计算机网络技术第3章 计算机网络体系结构讲解
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第9页
实体 服务
系统A
接口
对等层 对等实体
物理网络
系统B
第10页
网络分层体系结构
系统A
N+1 N N-1
系统B
Pn+1
N+1
Pn
N
Pn-1
N-1
3
P3
3
2
P2
2
1
P1
1
物理通信线路
同一网络中，任意两个端 系统必须具有相同的层次
每层使用其下层提供的服 务，并向其上层提供服务
通信只在对等层间进行 （间接传输、逻辑传输、虚 拟传输），非对等层之间不 能互相“通信”
网络 接口
通信网络
计算机 2 文件传送模块
网络 接口
通信服务模块 网络接入模块
两个计算机交换文件
第6页
3.1.2 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，在不同层上予以解决。 网络的层次结构方法要解决的问题：
– 网络应该具有哪些层次？每一层有独立的功能？ （分层与功能）
第4页
为了简化设计与实现互连采用分层方法
发信人 信件内容 邮局 邮件地址
运输系统 货物地址
对信件内容的共识
P3
对信件如何传递的共识
P2
对货物如何运输的共识
P1
信件内容 邮件地址 货物地址
收信人 邮局 运输系统
公路，铁路，航空
对照两个人收发信件
第5页
计算机 1 文件传送模块
通信服务模块 网络接入模块
第3章 计算机网络体系结构
本章内容
– 计算机的网络体系结构 – 网络参考模型 – 五层网络参考模型
第1页
3.1 计算机网络体系结构
发展背景 分层原理 基本概念
第2页
3.1.1 发展背景
网络体系结构提出的背景——计算机网络的 复杂性、异质性
– 不同的通信介质——有线、无线等 – 不同种类的设备——主机、路由器、交换机、复
第17页
下层把上层的PDU作为本层的用户数据，然后加入本 层的协议头部（尾部）加以封装，形成本层的PDU。
N+1层PDU
协议头 用户数据
N层PDU
协议头
用户数据
数据在源站自上而下递交的过程实际上就是不断封装 的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断 拆封的过程。
Βιβλιοθήκη Baidu
第18页
数据多层封装
计算机 1
– 通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则
第13页
时序例
建立连接
数据传输
释放连接
t
连接请求 连接确认
连接确认 数据
确认 释放连接
释放确认 释放确认
t
第14页
网络体系结构中：
– 每层可能会有若干个协议 – 一个协议只属于一个层次
协议可以由软件或硬件来实现：
– 网络通信协议软件、网络驱动程序 – 网络硬件
IBM的BSC规程 SOH HEAD STX
TEXT
ETX BCC
语义
– 对协议中各协议元素的含义的解释，例如：
在HDLC协议中，标志Flag(7EH)表示报文的开始和结束 在BSC协议中，SOH(01H)表示报文的开始，STX(02H)表示报文正 文的开始，ETX(03H)表示报文正文的结束
时序（同步）
第16页
3. 数据单元
(n)协议控制信息PCI(Protocol Control Information) ： (n)对等实体为了协调其共同操作所使用的信息。 (n)用户数据UD(User Data) ： 以(n+1)实体的名义在(n)实体之间传送的数据。 (n)协议数据单元PDU(Protocol Data Unit) ： 由(n)协议控制信息和可能的(n)用户数据组成。
第15页
2. 接口和服务
网络分层体系结构中，相邻两层之间都有一 个接口，每一层必须依靠下层提供的服务来 与另一台主机的对等层通信，服务由下层通 过接口提供给其相邻上层。
– 上层使用下层提供的服务——Service user； – 下层向上层提供服务——Service provider。
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
– 各层之间如何进行交互？交接要方便（服务与接 口）
– 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议）
第7页
3.1.3 基本概念
计算机网络体系结构：计算机网络中同层次 进程通信的协议以及相邻层之间的接口和服 务的集合。
第8页
1. 实体和协议
实体：层中的活动元素，层中的功能由实体来完成。 任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 对等层：不同主机中的同一层次。 对等实体：不同主机中的位于同一层次的实体。 协议：通信双方在通信中对等实体必须遵守的规则、 标准或约定。 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：某一层向它的上一层提供的一组原语或操作， 服务定义了该层的一种能力，通过接口提供给其相邻 上层。
公路，铁路，航空
– 收信人与发信人之间、邮局之间，是在直接通信吗？ – 邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ – 邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？
第12页
通信协议的三要素
语法
– 传输信息的数据结构或数据格式。例如：
ISO的HDLC规程 Flag Address Ctrl
Data
FCSS Flag
用设备等 – 不同的操作系统——UNIX、Windows等 – 不同的软/硬件、接口和通信约定（协议） – 不同的应用环境——固定、移动等… – 不同种类业务——分时、交互、实时等
第3页
对于复杂的网络系统，为了简化设计与实现互 连采用分层方法。 国际标准化组织（ISO）1983年形成了开放式 系统互连参考模型的正式文件（ISO7498国际 标准），即七层网络体系结构。
实际的物理通信只在最底 层完成
Pn：第n层协议，即第n层 对等实体间通信时必须遵循 的规则或约定
第11页
对等通信例：两个人收发信件
发信人 信件内容 邮局 邮件地址
运输系统 货物地址
对信件内容的共识
P3
对信件如何传递的共识
P2
对货物如何运输的共识
P1
信件内容 邮件地址 货物地址
收信人 邮局 运输系统
AP1
应用层首部
5
运输层首部 H5
网络层首部
4 链路层
H4 H5
3
首部
H3 H4 H5
应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据
计算机 2 AP2
5
4 链路层 尾部 3
2
H2 H3 H4 H5 应 用 程 序 数 据 T2
2
1
10100110100101 比 特 流 110101110101
1
物理传输媒体
第19页
在目的站，某一层只能识别由源站对等层封 装的“信封”，而对于被封装在“信封”内 部的“数据”仅仅是拆封后将其提交给上层 ，本层不作任何处理。
实体 服务
系统A
接口
对等层 对等实体
物理网络
系统B
第10页
网络分层体系结构
系统A
N+1 N N-1
系统B
Pn+1
N+1
Pn
N
Pn-1
N-1
3
P3
3
2
P2
2
1
P1
1
物理通信线路
同一网络中，任意两个端 系统必须具有相同的层次
每层使用其下层提供的服 务，并向其上层提供服务
通信只在对等层间进行 （间接传输、逻辑传输、虚 拟传输），非对等层之间不 能互相“通信”
网络 接口
通信网络
计算机 2 文件传送模块
网络 接口
通信服务模块 网络接入模块
两个计算机交换文件
第6页
3.1.2 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，在不同层上予以解决。 网络的层次结构方法要解决的问题：
– 网络应该具有哪些层次？每一层有独立的功能？ （分层与功能）
第4页
为了简化设计与实现互连采用分层方法
发信人 信件内容 邮局 邮件地址
运输系统 货物地址
对信件内容的共识
P3
对信件如何传递的共识
P2
对货物如何运输的共识
P1
信件内容 邮件地址 货物地址
收信人 邮局 运输系统
公路，铁路，航空
对照两个人收发信件
第5页
计算机 1 文件传送模块
通信服务模块 网络接入模块
第3章 计算机网络体系结构
本章内容
– 计算机的网络体系结构 – 网络参考模型 – 五层网络参考模型
第1页
3.1 计算机网络体系结构
发展背景 分层原理 基本概念
第2页
3.1.1 发展背景
网络体系结构提出的背景——计算机网络的 复杂性、异质性
– 不同的通信介质——有线、无线等 – 不同种类的设备——主机、路由器、交换机、复
第17页
下层把上层的PDU作为本层的用户数据，然后加入本 层的协议头部（尾部）加以封装，形成本层的PDU。
N+1层PDU
协议头 用户数据
N层PDU
协议头
用户数据
数据在源站自上而下递交的过程实际上就是不断封装 的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断 拆封的过程。
Βιβλιοθήκη Baidu
第18页
数据多层封装
计算机 1
– 通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则
第13页
时序例
建立连接
数据传输
释放连接
t
连接请求 连接确认
连接确认 数据
确认 释放连接
释放确认 释放确认
t
第14页
网络体系结构中：
– 每层可能会有若干个协议 – 一个协议只属于一个层次
协议可以由软件或硬件来实现：
– 网络通信协议软件、网络驱动程序 – 网络硬件
IBM的BSC规程 SOH HEAD STX
TEXT
ETX BCC
语义
– 对协议中各协议元素的含义的解释，例如：
在HDLC协议中，标志Flag(7EH)表示报文的开始和结束 在BSC协议中，SOH(01H)表示报文的开始，STX(02H)表示报文正 文的开始，ETX(03H)表示报文正文的结束
时序（同步）
第16页
3. 数据单元
(n)协议控制信息PCI(Protocol Control Information) ： (n)对等实体为了协调其共同操作所使用的信息。 (n)用户数据UD(User Data) ： 以(n+1)实体的名义在(n)实体之间传送的数据。 (n)协议数据单元PDU(Protocol Data Unit) ： 由(n)协议控制信息和可能的(n)用户数据组成。
第15页
2. 接口和服务
网络分层体系结构中，相邻两层之间都有一 个接口，每一层必须依靠下层提供的服务来 与另一台主机的对等层通信，服务由下层通 过接口提供给其相邻上层。
– 上层使用下层提供的服务——Service user； – 下层向上层提供服务——Service provider。
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
– 各层之间如何进行交互？交接要方便（服务与接 口）
– 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议）
第7页
3.1.3 基本概念
计算机网络体系结构：计算机网络中同层次 进程通信的协议以及相邻层之间的接口和服 务的集合。
第8页
1. 实体和协议
实体：层中的活动元素，层中的功能由实体来完成。 任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 对等层：不同主机中的同一层次。 对等实体：不同主机中的位于同一层次的实体。 协议：通信双方在通信中对等实体必须遵守的规则、 标准或约定。 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：某一层向它的上一层提供的一组原语或操作， 服务定义了该层的一种能力，通过接口提供给其相邻 上层。
公路，铁路，航空
– 收信人与发信人之间、邮局之间，是在直接通信吗？ – 邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ – 邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？
第12页
通信协议的三要素
语法
– 传输信息的数据结构或数据格式。例如：
ISO的HDLC规程 Flag Address Ctrl
Data
FCSS Flag
用设备等 – 不同的操作系统——UNIX、Windows等 – 不同的软/硬件、接口和通信约定（协议） – 不同的应用环境——固定、移动等… – 不同种类业务——分时、交互、实时等
第3页
对于复杂的网络系统，为了简化设计与实现互 连采用分层方法。 国际标准化组织（ISO）1983年形成了开放式 系统互连参考模型的正式文件（ISO7498国际 标准），即七层网络体系结构。
实际的物理通信只在最底 层完成
Pn：第n层协议，即第n层 对等实体间通信时必须遵循 的规则或约定
第11页
对等通信例：两个人收发信件
发信人 信件内容 邮局 邮件地址
运输系统 货物地址
对信件内容的共识
P3
对信件如何传递的共识
P2
对货物如何运输的共识
P1
信件内容 邮件地址 货物地址
收信人 邮局 运输系统
AP1
应用层首部
5
运输层首部 H5
网络层首部
4 链路层
H4 H5
3
首部
H3 H4 H5
应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据
计算机 2 AP2
5
4 链路层 尾部 3
2
H2 H3 H4 H5 应 用 程 序 数 据 T2
2
1
10100110100101 比 特 流 110101110101
1
物理传输媒体
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在目的站，某一层只能识别由源站对等层封 装的“信封”，而对于被封装在“信封”内 部的“数据”仅仅是拆封后将其提交给上层 ，本层不作任何处理。