计算机网络体系结构
第三章 计算机网络体系结构ppt课件
图1 OSI参考模型
最顶层
最底层
.
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
（A）
（P） （S） （T） （N）
（DL） （PH）
通信子网
.
OSI中数据流动过程
用户看到的据流向
向实 际 数 据 流
向实 际 数 据 流
实际数据流向
.
2.3 OSI-RM 各层主要功能概述
1、物理层
2.1 网络体系结构及协议概念
2.1.1 网络体系结构的概念
计算机网络体系结构与网络协议是计算机网络技术 中的关键。
计算机网络的实现需要解决很多复杂的技术问题。 例如：①支持多种通信介质；②支持多厂商和异种机互 联，其中包括软件的通信规定及硬件接口的规范；③支 持多种业务，如远程登录、数据库、分布式计算等；④ 支持高级人机接口。
服务数据单元是指（N）实体为完成（N） 服务用户请求的功能所设置的数据单元
.
2.4.3 、服务原语： 在OSI-RM中，上层使用下层的服务，必须通过下
层交换一些命令，这些命令称为服务原语。
请求：用户要求服务做某项工作
服务原语
指示：用户被告知某事件发生了 响应：用户表示对某事件的响应
确认：用户实体收到关于它的请求答复
● 数据链路层协议分为两类：
● 面向字符型的主要特点是利用已定义好的一组 控制字符完成数据链路控制功能。
● 面向比特型的数据链路层，其规程传送信息的单 位称为帧。帧分为控制帧和信息帧。
.
1、数据链路层的功能
传输链路 传输链路是用于传输数据的通信信道，由双绞线、
光纤、 同轴电缆、微波、卫星通信等构成。 信道分为链路与通路两种：
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。
计算机网络体系结构
计算机网络体系结构清点人数，组织教学。
复习：计算机网络的定义及系统的组成和功能授新：一、计算机网络体系结构的基本概念1.网络协议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一套规则、标准或约定称为网络协议，简称协议。
协议组成的三个要素是语法、语义和时序。
语法规定了进行网络通信时，数据的传输和存储格式，以及通信中需要哪些控制信息，它解决了怎么讲的问题。
语义规定了控制信息的具体内容，以及发送主机或接收主机所要完成的工作，它主要解决“讲什么”的问题。
时序规定计算机操作的执行顺序，以及通信过程中的速度匹配，主要解决“顺序和速度”问题。
2．数据封装一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据必须要先打包，打包的过程称为封装，如图10-10所示，封装就是在用户数据前面加上网络协议规定的头部和尾部，这些头信息包括数据包发送主机的源地址、数据接收主机的目的地址、数据包采用的协议类型、数据包大小、数据包的序号、数据包的纠错信息等内容。
而且，在网络通信中，数据往往是多层次的封装的。
3．网络协议的分层为了减少网络协议的复杂性，技术专家们把网络通信问题划分为许多小问题，然后为每一个问题设计一个通信协议。
这样使得每一个协议的设计、分析、编码和测试都比较容易。
协议分层就是按照信息的流动过程，将网络的整体功能划分为多个不同的功能层。
每一层都建立在它的下层之上，每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务。
4．分层原则层次结构虽然有它的优点，但是如果划分的不合理，反而会带来许多负面影响。
通常要遵循如下一些原则：网络协议层次的数量不能过多，真正需要的时候才能划分一个层次。
网络协议层次的数量也不能过少，层次的数量应该保证能从逻辑上将功能分开，不同的功能不要放在同一层。
功能类似的服务应当放在同一层。
在技术经常变化的地方可以适当增加层次。
层次边界的选择要合理，用于信号控制的额外信息流量要尽量少。
5．网络体系结构计算机网络协议的分层方法及其协议层与层之间接口的集合称为网络体系结构。
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。
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
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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。
计算机网络体系结构
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
OSI 模型的意义
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
通信子网
Application protocol Representation protocol Session protocol Transport protocol
APDU
PPDU
SPDU
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
专用技术与开放技术的对比
专用（Proprietary）
– 个别厂商开发、拥有并控制 – 一个公司或一个公司集团掌握了整个技术
开放（Open）
– 技术的免费使用是对公众开放的 – 不同厂商的网络产品可以互相兼容，进行 互操作.
Chap2 计算机网络体系结构
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
4、协议（Protocols）和N层协议
定义: 为网络通信所制定的一组规则、约定和 标准。协议可以使通信更有效地进行。协议是 控制两个对等实体进行通信的规则的集合。 在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得 本层能够向上一层提供服务。 要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服 务。 网络通信是一种层到层的对等通信，第N层上 的通信规则或约定称为N层协议
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
第二章 计算机网络体 系结构
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
主要内容
• • • • 2.1 2.2 2.3 2.4 计算机网络体系结构概述 ISO/OSI网络参考模型 TCP/IP模型 OSI 模型和TCP/IP模型的比较
Chap2 计算机网络体系结构
Chap2 计算机网络体系结构
计算机网络的体系结构概述
开放系统互连参考模型 OSI/RM
• OSI 只获得了一些理论研究的成果，在市 场化方面却失败了。原因包括：
– OSI 的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动 力；
– OSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很 低；
计算机网络的体系结构
• 1.1 计算机网络体系结构的形成 • 1.2 协议与划分层次 • 1.3 具有五层协议的体系结构 • 1.4 实体、协议、服务和服务访问点 • 1.5 TCP/IP 的体系结构
1.1 计Leabharlann 机网络体系结构的形成• 计算机网络是个非常复杂的系统。 • 相互通信的两个计算机系统必须高度协调
– OSI 标准的制定周期太长，因而使得按 OSI 标 准生产的设备无法及时进入市场；
– OSI 的层次划分也不太合理，有些功能在多个 层次中重复出现。
两种国际标准
• 法律上的 (de jure) 国际标准 OSI 并没有得 到市场的认可。
• 非国际标准 TCP/IP 却获得了最广泛的应用。 TCP/IP 常被称为事实上的 (de facto) 国际 标准。
• 不久后，其他一些公司也相继推出自己公 司的具有不同名称的体系结构。
• 由于网络体系结构的不同，不同公司的设 备很难互相连通。
开放系统互连参考模型 OSI/RM
• 为了使不同体系结构的计算机网络都能互连，国 际标准化组织 ISO 于 1977 年成立了专门机构研 究该问题。
• 他们提出了一个试图使各种计算机在世界范围内 互连成网的标准框架，即著名的开放系统互连基 本参考模型 OSI/RM (Open Systems Interconnection Reference Model)，简称为 OSI。
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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3.1 概述 3.2 OSI参考模型 3.3 OSI参考模型各层次的功能及其实
现 3.4 TCP/IP体系结构 3.5 TCP/IP协议簇
3.1 概述
计算机网络是一个复杂的计算机及通信系统的集合，在其发 展过程中逐步形成了一些公认的通用网络体系的模式，这些 模式可视为建立网络体系通用的蓝图，称为网络体系结构 (network architecture)，用以指导网络的设计和实现。
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3.1 概述
协议通常有两种形式:一种是使用便于人阅读和理解的文字描 述，另一种是使用让计算机能够理解的程序代码。这两种不 同形式的协议都必须能够对网络上的信息交换过称做出精确 的解释。
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3.1 概述
3.1.2 计算机网络协议
网络协议是网络上所有设备之间通信规则的集合，这些设备 包括网络服务器、计算机、交换机、路由器、防火墙等。从 本质上讲，协议是运行在各个网络设备上的程序或协议组件， 用于定义通信时必须采用的数据格式及其含义，以便实现网 络模型中各层的功能。常用的网络协议有NetBEUI、 NWLink IPX/SPX以及TCP/IP等。
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3.1 概述
由本例可以看出，各种约定都是为了将信件从源点送到目的 点的这个目标而设计的。可以将这些约定分为同等机构间的 约定(如用户间约定、邮局间约定等)和不同机构间的约定 (如用户与邮局间的约定、邮局与运输部门间的约定)。虽然 两个用户、两个邮局、两个运输部门分处两地，但它们分别 对应于同等机构(属相同层次)，同属一个子系统;而同处一地 的不同机构(属不同层次)则不在一个子系统，它们之间的关 系是服务与被服务的关系。很显然，这两种约定是不同的， 前者是同等层次间的约定，后者是不同层次间的约定。还有， 处于一地的不同层次间(垂直)的关系是直接的，处于两地的 同等层次之间(水平)的关系是间接的。
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3.1 概述
由于信息的类型和作用不同，使用的场合和方式不同，因此 对于通信子网的服务要求就大不相同，所以必须采用不同的 技术手段来满足这些不同的要求。那么，怎样构造计算机网 络的通信功能，才能实现这些不同系统之间，尤其是异种计 算机系统之间的相互通信，就成为了网络体系结构要解决的 问题。网路体系结构通常采用层次化结构定义计算机网络的 协议、功能和提供的服务。
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3.1 概述
需要强调的是，网络体系结构只精确定义了计算机网络中的 逻辑构成及所完成的功能，它实际上是一组设计原则，包括 功能组织、数据结构和过程的说明，以及为用户应用网络的 设计和实现的基础。因此，网络体系结构是一个抽象的概念， 对于这些功能由何种硬件和软件实现未加说明。因此，网络 的体系结构与网络的实现不是一回事，前者是抽象的，仅告 诉网络设计者“做什么”，而不是“怎样做”;而后者是具体 的，是需要硬件和软件来完成的。
计算机网络中，协议的定义是计算机网络中实体之间有关通 信规则约定的集合。协议有以下3个要素:
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3.1 概述
(1)语法(syntax):以二进制形式表示的命令和相应的结构， 如数据与控制信息的格式、数据编码等。
(2)语义(scmantics):由发出的命令请求、完成的动作和 返回的响应组成的集合，用来控制信息的内容和需要作出的 动作及响应。
计算机网络体系结构的概念及内容都比较抽象，为了便于理 解，先以两大城市(如广州和上海)民间邮寄信件的工作过程 为例来说明。首先，人们写信时要采用双方都理解的语言、 文体、格式(称谓、落款)等，这样在对方收到信后才能看懂 内容，知道写信人及写信时间等。
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3.1 概述
当然，还可以有其他一些特殊约定，如编号、密码等。信写 好装人信封后，投递给当地邮政局的信箱或邮筒等待寄发。 这样寄信人与邮局之间就形成了一种约定，即规定信封的书 写格式和给付足额的邮资(邮票)。邮局收到信后，要进行信 件的分拣和分类，然后再装成更大的包裹交付有关运输部门 (如民航、铁路或公路交通部门)负责运输。这时，邮政部门 与运输部门也要有约定，如到站时间、地点、包裹形式、费 用等。信件到目的地后进行相反的过程，最终将信件送到收 信人手中，收信人按照与寄信人的约定读懂信的内容。在信 件邮寄的整个过程中，主要涉及3个子系统:用户子系统、邮 政子系统和运输子系统，如图3-1所示。
(3)时序(timing):定义何时做，规定时间实现顺序的详细 说明，即确定通信状态的变化和过程，如通信双方的应答关 系。
由此可见，网络协议是计算机网络的不可缺少的组成部分。 实际上，要想让连接在网络上的另一台计算机做任何事情， 都需要协议。但当仅在一台单独的计算机上进行文件存盘操 作时，就不需要任何网络协议，除非这个用来存储文件的磁 盘是网络上的某个文件服务器中的磁盘。
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3.1 概述
在计算机网络环境中，两个端点的两个进程之间的通信过程 类似于信件的投递过程。网络体系结构(network architecture, NA)是计算机网络的分层、各层协议、功 能和层间接口的集合。不同的计算机网络具有不同的体系结 构，其层的数量、各层的名称、内容和功能以及各相邻层之 间的接口都不一样。然而，在任何网络中，每一层都是为了 向它的相邻上层提供一定的服务而设置的，而且每一层都对 上层屏蔽如何实现协议的具体细节。这样，网络体系结构就 能做到与具体的物理实现无关，哪怕连接到网络中的主机和 终端的型号及性能各不相同，只要它们共同遵守相同的协议 就可以实现互联和互操作。
3.1.1 计算机网络体系结构
计算机网络从概念上可分为两个层次，即提供信息传输服务 的通信子网和提供资源共享服务的资源子网。
从两个子网的关系看，资源共享功能的实现依赖于通信子网 的数据通信功能。通信子网为资源子网提供信息传输服务， 而资源子网利用这种服务实现计算机间的资源共享。那么， 通信子网提供的数据通信服务能否满足资源子网的要求，使 资源子网完成自己的资源共享任务呢?