计算机网络体系结构讲解
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。
计算机网络的体系结构
2.2 计算机网络的体系结构（1）
❖ 计算机网络的体系结构：对计算机网络及其
部件所完成功能的比较精确的定义。即从功
能的角度描述计算机网络的结构。是层次和
协议的集合。
❖ 注意:计算机网络体系结构仅仅定义了网络及
其部件通过协议应完成的功能；不定义协议
的实现细节和各层协议之间的接口关系。
主要内容
❖ 1计算机网络的构成
1.1 资源子网 1.2 通信子网 ( 点到点通道；广播通道 )
❖ 2计算机网络的体系结构
2.1 计算机网络功能的分层 2.2 协议和协议的分层结构 2.3 计算机网络的体系结构
❖ 3典型计算机网络参考模型
3.1 计算机网络的标准化
2.1 计算机网络的构成（1）
❖ 计算机网络的构成
协议的分层原则 （layering principle）
❖ Layer N software on the destination computer must receive exactly the message sent by layer N software on the sending computer. Mathematically, if the sender applies a transformation T, the receiver must apply the inverse T-1.
每条线路两端的结点利用波形进行二进制通信； 无差错的信息传送 多个用户共享一条物理线路
2.2 计算机网络的体系结构（3）
信息缓冲和流量控制 会话控制 满足各种用户、各种应用的访问要求
❖ 上述功能有三个显著特点
上述功能必须同时满足一对用户 用户之间的通信功能是相互的 这些功能分散在各个网络设备和用户设备中。
计算机网络体系结构
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第3章 计算机网络体系结构
3.2.4 服务原语
服务原语（Service Primitive）是指服务用户与服务提 供者之间进行交互时所要交换的一些必要信息。 OSI/RM规定了四种服务原语类型，如表3-2所示。
第3章 计算机网络体系结构
本章学习目标
l 了解开放系统互连参考模型中的若干重要概 念 l 熟悉OSI/RM各层协议的功能及基本原理并掌 握传输控制协议TCP
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第3章 计算机网络体系结构
3.1 网络体系结构概述
1974年，美国IBM公司首先公布了世界上第一个计算机 网络体系结构（SNA，System Network Architecture）， 凡是遵循SNA的网络设备都可以很方便地进行互连。 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1983年提出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。
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第3章 计算机网络体系结构
3.4.2 具有最简单流量控制的数据链路层协议
为了使收方的接收缓冲区在任何情况下都不会溢出，最 简单的方法是发方从主机每取一个数据块，就将其送到 数据链路层的发送缓冲区中发送出去，然后等待；收方 收到数据帧后，将其放入数据链路层的接收缓冲区并交 付给主机，同时回应一信息给发送节点表示数据帧已经 上交给主机，接收任务已经完成；发方收到由接收站点 发过来的双方事先商定好的信息，则从主机取下一个新 的数据帧再发送。在这种情况下，收方的接收缓冲区的 大小只要能够装得下一个数据帧即可，这就是最简单最 基本的停止-等待（Stop-and-Wait）协议。
第2章 计算机网络体系结构
2．1．1．研究制定计算机网络体系结构的科学方法 在初期的自由竞争中，计算机网络体系结构在短时间内得 到了迅速发展，但是伴随着计算机网络形式的多样化、复杂 性，也出现了许多问题。 例如，用户的资源和数据存储在采用不同操作系统的主 机中，这些主机分布在网络的不同地方，需要在不同的传输 媒体上实现采用不同操作系统的主机之间的通信；如何解决 异种机和异种网络互连问题；特别是系统的互连成为一个大 问题。
4．美国电气电子工程师学会 美国电气电子工程师学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)于1963年由美国电气工程师 学会(AIEE)和美国无线电工程师学会(IRE)合并而成，是美 国规模最大的制定标准的专业学会。 IEEE由大约17万名从事电气工程、电子和有关领域的专 业人员组成，分设1O个地区和206个地方分会，设有31个技 术委员会。 IEEE制定的标准内容有：电气与电子设备、试验方法、元 器件、符号、定义以及测试方法等。 IEEE最引人注目的成就之一是通过802方案对LAN和城域网 MAN进行的标准化。802方案含局域网和城域网各方面上百个 单独的规范，符合IEEE的LAN包括以太网(IEEE 802．3)和令 牌环网(802，5)，802系列标准和所有规范限于物理层和／ 或数据链路层。
5．美国电子工业协会 美国电子工业协会(Electronic Industries Association， EIA)创建于1924年，当时名为无线电制造商协会(Radio Manufacturers Association，RMA)，总部设在弗吉尼亚的 阿灵顿。
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
计算机网络的体系结构
只看这两个文件传送模块 好像文件及文件传送命令 是按照水平方向的虚线传送的
主机 2 文件传送模块
把文件交给下层模块 进行发送
把收到的文件交给 上层模块
再设计一个通信服务模块
主机 1 文件传送模块
通信服务模块
只看这两个通信服务模块 好像可直接把文件 可靠地传送到对方
主机 2 文件传送模块
通信服务模块
实体、协议、服务 和服务访问点（续）
●本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的 协议。
●下面的协议对上面的服务用户是透明的。
●协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间 通信的规则。
●服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过 层间接口提供的。
●同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为 服务访问点 SAP (Service Access Point)。
● 但最下面的网络接口层并没有具体内容。 ● 因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一
种只有五层协议的体系结构 。
五层协议的体系结构
5 应用层 4 运输层 3 网络层 2 数数据据链链路路层层 1 物理层
● 应用层(application layer) ● 运输层(transport layer) ● 网络层(network layer) ● 数据链路层(data link layer) ● 物理层(physical layer)
著名的协议举例
【例1-1】
占据东、西两个山顶的蓝军1和蓝军2与驻扎在 山谷的白军作战。其力量对比是：单独的蓝军1 或蓝军2打不过白军，但蓝军1和蓝军2协同作战 则可战胜白军。现蓝军1拟于次日正午向白军发 起攻击。于是用计算机发送电文给蓝军2。但通 信线路很不好，电文出错或丢失的可能性较大 （没有电话可使用）。因此要求收到电文的友 军必须送回一个确认电文。但此确认电文也可 能出错或丢失。试问能否设计出一种协议使得 蓝军1和蓝军2能够实现协同作战因而一定（即 100 %而不是99.999…%）取得胜利？
《计算机网络》第1章：计算机网络体系结构
《计算机⽹络》第1章：计算机⽹络体系结构第1章计算机⽹络体系结构1.1计算机⽹络概述计算机⽹络是⼀个将分散的、具有独⽴功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。
计算机⽹络是互连的、⾃洽的计算机系统的集合。
⼀个完整的计算机⽹络主要由硬件、软件、协议三⼤成分组成，缺⼀不可。
硬件由主机（端系统）、通信链路（双绞线、光纤）、交换设备（路由器、交换机）、通信处理机（⽹卡）等组成。
计算机⽹络由通信⼦⽹和资源⼦⽹组成。
计算机⽹络的功能：数据通信、资源共享、分布式处理、提⾼可靠性、负载均衡计算机⽹络的分类按分布范围分：⼴域⽹（WAN）、城域⽹（MAN）、局域⽹（LAN）、个⼈区域⽹（PAN）。
按交换技术分：电路交换⽹络、分组交换⽹络、报⽂交换⽹络。
按拓扑结构分：星形⽹络、总线型⽹络、环形⽹络、⽹状形⽹络按传播技术分：⼴播式⽹络、点对点⽹络按使⽤者分：公⽤⽹、专⽤⽹按传输介质分：有线⽹、⽆线⽹RFC（Request For Comments）上升为因特⽹正式标准需经过以下四个阶段：因特⽹草案、建议标准（这个阶段开始成为RFC⽂档）、草案标准、因特⽹标准。
计算机⽹络的性能指标：带宽：⽹络的通信线路所能传送数据的能⼒，单位是『⽐特每秒（b/s）』时延：指数据（⼀个报⽂或分组）从⽹络（或链路）的⼀段传送到另⼀端所需要的总的时间。
n 发送时延：节点将分组的所有⽐特推向（传输）链路所需的时间。
也称传输时延。
发送时延=分组长度/信道宽度n 传播时延：电磁波在信道中传播⼀定的距离需要花费的时间。
传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速度n 处理时延：数据在交换节点为存储转发⽽进⾏的⼀些必要的处理所花费的时间。
n 排队时延：等待输⼊队列和输出队列处理所需时间。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延 //排队时延和处理时延⼀般忽略不计⾼速链路提⾼的仅是数据发送速率⽽不是⽐特在链路上的传播速度。
计算机网络安全体系结构
计算机网络安全体系结构计算机网络安全体系结构是指在计算机网络中，为了保护网络系统和信息不受未经授权的访问、破坏和篡改等威胁而采取的一系列安全措施和安全机制的整体架构。
计算机网络安全体系结构分为三个层次：网络层、主机层和应用层。
网络层主要负责网络边界的安全，包括网络入口、出口的流量控制和数据包过滤等。
网络层安全的主要机制有防火墙、入侵检测和入侵防御系统等。
防火墙是网络边界的安全防御系统，通过设置访问控制规则，对进出网络的数据进行检查和过滤，可以阻止未经授权的访问和攻击。
入侵检测系统可以监测网络中的异常流量和攻击行为，并及时做出响应。
入侵防御系统则更加主动地进行攻击防御和响应。
主机层主要负责保护计算机主机的安全，包括操作系统和基础软件的安全。
主机层安全的主要机制有访问控制、身份认证和安全配置等。
访问控制是限制用户对主机资源的访问权限，通过用户账号和密码来进行认证。
身份认证是确保用户的身份真实可信的过程，可以采用密码、数字证书、生物特征等不同的方式进行认证。
安全配置是对主机的各种安全设置进行调整和优化，包括关闭不必要的服务、增强密码策略、更新操作系统和软件补丁等。
应用层主要负责应用程序和网络服务的安全，包括电子邮件、Web浏览、即时通讯等。
应用层安全的主要机制有加密、身份验证和访问控制等。
加密是将数据转化为密文的过程，通过使用加密算法和密钥来防止数据在传输过程中被窃取和篡改。
身份验证是确保用户的身份真实可信的过程，可以采用用户名和密码、数字证书、多因素认证等方式进行验证。
访问控制是限制用户对网络服务的访问权限，可以通过访问控制列表、访问令牌等方式进行控制。
总体来说，计算机网络安全体系结构是为了保护网络系统和信息不受未经授权的访问、破坏和篡改等威胁而采取的一系列安全措施和安全机制的整体架构。
它包括网络层、主机层和应用层三个层次，通过防火墙、入侵检测和入侵防御系统、访问控制、身份认证、加密等机制来保障网络的安全。
计算机网络第3章 计算机网络体系结构
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
例：邮政通信
16
对等通信例：两个人收发信件
发信人 邮局 运输系统
17
对等层通信的实质
对等层实体之间实现的是 虚拟的逻辑通信； 下层向上层提供服务； 上层依赖下层提供的服务 来与其他主机上的对等层 通信； 实际通信在最底层完成。
18
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。
6
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
7
层次功能的分布式实现
机票 (购买) 机票 (投诉) 行李 (认领) 旅客 (到达) 飞机 (着陆)
飞行航线
一系列的步骤
5
空中旅行的组织: 从另一种不同的角度观察
机票 (购买) 行李 (托运) 机票 (投诉) 行李 (认领) 旅客 (到达) 飞机 (着陆) 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
旅客 (出发)
飞机 (起飞) 飞行航线
PDU由协议控制信息（协议头）和数据（SDU）组成:
第3章 计算机网络体系结构
第3章计算机网络的体系结构学习要点1.理解网络体系的概念2.理解网络协议的概念3.掌握ISO/OSI参考模型的层次结构和各层功能4.掌握TCP/IP体系结构的各层功能5.了解OSI与TCP/IP参考模型的区别6.了解TCP/IP主要的功能及特点3.1 网络体系结构的基本概念1.网络体系结构的形成计算机网络的体系结构采用了层次结构的方法来描述复杂的计算机网络，把复杂的网络互连问题划分为若干个较小的、单一的问题，并在不同层次上予以解决。
2.网络体系的分层结构图3-1 网络体系的层次结构模型3.层次结构中的相关概念（1）实体（2）协议：一个网络协议主要由以下3个要素组成：<1>语法（Syntax）：指数据与控制信息的结构或格式，如数据格式、编码及信号电平等；<2>语义（Semantics）：指用于协调与差错处理的控制信息，如需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答<3>定时（Timing）：指事件的实现顺序，如速度匹配、排序等。
（3）接口（4）服务（5）层间通信图3-2对等实体通信实例实际上，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，这包含了下面两方面的通信：<1>相邻层之间通信<2>对等层之间通信3.2 开放系统互连参考模型1.OSI参考模型OSI参考模型采用了层次结构，将整个网络的通信功能划分成七个层次，每个层次完成不同的功能。
这七层由低层至高层分别是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层，如图所示。
2.OSI/RM各层的主要功能（1）物理层物理层（Physical Layer）处于OSI参考模型的最低层。
物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明地传送“比特”流。
物理层传输的单位是比特（Bit），不去考虑比特流的意义和结构。
（2）数据链路层在物理层提供比特流传输服务的基础上，数据链路层（Data Link Layer）通过在通信的实体之间建立数据链路连接，传送以“帧”为单位的数据，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路，保证点到点（point-to-point）可靠的数据传输。
计算机网络体系结构与协议
计算机网络体系结构与协议计算机网络体系结构是指计算机网络中各个层次之间的关系和功能划分，它是计算机网络的基础框架。
而协议则是计算机网络中用于实现通信的规则和约定。
本文将探讨计算机网络体系结构与协议的基本概念、分类以及重要协议的作用。
一、计算机网络体系结构的概念计算机网络体系结构是指计算机网络中各个层次之间的关系和功能划分。
通常情况下，计算机网络体系结构可以分为两大类：OSI参考模型和TCP/IP参考模型。
1. OSI参考模型OSI参考模型是国际标准化组织（ISO）为了统一计算机网络的设计而提出的一种体系结构方法。
它将计算机网络通信划分为七个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
每个层次都有自己的功能和任务。
- 物理层：负责传输比特流，以传输数字信号。
- 数据链路层：负责进行节点之间的可靠数据传输。
- 网络层：负责数据在整个网络中的路由和转发。
- 传输层：负责提供端到端的可靠数据传输服务。
- 会话层：负责建立、维护和终止会话连接。
- 表示层：负责数据的格式化、加密和压缩等。
- 应用层：负责为用户提供特定的网络应用服务。
2. TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型是互联网所采用的一种网络体系结构，它是由传输控制协议（TCP）和网络互联协议（IP）构成的。
TCP/IP参考模型将计算机网络划分为四个层次：网络接口层、网络层、传输层和应用层。
- 网络接口层：负责将数据帧按照特定的协议传输到物理网络上。
- 网络层：负责数据在网络中的路由和转发。
- 传输层：负责提供端到端的可靠数据传输服务。
- 应用层：负责为用户提供特定的网络应用服务。
二、协议的分类协议是计算机网络中用于实现通信的规则和约定。
根据网络体系结构的不同，协议可以分为两种类型：传输层协议和应用层协议。
1. 传输层协议传输层协议位于网络体系结构的传输层，负责提供端到端的可靠数据传输服务。
常见的传输层协议有TCP和UDP。
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的体系结构是指计算机网络的分层结构或组织结构，它将网络功能划分为多个层次，在每个层次上实现特定的功能，并通过不同层次之间的接口进行通信和协作。
常见的计算机网络体系结构包括TCP/IP参考模型和OSI参考模型。
下面我将详细介绍这两种体系结构。
1.TCP/IP参考模型TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）参考模型是最常用的计算机网络体系结构之一，它有四个层次：物理层、数据链路层、网络层和传输层。
-物理层：物理层负责比特流的传输，它定义了电器、光学和无线信号等在传输媒介中的传输规范，如电压、编码和信号时钟等。
-数据链路层：数据链路层在物理层之上建立了可靠的数据传输通道，它将比特流划分为数据帧，并进行错误检测和错误纠正。
常见的数据链路层协议有以太网和Wi-Fi。
- 网络层：网络层负责将数据分组从发送端传输到接收端，它使用IP地址来标识网络设备和路径，也负责路由选择和拥塞控制。
常见的网络层协议有IP（Internet Protocol）。
-传输层：传输层提供端到端的可靠传输和数据分组的重组，它使用端口号标识不同的应用程序，并提供传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）等协议。
2.OSI参考模型OSI（Open Systems Interconnection）参考模型是一种通用的计算机网络体系结构，它有七个层次：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：物理层在OSI模型中的作用与TCP/IP模型中类似。
-数据链路层：数据链路层在OSI模型中的作用与TCP/IP模型中类似。
-网络层：网络层在OSI模型中的作用与TCP/IP模型中类似。
-传输层：传输层在OSI模型中的作用与TCP/IP模型中类似。
-会话层：会话层在OSI模型中提供了在网络中建立、管理和终止会话的功能。
它允许不同计算机应用程序之间的通信，并提供了可靠性和错误恢复机制。
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
计算机网络五层体系结构
计算机网络五层体系结构计算机网络是现代信息技术的基础，它可以让计算机互相连接，进行通信和数据交换。
为了能够更好地组织和管理计算机网络中各个部分的功能和协议，计算机网络被分为五层体系结构，被称为OSI（Open System Interconnection，开放系统互联）参考模型。
OSI参考模型由国际标准化组织（ISO）在20世纪80年代初制定，它将计算机网络分为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层五个层次进行描述和划分。
每一层都具有各自的功能和任务，它们协同工作，以保证网络的正常运行和数据的可靠传输。
1. 物理层（Physical Layer）：物理层是计算机网络的底层，主要负责将网络中的数据转换为比特流，通过物理媒体进行传输。
在这一层次中，数据的传输是以二进制形式进行的，物理层主要负责发送和接收数据，以及控制电流、电压、时钟等物理参数。
2. 数据链路层（Data Link Layer）：数据链路层建立在物理层之上，主要负责将网络中的比特流转换为有意义的数据帧，并进行传输错误的检测和纠正。
数据链路层通过帧同步、流量控制和差错检测等技术，保证数据的可靠传输，同时还负责对物理层的传输进行抽象和协调。
3. 网络层（Network Layer）：网络层是计算机网络的关键，它负责将数据包从源主机传输到目标主机，并选择合适的路径进行传输。
网络层通过路由算法、寻址和分组转发等技术，实现了跨网络的数据传输，为上层提供了无差别的网络服务。
4. 传输层（Transport Layer）：传输层位于网络层和应用层之间，主要负责为两个网络节点之间的通信建立端到端的连接。
传输层通过端口号和协议，实现了数据的可靠传输和分段重组，为上层应用提供了端到端的通信服务。
5. 应用层（Application Layer）：应用层是计算机网络的顶层，它为用户提供了各种网络应用和服务。
应用层通过各种应用协议（如HTTP、FTP、SMTP等），支持不同类型的网络应用，例如网页浏览、文件传输、电子邮件等。
认识计算机网络体系结构
传输层的作用是在源结点和目的结点的两个对等实体 间提供可靠的端到端的数据通信。为保证数据传输的可靠 性，传输层协议也提供了确认、差错控制和流量控制等机 制。传输层从应用层接收数据，并且在必要的时候把它分 成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信 息正确无误。
应用层涉及为用户提供网络应用，并为这些应用提供 网络支撑服务，把用户的数据发送到低层，为应用程序提 供网络接口。
2、在正常工作时，低层实体向相邻的高层实体提供相 互通讯的服务。
3、在正常工作时，高层实体向相邻的低层实体通过请 求服务，完成对等层实体通讯。
4、最终都通过物理层将数据信息通过网络物理媒体介 质传送到另一对应的网络实体层。
OSI 的体系结构
TCP/IP 的体系结构
7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 运输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层
应用层 运输层 网际层
HTTP … SMTP DNS … RTP
TCP
UDP
IP ICMP ARP RARP
网络接口层
网络接口 1 网络接口 2 … 网络接口 3
TCP/IP通讯几点说明
1、IP通讯是借助于中间一个或多个IP路由器，从源网络到 宿网络进行寻径通讯的。
2、IP不可靠传送意味着IP数据报再传递途径中可能出错、 重复或消失，而它本身没有纠错功能。
3、TCP采用确认应答和超时重发机构方式来确保可靠性的。 4、IP层和以下一层，主要实现网际寻径、寻址，把数据以
IP数据报的格式传递到宿网络和宿主机。 5、网络接口层实际上是数据连路层和物理层的合并，它实
际上完成的任务，就是该两层所要完成的任务。
本 部分 作 业
1、阅读课程内容（课后完成） 2、OSI模型由哪几个层次组成？各种功能或作用？ 3、TCP/IP协议模式有哪些？
计算机网络体系结构OSI模型课件
信道传输
信号通过物理媒介（如电缆、光纤等 ）进行传输。
信号解码
在接收端，信号被解码还原成原始信 息。
差错控制
为了确保数据的完整性和准确性，通 信协议中包含差错控制机制，如校验 和、重传、确认等。
04
OSI模型与TCP/IP模型比较
OSI模型与TCP/IP模型的差异
层次数量
实现方式
OSI模型有7个层次，而TCP/IP模型只 有4个层次。
应用层
总结词
应用程序接口和通信服务
详细描述
应用层为应用程序提供接口，以实现各种网络通信服务。它处理用户请求和响应，并负 责应用程序之间的通信。常见的应用层协议包括HTTP、FTP、SMTP等。
03
OSI模型各层之间的关系与通信原理
各层之间的关系
数据链路层与物理层的关系
数据链路层通过物理层提供的比特流传输数据，对数据进行控制 ，保证数据的正确传输。
层次对应关系
OSI模型中的某些层次与TCP/IP模 型中的层次存在对应关系，例如 OSI模型的应用层与TCP/IP模型的 应用层相对应。
协议独立性
两者都强调协议的独立性，即各层 只关心本层的协议，不受其他层的 影响。
OSI模型与TCP/IP模型的融合与发展
融合
随着网络技术的发展，OSI模型与TCP/IP 模型的界限逐渐模糊，两者在某些方面 开始融合。例如，在实际应用中，某些 设备或系统可能同时实现了OSI模型和 TCP/IP模型的某些层次。
网络层
总结词
数据包的路由和转发
详细描述
网络层负责将数据包从源地址发送到目的地址。它通过路由协议确定最佳路径，并在每个节点上转发数据包。这 一层还处理地址解析和数据包的分段。
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第2层：数据链路层(Data Link Layer)
2013年7月
计算机网络基础 杜煜
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OSI各层的功能概述（二）
第3层：网络层(Network Layer)
为传输层的数据传输提供建立、维护和终止网络连接 的手段，把上层来的数据组织成数据包(Packet)在节点 之间进行交换传送，并且负责路由控制和拥塞控制。 为上层提供端到端(最终用户到最终用户)的透明的、可 靠的数据传输服务。所谓透明的传输是指在通信过程 中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。
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网络层
计算机网络分为资源子网和通信子网。网络层就是通信子 网的最高层，它在数据链路层提供服务的基础上，向资源 子网提供服务。 网络层与数据链路层的关系如下图所示：
发送端传输层的数据 L4 DATA 数据包 NH 网络层 接收端传输层的数据 L4 DATA
2013年7月
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接口(Interface)
分层结构中各相邻层之间要有一个接口，它定义了较低 层向较高层提供的原始操作和服务。相邻层通过它们之 间的接口交换信息，高层并不需要知道低层是如何实现 的，仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务，这 样使得两层之间保持了功能的独立性。 对于网络结构化层次模型，其特点是每一层都建立在前 一层的基础上，较低层只是为较高一层提供服务。这样 每一层在实现自身功能时，直接使用较低一层提供的服 务，而间接地使用了更低层提供的服务，并向较高一层 提供更完善的服务，同时屏蔽了具体实现这些功能的细 节。
01010110101001011010110110101010
传输媒体
2013年7月
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物理层
物理层是OSI/RM的最低层。它直接与物理信道相连，起 到数据链路层和传输媒体之间的逻辑接口作用，提供建立、 维护和释放物理连接的方法，实现在物理信道上进行比特 流传输的功能。
发送端数据链路层的数据 L2 DATA 接收端数据链路层的数据 L2 DATA
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传输层提供的服务
传输层为高层提供两种基本的服务：
面向连接的服务
面向连接提供的是可靠的服务。
和面向无连接的服务
面向无连接是一种不太可靠的服务。
2013年7月
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会话层
会话层是利用传输层提供的端到端的服务，向表 示层或会话用户提供会话服务。 在ISO/OSI环境中，所谓一次会话，就是两个用 户进程之间为完成一次完整的通信而进行的过程， 包括建立、维护和结束会话连接。会话协议的主 要目的就是提供一个面向用户的连接服务，并对 会话活动提供有效的组织和同步所必须的手段， 对数据传送提供控制和管理。
应用层
7-6接口 应用层协议
系统B
应用层
7-6接口
表示层协议
表示层
6-5接口 会话层协议
表示层
6-5接口
会话层
5-4接口 传输层协议
会话层
5-4接口
传输层
4-3接口 网络层协议
传输层 网络层
数据链路层协议 3-2接口 网络层协议 数据链路层协议 4-3接口
网络层
3-2接口
网络层
3-2接口
数据链路层
2-1接口 物理层协议
成帧 物理地址寻址 流量控制 差错控制 接入控制
2013年7月
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数据链路层的物理地址寻址
节点 1 2 3 4
物理地址
A
B DT DATA 尾部控制信息 源地址
C A D 数据帧 目的地址
D
节点1的物理地址为A，若节点1要给节点4发送数据，那 么在数据帧的头部要包含节点1和节点4的物理地址，在 帧的尾部还有差错控制信息（DT）。
发送端网络层的数据 L 3DATA 数据链路层 DT 数据帧 DH 数据帧 DH
接收端网络层的数据 L3 DATA 数据链路层 DT
11010111„„0101011 发送端物理层
11010111„„0101011 接收端物理层
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数据链路层涉及的具体内容
L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1 L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1
AH PH SH PH NH DH
数据
L7 DATA L6 DATA
L7 DATA L6 DATA
L5 DATA L4 DATA L3 DATA
L5 DATA L4 DATA L3 DATA DT
01010110101001011010110110101010
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网络层涉及的概念
逻辑地址寻址 路由功能 流量控制 拥塞控制
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传输层
传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁， 它完成资源子网中两节点间的直接逻辑通信， 实现通信子网端到端的可靠传输。传输层在七 层网络模型的中间起到承上启下的作用，是整 个网络体系结构中的关键部分。
会话层
5-4接口
传输层
4-3接口
传输层
4-3接口
网络层
3-2接口 数据链路层协议
网络层
3-2接口
数据链路层
2-1接口 物理层协议
数据链路层
2-1接口
OSI/RM
物理层
物理传输信道
物理层
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基于OSI的通信模型结构
中间节点 系统A 第7层 第6层 第5层 第4层 第3层 第2层 第1层
完成计算机间的通信合作，把每个计算机互联的功能 划分成有明确定义的层次，并规定同层次进程通信的 协议及相邻层之间的接口服务；
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网络体系结构的相关概念
协议（Protocol）
协议就是为实现网络中的数据交换建立的规则标准或 约定。
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协议的组成
协议由语法、语义和交换规则三部分组成，即协 议的三要素：
语义 语法 交换规则
2013年7月
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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。
2013年7月
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表示层
表示层处理的是OSI系统之间用户信息的表示问 题。表示层不像OSI/RM的低五层只关心将信息 可靠地从一端传输到另外一端，它主要涉及被传 输信息的内容和表示形式，如文字、图形、声音 的表示。另外，数据压缩、数据加密等工作都是 由表示层负责处理。
2013年7月
机械特性 电气特性 功能特性 规程特性
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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
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数据链路层
数据链路层是OSI/RM的第二层，它通过物理层提供的比特流服务，在相邻 节点之间建立链路，传送以帧（Frame）为单位的数据信息，并且对传输中 可能出现的差错进行检错和纠错，向网络层提供无差错的透明传输。 数据链路层的有关协议和软件是计算机网络中基本的部分，在任何网络中数 据链路层是必不可少的层次，相对高层而言，它所有的服务协议都比较成熟。
第6层：表示层(Presentation Layer)
第7层：应用层(Application Layer)
2013年7月
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OSI/RM的信息流动
系统A
应用进程
பைடு நூலகம்系统B
应用进程
数据
数据
交换数据 单元的名称 报文 报文 报文 报文 数据包 数据帧 DT 比特
数据 AH PH SH PH NH DH
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开放系统互连参考模型(OSI/RM)
为了实现不同厂家生产的计算机系统之间以及不 同网络之间的数据通信，国际标准化组织ISO对 各类计算机网络体系结构进行了研究，并于1981 年正式公布了一个网络体系结构模型作为国际标 准，称为开放系统互连参考模型(OSI/RM)，也称 为ISO/OSI。 “开放”表示任何两个遵守OSI/RM的系统都可 以进行互连，当一个系统能按OSI/RM与另一个 系统进行通信时，就称该系统为开放系统。
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应用层
应用层是OSI/RM的最高层，它是计算机网络与 最终用户间的接口，它包含系统管理员管理网络 服务所涉及的所有问题和基本功能。它在 OSI/RM下面六层提供的数据传输和数据表示等 各种服务的基础上，为网络用户或应用程序提供 完成特定网络服务功能所需的各种应用协议。 常用的网络服务包括文件服务、电子邮件（Email）服务、打印服务、集成通信服务、目录服 务、网络管理服务、安全服务、多协议路由与路 由互连服务、分布式数据库服务、虚拟终端服务 等。