(duan)第04-05讲 计算机网络体系结构-OSI模型
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北京化工大学北方学院信息院
3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.3 网络体系结构的一些术语
4. 服务原语
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3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.3 网络体系结构的一些术语
5. 协议数据单元(PDU)/服务数据单元(SDU)/接口数据单元(IDU) PDU 对等层上传送数据的单位。 SDU
3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
OSI参考模型的各层功能
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.3 物理层
物理层的任务是:
实现在物理媒体上透明地传送原始比特流。
某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.3 物理层
物理层位于OSI参考模型的最低层，它直接 面向原始比特流的传输。为了实现原始比特流的 物理传输，物理层必须解决好包括传输介质、信 道类型、数据与信号之间的转换、信号传输中的 衰减和噪声等在内的一系列问题。
3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.3 网络体系结构的一些术语 1. 实体与对等实体
实 体
任何可以发送或接收信息的硬件或软件进程。
对等实体 不同机器上位于同一层次、完成相同功能的实体。
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
国际标准化组织 （International Standards Organization ，ISO）在 1984年公布了开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection 简称OSI）
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3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.1 建立计算机网络体系结构的必要性
计算机网络是一个复杂的系统。为了降低系统设 计和实现的难度，把计算机网络要实现的功能进行结 构化和模块化的设计，将整体功能分为几个相对独立 的子功能层次，各个功能层次间进行有机的连接，下 层为其上一层提供必要的功能服务。这种层次结构的 设计称为网络层次结构模型。
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1984年公布了开放系统互 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。 所谓网络体系结构就是为了完成计算机间的 通信合作，把各个计算机互联的功能划分成定义 明确的层次，规定了同层次进程通信的协议及相 邻层之间的接口及服务。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。
邮政通信功能划分
老王
客户
源支局
中转
客户
目的支局
应用 接收信件 传输控制 盖接收邮戳
打包、分拣
选择下一站 接收 发送 业务 邮包
到站
驿 站 运输 汽车
选择下一站 接收 业务 发送 邮包
驿 站 运输 航空
拆包 接收 业务 发送 邮包
清华大学
北京总局
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浙江大学
下层给上层返回结果数据的单位。
IDU 相邻层之间传递参数和返回结果数据的单位。
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3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.3 网络体系结构的一些术语
服务与协议的区别
协议：“水平的”，控制对等实体之间通信的规则 服务：“垂直的”，由下层向上层通过层间接口提供的
第3章 计算机网络体系结构
教学重点和难点： OSI模型七层功能及其关系； OSI的相邻层之间通信的过程； 不同计算机上同等层之间的通信过程；
TCP/IP模型体系结构；
TCP/IP模型与ISO模型的比较。
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3.1 计算机网络体系结构概述
北京化工大学北方学院信息院
3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.2
7 6
OSI七层模型
处理网络应用 数据表示 主机间通信 端到端的连接 寻址和最短路径 介质访问（接入） 二进制传输
应用层Application 表示层Presentation 会话层session
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北京化工大学北方学院信息院源自一个邮政通信的例子
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小张
邮局
浙江大学
邮局 北京 上海 杭州 老王
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小张
应用
投递信件 传输控制 盖发送邮戳
物理层管理
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.3 物理层 特 能
提供建立、维护和拆除物理链路所需的四种特性： 机械特性：物理连接器的尺寸、形状、规格； 电气特性：信号电平，脉冲宽度，频率，数据 传送速率，最大传送距离等；
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.3 物理层 功 能 物理连接的建立与拆除
物理层服务数据单元传输
3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.3 网络体系结构的一些术语 2. 协议
网络协议 对等实体之间交换数据或通信时所必须 遵守的规则或标准的集合。
语义 即需要发出何种 控制信息，完成 何种动作以及作 出何种响应
语法 定义数据和控制信 息的结构或格式
语法 事件实现顺序 的详细说明
做什么？怎么做？何时做？
差错控制最常用的方法是检错重发，接收方通过对差错编码（如奇 偶校验码）的检查，检测收到的帧在传输过程中是否发生差错，一旦发 现差错，就通知对方重新发送这帧，这就要求接收方收完一帧后，向发 送方反馈一个接收是否正确的信息，使发送方据此做出是否需要重新发 送的决定。发送方仅当收到正确的反馈信号后，才能认为该帧已经正确 发送完毕；否则需要重发，直至正确为止。
3.2.4 数据链路层 功 能
帧同步；
差错控制；
流量控制； 链路管理。
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
数据链路层功能
1. 帧同步功能
在数据链路层，数据以帧为单位传送。帧同步是指接收方从 接收到的比特流中明确地区分出数据帧的起始与终止的地方。
数据链路层将接收到的二进制数据流封装成帧（包含目的 地址、源地址、数据段以及其他控制信息），然后按顺序传 输帧，并负责处理接收端发回的确认帧的信息。 数据链路层具有流量控制和检错功能，帧的重发 。
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
常用的帧同步的方法有以下几种：
(1) 字符计数法
(2) 带字符填充的首尾界符法 (3) 带位填充的首尾标志法
(4) 物理层编码违例法
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
数据链路层功能
2. 差错控制功能
所谓差错是指接收端收到的数据与发送端实际发出的数据出现不一 致的现象。
数据链路层通过使用计时器和序号来保证每帧最终都能被正确地递 交给网络层。
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
数据链路层功能
3. 流量控制功能 在数据链路层引入了流量控制机制。流量控制的作用就 是使发送方所发出的数据流量不要超过接收方所能接收的 速率。流量控制的关键是需要有一种信息反馈机制，使发 送方能了解接收方是否具备足够的接收及处理能力。
3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.2 网络体系结构分层结构优点
独立性强。各层之间相对独立，上层不管下层如何实 现，只要下层提供可靠的服务
适应性强。某一层发生变化，只要对上层提供的服务 不变，就不会对系统产生大的影响
易于实现和维护。大问题分解成小问题，系统结构清 晰，维护方便
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功能特性：接口引脚的功能作用；
规程特性：信号时序，应答关系，操作过程。
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.4 数据链路层
在物理层传送的比特流的基础上，数据链路层负责建立相
邻节点之间的数据链路，提供节点之间的可靠的数据传输。
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.3 物理层 数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment） 网络中用于处理用户数据的设备，使计算机网络中的数据源 和信源。DTE是资源子网的实体，通常是一台计算机。其所 发出的信号通常不能直接在网络上传输，而是借助于DCE来 实现。 数据电路端设备DCE（Data Circuit Terminating Equipment） 介于DTE与网络传输介质之间的设备，用于将DTE发出的数 字信号变为适合于在传输介质上传输的信号形式，并将它传 送到传输介质上，相反，又可以从传输介质上接受远方传来 的信号，并将它转换为计算机能接收的数字信号形式并送往 计算机。比如ADSL中用的调制解调器
5
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传输层transport
网络层Network 数据链路层Data Link 物理层Physical
2
1
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
在物理传输介质上进行实际传输
参见Flash演示
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.1 OSI划分层次的原则
层数不能太多，也不能太少。 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。 每一层应该有定义明确的功能，或者在涉及的技术方 面与其它功能层次有明显不同。 每一层的功能要尽量局部化。 考虑数据处理的需要。 每一层只与它的上下邻层产生接口，规定相应的业务。 层次的划分应有利于标准化工作。
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3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.3 网络体系结构的一些术语 3. 服务与接口
服 务 在网络分层结构模型中，每一层为相邻 的上一层所提供的功能称为服务。 服务访问点 在同一系统中相邻两层的实体进行交互 的地方,通常称为服务访问点SAP。
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3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.3 网络体系结构的一些术语
4. 服务原语 请求：由服务用户发往服务提供者，请求它 完成某项工作，如发送数据。 服务原语： 指示：由服务提供者发往服务用户，指示发 生了某些事件。 响应：由服务用户发往服务提供者，作为对前 面发生的指示的响应。 确认：由服务提供者发往服务用户，作为对前 面发生的请求的证实。 上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换 一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。
第3章 计算机网络体系结构
基本要求： 掌握计算机网络体系结构基本概念；熟悉 ISO/OSI开放系统互连参考模型各层的功能，OSI 的相邻层之间通信的过程，不同计算机上同等层 之间的通信过程；熟悉OSI模型的每一层数据的 名称；熟悉TCP/IP体系结构及各层协议，。
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3.1.3 网络体系结构的一些术语
4. 服务原语
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3.1.3 网络体系结构的一些术语
5. 协议数据单元(PDU)/服务数据单元(SDU)/接口数据单元(IDU) PDU 对等层上传送数据的单位。 SDU
3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
OSI参考模型的各层功能
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.3 物理层
物理层的任务是:
实现在物理媒体上透明地传送原始比特流。
某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。
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3.2.3 物理层
物理层位于OSI参考模型的最低层，它直接 面向原始比特流的传输。为了实现原始比特流的 物理传输，物理层必须解决好包括传输介质、信 道类型、数据与信号之间的转换、信号传输中的 衰减和噪声等在内的一系列问题。
3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.3 网络体系结构的一些术语 1. 实体与对等实体
实 体
任何可以发送或接收信息的硬件或软件进程。
对等实体 不同机器上位于同一层次、完成相同功能的实体。
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
国际标准化组织 （International Standards Organization ，ISO）在 1984年公布了开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection 简称OSI）
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3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.1 建立计算机网络体系结构的必要性
计算机网络是一个复杂的系统。为了降低系统设 计和实现的难度，把计算机网络要实现的功能进行结 构化和模块化的设计，将整体功能分为几个相对独立 的子功能层次，各个功能层次间进行有机的连接，下 层为其上一层提供必要的功能服务。这种层次结构的 设计称为网络层次结构模型。
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1984年公布了开放系统互 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。 所谓网络体系结构就是为了完成计算机间的 通信合作，把各个计算机互联的功能划分成定义 明确的层次，规定了同层次进程通信的协议及相 邻层之间的接口及服务。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。
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下层给上层返回结果数据的单位。
IDU 相邻层之间传递参数和返回结果数据的单位。
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3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.3 网络体系结构的一些术语
服务与协议的区别
协议：“水平的”，控制对等实体之间通信的规则 服务：“垂直的”，由下层向上层通过层间接口提供的
第3章 计算机网络体系结构
教学重点和难点： OSI模型七层功能及其关系； OSI的相邻层之间通信的过程； 不同计算机上同等层之间的通信过程；
TCP/IP模型体系结构；
TCP/IP模型与ISO模型的比较。
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3.1 计算机网络体系结构概述
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.2
7 6
OSI七层模型
处理网络应用 数据表示 主机间通信 端到端的连接 寻址和最短路径 介质访问（接入） 二进制传输
应用层Application 表示层Presentation 会话层session
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.3 物理层 特 能
提供建立、维护和拆除物理链路所需的四种特性： 机械特性：物理连接器的尺寸、形状、规格； 电气特性：信号电平，脉冲宽度，频率，数据 传送速率，最大传送距离等；
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.3 物理层 功 能 物理连接的建立与拆除
物理层服务数据单元传输
3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.3 网络体系结构的一些术语 2. 协议
网络协议 对等实体之间交换数据或通信时所必须 遵守的规则或标准的集合。
语义 即需要发出何种 控制信息，完成 何种动作以及作 出何种响应
语法 定义数据和控制信 息的结构或格式
语法 事件实现顺序 的详细说明
做什么？怎么做？何时做？
差错控制最常用的方法是检错重发，接收方通过对差错编码（如奇 偶校验码）的检查，检测收到的帧在传输过程中是否发生差错，一旦发 现差错，就通知对方重新发送这帧，这就要求接收方收完一帧后，向发 送方反馈一个接收是否正确的信息，使发送方据此做出是否需要重新发 送的决定。发送方仅当收到正确的反馈信号后，才能认为该帧已经正确 发送完毕；否则需要重发，直至正确为止。
3.2.4 数据链路层 功 能
帧同步；
差错控制；
流量控制； 链路管理。
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
数据链路层功能
1. 帧同步功能
在数据链路层，数据以帧为单位传送。帧同步是指接收方从 接收到的比特流中明确地区分出数据帧的起始与终止的地方。
数据链路层将接收到的二进制数据流封装成帧（包含目的 地址、源地址、数据段以及其他控制信息），然后按顺序传 输帧，并负责处理接收端发回的确认帧的信息。 数据链路层具有流量控制和检错功能，帧的重发 。
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
常用的帧同步的方法有以下几种：
(1) 字符计数法
(2) 带字符填充的首尾界符法 (3) 带位填充的首尾标志法
(4) 物理层编码违例法
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
数据链路层功能
2. 差错控制功能
所谓差错是指接收端收到的数据与发送端实际发出的数据出现不一 致的现象。
数据链路层通过使用计时器和序号来保证每帧最终都能被正确地递 交给网络层。
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
数据链路层功能
3. 流量控制功能 在数据链路层引入了流量控制机制。流量控制的作用就 是使发送方所发出的数据流量不要超过接收方所能接收的 速率。流量控制的关键是需要有一种信息反馈机制，使发 送方能了解接收方是否具备足够的接收及处理能力。
3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.2 网络体系结构分层结构优点
独立性强。各层之间相对独立，上层不管下层如何实 现，只要下层提供可靠的服务
适应性强。某一层发生变化，只要对上层提供的服务 不变，就不会对系统产生大的影响
易于实现和维护。大问题分解成小问题，系统结构清 晰，维护方便
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功能特性：接口引脚的功能作用；
规程特性：信号时序，应答关系，操作过程。
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.4 数据链路层
在物理层传送的比特流的基础上，数据链路层负责建立相
邻节点之间的数据链路，提供节点之间的可靠的数据传输。
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.3 物理层 数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment） 网络中用于处理用户数据的设备，使计算机网络中的数据源 和信源。DTE是资源子网的实体，通常是一台计算机。其所 发出的信号通常不能直接在网络上传输，而是借助于DCE来 实现。 数据电路端设备DCE（Data Circuit Terminating Equipment） 介于DTE与网络传输介质之间的设备，用于将DTE发出的数 字信号变为适合于在传输介质上传输的信号形式，并将它传 送到传输介质上，相反，又可以从传输介质上接受远方传来 的信号，并将它转换为计算机能接收的数字信号形式并送往 计算机。比如ADSL中用的调制解调器
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传输层transport
网络层Network 数据链路层Data Link 物理层Physical
2
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在物理传输介质上进行实际传输
参见Flash演示
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3.2 ISO/OSI开放系统互连参考模型
3.2.1 OSI划分层次的原则
层数不能太多，也不能太少。 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。 每一层应该有定义明确的功能，或者在涉及的技术方 面与其它功能层次有明显不同。 每一层的功能要尽量局部化。 考虑数据处理的需要。 每一层只与它的上下邻层产生接口，规定相应的业务。 层次的划分应有利于标准化工作。
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3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.3 网络体系结构的一些术语 3. 服务与接口
服 务 在网络分层结构模型中，每一层为相邻 的上一层所提供的功能称为服务。 服务访问点 在同一系统中相邻两层的实体进行交互 的地方,通常称为服务访问点SAP。
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3.1 计算机网络体系结构概述
3.1.3 网络体系结构的一些术语
4. 服务原语 请求：由服务用户发往服务提供者，请求它 完成某项工作，如发送数据。 服务原语： 指示：由服务提供者发往服务用户，指示发 生了某些事件。 响应：由服务用户发往服务提供者，作为对前 面发生的指示的响应。 确认：由服务提供者发往服务用户，作为对前 面发生的请求的证实。 上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换 一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。
第3章 计算机网络体系结构
基本要求： 掌握计算机网络体系结构基本概念；熟悉 ISO/OSI开放系统互连参考模型各层的功能，OSI 的相邻层之间通信的过程，不同计算机上同等层 之间的通信过程；熟悉OSI模型的每一层数据的 名称；熟悉TCP/IP体系结构及各层协议，。
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