《计算机网络技术基础》第三章

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3.1 网络体系结构概述
3.1.2 分层设计
为了减少网络设计的复杂性，绝大多数网络采用分层设计方法。所谓分层设计方法，就是按照 信息的流动过程将网络的整体功能分解为一个个的功能层，同一机器上的相邻功能层之间通过接口 进行信息传递，不同机器上的同等功能层之间采用相同的协议。
为了便于理解分层设计的思 想，首先以邮政通信系统为例 进行说明。如图3-1所示，在整 个通信过程中主要涉及三个层 次，即用户子系统、邮局子系 统和运输部门子系统。
用户 （写信人）
用户/邮局约定 （信封格式及邮票）
邮政局
邮局/运输部门约定 （到站地点、时间等）
运输部门
用户间约定 （信件格式和内容）
邮局间约定 （邮政编码等）
运输部门间约定 （到站地点、费用等）
用户 （收信人）
邮政局
运输部门
甲地
乙地
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图3-1 邮政通信系统分层模型
用户子系统 邮局子系统 运输部门子系统
掌握OSI参考模型中数据传输的过程。
标
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3.1 网络体系结构概述
网络体系结构就是指为了实现计算机间的通信合作， 把计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，并规定 同层次实体通信的协议及相邻层之间的接口服务。简单 地说，网络体系结构就是网络各层及其协议的集合。因 此，要理解网络体系结构，就必须了解网络体系结构的 分层设计原理和网络协议。
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3.1 网络体系结构概述
3.1.1 网络协议
想要让两台计算机进行通信，必须使它们采用相同的信息交换规则。我们把在计算 机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的规则称为网络协议（Network Protocol）或通信协议（Communication Protocol）。
网络协议主要由以下3个要素组成： 语法：规定用户数据与控制信息的结构与格式。 语义：规定通信双方需要发出何种控制信息、完成何种动 作及做出何种响应等。 时序：又称“同步”，用于规定事件实现顺序的详细说明， 即通信双方动作的时间、速度匹配和事件发生的顺序等。
本章主要讲解计算机网络体系结构的基本 概 念 、 开 放 式 系 统 互 连 （ OSI ） 参 考 模 型 和 TCP/IP参考模型。
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了解网络协议的概念和分层设计的 思想。
学 习
掌握OSI参考模型的分层结构及各层 功能。
目
掌握TCP/IP参考模型的分层结构及 各层功能。
理解OSI参考模型和TCP/IP 模型的区别。
为此，许多标准化机构积极开展了网络体系结构标准化方面的工作，其中最为 著名的就是国际标准化组织ISO提出的开放系统互连参考模型，即OSI参考模型。
OSI参考模型并不是一个特定的硬件设备或一套软件例程，而是一种严格的理 论模型，是厂商在设计硬件和软件时必须遵循的通信准则。OSI模型是一个开放式 系统模型，它的目的就是在不需要改变不同系统的软硬件逻辑结构的前提下，使 不同系统之间可以通信。
在计算机网络环境中，两台计算机中两个程序之间进行通信的过程与邮政通 信的过程十分相似。应用程序对应于用户，计算机中进行通信的进程（也可以是 专门的通信处理机）对应于邮局，通信设施对应于运输部门。
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3.1 网络体系结构概述
计算机网络的层次模型如图3-2所示， 不同计算机同等层之间的通信规则就是该 层使用的协议，如有关第N层的通信规则 的集合就是第N层的协议。而同一计算机 的不同功能层之间的通信规则称为接口 （Interface），如在第N层和第（N+1）层 之间的接口称为N/（N+1）层接口。对于 不同的网络，它的分层数量、各层的名称 和功能以及协议都各不相同。但是，在所 有的网络中，每一层的目的都是向它的上 一层提供服务，并隐藏下层的实现细节。
计算机网络技术基础
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03
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第3章
网络体系 结构
章节导读
计算机网络是一个庞大的、多样化的复杂 系统，涉及多种通信介质、多厂商和异种机互 连、高级人机接口等各种复杂的技术问题。要 使这样一个系统高效、可靠地运转，网络中的 各个部分都必须遵守一套合理而严谨的网络标 准。这套网络标准就称之为网络体系结构。
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图3-2 计算机网络的层次模型
3.1 网络体系结构概述
协议层次化不同于程序设计中模块化的 概念。在程序设计中，各模块可以相互独立， 任意拼装或者并行。网络协议层次则有上下 之分，它是依数据的流动而产生的。组成不 同计算机同等层的实体称为对等进程（Peer Process）。对等进程不一定非是相同的程序， 但其功能必须完全一致，且采用相同的协议。
3.1 网络体系结构概述
从图3-1中可以看出，邮政系统中的各种约定都是为了将信件从写信人送到 收信人而设计的，也就是说，它们是因信息的流动而产生的。这些约定可以分为 两种，一种是同等机构间的约定，如用户之间的约定、邮政局之间的约定和运输 部门之间的约定；另一种是不同机构间的约定，如用户与邮政局之间的约定、邮 政局与运输部门之间的约定。
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3.2 OSI参考模型
OSI参考模型从下到上由物用层组成，如图3-3所示。低层 （物理层、数据链路层）执行的功能与物理通信相关，如构建 帧、传输含有包的信号；中间层（网络层、传输层、会话层） 协调结点间的网络通信，如确保通信会话无中断、无差错地持 续进行；高层（表示层、应用层）的工作直接影响软件应用和 数据表示，包括数据格式化、加密以及数据与文件传输管理。
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3.2 OSI参考模型
世界上第一个网络体系结构是1974年由IBM公司提出的“系统网络体系结构 （System Network Architecture，SNA）”。此后，许多公司纷纷推出了各自的网 络体系结构。虽然这些体系结构都采用了分层技术，但层次的划分、功能的分配 及采用的技术均不相同。随着信息技术的发展，不同结构的计算机网络互联已成 为迫切需要解决的问题。
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提示
3.1 网络体系结构概述
计算机网络体系结构是关于计算机网络应设置哪几层，每层应提供 哪些功能的精确定义。也就是说，网络体系结构只是从功能上描述计算 机网络的结构，而不关心每层硬件和软件的组成，也不解决这些硬件或 软件的实现问题，它只是为各个标准化组织制定协议标准提供了一个参 考模型。因此网络体系结构是众多现有网络标准的抽象，也是制定新的 网络标准与协议的准则。