼ 在接收方主机上的应用层收到一个数据流正好与发送方所发送的数据流完全一样。
应用层 与用户进程的接口，即相当于做什么？ 表示层 数据格式的转换，即相当于对方看起来像什么？ 会话层 会话的管理与数据传输的同步，即相当于该谁讲话和从何处讲？ 传输层 从端到端经网络透明地传输报文，即相当于对方在何处？
计算机网络体系结构完整PPT课件
（1） 计算机网络体系结构的定义和发展。 （2）计算机网络分层体系结构及分层原理。 （3） 计算机网络通信协议的概念，网络通信协议
三要素。
考核要求
领会：网络分层体系结构的概念和计算机网络体系 结构，协议的概念，通信协议三要素：语义、语法、 时序关系。
.
2.1.1协议的要素（领会）
网络协议(Protocol)：为计算机网络中进行数据交换 而建立的规则、标准或约定的集合。
.
学习目的与要求
要求理解计算机网络分层的目的 理解协议的要素、服务、协议与服务的区别、
协议数据单元 理解面向连接的服务和无连接服务的概念 理解ISO基本参考模型与各层的功能 理解TCP/IP参考模型与各层的功能 了解两个参考模型的相同点与不同点。
.
2.1网络的分层体系结构
课程内容与考核知识点
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
传输介质
ISO-OSI模型各层所涉及的问题
应用层： 处理应用进程之间所发送 和接收的数据中包含的信 息内容。 表示层： 会在话两层个：应用层之间的传 负输责过建程立中（负或责清数除据）的在表示 两语个法通信的表示层之间的
传通信输通层道：，包括交O互S管I理环、境
为同会步话，层 异提 常供 报与 告下 。面网络 无关的可靠消息传送机制
网络层：
路数由据、链C转路C发层P，：A 拥塞控制
成帧，差错控制、流量控
物制控网理，制层物络：理寻层址，媒体访问
缆线，信号的编码，网络
接数插据件链的路电、层机械接口
CCP B 网络层 数据链路层
物理层
物理层
主机B
应用进程B
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
三要素。
考核要求
领会：网络分层体系结构的概念和计算机网络体系 结构，协议的概念，通信协议三要素：语义、语法、 时序关系。
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2.1.1协议的要素（领会）
网络协议(Protocol)：为计算机网络中进行数据交换 而建立的规则、标准或约定的集合。
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学习目的与要求
要求理解计算机网络分层的目的 理解协议的要素、服务、协议与服务的区别、
协议数据单元 理解面向连接的服务和无连接服务的概念 理解ISO基本参考模型与各层的功能 理解TCP/IP参考模型与各层的功能 了解两个参考模型的相同点与不同点。
.
2.1网络的分层体系结构
课程内容与考核知识点
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
传输介质
ISO-OSI模型各层所涉及的问题
应用层： 处理应用进程之间所发送 和接收的数据中包含的信 息内容。 表示层： 会在话两层个：应用层之间的传 负输责过建程立中（负或责清数除据）的在表示 两语个法通信的表示层之间的
传通信输通层道：，包括交O互S管I理环、境
为同会步话，层 异提 常供 报与 告下 。面网络 无关的可靠消息传送机制
网络层：
路数由据、链C转路C发层P，：A 拥塞控制
成帧，差错控制、流量控
物制控网理，制层物络：理寻层址，媒体访问
缆线，信号的编码，网络
接数插据件链的路电、层机械接口
CCP B 网络层 数据链路层
物理层
物理层
主机B
应用进程B
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层