第三章(网络通信的体系结构)
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：
通信网络基本知识ppt课件
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1.2.2 通信网的分类（6/ 19 ）
业务网介绍
电话网：
传输设备：分为本地回路与干线。
本地回路：连接电话局和客户楼群设备，多采用双绞线，新设
备多采用光缆；
干线：传送由很多用户产生的话务量，可采用双绞线、同轴电
缆、微波、卫星、光纤等。
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1.2.2 通信网的分类（7/ 19 ）
业务网介绍
数据网（计算机网）：实现计算机与计算机或数 据终端与计算机之间的通信。
分类（按计算机网络的覆盖范围）
广域网（WAN) 局域网（LAN） 城域网（MAN)
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1.2.2 通信网的分类（10/ 19 ）
业务网介绍
数据网
广域网（WAN ：Wide Area Network)
覆盖பைடு நூலகம்围：几公里~几千公里 组成：
低速数据网的三合一网体制。
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1.2.2 通信网的分类（8/ 19 ）
业务网介绍
传真网（利用电话通信网完成传真的发送与接收）
构成形式：
租用电话线路，建立专用传真通信网； 将电话专线加接交换设备以构成专用传真网； 由某一部门或邮电部门组建传真网络。
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1.2.2 通信网的分类（9/ 19 ）
业务网介绍
卫星网络：只有一个中继的微 波无线电系统
上行线路
下行线路
地面站
卫星
优点：通信距离远、通信容量大、传输质量高；
缺点：时延大。
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1.2.2 通信网的分类（15/ 19 ）
业务网介绍
第3章网络体系结构讲解
无连接服务
特点（类似于邮政系统服务模式）：
1、无连接服务中的数据传输过程不需要经过建立连接、连
接维护与终止连接三个过程；
计 算 机
2、无连接服务的每个分组都携带完整的目的结点地址，各 分组在系统中是独立传送的；
网 3、数据分组传输过程中，目的结点接收的数据分组可能出
络 现乱序、重复与丢失的现象；
4、无连接服务的可靠性不好，但是协议相对简单，通信效
络 • 接口数据单元IDU：PDU、PCI与ICI共同构成了IDU，它
为经过层间接口的数据单元。
• 服务数据单元SDU：下层接收到IDU后，从中除掉ICI， 此时的数据包称为SDU。
面向连接的服务
特点（类似于电话系统服务模式）： 1、数据传输过程必须经过建立连接、连接维护与终止连接
的三个过程；
计 2、面向连接服务的传输连接类似一个通信管道，发送者在 算 一端放入数据，接收者从另一端取出数据； 机 3、数据传输时，数据包不必携带目的结点的地址； 网 4、接收到的数据与发送方发出的数据在内容和顺序上保持 络 一致，传输可靠性好，但是协议复杂，通信效率不高。
数据链路层的功能
① 数据链路管理：通信的两个实体之间数据链路的建立、维 护与释放。
② 采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成 无差错的数据链路。
③ 数据链路层数据传送单位为帧。
思考：数据链路与物理线路有什么区别？
一、协议和体系结构
网络层 网络中通信的两个计算机之间要经过许多的节点和链路或几个 通信子网，由于网络层数据传送单位是分组，因此网络层的主
计 算 机 网 络
• 对等实体：不同计算机中同一层的实体叫做对等（Peer） 实体。
• 服务：网络中各层向上层提供的一组功能（操作）。 在网络中服务分为：面向连接的服务和无连接服务 服务定义了两层之间的接口，上层是服务的用户，下层是服 务的提供者。
《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。
计算机网络基础教程-第3章_网络体系结构与协议
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3.1.2 网络系统的层次结构
3、通信规则约定 从以上邮政通信过程与网络通信过程分析可知，在一定意 义上，它们两者的信息传递过程有很多相似之处。 （1）邮政通信与网络通信两个系统都是层次结构,可等价 成4层结构的系统。 （2）不同的层次有不同的功能任务,但相邻层的功能动作 密切相关。 （3）在邮政通信系统中,写信人要根据对方熟悉的语言， 确定用哪种语言；在书写信封时，国家不同规定也不同。 （4）计算机网络系统中,必须规定双方之间通信的数据格 式、编码、信号形式；要对发送请求、执行动作及返回应答予 以解释；事件处理顺序和排序。
第3章 网络体系结构与协议
计算机网络经过40年的发展, 使得计算机网络已经 成为一个海量、多样化的复杂系统。计算机网络的 实现需要解决很多复杂的技术问题: 支持多种通信 介质;支持多厂商和异种机互联;支持人机接口等。 本章重点讨论计算机网络体系结构的形成、OSI/RM 与TCP/IP模型、网络地址的形成、域名地址、子网 技术等。 掌握：计算机网络体系结构的基本概念、IP地址、 子网技术、域名地址的使用等。 熟悉：OSI/RM参考模型、TCP/IP模型。 了解：OSI/RM与TCP/IP的相同点和不同点。
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3.2.1 OSI/RM的基本概念
2、定义方法 在OSI标准中，采用的是三级抽象： 体系结构（Architecture） 服务定义（Service Definition） 协议规格说明（Protocol Specification） OSI标准可分为三大类型： （1）总体标准：具有总的指导作用； （2）功能标准：为满足特定应用而从基本标准中选择接 口关系和通信规则等方面的汇集。 （3）应用标准：为基本应用定义层与层之间的接口关系 和不同系统之间同层的通信规则。
第三章 体系结构
它们互相交织，形成了非常复杂的系统应用环境。
各种体系结构
如：IBM公司SNA Digital公司DNA ARPANET参考模型ARM 都采用层次结构
网络体系结构
为了解决不同媒介连接起来的不同设备和网络系 统在不同的应用环境下实现互操作的问题，采用 分层的方法，将网络互联的庞大而复杂的问题， 划分为若干个较小而容易解决的问题，计算机网 络的各层和层间协议的集合称为“网络体系结 构”。
对等层之间的通信是目的，
相邻层之间的通信是手段。
协议是水平的 服务是垂直的
（N）层、（N-1）、（N+1）之间协议和服务的关系是： （N）层实体利用（N-1）层提供的服务和执行（N）层 协议来对（N+1）提供服务。
服务和协议的关系
服务
是由一系列服务原语组成的，它位于层次接口的位置， 表示底层为上层提供哪些操作功能，如何实现这些功 能，服务不考虑。 是同一层次对等实体之间的，有关协议数据单元的格 式、意义以及控制规则的集合，实体使用协议的最终 目的是为了实现它所要提供的服务。
3、网络通信协议
1.网络协议 为进行网络中的数据（信息）交换而建立的 规则、标准或约定称为网络协议
计算机网络中实体之间有关通信规则的集合
实体
任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 实体既可以是软件实体（如一个进程），也 可以是软件实体（如智能输入/输出芯片） 层功能实现的真正承担者
分流
复用 普通
一个（N+1）实体可以通过一个或多个（N）SAP 与一个或多个（N）实体相连
四、数据单元
计算机网络技术 第三章 计算机网络体系结构及协议
第三章 计算机网络体系结构及协议
3）常见的流量控制方案有：XON/XOFF方案和窗口机制。 ①XON/XOFF方案使用一对控制字符来实现流量控制，当接收方过载时， 可向发送方发送字符XOFF（DC3）暂停，待接收方处理完数据后，再向发送方发送 字符XON（DC1），使之恢复发送数据； ②窗口机制：其本质是在收到一个确定帧之前，对发送方可发送帧的数目加 以限制，这是由发送方调整保留在重发表中的待确认帧来实现的，如接收方来不及 处理，则接收方停止发送确认信息，发送表的重发表就增长，当达到重发表的限度 时，发送方就不再发送新帧直到收到确认信息为止。 发送窗口和接收窗口的大小可以不同，但接收窗口的尺寸不能大于发送窗口， 发送方和接收方的窗口尺寸不得大于信号范围的一半。发送窗口指发送方已发送但 尚未确认的帧序号队列的界，上下界分别称上下沿，上沿、下沿的间距称为窗口尺 寸。发送方每发一帧，待确认帧的数目加1，收到一个确认帧时，待确认帧的数目减 1.当重发表的计数值（待确认帧的数目）等于发送窗口尺寸时，停止发送新帧。 以滑动窗口的观点来统一看待空闲的RQ、Go-Back-N和选择重发，则①空闲 RQ：发送窗口=1，接收窗口=1；②Go-Back-N：发送窗口>1，接收窗口=1；③选择 重发：发送窗口>1，接收窗口>1.
第三章 计算机网络体系结构及协议
七、发送进程发送给接收进程中的数据， 实际上是经过发送方各层从上到下传送 到物理媒体，通过物理媒体传输到接收 方后，再经过从下到上各层的传递，最 后到达接收进程。
第三章 计算机网络体系结构及协议
八、物理层的传输单位是比特，它是指 在物理媒体之上为数据链路层提供一个 原始比特流的物理连接，它不是指具体 的物理设备，也不是指信号传输的物理 媒体，物理层的1建议是于1976年制定的DTE 如何与数字化的DCE交换信号的数字接 口标准。机械特性：采用15芯标准连接 器，定义了八条接口线；电气特性：类 似于RS-422的平衡接口；功能特性：按 同步传输的全双工或半双工方式运行。
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
通信网基础课后答案
第一章通信网概述1.1简述通信系统模型中各个组成部分的含义，并举例说明。
答：通信系统的基本组成包括：信源，变换器，信道，噪声源，反变换器和信宿六部分。
信源：产生各种信息的信息源。
变换器：将信源发出的信息变换成适合在信道中传输的信号。
信道：按传输媒质分有线信道和无线信道，有线信道中，电磁信号或光电信号约束在某种传输线上传输；无线信道中，电磁信号沿空间传输。
反变换器：将信道上接收的信号变换成信息接收者可以接收的信息。
信宿：信息的接收者。
噪声源：系统内各种干扰。
1.2现代通信网是如何定义的？答：由一定数量的节点和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的，按约定信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。
适应用户呼叫的需要，以用户满意的效果传输网内任意两个或多个用户的信息。
1.3试述通信网的构成要素及其功能。
答：通信网是由软件和硬件按特定方式构成的一个通信系统。
硬件由：终端设备，交换设备和传输系统构成，完成通信网的基本功能：接入、交换和传输；软件由：信令、协议、控制、管理、计费等，它们完成通信网的控制、管理、运营和维护，实现通信网的智能化。
1.4分析通信网络各种拓扑结构的特点。
（各种网络的拓扑结构图要掌握）答：基本组网结构：Ø网状网：优点：①各节点之间都有直达线路，可靠性高；②各节点间不需要汇接交换功能，交换费用低；缺点：①各节点间都有线路相连，致使线路多，建设和维护费用大；②通信业务量不大时，线路利用率低。
如网中有N个节点，则传输链路数H=1/2*N(N-1)。
Ø星形网：优点：①线路少，建设和维护费用低；②线路利用率高；缺点：①可靠性低，②中心节点负荷过重会影响传递速度。
如网中有N个节点，则传输链路数H=N-1。
Ø环形网：同样节点数情况下所需线路比网状网少，可靠性比星形网高。
如网中有N个节点，则传输链路数H=N。
Ø总线形网：优点：①节点接入方便②成本低，缺点：①传输时延不稳定②若传输总线损坏，整个网络会瘫痪。
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。
计算机等考试网络技术复习资料
第一章引论复习知识点：1、计算机网络的概念2、计算机网络的逻辑结构：资源子网和通信子网3、计算机网络的分类4、计算机网络的拓扑结构及其特点第二章数据通信基础知识1、基本概念：数据通信中的基本概念（信源、信宿、噪声）2、传输速率与波特率的关系R b=R B log2M3、信道最大传输速率：香农定理C=Wlog2（1+S/N）和奈奎斯特定理C=2Wlog2M4、数字信道、模拟信道5、数据的传输方式数据的同步方式6、几种常用的传输介质7、数据编码：数字数据的编码方式：ASK、FSK、PSK；模拟数据的编码方式：脉冲编码调制：采样、量化与编码。
8、多路复用技术：频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用和码分多路复用9、数据交换技术：电路交换、报文交换和分组交换10、CRC循环冗余码。
一、填空1、数据可分为______和______两大类。
2、调制解调器在信源端是把______信号转换成_____信号，在另一端是把______信号反转换成_____信号。
3、单位时间内传输的二进制信息位数是指______速率,而单位时间内传输的码元个数是指_______速率。
4、串行通信可以有______、半双工和______三种方向性结构。
5、调制解调器采用的调制技术有三种基本方式，即______、频率调制（FSK）和______6、计算机网络中采用的传输媒体通常可分为有线媒体和______两大类，其中常用的有线传输媒体有双绞线、______和______。
7、为了提高数据的传输率，可以将多路数据信号复用在一条信道上传输，目前采用的复用技术有______、______、______、______。
8、PCM编码的步骤为：______、______和______二、单项选择题1、调制解调器(MODEM)的主要功能是()。
A)模拟信号的放大B)数字信号的编码C)模拟信号与数字信号的转换D)数字信号的放大查看答案2、进行模拟传输时,将数字信号转换成模拟信号的过程称为()。
网络体系结构
网络体系结构网络体系结构是指互联网的整体架构和组织结构，它是支撑网络通信的基础框架。
网络体系结构的设计直接关系到网络通信的效率、稳定性以及安全性。
在当今数字化时代，网络体系结构的重要性愈发凸显。
传统网络体系结构在早期的网络发展中，传统的网络体系结构主要采用客户-服务器模式。
这种模式下，多个客户端通过服务器来进行通信和数据交换。
这种设计简单直接，容易实现和维护，但也存在单点故障风险和性能瓶颈问题。
现代网络体系结构随着云计算、物联网等新兴技术的发展，现代网络体系结构逐渐向分布式体系结构演进。
分布式体系结构通过将网络功能分解为多个独立的模块或节点来提高系统的灵活性和可扩展性。
常见的现代网络体系结构包括分层结构、点对点结构和混合结构。
分层结构分层结构将网络按照功能划分为多个独立的层次，每个层次完成特定的功能。
通常分为应用层、传输层、网络层和数据链路层等。
分层结构便于协议的设计和管理，提高了网络的可维护性和安全性。
点对点结构点对点结构是一种去中心化的网络结构，各个节点之间平等对等，可以直接进行通信和数据交换。
点对点结构适用于对等网络、文件共享等场景，具有高度的灵活性和扩展性。
混合结构混合结构将多种不同的网络体系结构相结合，以满足不同应用场景的需求。
比如企业内部网络通常采用分层结构，而与外部网络的通信可能采用点对点结构。
混合结构能够综合各种网络体系结构的优点，实现更高效的网络通信。
未来网络体系结构的发展趋势随着5G、物联网、边缘计算等新技术的快速发展，未来网络体系结构将呈现出以下几个发展趋势：1.网络智能化：未来网络将借助人工智能技术实现自动化管理和优化，提高网络运行效率和安全性。
2.边缘化：随着边缘计算的兴起，网络将向边缘延伸，实现更低的延迟和更快的响应速度。
3.虚拟化：网络功能虚拟化将成为主流，通过软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）技术来实现网络资源的灵活管理和配置。
4.安全性：网络安全将成为未来网络体系结构设计的关键考虑因素，网络将更加注重用户数据的隐私保护和身份验证。
第3章第1讲OSI参考模型
物理接口特性
• (1)机械特性：规定了DTE、DCE接口界面的接插 件(插头和插座)的形状和尺寸，插针或插孔的数目 及其排列，固定或锁定装置等。 • (2)电气特性：规定了在物理连接传输二进制比特 流时线路上信号电平高低，驱动器与接收器的阻抗 及阻抗匹配、传输速率与接口线距离限制等。 • (3) 功能特性：规定了DTE、DCE间各条接口信号 线的功能分配和确切定义，信号线按功能一般分为： 数据线、控制线、定时线和地线等几类。 • (4) 规程特性：定义了利用信号线进行二进制比特 流传输的一组操作关系和时序。
第五层：会话层(Session layer)
• 在会话层及以上的高层次中，数 据传送的单位不再另外命名，统 称为报文。会话层不参与具体的 传输，它提供包括访问验证和会 话管理在内的建立和维护应用之 间通信的机制。如服务器验证户 登录便是由会话层完成的。
第六层：表示层(Presentation layer)
请求发送与接收指示带证实与响应服务
请求发送与接收指示不带证实与响应服务
3.2 物理层与物理接口协议
• 物理层主要功能就是为它的服务用户 （即数据链路层的实体）在具体的物 理媒体上提供发送或接收比特流的能 力，包括：物理连接的建立与拆除， 物理层屏蔽了物理设备和传输媒体的 差异。 • 物理层的协议（规程）与具体的物理 设备、传输媒体及通信手段有关。
表3-1 RS232 常用引脚功能定义
D25脚 2 3 4 5 6 7 8 20 22 D9脚 3 2 7 8 6 5 1 4 9 脚名称 TXD RXD RTS CTS DSR DG DCD DTR RI 功能 发送 接收 请求发送 清除发送 数据设备准备好 信号地 载波检测 数据终端准备好 振铃指示 方向 DTE->DCE DTE<-DCE DTE->DCE DTE<-DCE DTE<-DCE DTE-DCE DTE<-DCE DTE->DCE DTE<-DCE
网络体系结构培训教学课件(PPT84张)
划分层次的概念举例
计算机 1 向计算机 2 通过网络发送文件 。
可以将要做的工作进行如下的划分。 第一类工作与传送文件直接有关。
确信对方已做好接收和存储文件的准备。 双方协调好一致的文件格式。
两个计算机将文件传送模块作为最高的 一层 。剩下的工作由下面的模块负责。
两个计算机交换文件
计算机 1 文件传送模块
2020/7/26
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实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。
对等层：两个不同系统的同名层次。
对等实体：位于不同系统的同名层次中的两个实体。
协议作用在对等实体之间。
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。
意，这里不是要求数据流量小，而是指用于控制、交流的 额外信息流量要尽量少。
2020/7/26
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划分层次的必要性
计算机网络中的数据交换必须遵守事先 约定好的规则。
这些规则明确规定了所交换的数据的格 式以及有关的同步问题（同步含有时序 的意思）。
为进行网络中的数据交换而建立的规则 、标准或约定即网络协议(network protocol)，简称为协议。
各层之间是独立的。 灵活性好。 结构上可分割开。 易于实现和维护。 能促进标准化工作。
层数多少要适当
若层数太少，就会使每一层的协议太复 杂。
层数太多又会在描述和综合各层功能的 系统工程任务时遇到较多的困难。
网络体系结构的几个基本概念
协议：为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、
✓多种通信媒介——有线、无线。 ✓不同种类的设备——通用、专用。 ✓不同的操作系统——Unix、Windows 。 ✓不同的应用环境——固定、移动。 ✓不同种类业务——分时、交互、实时。 ✓用户业务的延续性——不允许出现大的跌宕起伏 它们互相交织，形成了非常复杂的系统应用环境。
教案-第03章 网络管理体系结构
教学设计∕备注讲授内容第三章网络管理体系结构⏹3.1网络一般模型及子模型⏹3.2网络管理系统功能结构⏹3.3网络管理平台⏹3.4网络管理体系结构概述网络管理包括对网络运行状态的监测和控制2个方面。
网络管理系统的任务就是：收集网络中各种设备和系统的工作参数、运行状态信息，并以各种各样的、可视化的方式呈现给网络管理人员，接受网络管理人员的指令,既实施网络控制功能，同时监控指令执行的结果，保证网络设备按照网络管理系统的要求工作。
管理体系结构主要涉及网络管理系统的真实部件和结构，各部件之间的关系,网络管理应该包括的功能以及这些功能如何划分。
在设计网络功能时,会一些问题，其中两个问题格外重要：1、管理功能是由人来执行，还是完全由软件来执行？2、管理功能模块是分布于整个网络，还是尽可能在其中？这些内容构成了网络管理的主要内容。
3.1网络一般模型及子模型1、一般模型无论那种网络管理，网络管理系统基本由4部分组成：多个代理、一个网络管理器或称管理工作站、通用的网络管理协议、1个或多个管理信息库。
主机和网络互连设备等被称为备管设备，驻留在这些被管设备上，配合管理的处理实体称为代理者；实施管理的处理实体称之为管理站；管理站和代理通过交换信息来工作。
信息交换通过一种网络管理协议实现，信息驻留在MIB中。
换句话说，工作站负责接收用户的命令，通过网络管理协议向各代理转发，接收来自代理的通告或中断信息，向用户显示和报告，代理负责接收来自管理进程的命令并发起响应事件、管理协议用于封装和交换管理工作站和代理之间的命令和响应信息。
管理信息库由一个系统内的许多被管对象及其属性组成，实际上就是一个数据库。
它提供有关被管网络设备的信息，这些信息由网络管理站和各代理共享。
教学设计∕备注讲授内容因此一个网络系统从逻辑上可以抽象成以下4个部分：⏹代理；⏹管理工作站；⏹管理协议；⏹管理信息库；⏹这就是网络的一般管理模型。
2、子模型除了一般模型外，还包含如下几个方面的子模型：⏹信息模型（idfornmation model）描述管理的对象；⏹组织模型（organizational model）管理和支持系统的组织方面；⏹通信模型（communication model）描述为实施管理目的所需的通信过程；⏹功能模型（functional model）网络管理任务的组成结构。
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第三章 网络通信的体系结构
几个基本概念
协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定（语义 +
语法 + 规则） – 不同层具有各自不同的协议
实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程
对等层：两个不同系统的同名层次 对等实体：位于不同系统的同名层次中的两个实体
– 协议作用在对等实体之间。
第三章 网络通信的体系结构
常用串行通信标准总线（1）
RS-232-C 串行总线：（3） 三、 RS-232-C 电平转换电路
现在最常用 的 RS-232-C 电 平转换电路是 MAX232 等 （如图），其特 点是单5V供电。
RS232
RS232
TTL
第三章 网络通信的体系结构
常用串行通信标准总线（2）
RS-485 电平转换芯片：
常用的有 MAX481E/483E/485E/487 E/1487E、 SN76176等芯片， 实现TTL电平到RS-485电平的转 换； MAX488E/490E等芯片， 实现TTL电平到RS-422电平的转 换。这些芯片均为单5V电源供电。
第三章 网络通信的体系结构
规程的特性。
第三章 网络通信的体系结构
物 理 层 的 传 输
第三章 网络通信的体系结构
常用串行通信标准总线（1）
RS-232-C 串行总线：（1） 一、 RS-232-C 的电气特性
由于 RS-232-C 总线标准是在 TTL 电路出现之前研 制的，其电平是对称的。 高电平：+3V ~ +15V 低电平： -3V ~ -15V 并且 RxD、TxD 使用负逻辑， 即高电平表示逻辑 0、低电平表示逻辑 1 其它控制信号使用正逻辑
常用串行通信标准总线（3）
RS-422/RS-485 连接电路（两点连接） ：
传输介质为双绞线，R1为匹配电阻，消除反射信号。
双绞线的特性阻抗， 一般要求节距比 D/d<=10，D为节距、 d为线外径；若使用 12mm 平方的双绞线， 每米100匝时特性阻抗
（a）RS-485
为123欧姆，每米40匝
传
输
层
负责一个进程到另一个进程之间的信息传送
– 端口寻址（确定特定进程）
– 拆分和组装
传输层的主要功能 : – 连接管理 建立端到端的连接 将上层应用加以区分(端口号) – 流量控制（端到端） 面向连接的可靠服务(如:TCP) – 差错控制（端到端） 或无连接的不可靠服务(如
第三章 网络通信的体系结构
常用串行通信标准总线（1）
RS-232-C 串行总线：（2） 二、 RS-232-C 的连接器
RS-232-C总线标准采用的是25芯D型连接器，但是现在计算机 上保留使用的是9芯D型连接器（如图），各个引脚信号如下。 1、载波检测(DCD、入) 1 2 3 4 5 计 2、接受数据(RXD、入) 算 机 3、发送数据(TXD、出) 端 4、数据终端准备好(DTR、出) 6 7 8 9 其中 1 、 4 、 6 、 7 、 8 、 5、信号地线(SGND) 6、数据设备准备好(DSR、入) 9信 号 ，均 是 要 与 7、请求发送(RTS、出) MODEM 联 系 ， 2 、 3 、 8、清除请求发送(CTS、入) 5 信号就可以构成串行 通信。 9、振铃指示(RI、入)
数据链路层的基本功能（2）
差错控制：
一般方法：接收方给发送方一个反馈（响应）； 出错情况： - 帧（包括发送帧和响应帧）出错； - 帧（包括发送帧和响应帧）丢失。
通过计时器和序号保证每帧最终交给目的网络层仅一次，
这是数据链路层的一个主要功能。
第三章 网络通信的体系结构
数据链路层的基本功能（3）
流量控制：
RS-422/RS-485 串行通信总线：（1）
由于 RS-232-C 总线推出较早，因此在使用中暴露 出了明显的缺点，主要表现在： 1）传输速率不够快； 2）传输距离不够远； 3）非平衡接口、共用信号地，故电气性能不佳； 4）接口处各信号容易产生串扰； 5）未规定连接器。
第三章 网络通信的体系结构
第三章 网络通信的体系结构
数据链路层的基本功能（1）
数据成帧 —— 方法3：带字符填充的首尾界符法
起始字符 DLE STX，结束字符 DLE ETX； 字符填充。 缺点：局限于8位字符和ASCII字符传送。
第三章 网络通信的体系结构
ห้องสมุดไป่ตู้
数据链路层的基本功能（1）
数据成帧 —— 方法4：物理层编码违例法
数据链路层的主要功能： 数据链路的建立与拆除。 数据的检错与纠错。
IEEE802模型将OSI的 L2划分为 上层：逻辑链路控制子层(LLC)
指明上一层所对应的协议 底层：媒介访问控制子层(MAC) 定义了数据发送的机制，差 错检测
第三章 网络通信的体系结构
数 据 链 路 层 的 传 输
第三章 网络通信的体系结构
数据发送端 封 应用层 表示层 装 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
第三章 网络通信的体系结构
使用 OSI 模型的传输过程
用户数据 段 报文 帧 比特 T2
L5 数据 L4 数据 L3 数据
H5 H4 H3 H2
5
5
L5 数据 L4 数据 L3 数据 T2
H5 H4 H3 H2
4
4
3
3
L2 数据
本 章 小 结
第三章 网络通信的体系结构
物 理 层
负责在物理介质上传输比特流
– 接口与介质的物理特性 – 比特的表示 物理层的主要特点： – 数据速率 完成相邻结点之间原始比特流的 – 同步 传输。 – 线路配置 提供为建立、维护和释放物理连 – 物理拓扑 接所需要的机械、电气、功能与 – 传输方式
网 络 层
负责将包从源地址传到目的地址
– 逻辑寻址（确定 IP 地址） – 路由
– 流量统计与记帐
网络层的功能：
为互连网中每个设备分配逻辑地址 互连多种数据链路
决定数据传输路径(根据路由信息)
第三章 网络通信的体系结构
网 络 层 的 传 输
第三章 网络通信的体系结构
路 由 算 法
最优化原则
基于反馈机制
流量控制主要在传输层实现
第三章 网络通信的体系结构
数据链路层的基本功能（4）
为网络层提供服务：
无确认无连接服务，适用于： • 误码率很低的线路，错误恢复留给高层； • 实时业务 • 大部分局域网
有确认无连接服务，适用于不可靠的信道，如无线网；
有确认有连接服务，适用于需要可靠传输的场合
第三章 网络通信的体系结构
最短路径路由算法
洪泛算法
基于流量的路由算法 距离向量路由算法
链路状态路由算法
分层路由
第三章 网络通信的体系结构
第三章 通信网络的体系结构
§3-1 OSI参考模型
§3-2 低层协议
§3-3 高层协议
§3-4 网络互连
高层协议
§3-5 现场总线网络模型
本 章 小 结
第三章 网络通信的体系结构
时特性阻抗为129欧姆。
（b）RS-422
第三章 网络通信的体系结构
常用串行通信标准总线（3）
RS-422/RS-485 连接电路（多点连接） ：
RS--422
第三章 网络通信的体系结构
数 据 链 路 层
负责链路上数据帧的可靠传输 – 成帧 – 物理寻址 – 定界与同步：产生、识 别帧的边界 – 流量控制：使收发双方 传输速率匹配 – 差错控制：采用ARQ(自 动重传请求)等方法
第三章 网络通信的体系结构
工业网络
第三章
通信网络的体系结构
第三章 网络通信的体系结构
第三章 通信网络的体系结构
§3-1 OSI参考模型
§3-2 低层协议 参考模型
§3-3 高层协议
§3-4 网络互连
§3-5 现场总线网络模型
本 章 小 结
第三章 网络通信的体系结构
协 议 分 层
为了在所有类型的计算机之间建立允许通信 的网络系统，减少通信协议设计的复杂性，大多 数网络都按层或级的方式来组织，每一层都建立 在它的下层之上。 不同的网络，其层的数量、各层的名字、内 容和功能不尽相同。然而，在所有的网络中，每 一层的目的都是向其上一层提供一定的服务，而 把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。
2
2
L2 数据
01010101010101011010100000100000
1
1
01010101010101011010100000100000
传输介质
第三章 网络通信的体系结构
第三章 通信网络的体系结构
§3-1 OSI参考模型
§3-2 低层协议 低层协议
§3-3 高层协议
§3-4 网络互连
§3-5 现场总线网络模型
接口：相邻两层之间交互的界面 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
第三章 网络通信的体系结构
OSI 参考模型的分层结构（1）
主机 A 主机 B 应用层协议 表示层协议 会话层协议 传输层协议 网络层协议 数据链路层协议
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
数据链路层的基本功能（1）
数据成帧 —— 方法1：字符计数法
在帧头中用一个域（字段）来表示整个帧的字符个数
缺点：若计数出错，对本帧和后面的帧有影响。
第三章 网络通信的体系结构
数据链路层的基本功能（1）
数据成帧 —— 方法2：带位填充的首尾标志法 帧的起始和结束都用一个特殊的位串
“01111110”（7EH）， 称为标记（flag） ； “0”比特插入删除技术