2-1网络模型详解

《计算机网络与安全》
周子琛 2018年10月11日


两个系统中实体间的通信是一个十分复杂的过 程，为了减少协议设计和调试过程的复杂性， 大多数网络的实现都按层次的方式来组织，每 一层完成一定的功能，每一层又都建立在它的 下层之上。不同的网络，其层的数量、各层的 名字、内容和功能不尽相同，然而在所有的网 络中，每一层都是通过层间接口向上一层提供 一定的服务，而把这种服务是如何实现的细节 对上层加以屏蔽。 每相邻两层间交界处称为接口，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) ,它实际上是一个逻 辑接口。
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每台机器上负责在给定层上进行通信的进程称为对等进程
《计算机网络与安全》 周子琛 2018年10月11日
设备A
中间节点 中间节点
设备B
对等协议（第5层） 应用层 5层/4层接口 传输层 4层/3层接口 网络层 3层/2层接口 数据链路层 2层/1层接口 物理层 第 1层 物理层 第 2层 数据链路层 第 1层 物理层 第 3层 网络层 第 2层 数据链路层 第 1层 第 3层 网络层 第 2层 第 3层 对等协议（第4层） 应用层 5层/4层接口 传输层 4层/3层接口 网络层 3层/2层接口 数据链路层 2层/1层接口 物理层
H4 H4 H4 H5 H5 H5 H5
计算机 2
AP2 5
应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据
4
3 2
链路层 首部
H2
H3 H3
链路层 尾部
T2
4 3 2 1
1
10100110100101 比 特 流 110101110101
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周子琛 2018年10月11日
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周子琛 2018年10月11日
分层的好处

各层之间是独立的。 灵活性好。 结构上可分割开。 易于实现和维护。 能促进标准化工作。
注意：分层数目要适当。若层数太少，就会 使每一层的协议太复杂；层数太多又会在描述和 综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。
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第2章
网络模型
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网络模型
协议、服务和接口 层次的功能
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重要概念

网络中的通信是指在不同系统中的实体之间的通信。所 谓实体，是指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程， 包括终端、应用软件、通信进程等。 通信双方在通信时需要遵循的一组规则和约定就是协议。 协议主要由语法、语义和同步三部分组成。语法规定通 信双方“如何讲”，即确定数据与控制信息的结构或格 式；语义规定通信双方准备“讲什么”，即需要发出何 种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；同步是 对事件实现顺序的详细说明，是广义的同步。
计算机网络的体系结构




计算机网络的体系结构(architecture)是计算 机网络的各层及其协议的集合。 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。 实现(implementation)是遵循这种体系结构 的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问 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。
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协议的分层结构图
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协议与服务：




服务是指某一层向它上一层提供的一组原语（操 作），服务定义了该层打算代表其用户执行哪些 操作，但是它并不涉及如何实现这些操作。 协议是一组规则，用来规定同一层上的对等实体 之间所交换的消息或者分组的格式和含义。这些 实体利用协议来实现它们的服务定义，它们可以 自由改变协议，但是不能改变服务。 协议的实现保证了能够向上一层提供服务。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。
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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。事实上的(de facto ) 国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。


TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、 网际层和网络接口层。 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 。
周子琛 2018年10月11日
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协议必须将各种不利的条件事先都估计 到，而不能假定一切情况都是很理想和 很顺利的。 必须非常仔细地检查所设计协议能否应 付所有的不利情况。

应当注意：事实上难免有极个别的不利情 况在设计协议时并没有预计到。在出现这 种情况时，协议就会失败。因此实际上协 议往往只能应付绝大多数的不利情况。
周子琛 2018年10月11日
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五层协议的体系结构
应用层
传输层 网络层
数据链路层
物理层
Figure 2.2 因特网层次
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次
应用层首部 运输层首部 网络层首部
周子琛 2018年10月11日
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服务类型：



面向连接服务类似电话系统服务模式。每一次完 整的数据传输都必须经过建立连接、数据传输和 终止连接三个过程。“有序” 无连接服务类似邮政系统服务模式。其中每个报 文带有完整的目的地址，每个报文在系统中独立 传送。无连接服务不能保证报文到达的先后顺序， 不保证报文传输的可靠性。 在计算机网络中，可靠性一般通过确认和重传机 制实现。大多数面向连接服务都支持确认重传机 制，但确认和重传将带来额外的延迟。有些对可 靠性要求不高的面向连接服务（如数字电话网） 不支持重传。