第3章计算机网络体系结构
第三章 计算机网络体系结构ppt课件
图1 OSI参考模型
最顶层
最底层
.
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
（A）
（P） （S） （T） （N）
（DL） （PH）
通信子网
.
OSI中数据流动过程
用户看到的据流向
向实 际 数 据 流
向实 际 数 据 流
实际数据流向
.
2.3 OSI-RM 各层主要功能概述
1、物理层
2.1 网络体系结构及协议概念
2.1.1 网络体系结构的概念
计算机网络体系结构与网络协议是计算机网络技术 中的关键。
计算机网络的实现需要解决很多复杂的技术问题。 例如：①支持多种通信介质；②支持多厂商和异种机互 联，其中包括软件的通信规定及硬件接口的规范；③支 持多种业务，如远程登录、数据库、分布式计算等；④ 支持高级人机接口。
服务数据单元是指（N）实体为完成（N） 服务用户请求的功能所设置的数据单元
.
2.4.3 、服务原语： 在OSI-RM中，上层使用下层的服务，必须通过下
层交换一些命令，这些命令称为服务原语。
请求：用户要求服务做某项工作
服务原语
指示：用户被告知某事件发生了 响应：用户表示对某事件的响应
确认：用户实体收到关于它的请求答复
● 数据链路层协议分为两类：
● 面向字符型的主要特点是利用已定义好的一组 控制字符完成数据链路控制功能。
● 面向比特型的数据链路层，其规程传送信息的单 位称为帧。帧分为控制帧和信息帧。
.
1、数据链路层的功能
传输链路 传输链路是用于传输数据的通信信道，由双绞线、
光纤、 同轴电缆、微波、卫星通信等构成。 信道分为链路与通路两种：
《计算机网络技术》第三章网络体系结构练习题
《计算机网络技术》第三章网络体系结构练习题一、填空题1.网络协议是指________________________，它由______、______、______3部分组成。
2计算机网络采用____________的体系结构，网络中两个结点对等功能层之间遵循相应的____________进行通信，相邻两层之间的交接处称为__________________。
3.OSI/RM的中文全称为__________________，它分为______层，由低到高分别是: ____________、____________、____________、____________、____________、____________、____________。
4.TCP/IP协议也采用分层体系结构，对应开放系统互连（OSI）参考模型的层次结构，可分为______层，依次为: ____________、____________、____________和____________。
5.为了保证比特流在物理通道上传输，物理层协议规定____________、____________、____________和____________4个方面的接口特性。
6.以太网是一种常用的____________结构局域网，它基于____________协议标准，采用介质访问控制方法__________________。
7.CSMA的中文意思是________________________，CSMA技术的特点为____________。
8.传输层的主要任务是保证传输的__________________。
9.面向连接的服务分为____________、____________、____________3个过程。
1O.TCP/IP的传输层有两个协议，分别是TCP和UDP，UDP协议用来提供____________服务，TCP协议提供__________________服务。
第三章网络体系结构与协议
第三章网络体系结构与协议第三章计算机网络体系结构（三）一、选择题（每题2分，共60分）1.计算机网络体系结构采用（）A、关系型B、网状型C、层次型D、树状型2、在OSI参考模型中，把传输的比特流划分为帧的是（）A、传输层B、网络层C、会话层D、数据链路层3、TCP/IP模型的传输层有两个协议，一个TCP是一种可靠的面向连接的协议，第二个协议UDP是（）A、一种可靠的面向连接的协议B、一种不可靠的面向连接的协议C、一种可靠的无连接协议D、一种不可靠的无连接协议4、无论是SLIP还是PPP的协议都是（）协议Ａ、物理层Ｂ、数据链路层Ｃ、网络层Ｄ、传输层５、决定使用哪条路径通过子网，是OSI的哪一层来处理的（）A、物理层B、数据链路层C、传输层D、网络层6、ARP协议的主要功能是（）A、将MAC地址解析为IP地址B、将IP地址解析为物理地址C、将主机域名解析为IP地址D、将IP地址解析为主机域名7、在OSI参考模型中，（）负责为用户提供可靠的端—端服务A、网络层B、传输层C、会话层D、表示层8、以下关于OSI七层模型中说法正确的是（）A、应用层是为应用程序提供应用数据编码和转换的功能B、会话层是为应用程序提供网络服务的C、网络层能够为多个物理链路提供可靠的数据传输D、传输层能够实现向高层传输可靠数据的服务9、下列层次中，属于资源子网的有（）A、网络层B、数据链路层C、表示层D、IP层10、OSI参考模型的3个主要概念是什么（）A、结构、模型、交换B、广域网、城域网、局域网C、服务、接口、协议D、子网、层次、原语11、关于OSI参考模型，下列说法不正确的是（）A、OSI参考模型是开放系统互联参考模型B、OSI参考模型定义了开放系统的层次结构C、OSI参考模型中的每层可以使用上层提供的服务D、OSI参考模型是一个在制定标准时使用的概念性的框架12、在HDLC中，帧被分为三种类型。
指出下列不属于HDLC规程的帧。
第三章计算机网络的层次结构
第3章 计算机网络的层次结构
TCP/IP与OSI/RM的比较 除表现结构上的不同之外，还需要说明几点。 （1）层次性是否严格 OSI/RM最大的贡献在于它作为一种理论模型， 有清晰的层次结构，并且用服务、接口和协议 三个基本概念作为每一层的核心。 TCP/IP是实践中形成的，是经验的总结，虽然T CP/IP模型也分层次，但是层次间的依赖关系不 像OSI/RM那样强。
第3章 计算机网络的层次结构
1.物理层 物理层（Physical Layer）的功能是解决 “物理连接”的标准问题，而不是物理线路的 敷设问题，具体可以有以下3点： 以下3 （1）它建立在传输介质之上，并不考虑传输 介质的具体敷设问题，而只关心介质两端的连 接，或者说它只关心链路两端点的物理特性。
第3章 计算机网络的层次结构 3.3 TCP/IP体系结构
3.3.1 TCP/IP模型 TCP/IP协议是事实上的工业标准 ，其中以TCP、 IP协议为主。 TCP/IP模型共划分了四个层次： 网络接口层、网络层、传输层、应用层。 网络层、传输层是核心层次，向上支持各 种应用，向下要进行数据的传输，加入了网络 接口层。
第3章 计算机网络的层次结构
6. 表示层 表示层处理两个应用实体间数据交换的语法问题， 解决数据交换中存在的数据格式不一致和数据表 示方法不同等问题。
第3章 计算机网络的层次结构
7. 应用层 应用层主要进行应用管理和系统管理，直接 为用户服务，在信息网络用户之间形成一个交换 信息的界面━━用户应用程序，如电子邮件、文 件传输等。简单地说，就是接收用户数据。
第3章 计算机网络的层次结构
（2）可靠性第一还是效率第一 可靠性是指网络正确地传输数据的能力。 OSI/RM以可靠性第一作为其基本宗旨; TCP/IP模型则以效率第一作为其基本宗旨. （3）主机负担重还是通信子网负担重 OSI/RM系统中通信子网负担较重，主机负担较轻， 即OSI/RM对主机的要求不高。 在TCP/IP模型中主机的负担较重。
计算机网络体系结构
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第3章 计算机网络体系结构
3.2.4 服务原语
服务原语（Service Primitive）是指服务用户与服务提 供者之间进行交互时所要交换的一些必要信息。 OSI/RM规定了四种服务原语类型，如表3-2所示。
第3章 计算机网络体系结构
本章学习目标
l 了解开放系统互连参考模型中的若干重要概 念 l 熟悉OSI/RM各层协议的功能及基本原理并掌 握传输控制协议TCP
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第3章 计算机网络体系结构
3.1 网络体系结构概述
1974年，美国IBM公司首先公布了世界上第一个计算机 网络体系结构（SNA，System Network Architecture）， 凡是遵循SNA的网络设备都可以很方便地进行互连。 1977年3月，国际标准化组织ISO的技术委员会TC97成 立了一个新的技术分委会SC16专门研究“开放系统互 连”，并于1983年提出了开放系统互连参考模型，即著 名的ISO 7498国际标准（我国相应的国家标准是GB 9387），记为OSI/RM。
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第3章 计算机网络体系结构
3.4.2 具有最简单流量控制的数据链路层协议
为了使收方的接收缓冲区在任何情况下都不会溢出，最 简单的方法是发方从主机每取一个数据块，就将其送到 数据链路层的发送缓冲区中发送出去，然后等待；收方 收到数据帧后，将其放入数据链路层的接收缓冲区并交 付给主机，同时回应一信息给发送节点表示数据帧已经 上交给主机，接收任务已经完成；发方收到由接收站点 发过来的双方事先商定好的信息，则从主机取下一个新 的数据帧再发送。在这种情况下，收方的接收缓冲区的 大小只要能够装得下一个数据帧即可，这就是最简单最 基本的停止-等待（Stop-and-Wait）协议。
(完整版)第3章计算机网络体系结构(习题答案)
第3章计算机网络体系结构一、填空题1.协议主要由（语法）、（语义）和（同步）三个要素组成。
2.OSI模型分为（物理层）、（数据链路层）、（网络层）、（传输层）、（会话层）、（表示层）和（应用层）七个层次。
3.OSI模型分为（资源子网）和（通信子网）两个部分。
4.物理层定义了（机械特性）、（电气特性）、（功能特性）和（规程特性）四个方面的内容。
5.数据链路层处理的数据单位称为（帧）。
6.数据链路层的主要功能有（链路管理）、（成帧）、（信道共享）、（帧同步）、（流量控制）、（差错控制）、（透明传输）和（寻址）。
7.在数据链路层中定义的地址通常称为（硬件地址）或（物理地址）。
8.网络层所提供的服务可以分为两类：（面向连接的）服务和（无连接的）服务。
9.传输层的功能包括（服务选择）、（连接管理）、（流量控制）、（拥塞控制）和（差错控制）等。
二、名词解释同步协议实体对等层对等层通信服务 CIDR 协议数据单元服务数据单元同步同步指的是广义的、在一定条件下发生什么事情的特性，而且条件和时间有关，具有时序的含义。
协议计算机网络中意图进行通信的结点必须要遵守一些事先约定好的规则。
这些为进行数据交换而建立的规则、标准或约定即称为协议，也称为网络协议。
实体任何接收或者发送数据的硬件单元或者软件进程模块都可以称为通信实体，简称实体。
对等层不同的网络结点，若它们遵循的是同一种网络体系结构的话，那么在不同结点上完成同样功能的层次称为对等层。
对等层通信在分层的网络体系结构中，每个层次只知道自己从上层接收来数据并处理后再传递给下一层，结果通信目的方该层次的对等层就收到与己方处理的一模一样的数据。
就好像在两个对等层之间有一条“通道”直接把数据传送过去一样，这种情况就称为对等层通信。
服务下一层能被上一层看见的功能称为服务。
协议数据单元、服务数据单元对等层上传送的数据单位称为协议数据单元，而直接相邻的两个层次之间交换的数据单位称为服务数据单元。
第3章 计算机网络体系结构
计算机网络技术基础任课老师: 田家华第3章计算机网络体系结构本章要点3.1 网络体系结构概述3.2 OSI七层协议模型3.3 TCP/IP的体系结构本章要点：网络体系结构的概念物理层、数据链路层、网络层、传输层、高层的功能TCP/IP体系结构3.1.1 网络体系结构的概念高层不需要知道低层是如何实现的，只需要知道低层所提供的服务，以及本层向上层提供的服务，各层独立性强。
当任何一层发生变化时，只要层间接口不发生变化，那么这种变化就不会影响到其他层，适应性强。
整个系统已被分解为若干易于处理的部分，这种结构使得一个庞大而又复杂的系统实现和维护起来更容易。
每层的功能与所提供的服务都有精确的定义和说明，有利于促进标准化。
邮政服务的层次模型3.1.2网络协议网络协议的定义为实现网络通信而建立的关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等方面的一组规则、标准或约定，统称为网络协议(Protocol)网络协议的三要素语法：用于确定协议元素的格式，即数据与控制信息的结构和格式。
语义：用于确定协议元素的类型，即规定了通信双方需要发出何种控制信息，完成何种动作，以及做出何种应答。
定时：用于确定通信速度的匹配和时序，即对事件实现顺序的详细说明。
3.1.2网络协议TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议3.1.3 OSI参考模型1 OSI参考模型概述OSI参考模型是标准化的、开放式的计算机网络层次结构模型。
“开放”的含义是：任何两个遵守OSI参考模型和有关标准的系统都可以进行互连。
这里的“系统”指的是计算机、终端或其他外部设备等。
OSI参考模型将计算机网络分成了互相独立的7层，从下到上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层2 OSI参考模型中的数据传输过程在OSI参考模型中，不同主机对等层之间按相应协议进行通信，同一主机不同层之间通过接口进行通信。
除了最底层的物理层是通过传输介质进行物理数据传输外，其他对等层之间的通信均为逻辑通信。
第三章 计算机网络体系结构-基本概念
6.网络体系结构 6.网络体系结构 1 2 3 4 网络体系结构的概念 网络体系结构的功能 网络体系结构的特点 网络体系结构的种类
网络体系结构的概念
计算机网络各层,对等进程通信的协议的集合称 计算机网络的体系结构(architecture) 为计算机网络的体系结构 (architecture) 计算机网络的体系结构 (architecture),它是 计算机网络及其部件所应完成功能的比较精确的 定义.从功能的角度描述计算机网络的结构. 体系结构只定义网络及其部件通过协议应当完成 的功能,不定义协议的实现细节和各层协议之间 的接口关系.
语法(Syntax):规定通信双方"如何讲",
3. 1
基本概念
2. 协议的分层结构
(1)协议分层结构 协议分层结构的思想是用一个模块的集合来完成 协议分层结构的思想是用一个模块的集合来完成 不同的通信功能,以简化设计的复杂性. 不同的通信功能,以简化设计的复杂性.大多数的 网络都按照层或级的方式来组织, 网络都按照层或级的方式来组织,每一层完成特定 的功能,每一层都建立在它的下层之上. 的功能,每一层都建立在它的下层之上.
网络协议的重要性: 网络协议的重要性:
没有协议就没有网络,每一种计算机网络都有 一套协议支持着.由于计算机网络的种类多,所以 协议的种类也很多. 所有协议的目的和功能是一样的,都是保证网 络上的信息能畅通无阻,准确无误地传输到目的地.
3. 1
基本概念
什么是网络协议? 什么是网络协议?
网络协议就是使计算机网络能协同工作实现信息 就是使计算机网络能协同工作实现信息
计算机网络应用技术
第3章 计算机网络体系结构
本章要点
了解网络体系结构分类,功能特点. 了解网络体系结构分类,功能特点. 掌握OSI参考模型的结构和各层功能. 掌握OSI参考模型的结构和各层功能. OSI参考模型的结构和各层功能 掌握TCP/IP体系结构的层次和功能. 掌握TCP/IP体系结构的层次和功能. TCP/IP体系结构的层次和功能 掌握IP地址管理和子网划分的方法. 掌握IP地址管理和子网划分的方法. IP地址管理和子网划分的方法
第三章_计算机网络体系结构要点
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。
源进程 消息
逻辑通信
目标进程 消息
N+1 N N-1
Pn+1
Pn Pn-1
第三章 计算机网络体系结构
本章学习要点：
网络体系结构与协议的概念
OSI参考模型
TCP/IP参考模型 OSI与TCP/IP两种模型的比较
3.1 网络体系结构与协议的概念
3.1.1 什么是网络体系结构
计算机网络体系结构是指整个网络系统的 逻辑组成和功能分配，它定义和描述了一 组用于计算机及其通信设施之间互连的标 准和规范的集合。 也就是说：为了完成计算机间的通信合作， 把计算机互连的功能划分成有明确定义的 层次，规定了同层次实体通信的协议及相 邻层之间的接口服务。网络体系结构就是 这些同层次实体通信的协议及相邻层接口 的统称，即层和协议的集合。
3.1.2 什么是网络协议 从最根本的角度上讲，协议就是规则。 网络协议，就是为进行网络中的数据交 换而建立的规则、标准或约定。连网的 计算机以及网络设备之间要进行数据与 控制信息的成功传递就必须共同遵守网 络协议。
网络协议主要由以下三要素组成： 语法 语法是以二进制形式表示的命令和相应的结 构，确定协议元素的格式（规定数据与控制 信息的结构和格式）如何讲 语义 语义是由发出请求、完成的动作和返回的响 应组成的集合，确定协议元素的类型，即规 定通信双方要发出何种控制信息、完成何种 动作以及做出何种应答 。讲什么 交换规则 交换规则规定事件实现顺序的详细说明，即 确定通信状态的变化和过程， 。应答关系
第3章 计算机网络体系结构(习题标准答案)
第3章计算机网络体系结构(习题答案)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2第3章计算机网络体系结构一、填空题1.协议主要由（语法）、（语义）和（同步）三个要素组成。
2.OSI模型分为（物理层）、（数据链路层）、（网络层）、（传输层）、（会话层）、（表示层）和（应用层）七个层次。
3.OSI模型分为（资源子网）和（通信子网）两个部分。
4.物理层定义了（机械特性）、（电气特性）、（功能特性）和（规程特性）四个方面的内容。
5.数据链路层处理的数据单位称为（帧）。
6.数据链路层的主要功能有（链路管理）、（成帧）、（信道共享）、（帧同步）、（流量控制）、（差错控制）、（透明传输）和（寻址）。
7.在数据链路层中定义的地址通常称为（硬件地址）或（物理地址）。
8.网络层所提供的服务可以分为两类：（面向连接的）服务和（无连接的）服务。
9.传输层的功能包括（服务选择）、（连接管理）、（流量控制）、（拥塞控制）和（差错控制）等。
二、名词解释同步协议实体对等层对等层通信服务 CIDR 协议数据单元服务数据单元同步同步指的是广义的、在一定条件下发生什么事情的特性，而且条件和时间有关，具有时序的含义。
协议计算机网络中意图进行通信的结点必须要遵守一些事先约定好的规则。
这些为进行数据交换而建立的规则、标准或约定即称为协议，也称为网络协议。
实体任何接收或者发送数据的硬件单元或者软件进程模块都可以称为通信实体，简称实体。
对等层不同的网络结点，若它们遵循的是同一种网络体系结构的话，那么在不同结点上完成同样功能的层次称为对等层。
对等层通信在分层的网络体系结构中，每个层次只知道自己从上层接收来数据并处理后再传递给下一层，结果通信目的方该层次的对等层就收到与己方处理的一模一样的数据。
就好像在两个对等层之间有一条“通道”直接把数据传送过去一样，这种情况就称为对等层通信。
03第3章 网络体系结构与OSI参考模型PPT课件
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• 物理层的3个基本功能 – 物理连接的建立、维持和拆除 – 数据传输Байду номын сангаас– 物理层管理
• 物理层模型 —— DTE/DCE 模型 DTE（Data Terminal Equipment）：数据终端设备 DCE（Data Communication Equipment）：数据通信设备 详见课本P72 图3-8
4
学习内容： 3.1.1 网络协议与网络体系结构的基本概念 3.1.2 网络体系结构的分层及其分析 3.1.3 OSI 参考模型概述 3.1.4 对OSI参考模型的评价
5
3.1.1 网络协议与网络体系结构的基本概念
1. 网络协议
• 计算机网络中相互通信的对等实体之间交换数 据或通信时所必须遵守的规则或标准，称为网 络协议。
• 一个网络协议主要由以下三个要素组成： （1）语法，即数据与控制信息的结构或格式； （2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何
种动作以及做出何种响应； （3）同步，即事件实现顺序的详细说明。
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2. 网络体系结构
网络体系结构 ＝ { 层 ＋ 协议 ＋ 接口 }
特点：
▪ 每层向上层提供服务。 ▪ 网络体系结构与具体的物理实现无关。 ▪ 每层协议是透明的，高层屏蔽低层的细节问题。 ▪ 任意两个实端系统之间的通信，可分解为网络各层 对等实体之间的分层通信。 ▪ 虚通信：对等层之间 ▪ 实通信：物理层之间
计算机网络与通信
挫折其实就是迈向成功所应缴的学费。
1
整体概况
概况一
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cn3
电信号（或光信号）在物理媒体中传播 从发送端物理层传送到接收端物理层
2 1
应用层(application layer) 物理传输媒体
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1 AP1 5 4 3 2 1 计算机 2 AP2 5 4 3 2
物理层接收到比特流，上交给数据链路层 1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 2 AP2 5
应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 链路层 尾部
T2
4 3 2 1
10100110100101 比 特 流 110101110101
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1 AP1 5 4 3 2 1
H2
计算机 2 AP2 5 4
计算机 2 的物理层收到比特流后 交给数据链路层
计算机 1 AP1 5 4 3 2 1 计算机 2 AP2 5 4 3
数据链路层剥去帧首部和帧尾部 2 取出数据部分，上交给网络层
1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1 AP1 5 4 3 2 1 计算机 2 AP2 5 4
网络层剥去首部，取出数据部分 3 上交给运输层
2 1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
第三章 计算机网络体系结构
主要内容
3.1计算机网络的体系结构的形成 计算机网络的体系结构的形成 3.2计算机网络的体系结构 计算机网络的体系结构
3.2.1 计算机网络功能的分层 3.2.2 协议和协议的分层结构 3.2.3 计算机网络的体系结构
3.3典型计算机网络参考模型 典型计算机网络参考模型
3.3.1 计算机网络的标准化 3.3.2 OSI参考模型 参考模型 3.3.3 TCP/IP参考模型 参考模型
计算机网络第三章参考答案
第三章作业参考答案1.什么是网络体系结构？网络体系结构中的基本原理是什么？答：（1）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（2）网络体系结构中的基本原理是分层原理：计算机网络中采用了分层方法，把复杂的问题划分为若干个较小的、单一的局部问题，在不同的层次上予以解决。
2.什么是实体？什么是对等实体？什么是服务数据单元？什么是协议数据单元？答：（1）实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程；（2）对等实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体；（3）服务数据单元：指定层的接口数据的总和；（4）协议数据单元：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。
3．什么是网络协议？它在网络中的作用是什么？网络协议的三要素是什么？答：（1）网络协议：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;(2)作用：约定通信双方在通信时必须遵守的规则;(3)三要素：语法、语义、时序（“同步”也可以，但不如“时序”更贴切）。
4. 协议与服务之间的区别是什么？答：协议：对等实体间通信时必须遵守的规则；服务：某一层向它的上一层提供的一组操作，定义了该层要代表其用户执行哪些操作；协议是不同网络系统对等层之间的关系，而服务则是相同网络系统上下层之间的关系。
5. 服务分哪两类？有什么区别？比较数据报与虚电路两种服务各自的优缺点及适用场合？答：（1）服务分为：面向连接服务和无连接服务；区别如下：1）面向连接服务：在数据交换之前，必须先建立连接，当数据交换结束后，则应终止这个连接；具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段；静态分配资源，传输前需建立连接；提供可靠的传输服务，无错、按序、无丢失、不重复；仅在连接阶段需要完整的目的地址；适用在一段时间内向同一目的地发送大量报文，实时性要求高的场合。
2）无连接服务：两个实体在数据传输时动态地进行分配通信时所需的资源。
动态分配资源，不能防止报文的损失、失序、丢失和重复；需要为每一个报文提供完整的目的地址，适用少量零星报文的场合。
计算机网络第3章 计算机网络体系结构
第n+1层是第n层的服务用户，第n-1层是第n层的服务 提供者 第n层的服务也依赖于第n-1层以及以下各层的服务
例：邮政通信
16
对等通信例：两个人收发信件
发信人 邮局 运输系统
17
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 来与其他主机上的对等层 通信； 实际通信在最底层完成。
18
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。
6
分层的空中旅行组织: 服务
柜台-to-柜台：“旅客+行李” 票务服务 行李托运-to-行李认领：行李服务
登机入口-to-到达出口：旅客乘务服务
跑道-to-跑道：飞机“航运”服务 从出发地到目的地的航线：导航服务
7
层次功能的分布式实现
机票 (购买) 机票 (投诉) 行李 (认领) 旅客 (到达) 飞机 (着陆)
飞行航线
一系列的步骤
5
空中旅行的组织: 从另一种不同的角度观察
机票 (购买) 行李 (托运) 机票 (投诉) 行李 (认领) 旅客 (到达) 飞机 (着陆) 飞行航线 飞行航线 层次的观点： 每层实现一种特定的服务 – 通过自己内部的功能 – 依赖自己的下层提供的服务
旅客 (出发)
飞机 (起飞) 飞行航线
PDU由协议控制信息（协议头）和数据（SDU）组成:
第3章物 理 层
计 算 机 网 络 教 程
OSI数据类型： OSI数据类型： 数据类型
(1)数据单元（DU）：OSI环境中交换的数据。 (1)数据单元（DU） OSI环境中交换的数据 环境中交换的数据。 数据单元 (2)服务数据单元（SDU）： 相邻层间交换的数据 (2)服务数据单元 SDU） 服务数据单元（ 单元，SDU为服务原语的表现形式 为服务原语的表现形式。 单元，SDU为服务原语的表现形式。 (3)接口数据单元（IDU）： 相邻层界面上体现的 (3)接口数据单元 IDU） 接口数据单元（ 数据单元， 数据单元， IDU＝SDU＋ 接口控制信息。 IDU＝SDU＋ 接口控制信息。 (4)协议数据单元（PDU）：对等层间交换的数据 (4)协议数据单元 PDU） 协议数据单元（ 单元， PDU的内容和格式由协议精确地定义 的内容和格式由协议精确地定义。 单元， PDU的内容和格式由协议精确地定义。 N)PDU作为 作为（ SDU的一部分 的一部分， （N)PDU作为（N－1）SDU的一部分，传递给下 层，直至对等层实体。 直至对等层实体。
计
OSI层间通信： 层间通信： 手段。 相邻层之间的通信是手段。
通过相邻层之间的通信，实现对等层之间的通信。 通过相邻层之间的通信，实现对等层之间的通信。
物 理 层
计 算
第
3
机 网 络 教 程
OSI环境下的层间通信示意图 环境下的层间通信示意图
章 物 理 层
OSI通信的特点 OSI通信的特点 ：
（1）规定接口，有利于各个子模块的独立设计， 第 规定接口，有利于各个子模块的独立设计， 提高设计的灵活性和兼容性； 提高设计的灵活性和兼容性； 3 严格定义交换的信息，有利于互操作； （2）严格定义交换的信息，有利于互操作； 层次过多,数据处理过多， （3）层次过多,数据处理过多，耗费了大量的资 章 源； 控制信息层层增加， （4）控制信息层层增加，通信效率随着层次的增 物 加而降低。 加而降低。
第3章 计算机网络体系结构
第3章计算机网络的体系结构学习要点1.理解网络体系的概念2.理解网络协议的概念3.掌握ISO/OSI参考模型的层次结构和各层功能4.掌握TCP/IP体系结构的各层功能5.了解OSI与TCP/IP参考模型的区别6.了解TCP/IP主要的功能及特点3.1 网络体系结构的基本概念1.网络体系结构的形成计算机网络的体系结构采用了层次结构的方法来描述复杂的计算机网络，把复杂的网络互连问题划分为若干个较小的、单一的问题，并在不同层次上予以解决。
2.网络体系的分层结构图3-1 网络体系的层次结构模型3.层次结构中的相关概念（1）实体（2）协议：一个网络协议主要由以下3个要素组成：<1>语法（Syntax）：指数据与控制信息的结构或格式，如数据格式、编码及信号电平等；<2>语义（Semantics）：指用于协调与差错处理的控制信息，如需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答<3>定时（Timing）：指事件的实现顺序，如速度匹配、排序等。
（3）接口（4）服务（5）层间通信图3-2对等实体通信实例实际上，每一层必须依靠相邻层提供的服务来与另一台主机的对应层通信，这包含了下面两方面的通信：<1>相邻层之间通信<2>对等层之间通信3.2 开放系统互连参考模型1.OSI参考模型OSI参考模型采用了层次结构，将整个网络的通信功能划分成七个层次，每个层次完成不同的功能。
这七层由低层至高层分别是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层，如图所示。
2.OSI/RM各层的主要功能（1）物理层物理层（Physical Layer）处于OSI参考模型的最低层。
物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明地传送“比特”流。
物理层传输的单位是比特（Bit），不去考虑比特流的意义和结构。
（2）数据链路层在物理层提供比特流传输服务的基础上，数据链路层（Data Link Layer）通过在通信的实体之间建立数据链路连接，传送以“帧”为单位的数据，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路，保证点到点（point-to-point）可靠的数据传输。
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3.1.1 网络体系结构的定义和发展 一个完整的计算机网络体系结构应该包含以下的内容：
（1）如何为网络实体或组件命名。 （2）如何协调处理命名、寻址、路由、分配等功能之间的关系。 （3）如何确定网络实体或组件状态变化的时间和方式。 （4）如何维护和处理网络实体或组件状态的变化。 （5）如何对网络功能进行合理的划分，并以模块化的方式予以 实现。 （6）网络资源的分配原则及其在实体或组件上的实现机制。 （7）如何保证网络安全。 （8）如何实现网络管理。 （9）如何满足不同的应用需求。
3.1.1 网络体系结构的定义和发展
2．网络体系结构的发展 （1）各计算机制造厂商网络体系结构标准化 系统网络体系结构 SNA —System Network Architecture （2）国际网络体系结构标准化 开放系统互联参考模型OSI/RM
3.1.2 网络体系结构的分层模型
1．OSI/RM模型的相关概念 （1）实体 Entity （2）服务 Service （3）接口 Interface （4）服务原语 Service Primitive （5）数据单元 Data Unit
A
E 网络 H F G 网络
C
B
D
图3-7 数据报网络的通信过程
（2）虚电路服务
A E 网络 B H F G 网络 D C
图3-8 虚电路的通信过程
3.2.3 网络层Network Layer
3、路由选择
路由选择是指网络中的节点根据通信网络的当前状态（可 用的数据链路、各条链路中的信息流量），按照一定的策略 （传输时间最短、传输路径最短等）为分组选择一条可用的传 输路由，将其发往目的主机。路由选择是通信网络最重要的功 能之一，它与网络的传输性能密切相关。
3.2.8 OSI的层间通信 3．数据封装
数据封装是指数据在发送前，必须在其头部或尾部加上必要
的信息，这些信息包含了提供给网络设备和接收方的控制信息， 以确保数据能够在网络中正确地传输，接收方可以正确解释这些 信息。
3.2.8 OSI的层间通信 4．数据的解封装
数据解封装是指当网络中的接收方通过网络介质收到比特流 后，将数据从物理层依次上传给OSI参考模型的上层的过程。数 据解封装与数据封装正好相反，前面已经介绍过，数据封装是数 据从OSI参考模型的上层传到下层时，在每一层分别加上对应层 的控制信息，而数据解封装则是将数据从OSI参考模型的下层上
3.1.3 网络协议
在网络系统中，为了保证数据通信双方能正确而自动地进 行通信，针对通信过程中的各种问题，制定了一整套约定，这 就是网络协议（Network Protocol）。
网络协议主要由三个要素组成： 1、语义 Semantics 2、语法 Syntax 3、时序 Timing
3.2 开放系统互联参考模型OSI/RM
3.2.3 网络层Network Layer
设计路由算法时要考虑诸多技术要素，主要如下： （1）选择最短路由还是选择最佳路由。 （2）要考虑通信子网是采用虚电路还是采用数据报操作方式。 （3）是采用分布式路由算法，还是采用集中式路由算法。 （4）关于网络拓扑、流量和延迟等网络信息的来源。 （5）确定是采用静态路由选择策略，还是动态路由选择策略。
3.2.2 数据链路层 Data Link Layer
1、链路与数据链路
节点交换机 链路 控制 Modem Modem 节点交换机 链路 控制
链路 数据链路 数据链路
图3-5 链路与数据链路
3.2.2 数据链路层 Data Link Layer
系统A 高层 系统B 高层
传输层 路由器1 网络层 网络层 路由器2 网络层
3、分层的好处 （1）独立性强 （2）灵活性好 （3）易于实现和维护 （4）能够促进标准化
3.1.2 网络体系结构的分层模型 4、分层的原则
（1）层次不能太多，也不能太少。 （2）应在接口服务描述工作量最小、穿过相邻边界相互作用次数最少或 通信量最小的地方建立边界。 （3）每层应当实现一个定义明确的功能。 （4）每一层的功能要尽量局部化。 （5）每层功能的选择应该有助于制定网络协议的国际标准。 （6）同一节点内相邻层次之间通过接口通信，每一层只与它的上、下邻 层产生接口，规定相应的业务。 （7）不同节点的同等层按照协议实现同等层之间的通信。
第3章 计算机网络体系结构
【本章内容简介】本章系统介绍计算机网络体系结构 的概念和内容，包括分层原理和通信协议、开放系统互 联参考模型（OSI/RM），以及OSI/RM各层的功能及各层 服务。同时，在介绍TCP/IP的基本概念和分层模型的基 础上，对OSI/RM与TCP/IP两种模型进行比较分析。 【本章重点难点】重点掌握计算机网络体系结构的概 念、OSI/RM各层的功能以及TCP/IP协议的体系结构。
通信子网 网络层 数据链路层 网络层 数据链路层
网络层 数据链路层 物理层
物理层
物理层
通信线路及中继设备
图3-3 OSI参考模型
3.2.1 物理层 Physical Layer 1、DTE和DCE 2、物理层的特性 （1）机械特性 （2）电气特性 （3）功能特性 （4）规程特性 3、物理层的功能 （1）物理连接的建立、维持与拆除 （2）数据传输 （3）物理层管理
邮局转送业务
邮局运输部门间约定
邮局转送业务
运输部门的邮件运输业务
图3-1 邮政系统分层模型
3.1.2 网络体系结构的分层模型
系统A 应用进程 N +1 Pn+1 系统B 应用进程 N +1
N Pn-1
Pn
N
N－1
N－1
2
P2
2
1
P1
1
物理通信线路
图3-2 计算机网络分层体系结构示意图
3.1.2 网络体系结构的分层模型
传输层
网络层
链路层
链路层
链路层
链路层
物理层
物理层
物理层
物理层
图3-6 从层次结构上看数据的传送
3.2.2 数据链路层 Data Link Layer
2、数据链路层的功能
（1）数据链路管理 （2）帧同步 （3）差错控制 （4）流量控制 （5）将数据和控制信息区分开 （6）透明传输 （7）物理寻址
3.2.2 数据链路层 Data Link Layer
3.3 TCP/IP参考模型 TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol） 即传输控制协议/网际协议
传到上层时，将封装过ຫໍສະໝຸດ 中加上的控制信息去掉。3.2.8 OSI的层间通信 5．数据封装和解封装的特点
（1）分层禁止了不同设备之间对等层的直接通信，对等层之间的 通信必须依靠下层来实现。 （2）每层在将数据传输到相邻的下层时，需要在数据的头部添加 该层的控制信息。 （3）多次嵌套的报头体现了网络分层结构的设计思想。 （4）其中一台主机应用进程的数据在OSI参考模型中经过复杂的 封装和解封装处理后，才能够到达另一台主机的应用进程，但是 对于每台主机的应用进程来说，OSI网络环境中数据流的复杂处理 过程是透明的，应用进程的数据好像是 “直接”传输给对方的应用 进程。
3.1 计算机网络体系结构 3.1.1 网络体系结构的定义和发展 1．网络体系结构的定义 网络体系就是为了完成计算机间的通信合作，人们把计算 机互联的功能划分成定义明确的层次，并规定了同层次进程通 信的协议以及相邻层之间的接口与服务，将这些同层进程间通 信的协议以及相邻层接口统称为网络体系结构（Network Architecture）。 即计算机网络体系结构是计算机网络的层次、各层次的功能、 网络拓扑结构、各层协议和相邻层接口的总称。
3.1.2 网络体系结构的分层模型 2、分层原理
书写信件 贴邮票 送邮箱 通信者/邮局间服务约定 收集信件 盖邮戳 信件分拣 邮局服务/转送部门间约定 信件打包 送运输部门 邮局转送/运输部门间约定 路由选择 运输 转送邮局 接收邮包 分发邮件 邮件拆包 邮局服务业务 邮局服务部门间约定 邮局服务业务 信件投递 信件分拣 发信者甲 通信者活动 通信者间约定 收信者乙 阅读信件 通信者活动 取信件
3.2.4 传输层Transport Layer
应用层
面向应用
表示层 面向资源子网 会话层
传输层
网络层 面向通信 数据链路层 面向通信子网
物理层
图3-9 传输层在OSI模型中的地位
3.2.4 传输层Transport Layer
1、传输层的功能 （1）传输连接的建立与释放 （2）寻址 （3）提供多路复用机制 （4）提供分段机制
3.2.3 网络层Network Layer
1、网络层的功能
（1）网络连接的建立与拆除 （2）路由选择和中继 （3）拥塞控制和流量控制 （4）网络连接多路复用 （5）差错检测与恢复 （6）分段和组块 （7）协议转换
3.2.3 网络层Network Layer
2、网络层提供的服务 （1）数据报服务
OSI构造了堆栈式的七层模型： 1、物理层 2、数据链路层 3、网络层 4、传输层 5、会话层 6、表示层 7、应用层
3.2 开放系统互联参考模型OSI/RM
系统A 应用层 表示层 会话层 传输层 应用层协议 系统B 应用层 表示层 会话层 传输层
表示层协议
会话层协议
传输层协议
网络层 数据链路层 物理层
2、传输层提供的服务 （1）服务类型 （2）服务等级 （3）数据传输 （4）用户接口 （5）连接管理 （6）快速数据传输 （7）状态报告 （8）安全保密
3.2.5 会话层Session Layer
1、会话层的功能 （1）立通信连接，保持会话过程中通信链路的畅通 （2）同步两个节点之间的对话 （3）确定通信是否被中断并在通信中断时确定从何 处重新发送 2、会话层提供的服务 会话连接管理服务 会话数据交换服务