1-4 计算机网络协议、体系结构
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。
第一章概论计算机网络笔记学堂在线1.4网络体系结构和协议
第⼀章概论计算机⽹络笔记学堂在线1.4⽹络体系结构和协议1 分层对每⼀层进⾏定义： 下⼀层为本层提供的服务 本层为上⼀层提供的服务 本层需要完成的功能对相邻层之间接⼝进⾏定义： n层通过接⼝发出服务请求，n-1 层通过接⼝提供服务响应。
只要n层与n-1 层之间的接⼝不变，其它层的变化不会对n层实现过程产⽣影响分层的原则： 每⼀层的功能相对独⽴，相邻层之间功能划分清晰 功能层越多，功能层实现越简单，但⽹络运⾏效率越低，必须综合考虑实现难度与运⾏效果分层结构实例： PC结构：操作系统 --> BIOS --> 主板（不同主板提供的接⼝不同，但是BIOS给操作系统的接⼝只有⼀个）2 ⽹络体系结构与协议对等层：在两端分层结构中处于同⼀地位，起相同作⽤的功能层。
协议：两端对等层之间的约定和规范协议的三个要素： 语法：相互交换的信息的结构和格式 语义：相互交换的信息种类，接受⽅应该做出的反应 时序：各个事件发⽣顺序⽹络体系结构：（⽹络体系结构是分层结构和协议的集合） 垂直⽅向的分层结构 ⽔平⽅向两端功能相同层之间的协议3 OSI⽹络体系结构OSI是国际标准化组织最早定义的⽹络体系结构，全称是开放体系互连/参考模型（OSI/RM）其把⽹络功能划分为7层：（从底层开始向上）1 物理层：实现⼆进制位流的传输过程。
(物理层有软件有硬件)2 数据链路层：实现差错控制，封装数据成分组。
3 ⽹络层：核⼼功能是路由，也就是为分组选择正确的传输路径4 传输层：实现进程之间的通信。
数据携带进程标识符5 会话层：⽤于管理两个进程会话的过程6 表⽰层：同⼀通信双⽅描述传输信息所使⽤的语义和语法7 应⽤层：PDU：对等层传输的数据单位。
Protocol Data UnitSDU：上层协议数据单元提交给下层，作为下层的服务数据单元。
Service Data UnitOSI体系结构的特点： 1 其实分层结构，基于特定⽹络环境定义每⼀层的功能 2 每⼀层只定义了功能，没有系统指定对等层之间的协议。
计算机网络体系结构
协议
面向连接的协议:在使用时用户首先要建立连接，连接建立 再传输数据，数据传送完后，拆分连接。连接的建立和拆分都
是通过控制报文完成的。 无连接的协议：每个报文带有完整的目标地址,并且每个报文 都是单独发送的,经由系统选定的线路传递. 无连接服务只有传输数据阶段,无连接的建立和拆分阶段
区分“面向连接服务”和“无连接服务”的概念：
打电话和寄信：两个人如果要通电话，必须先建立连接 ——拨号，等待应答后才能相互传递信息，最后还要释 放连接——挂电话。 寄信就没有那么复杂了，地址姓名填好以后直接往邮筒 一扔，收信人就能收到。
（4）分组: 在网络通信中,每一层都要对上一层传来的数据报文进行 处理,由于硬件、操作系统、协议规定等原因规定了本层 每一次能处理的数据报文的最大长度限制，必然要对上 层传来的大的数据报文进行拆分，再将每一段封装成新 的数据报文发送给下一层。 运输层有拆分和拼装数据的功能，拆分得到的段称为分 组（或称为：包）
一、计算机网络通信协议
计算机网络通信协议是用来定义并实现网络通信的一组规则
和参数。
由于计算机之间的通信涉及的因素多而复杂，包括：通信线 路、传输技术、计算机硬件、软件、应用业务、安全等，所 以对计算机网络中的协议采用分层划分和管理。
分层的优点：将复杂的网络通信问题分解为多个可在不同层 次上处理的部分；提供了模块化的设计，对部分层的修改、 增加不影响其他层。
协议是通信双方达成的一致约定。简单地 说，协议是系统之间横向的约定。 两个实体 要想成功的通信，它们之间交流什么、怎样交 流及何时交流，都必须遵从彼此约定的一些规 则，这些规则的集合称为协议.
接口是一个系统内部两个相邻层间的一组 约定，反映了相邻层之间的关系。用于相邻层 之间按照一定规则交换信息 .简单地说，接口 是系统内部纵向的约定，包括下一层向上一层 提供哪些服务，而上一层如何使用这些服务。
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。
第二章 计算机网络协议的体系结构
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(N)实体
(N)服务: 在(N)协议的控制下,(N)层通过(N)实体的工作,可以 向上一层即(N+1)层提供服务.这种服务称为(N)服务.
开放系统A (N+1)层
(N)服务 (N+1)实体 (N)实体 (N)连接 (N)用户
(N)层 (N-1)层
交换原语
(N-1)实体
(N)服务是由以下三部分组成的: (1)(N)实体自己提供的某些功能; (2) (N-1) (2)从(N-1)层及其以下各层以及本地环境得 到的服务; (3)通过与处在另一开放系统中的对等(N)实 体的通信而得到的服务.
(N)SAP (N)CEP (N)连接
二 数据单元
在用户数据传送的过程中,有两种控制信息 存在:一种用于控制对等(N)层之间的信息传送; 另一种用于控制相邻层之间的信息传送.
当用户数据从发送端的应用层传向物理层时,要带上各层的对等层控制信息; 当其从接送端的物理层传向应用层时,各层要将其对接的同等层附加的控制信息取 走. 用户信息在相邻层间传送时,由相邻层控制信息控制,这些控制信息不参加传 送,也不出现在用户信息中,它们只是局部有效.
OSI环境
网络环境 3 2 1 节点 数据通信网 网络环境 3 2 1 节点
APA 7 6 5 4 3 2 1
AP数据 AP数据 数据单元 数据单元 数据单元
APB 7 6 5 4 3 2 1
数据单元 数据单元 比特流 物理媒体
报文 分组 帧
应用进程APA要在OSI中经过复杂的处理过程才能送到对方的应用进程 APB，但这些复杂过程对用户来说都被屏蔽掉了，应用进程APA的数据 好像直接传递给了应用进程APB。同理，OSI环境中两个同样的层次之间， 也好像可将数据（服务单元）直接传送给对方。
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
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定义计算机⽹络体系结构是⽹络协议的层次划分与各层协议的集合，同⼀层中的协议根据该层所要实现的功能来确定。
各对等层之间的协议功能由相应的底层提供服务完成。
OSI的七层协议1. 物理层：主要定义物理设备标准，如⽹线的接⼝类型、光纤的接⼝类型、各种传输介质的传输速率等。
它的主要作⽤是传输⽐特流（就是由1、0转化为电流强弱来进⾏传输,到达⽬的地后在转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换），这⼀层的数据叫做⽐特。
2. 数据链路层：定义了如何让格式化数据以进⾏传输，以及如何让控制对物理介质的访问，这⼀层通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。
3. ⽹络层：在位于不同地理位置的⽹络中的两个主机系统之间提供连接和路径选择，Internet的发展使得从世界各站点访问信息的⽤户数⼤⼤增加，⽽⽹络层正是管理这种连接的层。
4. 传输层：定义了⼀些传输数据的协议和端⼝号（WWW端⼝80等），如：TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，⽤于传输可靠性要求⾼，数据量⼤的数据），UDP（⽤户数据报协议，与TCP特性恰恰相反，⽤于传输可靠性要求不⾼，数据量⼩的数据，如QQ 聊天数据就是通过这种⽅式传输的），主要是将从下层接收的数据进⾏分段和传输，到达⽬的地址后再进⾏重组，常常把这⼀层数据叫做段。
5. 会话层：通过传输层（端⼝号：传输端⼝与接收端⼝）建⽴数据传输的通路，主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名）。
6. 表⽰层：可确保⼀个系统的应⽤层所发送的信息可以被另⼀个系统的应⽤层读取。
例如，PC程序与另⼀台计算机进⾏通信，其中⼀台计算机使⽤扩展⼆⼀⼗进制交换码（EBCDIC），⽽另⼀台则使⽤美国信息交换标准码（ASCII）来表⽰相同的字符。
如有必要，表⽰层会通过使⽤⼀种通格式来实现多种数据格式之间的转换。
7. 应⽤层：是最靠近⽤户的OSI层，这⼀层为⽤户的应⽤程序（例如电⼦邮件、⽂件传输和终端仿真）提供⽹络服务。
网络安全体系结构及协议
2.1.3 协议的交互
1．应用程序协议 2．传输协议 3．网间协议 4．网络访问协议
5
2.1.4 技术无关协议
网络协议描述的是网络通信期间实现的功能。在 面对面交谈的示例中，通信的一项协议可能会规 定，为了发出交谈结束的信号，发言者必须保持 沉默两秒钟。但是，这项协议并没有规定发言者 在这两秒钟内应该如何保持沉默。协议通常都不 会说明如何实现特定的功能。通过仅仅说明特定 通信规则所需要的功能是什么，而并不规定这些 规则应该如何实现，特定协议的实现就可以与技 术无关。
因特网协议通常又称为TCP/IP协议。
应用层 传输层 网络层 网络接口层 图 2-15 TC P/IP 协 议 分 层
29
网络接口层实际上包含OSI模型的物理层和链 路层，TCP/IP并未对这两层进行定义，它支 持现有的各种底层网络技术和标准。该层涉及 操作系统中的设备驱动程序和网络接口卡。
27
3．安全管理 为了更有效地运用安全服务，需要有其他措施来
支持它们的操作，这些措施即为安全管理。安全 管理是对安全服务和安全机制进行管理，把管理 信息分配到有关的安全服务和安全机制中去，并 收集与它们的操作有关的信息。 分为 系统安全管理 安全服务管理 安全机制管 理 4．安全层次
28
2.3 TCP/IP参考模型及其安全体系
分层可以屏蔽下层的变化，新的底层技术的引 入，不会对上层的应用协议产生影响。
协议的实现要落实到一个个具体的硬件模块 和软件模块上，在网络中将这些实现特定功 能的模块称为实体（Entity）。
如图2-2所示，两个结点之间的通信体现为 两个结点对等层（结点A的N+1层与结点B的 N+1层）之间遵从本层协议的通信。
数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、 PPP、STP、帧中继等。
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？
计算机网络体系结构
包括所有应用方面的协议。
如：Web服务，上传、下载网页，信息分
别如何组织。
不同的系统之间的文件传输的方式不
同，但表示的形式必须一致。
OSI模型的数据传输
发送进程 接收进程
7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层
应用协议 表示协议 会话协议 传输协议 网络协议 DH NH TH SH PH
传输层将把高层要求传输的数据分成若干个报文。 报文与桢不一样，桢只有桢标志（起始标记、结束 标记），而报文有信源和信宿的地址及端口，报文 的顺序号，确认号等。
底三层的通信对象通常是路由器；传输层是端到端
的，必须考虑报文怎样才能从源端正确的传递到目 的端。而源端和目的端通常都是主机。
会话层
第一章 计算机网络基础（二）
本章主要内容
网络体系结构的相关概念 OSI参考模型 TCP/IP参考模型 实际使用的参考模型
网络的体系结构的相关概念
网络的体系结构就是为了完成计算机间的通信， 把计算机互联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。简单的说，将这些同层实体通信的协议及相邻 层接口统称为网络体系结构。
TCP/IP 是网络互联协议，只考虑网络之间的
互联。
TCP/IP参考模型
OSI参考模型
应用层 表示层
TCP/IP参考模型
应用层 模型中 不存在 传输层 互联网层
会话层
传输层 网络层
数据链路层
物理层
网络接口层
五层协议的体系结构
5 4 3 应用层 运输层 网络层
数据链路层 数据链路层
3.1 1_4节 网络体系结构
来实现；
每一层功能简单, 易于实现和维护；
某一层需改动时, 只要不改变接口服务关系, 其
它层则不受影响, 灵活性好；
有利于促进标准化；
层次如何划分？
网络的层次分得过多（太细），则网络各个 功能层的“职责”分明，便于实现；但分得过 细会产生许多衔接上的麻烦，增加各功能层接 口之间交互的信息量，增加系统开销，也等于 降低了连网计算机的响应速度和工作效率。 分的层次太少（粗），则容易发生不同性质 的功能模块相互混淆在一起，由于结构不合理 而造成设计上以及今后维护上的困难。
本 节 结
束
返
回
3.2 开放系统互连参考模型
两个最重要的网络参考模型: OSI参考模型, TCP/IP参考模型。
OSI参考模型
– 1974年，IBM公布了SNA（System Network Architecture）
– DEC 公布了 DNA（Distributed Network Architecture）
ISO/OSI
物理接口
– 机械特性：如接插件规格
– 电气特性：如信号电平
传输规则
– 功能特性： 如引脚功能 – 规程特性： 如何通信
具体表现
– 线路结构：点对点、多点 – 传输方式：单工、半双工、全双工 – 拓扑结构：网状、星型、树型、总线、环型 – 编码方式：单极、双极、双相等等 – 物理介质：电缆、光纤、无线介质
SDU与(N)-UD的关系
服务原语的种类
①
请求 N N+1 证实
②
指示
N+1 响应 N
④
③
请求(Request)：服务用户向服务提供者请求服务，如
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。
网络体系结构与协议
网络体系结构与协议随着互联网的迅猛发展，网络体系结构和协议成为了支撑互联网运行的重要基础。
网络体系结构是指互联网中各种计算机网络之间的组织结构和关系，而协议则是指计算机网络中数据传输和通信所遵循的规则和标准。
本文将详细介绍网络体系结构和协议的概念、类型以及其在互联网中的重要性。
一、网络体系结构的概念和类型1.1 网络体系结构的概念网络体系结构是指不同计算机网络之间的组织结构和关系。
它定义了互联网中信息的传输路径、计算机之间的连接方式以及数据传输的工作方式。
网络体系结构主要包括两个关键要素：网络拓扑结构和网络协议。
1.2 网络体系结构的类型根据互联网中各种计算机网络的组织方式和关系不同，网络体系结构可以分为以下几种类型：1.2.1 集线式体系结构（Bus Architecture）集线式体系结构是最简单的一种网络结构，所有计算机都通过一条集线器连接在一根中央线上。
数据传输时，需要将数据从源计算机发送到中央线上，然后被所有计算机接收。
集线式体系结构简单易建设，但存在传输冲突和容错能力较差的问题。
1.2.2 星型体系结构（Star Architecture）星型体系结构是一种中央控制的网络结构，所有计算机都与一个中央交换机相连。
数据传输时，通过中央交换机进行路由选择，将数据从源计算机传输到目标计算机。
星型体系结构具有高容错性和灵活性，但对于中央交换机的性能要求较高。
1.2.3 环型体系结构（Ring Architecture）环型体系结构是一种将计算机连接成一个闭环的网络结构。
数据传输时，通过环上的节点依次传递，直到达到目标计算机。
环型体系结构具有较好的容错性和可扩展性，但对于节点故障会对整个网络产生影响。
1.2.4 树型体系结构（Tree Architecture）树型体系结构是一种层次结构的网络结构，类似于自然界中的树。
数据传输时，通过根节点到达目标节点的路径是唯一的。
树型体系结构具有良好的路由选择和扩展性，但对于根节点的性能要求较高。
计算机网络学习笔记（一）之计算机网络体系结构
计算机⽹络学习笔记（⼀）之计算机⽹络体系结构正在学习计算机⽹络，为了⽅便⽇后回忆，在此记录⾃⼰的学习笔记。
先放上思维导图！⽅便记忆1.1⽹络的⽹络计算机⽹络：结点+链路互连⽹：通过路由器把⽹络互连起来，构成计算机⽹络互联⽹：特指Internet，是全球最⼤的、开放的、采⽤通⽤协议进⾏众多⽹络相连的特定计算机⽹络。
特点：连通性和共享主机：与⽹络相连的计算机1.2互联⽹基础结构发展的三个阶段第⼀阶段：从单个⽹络ARPANET向互联⽹发展得过程第⼆阶段：建成三级结构的互联⽹第三阶段：逐渐形成了多层次ISP结构的互联⽹ISP：互联⽹服务提供商1.3互联⽹的组成边缘部分+核⼼部分1.边缘部分由所有连接在互联⽹上的主机（端系统）组成端系统之间的通信：主机A的某个进程与主机B的另⼀个进程进⾏通信两种通信⽅式：（1）客户端/服务端⽅式（C/S⽅式）：进程之间的服务与被服务（2）对等⽅式（P2P⽅式）：不区分服务与被服务关系⽤户直接使⽤来进⾏通信和资源共享2.核⼼部分重要⼯作者：路由器路由器：实现分组交换，转发收到的分组疑问：什么是分组交换？数据交换是实现数据通过⽹络核⼼从源主机到另⼀个主机!1.为什么需要数据交换？1).链路问题 2).连通性 3).⽹络规模2.什么是交换？动态转接——把⼀条电话线转接到另⼀条电话线，使之连通动态分配传输路线的资源3.数据交换的类型数据交换类型注：计算机交换⽅式绝⼤多数是分组交换，极少数是电路交换，绝不可能是报⽂交换1.4计算机⽹络的类别1.按⽹络作⽤范围：⼴域⽹、城域⽹、局域⽹、个⼈区域⽹2.按⽹络的使⽤者：公⽤⽹、专⽤⽹3.⽤来把⽤户接⼊互联⽹的⽹络1.5计算机性能计算机⽹络的性能速率：数据的传送速度（单位：bit/s）带宽：在单位时间内⽹络中的某信道所能通过的“最⾼数据率”吞吐量：在单位时间内通过某个⽹络的数据量时延：数据从⽹络的⼀端传送到另⼀端所需的时间包括：1）发送时延2）传播时延3）处理时延4）排队时延总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延时延带宽积：传播时延 x 带宽往返时间RTT：从发送⽅到接收⽅总共经历的时间利⽤率：分为信道利⽤率和⽹络利⽤率1.6计算机⽹络的体系结构体系结构=层+协议（协议是⽔平的、服务是垂直的）⽹络协议：为进⾏⽹络的数据交换⽽建⽴的规则（标准或约定）协议三要素：语法、语义、同步（1）语法：数据与控制信息的结构或格式。
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通信者活动
阅读信件
书写信件 贴邮票 送邮箱
通信者活动
收集信件 盖邮戳 信件分拣
邮局服务业务
邮局服务业务
信件投递 信件分拣
信件打包送 运输部门
邮局转送业务
邮局转送业务
分发邮件 邮件拆包
路由选择 运输
运输部门的邮件运输业务
转送邮局 接收邮包
网路协议与网络体系结构的概念
二、网络层次化研究方法：
软件，为相应的层次提供完全相同的功能和接口。
网路协议与网络体系结构的概念
网络体系结构的重要性？
是网络开发应用必须依赖的标准和依据。 不同的计算机网络具有不同的体系结构。
第一章 计算机网路的概述
第四讲
网络协议与网络体系结构的 概念
The Definition of Network Protocol and Network Architecture
网路协议与网络体系结构的概念 教学内容
第一部分： 网络协议的 概念
第二部分： 网络层次化 研究方法
第三部分： 网络体系结 构的概念
发送和接收速率不一致怎么办？
网路协议与网络体系结构的概念
网络协议的重要性
网络协议是计算机网络中不可缺少的一部分。
只要研究计算机网络，就需要研究网络协议。
只要开发新的网络服务功能，就必须研究、应
用或制定新的网络协议。
每一种协议在设计时都是针对于某一个特定的 目标和需要解决的问题，一个功能完备的计算机网 络需要制定一整套复杂的的网络协议集。
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
网路协议与网络体系结构的概念
再设计一个网络接入模块
计算机 1 文件传送模块 通信服务模块 网络接入模块 网络 接口 通信网络 网络 接口 计算机 2 文件传送模块 通信服务模块 网络接入模块
网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作 例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。
举例：邮政系统信件发送、接受过程
用户间约定 写信人用户 收信人用户 邮局间约定 邮政局 用户子系统
用户/邮局 约定
邮政 局
邮政子系统
邮局/运输 部门约定 运输部门
运输部门间约定 运输部门 运输子系统
邮政系统分层模型
网路协议与网络体系结构的概念
由此我们可以看出邮政系统的解决方法是： 由此我们可以看出邮政系统的解决方法是：
使用便于人来阅读和理解的文字描述。 使用让计算机能够理解的程序代码。 这两种不同形式的网络协议必须能对网络上交 换的信息作出精确的解释。
网络协议能否解决复杂系统？
网路协议与网络体系结构的概念
二、网络层次化研究方法
网路协议与网络体系结构的概念
二、网络层次化研究方法：
举例：邮政系统信件发送、接收过程
网路协议与网络体系结构的概念
网络采用层次结构带来的好处？
各层之间是独立的。每一层只实现一种相对独立的功能， 这样，整个问题的复杂程度就下降了。 灵活性好。当任何一层变化时，只要层间接口关系保持 不变，其它各层均不受影响； 具有层次间的无关性。当高层要利用低层所提供的功能 时，并不须了解低层实现功能时所采用的算法和协议；
分层次是人们对复杂问题处理的基本方法；
层次结构体现出对复杂问题采取“分而治之“的模 块化方法，可以大大降低复杂问题处理的难度； 对于结构复杂的网络协议来说，最好的组织方式是 层次结构模型。
网路协议与网络体系结构的离。
经过分层后，使计算机网络形成层次结构。
计算机 1 文件传送模块 把文件交给下层模块 进行发送 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 计算机 2 文件传送模块 把收到的文件交给 上层模块
网路协议与网络体系结构的概念
再设计一个通信服务模块
计算机 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 计算机 2 文件传送模块 通信服务模块
将计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构。 换句话说，计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完 成的功能的精确定义。至于这些功能是用何种硬件或软件来实现，则不 属于网络体系结构部分，而是属于实现（implementation）的问题。 体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和 软件。 不同的计算机网络具有不同的体系结构，其层的数量、各层的名字、功 能以及相邻层间接口都不一样。 对于同样的网络体系结构，可采用不同的方法设计出完全不同的硬件和
低层也仅仅是使用从高层传送来的参数。
结构上可分割开。各层都可以采用最合适的技术实现。
网路协议与网络体系结构的概念
网络采用层次结构带来的好处？
易于实现和维护。整个的系统已被分解为若干个相对独 立的子系统,使得实现和调试一个庞大而复杂的系统变 得易于处理。 能促进标准化工作。在分层时,每一层的功能及其所提 供的服务都已有了精确的说明。
计算机 1 向计算机 2 通过网络发送文件。
可以将要做的工作进行如下的划分。 第一类工作与传送文件直接有关。
确信对方已做好接收和存储文件的准备。 双方协调好一致的文件格式。
两个计算机将文件传送模块作为最高的一层 。剩
下的工作由下面的模块负责。
网路协议与网络体系结构的概念
两个计算机交换文件
网路协议与网络体系结构的概念
网络协议的三要素
语义规则:定义 发送者或接收者 需要发出何种控 制信息，以及完 成的动作与作出 的响应 要做什么？
语法规则:定义 用户数据与控制
信息的结构与格
式，以及数据出 现的顺序的意义
同步规则:定义
了事件完成顺序
要怎么做？
要何时做？
网路协议与网络体系结构的概念
网络协议的两种形式
这种分层网络的重要概念主要是用来减少网络的复杂程
度，并保证技术能够发展，而不致因为其中一个的变化 而造成大面积的改动。
缺点：有些功能会在不同的层次中重复出现，因而产生 额外开销。
网路协议与网络体系结构的概念
三、网络体系结构的概念
网路协议与网络体系结构的概念
三、网络体系结构的概念：
网络体系结构的定义
经过分层后，网络中的每一层都建立在它的下层之 上，每一层完成一定的功能。每一层的目的都是向它 的上一层提供一定的服务，而把如何实现这一服务的 细节对上一层加以屏蔽。
为每一个子功能设计单独的协议，每个协议都针对每
一个特定的目标和问题，不同的协议完成不同的任务。
网路协议与网络体系结构的概念
划分层次的举例
将总体要实现的很多功能分配在不同的层次中， 每个层次要完成的服务都有明确规定； 不同地区的系统分成相同的层次；不同系统的 同等层具有相同的功能；
相邻层间是服务与被服务的关系，但高层使用 低层提供的服务时，并不需要知道低层服务的 具体实现方法。
网路协议与网络体系结构的概念
邮政通信系统层次结构的解决方法是：
网路协议与网络体系结构的概念
一、网络协议的概念
网路协议与网络体系结构的概念
一、网络协议的概念：
什么是网络协议？ 什么是网络协议？
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或 约定即称为网络协议（network protocol），也可 简称为协议(protocol）。
例如，传送的信息块采用何种编码和怎样的格式？如何识 别收发者的名称和地址？传送过程中出现错误如何处理？