第13讲 计算机网络体系结构概述共34页
计算机网络体系结构
计算机网络体系结构计算机网络体系结构是指将计算机网络划分为不同的层级，并在每个层级中定义特定的功能和协议。
这种分层结构有助于网络的设计、维护和扩展。
在计算机网络体系结构中，常用的是OSI参考模型和TCP/IP参考模型。
下面是TCP/IP参考模型的五层结构：1. 物理层：该层负责物理传输介质的传输，例如光纤、电缆等。
它定义了连接计算机所需的硬件细节，以及数据的电压、信号速率等特性。
在此层上，数据以比特流的形式传输。
2. 数据链路层：该层负责将原始的比特流转换为有意义的数据帧，并提供传输信道的错误检测和纠正。
它通常有两个子层：逻辑链路控制子层和介质访问控制子层。
3. 网络层：该层负责在计算机网络中进行数据包的路由和转发。
它使用IP地址来标识不同的网络设备，并为数据包选择合适的路径。
在此层上，数据被划分为小块，并加上源和目的地的网络地址信息。
4. 传输层：该层负责在源和目的地之间提供可靠的数据传输。
它使用TCP和UDP协议来实现数据的分段和重新组装，以及连接的建立和终止。
在此层上，数据被划分为报文段，每个报文段都有序号和检验和。
5. 应用层：该层提供应用程序访问网络的接口，并为各种网络应用提供服务。
它包括HTTP、FTP、SMTP等协议，用于实现Web浏览、文件传输、电子邮件等常见的应用功能。
这种分层结构的优点在于，每个层级的功能和协议都相对独立，可以由不同的厂商和团队进行独立开发和测试。
同时，各层之间的接口规范也使得不同厂商的设备能够互相兼容和交互操作。
此外，通过将网络分解为多个层级，可以更好地进行网络故障诊断和故障隔离，提高网络的可靠性和可扩展性。
总之，计算机网络体系结构的分层设计为网络的建设、管理和维护提供了一种有效的方法。
它不仅可以提供高效的数据传输和服务提供，同时也为网络的安全性和可靠性提供了保障。
计算机网络体系结构的分层设计是网络通信的基础。
通过将网络的各个功能划分为不同的层级，可以使得不同的网络设备和应用程序可以按照规定的协议进行交互，实现信息的传输和交换。
计算机网络的体系结构
计算机网络的体系结构计算机网络是指将分布在不同地理位置的计算机和其他设备通过通信线路互相连接起来，以实现信息交换和资源共享的系统。
它的体系结构是指网络中各个组成部分之间的关系和相互作用方式。
在计算机网络的发展过程中，经历了多种不同的体系结构，本文将从历史发展角度分析计算机网络的体系结构，并介绍当前普遍应用的五层协议体系结构。
一、早期计算机网络体系结构早期的计算机网络体系结构主要分为集中式和分散式两种形式。
集中式体系结构指的是所有数据流量都经过一个集中式的中心节点进行处理和转发。
这种体系结构简单易理解，但由于单点故障的存在，不具备良好的可靠性和扩展性。
分散式体系结构将网络中的节点平等对待，每个节点可直接与其他节点进行通信，具有较好的分布式处理能力，但管理复杂度高。
二、TCP/IP体系结构TCP/IP体系结构是现代互联网最广泛采用的体系结构。
它由四层协议组成：应用层、传输层、网络层和链路层。
应用层提供特定的应用程序协议，如HTTP、FTP等；传输层负责端到端的可靠数据传输，主要使用TCP和UDP协议；网络层负责网络间的数据包转发和路由选择，使用IP协议；链路层负责物理传输介质上的数据传送，如以太网、无线局域网等。
三、OSI参考模型OSI（Open Systems Interconnection）参考模型是国际标准化组织（ISO）制定的一种通信协议框架，共分为七层。
从上到下依次是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。
每一层都有特定的功能和协议规范，上层使用下层提供的服务，实现端到端的数据交换。
OSI参考模型在学术研究和理论分析上具有重要意义，但在实际应用中较少被采用。
四、五层协议体系结构为了简化网络协议的复杂性和提高可扩展性，现代计算机网络通常采用五层协议体系结构。
这种体系结构包含了应用层、传输层、网络层、链路层和物理层。
应用层提供了各种应用程序协议，如HTTP、SMTP等；传输层负责 end-to-end 的数据传输，主要使用TCP和UDP 协议；网络层处理网络间的数据包转发和路由选择，使用IP协议；链路层负责物理传输媒介上的数据传送，如以太网、无线局域网等；物理层负责机械、电气、功能和规程等特性，实现比特流的传送。
计算机网络体系结构基本概念课件
数据通信技术包括基带传输、 频带传输和宽带传输等，根据 不同的应用场景选择合适的技 术。
传输媒体
传输媒体是物理层中用于传输数 据的媒介，包括同轴电缆、双绞
线、光纤等。
传输媒体的选择需要根据实际需 求和环境条件进行评估，如传输
距离、带宽、成本等。
传输媒体的性能指标包括带宽、 衰减、噪声等，这些指标直接影
选择。
它将数据从源端系统传 输到目的端系统，通过 路由器的转发实现。
网络层协议规定了数据 包的格式和传输方式， 以及路由器如何转发数
据包。
IP协议
01 IP（Internet Protocol）是网络层的核心协议， 用于实现主机之间的通信。
02 IP协议定义了数据包的格式和寻址方式，使得数 据可以在复杂的网络中传输。
HTTP
用于网页浏览和信 息检索。
FTP
用于文件传输。
DHCP
用于动态主机配置 。
网络编程接口
网络编程接口是应用程序与 网络协议之间的接口，它提 供了用于创建网络应用程序
的函数和工具。
常见的网络编程接口包括套 接字编程接口（Socket API ）和基于事件的编程接口（ 如libevent和Boost.Asio）。
计算机网络体系结 构基本概念课件
目录
• 计算机网络概述 • 网络体系结构 • 物理层 • 数据链路层 • 网络层 • 传输层 • 应用层
01
计算机网络概述
计算机网络定义
计算机网络
由若干个计算机和通信设备，通过传 输媒体和网络软件连接在一起，按照 特定的协议进行数据通信的系统。
计算机网络的主要功能
TCP在因特网协议族中是主要的 传输协议之一，提供了可靠的数 据传输服务。
计算机网络体系结构介绍课件
网络设备的配置方法：命令行、Web界面、SNMP等
03
网络设备的配置要点：IP地址、子网掩码、路由表、访问控制等
04
谢谢
4
防火墙：用于保护内部网络，防止外部攻击
5
无线接入点：用于提供无线网络接入，方便移动设备接入网络
6
其他网络设备：如负载均衡器、VPN设备等，用于实现网络优化和安全防护。
常见网络设备的介绍
路由器：连接不同网络，实现网络互通
交换机：连接网络设备，实现数据交换
防火墙：保护网络安全，防止攻击
无线接入点：提供无线网络接入，方便移动设备上网
IP协议：互联网协议，用于数据传输和网络互联
UDP协议：用户数据报协议，用于数据传输和网络互联
ICMP协议：互联网控制报文协议，用于网络管理和故障诊断
ARP协议：地址解析协议，用于将IP地址映射到物理地址
RARP协议：逆地址解析协议，用于将物理地址映射到IP地址
DNS协议：域名系统协议，用于将域名解析为IP地址
网络存储设备：提供数据存储和备份
网络打印机：实现网络共享打印
VPN设备：实现远程访问和安全连接
网络监控设备：监控网络运行状态，及时发现问题
网络管理设备：实现网络管理和配置
网络测试设备：测试网络性能和故障诊断
网络设备的选型和配置
网络设备的类型：交换机、路由器、防火墙等
01
网络设备的选型原则：性能、价格、兼容性、可扩展性等
计算机网络体系结构是指计算机网络中各层协议的集合，用于实现网络通信。
每一层都有其特定的功能和协议，各层之间相互协作，实现网络通信。
网络体系结构分为七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
计算机网络体系结构简介
TCP/IP四层参考模型
应用层 Telnet FTP SMTP
HTTP DNS SNMP TFTP
传输层
TCP
UDP
网际层
网络 接口层
ARP Ethernet
IP RARP Token Ring
X.25
其他协议
OSI与TCP/IP标准比较
TCP/IP参考模型简介
• 网络接口层：
• TCP/IP的最低层；
OSI模型
– 数据链路层的网络连接设备
• (3) 交换机
– 交换机也叫交换式集线器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是一个由许多高速 端口组成的设备。
– 交换机与HUB区别在于：交换机基于MAC地 址向特定端口转发数据帧，而HUB是向所有端 口广播发送数据帧；前者是独享带宽，后者是 共享带宽。
– 例如，有一台100Mbps的HUB，连接了N台 主机，则N台主机共享100Mbps带宽，每台 主机所分配到的带宽只有100Mbps/N；而对 于一台100Mbps的交换机，每个端口的带宽 均为100Mbps，即每台连接的主机均可获得 100Mbps带宽。
物理层Physical
数据组织成数据段 Segment）
用一个寻址机制来标识一个 特定的应用程序(端口号)
分割和重新组合数据 包Packet 将比特信息封装成数 据帧Frame
传输比特（bit）流
基于网络层地址（IP地址） 路由器 进行不同网络系统间的路径 选择
在物理层上建立、撤销、标 识逻辑链接和链路复用 以 及差错校验等功能。通过使 用接收系统的硬件地址或物 理地址来寻址
①TCP（Transmission Control Protocol）传输 控制协议：是一种面向连接的、高可靠性的、提 供流量与拥塞控制的传输层协议。
计算机网络体系结构
计算机网络体系结构
计算机网络体系结构是指在计算机网络系统中，计算机的技术结构和通信协议的安排设计。
它涉及到各层的技术细节，包括数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层，物理层以及逻辑链路层等层次的技术体系。
计算机网络体系结构定义了计算机网络系统的实体和功能，这些实体和功能可以按照分层的方式进行组织。
从最底层开始，最基本的层是物理层，它定义了物理媒介如电线、光纤等及其制造和运行物理设备，从物理层开始，到网络层，它定义了用于传输数据的协议；再往上，传输层定义用于传输数据的介质和端口；接下来的层是会话层，它定义了网络的连接机制，以及两个终端之间的数据传输；然后是表示层，它定义了在两个终端之间传输复杂数据的一种标准格式；最后是应用层，它定义了各种应用软件如SMTP，POP3，HTTP等的基本标
准协议。
从另一方面来看，计算机网络体系结构不仅定义了各层的技术细节，它的实际应用也很有价值。
它为用户提供了更高效的网络服务，从而辅助用户实现信息化运营。
通过不断改进和发展计算机网络体系结构的技术理论，可以进一步提高网络性能，增强网络服务的安全性，改善网络的用户体验，提升企业的网络品牌形象。
此外，计算机网络体系结构还可以通过科学层次来实现主干网络、地区网络、本地网络的组织，用户可以在不同的网络层次之间定义资源，实现计算机的资源共享，以及用户之间的数据交换。
总而言之，计算机网络体系结构是计算机网络系统中的一个重要组成部分，它定义了计算机网络系统的实体和功能，以及计算机网络中各层的技术细节，提供了更高效的网络服务。
对于我们的生活，它给我们带来了极大的便利，同时也为用户提供了方便快捷的信息交互服务。
计算机网络体系结构优秀课件
4
实体（Entity）
实体（Entity）
在网络分层体系结构中，每一层都由一些实体组成， 这些实体抽象地表示了通信时的软件元素（如进程或 子程序）或硬件元素（如智能I/O芯片等）。
实体是通信时能发送和接收信息的任何软硬件设施。
2024/3/20
计算机网络体系结构优秀
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接口(Interface)
机械特性 电气特性 功能特性 规程特性
2024/3/20
计算机网络体系结构优秀
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物理层涉及的内容二
数据交换单元为二进制比特 比特的同步 线路的连接 物理拓扑结构 传输方式
2024/3/20
计算机网络体系结构优秀
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物理层涉及的内容三
有2个设备属于物理层的,一个是中继器,一个是 HUB.
本章主要内容
计算机网络体系结构及协议的概念； 开放系统互连（OSI）参考模型 OSI模型中各层的功能介绍； TCP/IP协议的体系结构； TCP/IP协议的层次功能介绍； OSI模型与TCP/IP协议模型的比较；
2024/3/20
计算机网络体系结构优秀
1
计算机网络体系结构
为了减少计算机网络的复杂程度，按照结构化设 计方法，计算机网络将其功能划分为若干个层次， 较高层次建立在较低层次的基础上，并为其更高 层次提供必要的服务功能。网络中的每一层都起 到隔离作用，使得低层功能具体实现方法的变更 不会影响到高一层所执行的功能。
会话层
5-4接口
传输层
4-3接口
网络层
3-2接口
数据链路层
2-1接口
物理层
8
基于OSI的通信模型结构
中间节点
系统A
系统B
第7层 第6层 第5层 第4层 第3层 第2层 第1层
计算机网络体系结构基本概念课件
应用层、传输层、网络层和链路层。
作用
TCP/IP模型是互联网的核心协议，它使得不同的网络系统能够相互通 信和共享资源。
比较OSI与TCP/IP模型
相似之处
OSI参考模型和TCP/IP模型都采用了分层的结构，将复杂的网络协议分解为多个较小的、 易于管理的部分。
不同之处
OSI参考模型将协议分为七个层次，而TCP/IP模型只有四个层次。此外，OSI参考模型更 强调开放性和互操作性，而TCP/IP模型更注重实际的应用和实现。
七个层次
从上到下分别是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路 层和物理层。
03
作用
通过将网络协议分解为多个层次，有助于简化网络设计和故障排除，同
时使得不同系统和设备之间的互操作性增强。
TCP/IP模型
概述
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）模 型是一个四层的协议模型，它描述了网络协议的组件和层次。
通过特定的协议和技术实现数据的传输和通信。
06
网络安全与防护
网络安全概述
网络安全定义
网络安全是指保护网络系统免受未经授权的访问、使用、 泄露、破坏、修改等行为，确保网络数据的机密性、完整 性和可用性。
网络安全重要性
随着互联网的普及和信息化程度的提高，网络安全问题日 益突出，保护网络安全对于国家安全、经济发展和社会稳 定具有重要意义。
数据交换技术
1 2 3
电路交换
电路交换是一种直接的交换方式，它可以在通信 过程中保持通信链路状态，直到通信结束。
报文交换
报文交换是一种存储-转发交换方式，它先将接 收到的数据存储在交换设备中，然后根据数据的 地址信息将其转发到目的地。
计算机网络 网络体系结构的基本概念
计算机网络网络体系结构的基本概念计算机网络体系结构是指整个网络系统的逻辑结构和功能分配，定义和描述了计算机与通信设备之间互连的标准和规范集合。
遵循这些标准和规范能够方便地实现计算机与通信设备之间的通信，下面我们介绍下网络体系结构中的一些基本概念。
1．实体实体是指具有发送和接收信息功能的通信设备、计算机和应用程序。
例如，应用程序、数据库管理系统、电子邮件服务器和计算机都属于实体。
计算机网络中不同系统的实体之间能够相互通信，并且每个系统可以包含一个或者多个实体。
2．协议协议是为网络中通信双方进行数据交换，而建立的一种双方都能够识别和理解的规则或标准。
协议主要有以下三部分组成：●语法是指数据和控制信息的结构或格式，即对通信双采用的数据格式、编码方法等进行定义。
例如，报文内容的顺序、格式等。
●语义是对通信双方发出请求、执行动作，以及对方应答所做出的解释。
例如，解释报文有几部分组成，哪些部分是用于控制数据，哪些部分是真正的数据内容。
●时序是对事件实现顺序的详细说明。
例如，传输数据时采用同步传输，还是采用异步传输，都要靠时序来实现。
3．网络体系结构网络体系结构是层和协议的集合。
它描述了实现不同计算机系统之间互连和通信的方法和机构。
由于计算机网络是一个涉及通信系统和计算机系统的综合系统，为降低其设计和实现的难度，通常采用结构化设计方法，将计算机网络需要实现的功能划分成若干功能模块，形成层次分明的网络体系结构。
网络体系结构采用分层体系结构的优点主要体现在以下几个方面：●各层之间相互独立●灵活性好●易于实现和维护●有利于促进标准化在每一对相邻层之间都有一个预先定义明确的界面，即接口。
接口定义了下层向上层提供的原语操作和服务。
如果网络中每一层都能完成一组有定义明确的功能，相邻层之间有一个定义清晰的接口，不仅能够减少层与层之间必须要传送的信息数量，还能够很方便的更改某一层功能的实现方法，有利于新通信技术和通信材料的使用。
计算机网络体系结构课件
UDP协议
01
UDP（User Datagram Protocol ，用户数据报协议）是一种无连 接的、不可靠的传输层协议。
02
UDP主要用于实时应用和多媒体 应用，如音频和视频流。
UDP提供尽最大努力的数据传输 服务，不保证数据的可靠性和顺 序性。
作用
协议栈使得网络通信更加灵活和可靠，不同系统或设备可 以根据需要选择合适的协议栈来实现所需的网络功能或服 务。
03
CHAPTER
数据链路层
数据链路层的功能
数据封装与解封装
将数据划分为帧，并在每个帧上添加 控制信息，以便在接收端正确地解析 原始数据。
流量控制
通过控制发送数据的速率，确保接收 端不会因接收速率过快而丢失数据。
层次划分
从上到下分别是应用层、传输层、网络层和链路层。其中，应用层对应于OSI参考模型 的应用层、表示层和会话层。
作用
TCP/IP模型是互联网的基础，几乎所有的互联网协议和服务都基于TCP/IP模型。它使 得不同类型和厂商的计算机和设备能够相互通信和共享资源。
协议与服务的区别
协议
协议是一组规则和标准，用于规定不同计算机或设备之间通信的方式和格式。 协议定义了数据传输的细节，如数据格式、传输方式、错误控制等。
计算机网络中的数据传输是指将数 据从一个计算机或设备发送到另一 个计算机或设备的过程。
资源共享
计算机网络中的资源共享是指网络 中的计算机可以相互访问和利用其 他计算机上的硬件、软件和数据资 源。
计算机网络发展历程
面向终端的计算机网络
分组交换网络
20世纪50年代，美国国防部高级研究计划 局（ARPA）建立ARPANET，实现了计算 机之间的远程通信。
计算机网络体系结构
计算机网络体系结构计算机网络体系结构是指计算机网络中各个组件和层次之间的关系和组织方式。
它提供了一种方法来组织和管理计算机网络中的各个部分，以确保网络的可靠性和性能。
计算机网络体系结构的设计和选择对于网络的正常运行和扩展能力具有重要影响。
计算机网络体系结构通常分为两种主要类型：集中式和分布式。
集中式体系结构是指网络中的所有资源和控制都集中在一个中心节点或服务器上。
在这种体系结构中，所有的计算机终端都通过中心节点进行通信和数据交换。
这种体系结构的优点是管理和维护相对简单，因为只需要关注中心节点的运行和管理。
然而，集中式体系结构的缺点是中心节点的故障会导致整个网络的瘫痪，而且随着网络规模的扩大，中心节点的负载也会越来越大。
分布式体系结构是指网络中的资源和控制在多个节点上分布。
在这种体系结构中，每个节点都可以相互通信和交换数据，而不需要通过中心节点。
这种体系结构的优点是具有很高的容错性和可扩展性，因为网络中的节点可以相互协作，即使某个节点发生故障，其他节点仍然可以继续工作。
然而，分布式体系结构的缺点是管理和维护相对复杂，因为需要管理多个节点和相互之间的通信。
除了集中式和分布式体系结构之外，还有一些其他的计算机网络体系结构，如主从体系结构、对等体系结构和混合体系结构等。
每种体系结构都有自己的特点和适用场景，可以根据实际需求和网络规模选择合适的体系结构。
总结起来，计算机网络体系结构是计算机网络中各个组件和层次之间的关系和组织方式。
它对于网络的正常运行和扩展能力具有重要影响。
常见的体系结构包括集中式体系结构和分布式体系结构，每种体系结构都有自己的优点和缺点。
选择适合的体系结构可以提高网络的可靠性和性能。
【后续分析】：在计算机网络体系结构的深入分析中，我们将对集中式体系结构和分布式体系结构进行详细讨论，并介绍一些实际的例子。
首先，集中式体系结构的主要优点是管理和维护相对简单。
由于所有的资源和控制都集中在一个中心节点或服务器上，网络管理员只需要关注中心节点的运行和管理，从而简化了管理过程。
计算机网络的体系结构课件
TCP通过流量控制和拥塞控制机制，有效地避免了网络拥塞和数据丢 失的问题。
04
TCP主要适用于需要可靠传输的应用，如网页浏览、电子邮件、文件 传输等。
UDP协议
01
UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种无 连接的传输层协议。
02
UDP提供了不可靠的数据传输服务，不保证数据的顺序和完整
性，因此可能会出现数据丢失或乱序的情况。
UDP具有简单和高效的特点，适用于对实时性要求较高的应用
03
，如视频会议、在线游戏等。
传输层协议的比较与选择
01 02 03 04
TCP和UDP各有其特点和使用场景，选择哪种协议取决于具体的应用 需求。
对于需要可靠传输的应用，如网页浏览、电子邮件等，TCP是更好的 选择。
万维网使用统一资源定位符（ URL）来标识网页地址，使用超 文本传输协议（HTTP）进行网 页的传输。
HTTP协议
01
HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是一种应用 层协议，用于传输超文本（例如网页）。
02
它使用请求/响应模型，客户端向服务器发பைடு நூலகம்请求， 服务器返回响应。
。
02
网络体系结构与协议
网络体系结构的概念
01
计算机网络体系结构是指计算机 网络的分层结构，以及每一层的 功能和协议集合。
02
它定义了计算机网络中各个节点 之间的通信方式和数据传输规则 ，是实现网络互连和信息交换的 基础。
OSI参考模型
OSI参考模型是开放系统互联参考模 型的简称，它是一个七层模型，包括 物理层、数据链路层、网络层、传输 层、会话层、表示层和应用层。
计算机网络体系结构基本概念
网络协议与层次结构
网络协议是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。
层次结构是网络协议的一种组织方式，它将复杂的网 络协议划分为多个层次，每个层次负责完成一部分功
能，各层之间相互独立又相互协作。
常见的网络协议层次结构包括OSI七层模型和TCP/IP 四层模型。
常见网络体系结构
OSI七层模型
由于距离远，信号衰减和 干扰较大，导致传输速度 相对较慢。
长距离传输容易受到各种 干扰，导致误码率增加。
需要借助各种中间设备（ 如路由器、交换机等）来 实现数据传输。
互联网发展历程及现状
ARPANET阶段
20世纪60年代末至80年代初，以美国国防部高级研究计划局（ARPA）为主导，建 立了最初的计算机网络ARPANET。
公用网、专用网。
按不同作用范围分类
企业网、校园网、政府网等。
02
网络体系结构基本概念
网络体系结构的定义
网络体系结构是指计算机网络层 次结构模型和各层协议的集合。
它将计算机网络及其部件所应完 成的功能精确定义，并规定了功
能的实现方式。
网络体系结构是抽象的，而实现 是具体的，是运行在计算机上的
软件或硬件。
01
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应
用层。
TCP/IP四层模型
02
网络接口层、网络层、传输层、应用层。
五层协议体系结构
03
物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层。
03
OSI七层模型详解
物理层
01
物理层的主要功能是提供传输数据的物理媒介，为数据通信提 供可靠的环境。
02
它定义了电气、机械、过程和功能的接口标准，用于激活、维
计算机网络基础—计算机网络体系结构
计算机网络基础—计算机网络体系结构在当今数字化的时代，计算机网络已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是日常的网上购物、社交娱乐，还是工作中的远程办公、数据传输，都离不开计算机网络的支持。
而要理解计算机网络是如何工作的，就必须深入了解计算机网络体系结构。
计算机网络体系结构就像是一个精心设计的蓝图，为计算机之间的通信和数据交换提供了规则和框架。
它定义了网络中各个组成部分的功能、协议以及它们之间的相互关系。
让我们从一个简单的类比开始。
想象一下一个快递系统，有寄件人、收件人、快递公司、运输车辆、中转站等等。
寄件人要把包裹寄给收件人，需要填写地址、选择快递服务、包装物品等。
快递公司则要根据地址规划运输路线，经过一个个中转站，最终把包裹送到收件人手中。
在这个过程中，有一系列的规则和流程需要遵循，比如包裹的包装标准、运输的时间限制、收费方式等等。
计算机网络的工作方式与此类似。
当我们在一台计算机上发送数据到另一台计算机时，数据会经过一系列的网络设备和链路，就像包裹经过快递公司的各个环节。
而计算机网络体系结构就是规定了这些数据如何被封装、传输、路由和接收的规则。
在计算机网络体系结构中，最著名的模型之一是 OSI 参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model）。
它将网络通信分为七层，从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
物理层负责在物理介质上传输原始的比特流。
这就好比是快递运输中的道路和车辆，它只关心数据的最基本传输，不考虑数据的内容和含义。
数据链路层则将物理层传输的比特流组织成帧，并进行错误检测和纠正。
可以把它想象成给包裹加上了标签和保护包装，确保包裹在运输过程中不会损坏和丢失。
网络层负责在网络中选择最佳的路径来传输数据包。
它就像快递公司的路线规划部门，决定着数据如何从源地址到达目的地址。
传输层则为应用程序提供端到端的可靠或不可靠的数据传输服务。
计算机网络体系课件
防火墙
防火墙是一种用于保护 网络安全的设备，可过 滤和监控进出网络的数 据流量。
网络安全与隐私保护
1 基本概念
2 常见安全威胁
网络安全涉及保护计算机网络免受未经 授权的访问、攻击和数据泄露。
常见的网络安全威胁包括病毒、黑客攻 击、数据泄露和拒绝服务攻击。
3 安全措施与技术
4 隐私保护方法
常用的网络安全措施包括防火墙、加密 通信以及定期更新和备份数据。
隐私保护方法包括数据加密、访问控制 和隐私政策的制定和遵守。
网络性能优化
网络性能优化是通过改进网络结构和配置来提高网络的稳定性、可靠性和响 应速度。
计算机网络体系课件
网络体系结构概述，定义计算机网络体系和基本组成部分。
实体通信网络
局域网
局域网（LAN）是一种在较小区域内连接计算机和设备的网络。它提供高速数据传输和资源 共享。
广域网
广域网（WAN）通过跨越较大地理区域的网络连接远距离的计算机和设备。它提供可靠的 远程访问和数据传输。
数据通信方式
TCP/IP协议族
TCP/IP协议族是一组互联网通信协议，包括 TCP、IP、HTTP和FTP等常用协议。
常见的网络设备
路由器
路由器是一种用于转发 数据包的网络设备，可 实现不同网络之间的数 据传输和路由。
交换机
交换机是一种用于局域 网内部连接和数据转发 的网络设备，可实现快 速、可靠的数据交换。
1 电路交换
电路交换在通信会话期间建立专用路径，可以实现实时、连续的数据传输。
2 报文交换
报文交换将数据分割为报文并逐个发送，可以实现灵活的数据传输。
3 分组交换
分组交换将数据分割为小的数据包（分组）发送，可以实现高效的数据传输。网络协议Fra bibliotekOSI参考模型
计算机网络体系结构课件
计算机网络的体系结构
计算机网络体系结构是指网络功能分层 结构与各层协议的统称。 不同的网络体系结构中分层的数量、各 层的名称、内容与功能会有所不同。 网络体系结构的例子：
➢IBM的SNA（系统网络结构）-1974 ➢DEC的DNA（分布型网络的数字网络体系）-
1975
15
网络体系结构的标准化
3
Host
Source Host
CCP
CCP
CCP 通信子网
资源子网
CCP Host
CCP
CCP Destination Host
体系结构研究的着眼点:为实现网络功能，各节点
系统所具备的功能及功能的划分。
4
网络通信的一般模型
Layer N+1
接口
Layer N
实体
接口
Layeotocol Layer N protocol Layer N-1 protocol
关于TCP/IP的说明
TCP/IP是OSI模型之前的产物，所以两者 间不存在严格的对应关系。 不存在与OSI中的物理层与数据链路层相 对应的部分。因为TCP/IP用于异构网络 的互连，支持各种网络拓朴结构，所以 在该两层无限定。 最主要的协议是TCP协议与IP协议。两者 可联合使用，也可单独与其他协议配合 使用。
11
协议和N层协议
从源到目标会出现数据传送的混乱,为了使 两个对等实体之间能够有效地通信，对等 实体需要就交换什么信息、如何交换信息 等问题制定相应的规则或进行某种约定。
对等实体之间交换数据或通信时所必须遵 守的规则、约定或标准的集合称为协议 (protocol)。 协议可以使通信更有效地进行。
12
接口
entity
深入理解计算机网络体系结构
深入理解计算机网络体系结构计算机网络体系结构是指整个计算机网络的结构和组织方式。
它是指计算机网络中的各种硬件和软件组件在逻辑上的组织和相互关系。
计算机网络体系结构包括多个层次，每个层次都负责不同的功能。
本文将深入探讨计算机网络体系结构的各个层次。
一、物理层物理层是计算机网络体系结构的最底层，它负责传输数字信号。
在传输数字信号时，需要遵循一定的规范和标准。
常用的传输介质包括双绞线、光纤和无线信号等。
物理层的主要任务是将数字信号转换为物理信号，并将其发送到下一层。
二、数据链路层数据链路层建立在物理层之上，它负责将物理层传输过来的数据转换为数据帧，并将其发送到下一层。
数据链路层可以分为两个子层，分别是逻辑链路控制层和介质访问控制层。
逻辑链路控制层负责数据的传输和错误检测，而介质访问控制层则负责多个设备在共享媒介时的数据传输。
三、网络层网络层建立在数据链路层之上，它负责IP地址的管理和路由协议的运行。
网络层将数据包转发到目标地址，并决定最佳路径。
四、传输层传输层建立在网络层之上，它主要负责数据的传输。
传输层可以分为两个协议，分别是TCP协议和UDP协议。
TCP协议负责数据的可靠传输，而UDP协议则负责快速传输。
五、会话层会话层建立在传输层之上，它负责建立和管理应用程序之间的对话。
会话层允许应用程序与用户之间进行文本或音频通信等交互操作。
六、表示层表示层建立在会话层之上，它主要负责数据的格式化和编码。
表示层将数据转换为应用程序可以识别的格式，并在传输时进行加密和解密。
七、应用层应用层是计算机网络体系结构的最顶层，它是用户与网络之间的接口。
应用层包括各种应用程序，如Web浏览器、邮件客户端、FTP工具等，它们负责完成特定的网络功能。
总之，计算机网络体系结构是计算机网络中非常重要的一部分。
了解和掌握计算机网络体系结构的各个层次，将有助于我们更好地理解和运用计算机网络技术。
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机票 (投诉) 行李 (认领) 旅客 (到达) 飞机 (着陆)
中间空中交通枢纽
飞行航线
飞行航线
飞行航线
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层次化方法在其它领域的应用
❖ 程序设计 ▪ 把一个大的程序分解为若干个层次的小模块来 实现，如操作系统。
❖ 邮政系统 ▪ 邮递员、邮政分局、邮政总局、邮政运输
❖ 银行系统 ❖ 物流系统 ❖ 。。。
8
三、 计算机网络体系结构的定义
❖ 计算机网络中也采用了分层方法。——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？每一层的功能是什么？ （分层与功能） ▪ 各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？ （服务与接口） ▪ 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议）
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。 ❖ 协议：通信双方在通信中必须遵守的规则。
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实体 服务
系统A
接口
对等层 对等实体
物理网络
系统B
14
系统A
系统B
网
络
N+1 N
分
N-1
网络中的任何一个系统都
Pn+1
N+1
是按照层次结构来组织的
Pn
N
同一网络中，任意两个端 系统必须具有相同的层次
Pn-1
N-1
每层使用其下层提供的服
层
体
系
3结Biblioteka 2 1务，并向其上层提供服务
通信只在对等层间进行
（间接的、逻辑的、虚拟
P3 P2 P1
3
的），非对等层之间不能 互相“通信”
2
实际的物理通信只在最底
1
层完成
构
Pn：第n层协议，即第n层
对等实体间通信时必须遵
物理通信线路
循的规则或约定
15
2、层间通信
❖ 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，其中包含了两方面的通信：
（1）相邻层之间通信：通过服务来实现，是实通信。 ▪ 上层使用下层提供的服务，上层称为服务调用者（ Service user）； ▪ 下层向上层提供服务，下层称为服务提供者（Service provider）。
（2）对等层之间通信： ❖ 通过协议来实现，是虚通信。 ❖ 依靠下层向上层提供服务来完成，而实际通信是在最底层
• 使系统的结构清晰，实现、调试和维护变得简单和容易。 • 使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块。
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四、网络体系结构的分层原理
1、基本概念 2、层间通信 （1）相邻层之间通信 （2）对等层之间通信 3、通信协议 4、协议数据单元PDU
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1、基本概念
❖ 实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 ❖ 对等层：两个不同系统的同级层次。 ❖ 对等实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体 ❖ 接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的操作
完成。
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（1）相邻层之间通信
❖ 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
N+1 N N-1
3 2 1
逻辑通信
5
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
6
层次功能的分布式实现
起飞机场 到达机场
机票 (购买) 行李 (托运) 旅客 (出发) 飞机 (起飞)
Pn+1 Pn Pn-1
P3 P2 P1
目标进程 消息
N+1 N N-1
3 2 1
物理通信线路
17
（2）对等层的通信
❖ 网络分层体系结构原理禁止不同主机的对等层之间 进行直接通信。(想一想，为什么?)
❖ 实际上，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。 ▪ 上层使用下层提供的服务——Service user； ▪ 下层向上层提供服务——Service provider。
飞行航线
一系列的步骤
机票 (投诉) 行李 (认领) 旅客 (到达) 飞机 (着陆) 飞行航线
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空中旅行的组织: 从另一种不同的角度观察
机票 (购买)
机票 (投诉)
行李 (托运)
行李 (认领)
旅客 (出发)
旅客 (到达)
飞机 (起飞)
飞机 (着陆)
飞行航线
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
教学内容
▪ 网络体系结构的形成背景 ▪ 层次化结构 ▪ 计算机网络体系结构的定义 ▪ 网络体系结构的分层原理
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一、网络体系结构的形成背景
❖ 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、… … ▪ 不同种类的设备——主机、路由器、交换机、复用设备 、… … ▪ 不同的操作系统——Unix、Windows、… … ▪ 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、… … ▪ 不同种类业务——分时、交互、实时、… … ▪ 宝贵的投资和积累——有形、无形、… … ▪ 用户业务的延续性——不允许出现大的跌宕起伏
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二、层次化结构
对于复杂的网络系统，用什么方法能合理地组 织网络的结构，以达到：
结构清晰 简化设计与实现 便于更新与维护 较强的独立性和适应性 解决：分而治之！形成层次化的网络体系结构
一个生活中的例子：空中旅行的组织
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空中旅行的组织
机票 (购买) 行李 (托运) 旅客 (出发) 飞机 (起飞) 飞行航线
❖ 实际中应用最广泛的是TCP/IP体系结构 ▪ 事实上的（de facto）标准
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层次结构方法的优点
❖ 独立性强——耦合程度低
▪ 上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务—黑箱方 法。
❖ 适应性强
▪ 只要服务和接口不变，每层的实现方法可任意改变。
❖ 易于实现和维护
▪ 把复杂的系统分解成若干个涉及范围小、功能简单的子 单元：
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❖ 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。
▪ 换句话说：体系结构包括三个内容：分层结构与 每层的功能，服务与层间接口，协议。
– 最早的网络体系结构源于IBM的SNA； » 其它的网络体系结构还有DEC的DNA等
❖ 由国际化标准组织ISO制定的网络体系结构国际标 准是OSI/RM；