计算机网络 第二章
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体系结构（architecture） 服务定义（service definition） 协议规范（protocol specification）
2.2.1 OSI参考模型的基本概念
• 体系结构
• 计算机网络结构采用结构化层次模型
– 各层之间相互独立，即不需要知道低层的结构，只要 知道是通过层间接口所提供的服务。
计算机网络的标准分为既成事实标准和法定标准。 – 凡是事先没有计划，只是由于市场的普及和用户面的 扩大而逐步形成的标准就是既成事实标准，例UNIX和 TCP／IP是相应领域的事实上的标准。 – 而由某些权威标准化机构或组织制定的正式、合法的 标准是法定标准，例如ISO OSI/RM、IEEE 802等。
• 由于网络节点之间联系的复杂性，在制定协议时，通常把 复杂成分分解成一些简单成分，然后再将它们复合起来。
• 层次（layer）
• 层次是人们对复杂问题处理的基本方法； • 将总体要实现的很多功能分配在不同层次中； • 对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定； • 不同的系统分成相同的层次； • 不同系统的最低层之间存在着“物理”通信； • 不同系统的对等层次之间存在着“虚拟”通信；
网络层
网络层的目的是实现两个端系统之间的数据 透明传送，具体功能包括寻址和路由选择、连接 的建立、保持和终止等。
网络层的主要功能：
• 提供面向连接和无连接的网络服务；
• 通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适 当的路径； • 为数据在结点之间传输创建逻辑链路； • 实现拥塞控制、网络互连等功能。
• 开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各 层所包括的可能的服务；
• 作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；
• 对网络内部结构最精炼地概括与描述。
2.2.1 OSI参考模型的基本概念
• 服务定义
•
•
详细地说明了各层所提供的服务；
某一层的服务就是该层及其以下各层的一种能 力；
•
• •
低层的服务是通过接口向上一层提供的;
2.2.3 OSI参考模型各层的功能（续） 数据链路层的主要功能：
• 在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信 的实体间建立数据链路连接； • 它让物理层建立和控制必要的物理连接；
• 传输以“帧”为wk.baidu.com位的数据包；
• 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。
2.2.3 OSI参考模型各层的功能（续）
• 计算机网络体系结构：是指计算机网络层次结构模型和各 层协议的集合 。
2.1.3 网络体系结构的研究方法
层次结构是指将一个复杂的系统设计问题分成层 次分明的一组容易处理的子问题，各层执行自己所承 担的任务。
层次结构研究方法的优点：
各层之间相互独立;
灵活性好; 各层都可以采用最合适的技术来实现; 易于实现和维护; 有利于促进标准化；
2.2 OSI参考模型
2.2.1 OSI参考模型的基本概念
在计算机网络产生之初，每个计算机厂商都有一套自 己的网络体系结构的概念，它们之间互不相容。
在制定计算机网络标准方面，起着很大作用 的两大国际组织是：
国际电报与电话咨询委员会(CCITT) 国际标准化组织(ISO)
CCITT与ISO的工作领域是不同的：
•接口（interface）
•接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点; •同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接口， 低层向高层通过接口提供服务; •只要接口条件不变、低层功能不变，低层功能的 具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的 工作。
网络体系结构（network architecture）
本章知识点：
计算机网络体系结构的形成
• 1974年，美国的IBM公司宣布了它研制的系统网络体 系结构SNA (System Network Architecture)。现在它 是世界上使用得相当广泛的一种网络体系结构。 • 1975年DEC公司（1997年被Compaq兼并， 2002年 Compaq并入HP）发布了数字网络体系结构(Digital Network Architecture，DNA）； • 还有Borough公司发布了BNA；王安公司（现已不再 生产计算机和网络产品）发布了WANGNET；XNS （Xerox公司）、VINES（Banyan 公司）、 AppleTalk（Apple公司）等等。 • 上述体系结构互不兼容，因此各产品之间不能互联。
第二章
网络体系结构与网络协议
本章学习要求：
掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本 概念 掌握：网络体系结构的层次化研究方法 掌握：OSI参考模型及各层的基本服务功能
掌握：TCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本 服务功能与主要协议
了解：OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 了解：网络协议标准组织，RFC文档、Internet 草案与Internet协议标准的制定过程
• 对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信规定；
• 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。
层次（layer）
• 分层可以带来如下好处：
• （1）各层之间是独立的。
• （2）灵活性好。
• （3）结构上可分割开。
• （4）易于实现和维护。 • （5）能促进标准化工作。
2.1.2 协议、层次、接口与体系结构的概念
语法：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；������ 时序：事件实现顺序的详细说明。
现实社会存在的邮政系统
2.1.1 网络协议的概念
• 网络上的计算机之间又是如何交换信息的呢？就 像我们说话用某种语言一样，在网络上的各台计 算机之间也有一种语言，这就是网络协议，不同 的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行 通信。 • 网络协议是网络上所有设备（网络服务器、计算 机及交换机、路由器、防火墙等）之间通信规则 的集合，它规定了通信时信息必须采用的格式和 这些格式的意义。
2.2.3 OSI参考模型各层的功能（续）
传输层 • 主要目的：第一，提供可靠的端对端的通信；第 二，向会话层提供独立于网络的传输服务。 传输层的主要功能：
• 向用户提供可靠端到端（end-to-end）服务
–确保来自会话层的数据单元能无错、无丢失、无重复的通 过； –处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问 题；
2.2.3 OSI参考模型各层的功能（续）
• 物理层的设备
• 中继器（Repeater） • 是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络结点之间物 理信号的双向转发。在一定的传输媒体距离中使用中继器 来对传输的数据信号整形放大后再传递。中继器是工作在 物理层的设备，负责在两个结点的物理层上按位传递信息， 完成信号的复制、整形和放大功能，从而延长网络的长度。 • 集线器又称为Hub
•
2.1 网络体系结构的基本概念
2.1.1 网络协议的概念
2.1.2 协议、层次、接口和体系结构的概念 2.1.3 网络体系结构的研究方法
2.1.1 网络协议的概念
• 网络协议是为网络数据交换而制定的规则、约定 与标准； • 网络协议的三要素：语义、语法与时序；
语义：用于解释比特流的每一部分的意义； （控制信息）
2.1.2 协议、层次、接口与体系结构的概念
计算机网络的四个重要的概念
• 协议（protocol） • 层次（layer） • 接口（interface） • 体系结构（architecture） • 协议
• 是有关计算机网络通信的一整套规则，或者说是 为完成计算机网络通信而制订的规则、约定和标 准。
OSI标准中的各种协议精确地定义了：
应该发送什么样的控制信息；
如何解释这个控制信息。
—协议的规程规范具有最严格的约束。
2.2.1 OSI参考模型的基本概念（续）
• OSI参考模型只是描述了一些概念，用来协调进 程间通信标准的制定； • 在OSI的范围内，只有各种的协议是可以被实现 的，而各种产品只有和OSI的协议相一致时才能 互连； • OSI参考模型并不是一个标准，而是一个在制定 标准时所使用的概念性的框架。
各层所提供的服务与这些服务是如何实现的无 关； 定义了层与层之间的接口与各层使用的原语， 但不涉及接口的具体实现。
协议规范
• 网络中计算机的硬件和软件存在各种差异，为了保证 相互通信及双方能够正确地接收信息，必须事先形成 一种约定，即网络协议。 • 协议:是为实现网络中的数据交换而建立的规则标准或 约定。
• 它的主要功能与中继器类似，区别在于集线器能够提供多 端口服务，故也称为多口中继器。
2.2.3 OSI参考模型各层的功能（续）
数据链路层：
• 数据链路层最基本的服务是将源计算机网络层传 来的数据可靠地传输到相邻节点的目标计算机的 网络层。 • 必须具备一系列相应的功能
– 如何将数据组合成数据块（也称为帧，是数据链路层的传送单 位）； – 如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错，如何 调节发送速率以使之与接收方相匹配； – 在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放管理。
2.2.2 OSI参考模型的结构
• ISO划分七层结构的基本原则： • 网中各结点都具有相同的层次； • 不同结点的同等层具有相同的功能；
• 同一结点内相邻层之间通过接口通信；
• 每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提 供服务； • 不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的 通信。
OSI参考模型的结构
• 传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机 通信体系结构中关键的一层。
2.2.3 OSI参考模型各层的功能（续）
会话层
会话层面对应用进程提供分布处理，对话管理，信 息表示，恢复最后的差错等。
会话层的主要功能：
• 主要是解决面向用户的功能(如通信方式的选择、用户间 对话的建立、拆除)。 • 负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点到点传 输不中断； • 管理数据交换。 • 为客户端的应用程序提供了打开、关闭和管理会话的机 制。
2.2.3 OSI参考模型各层的功能
物理层的主要功能：
• 利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管 理和释放物理连接； • 实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数 据传输服务； • 物理层的数据传输单元是比特。 • 物理层的设备主要有：
T型连接器；收发器；双绞线连接器RJ--45； RS232接口（DB--25）；DB--15接口； VB35同步接口；网络接口单元；调制解调器； 中继器；集线器
CCITT 主要是考虑通信标准的制定 ISO主要是考虑信息处理与网络体系结构
2.2.1 OSI参考模型的基本概念
• OSI是一个描述性的模型。它超越了具体的物理实体或软 件，从理论上讲解决了不同计算机及外设，不同的计算机 网络中间的相互通信的问题，成为计算机网络通信标准。 • 在OSI中的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可 以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其它任何 系统进行通信； • OSI标准中，采用的是三级抽象：
• 一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂 的协议集; • 网络协议是按层次结构来组织的； • 网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络体 系结构； • 网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行 了精确的定义； • 体系结构是抽象的，而实现是指能够运行的一些 硬件和软件。
网络体系结构（network architecture）
• 计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构 (architecture)，也就是说，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。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。 • 网络体系结构：是指用分层研究方法定义的网络各层的功 能,各层协议和接口的集合。
计算机网络体系结构的形成
• 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。 不久，就提出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。
2.2.1 OSI参考模型的基本概念
• 体系结构
• 计算机网络结构采用结构化层次模型
– 各层之间相互独立，即不需要知道低层的结构，只要 知道是通过层间接口所提供的服务。
计算机网络的标准分为既成事实标准和法定标准。 – 凡是事先没有计划，只是由于市场的普及和用户面的 扩大而逐步形成的标准就是既成事实标准，例UNIX和 TCP／IP是相应领域的事实上的标准。 – 而由某些权威标准化机构或组织制定的正式、合法的 标准是法定标准，例如ISO OSI/RM、IEEE 802等。
• 由于网络节点之间联系的复杂性，在制定协议时，通常把 复杂成分分解成一些简单成分，然后再将它们复合起来。
• 层次（layer）
• 层次是人们对复杂问题处理的基本方法； • 将总体要实现的很多功能分配在不同层次中； • 对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定； • 不同的系统分成相同的层次； • 不同系统的最低层之间存在着“物理”通信； • 不同系统的对等层次之间存在着“虚拟”通信；
网络层
网络层的目的是实现两个端系统之间的数据 透明传送，具体功能包括寻址和路由选择、连接 的建立、保持和终止等。
网络层的主要功能：
• 提供面向连接和无连接的网络服务；
• 通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适 当的路径； • 为数据在结点之间传输创建逻辑链路； • 实现拥塞控制、网络互连等功能。
• 开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各 层所包括的可能的服务；
• 作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；
• 对网络内部结构最精炼地概括与描述。
2.2.1 OSI参考模型的基本概念
• 服务定义
•
•
详细地说明了各层所提供的服务；
某一层的服务就是该层及其以下各层的一种能 力；
•
• •
低层的服务是通过接口向上一层提供的;
2.2.3 OSI参考模型各层的功能（续） 数据链路层的主要功能：
• 在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信 的实体间建立数据链路连接； • 它让物理层建立和控制必要的物理连接；
• 传输以“帧”为wk.baidu.com位的数据包；
• 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。
2.2.3 OSI参考模型各层的功能（续）
• 计算机网络体系结构：是指计算机网络层次结构模型和各 层协议的集合 。
2.1.3 网络体系结构的研究方法
层次结构是指将一个复杂的系统设计问题分成层 次分明的一组容易处理的子问题，各层执行自己所承 担的任务。
层次结构研究方法的优点：
各层之间相互独立;
灵活性好; 各层都可以采用最合适的技术来实现; 易于实现和维护; 有利于促进标准化；
2.2 OSI参考模型
2.2.1 OSI参考模型的基本概念
在计算机网络产生之初，每个计算机厂商都有一套自 己的网络体系结构的概念，它们之间互不相容。
在制定计算机网络标准方面，起着很大作用 的两大国际组织是：
国际电报与电话咨询委员会(CCITT) 国际标准化组织(ISO)
CCITT与ISO的工作领域是不同的：
•接口（interface）
•接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点; •同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接口， 低层向高层通过接口提供服务; •只要接口条件不变、低层功能不变，低层功能的 具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的 工作。
网络体系结构（network architecture）
本章知识点：
计算机网络体系结构的形成
• 1974年，美国的IBM公司宣布了它研制的系统网络体 系结构SNA (System Network Architecture)。现在它 是世界上使用得相当广泛的一种网络体系结构。 • 1975年DEC公司（1997年被Compaq兼并， 2002年 Compaq并入HP）发布了数字网络体系结构(Digital Network Architecture，DNA）； • 还有Borough公司发布了BNA；王安公司（现已不再 生产计算机和网络产品）发布了WANGNET；XNS （Xerox公司）、VINES（Banyan 公司）、 AppleTalk（Apple公司）等等。 • 上述体系结构互不兼容，因此各产品之间不能互联。
第二章
网络体系结构与网络协议
本章学习要求：
掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本 概念 掌握：网络体系结构的层次化研究方法 掌握：OSI参考模型及各层的基本服务功能
掌握：TCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本 服务功能与主要协议
了解：OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 了解：网络协议标准组织，RFC文档、Internet 草案与Internet协议标准的制定过程
• 对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信规定；
• 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。
层次（layer）
• 分层可以带来如下好处：
• （1）各层之间是独立的。
• （2）灵活性好。
• （3）结构上可分割开。
• （4）易于实现和维护。 • （5）能促进标准化工作。
2.1.2 协议、层次、接口与体系结构的概念
语法：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；������ 时序：事件实现顺序的详细说明。
现实社会存在的邮政系统
2.1.1 网络协议的概念
• 网络上的计算机之间又是如何交换信息的呢？就 像我们说话用某种语言一样，在网络上的各台计 算机之间也有一种语言，这就是网络协议，不同 的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行 通信。 • 网络协议是网络上所有设备（网络服务器、计算 机及交换机、路由器、防火墙等）之间通信规则 的集合，它规定了通信时信息必须采用的格式和 这些格式的意义。
2.2.3 OSI参考模型各层的功能（续）
传输层 • 主要目的：第一，提供可靠的端对端的通信；第 二，向会话层提供独立于网络的传输服务。 传输层的主要功能：
• 向用户提供可靠端到端（end-to-end）服务
–确保来自会话层的数据单元能无错、无丢失、无重复的通 过； –处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问 题；
2.2.3 OSI参考模型各层的功能（续）
• 物理层的设备
• 中继器（Repeater） • 是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络结点之间物 理信号的双向转发。在一定的传输媒体距离中使用中继器 来对传输的数据信号整形放大后再传递。中继器是工作在 物理层的设备，负责在两个结点的物理层上按位传递信息， 完成信号的复制、整形和放大功能，从而延长网络的长度。 • 集线器又称为Hub
•
2.1 网络体系结构的基本概念
2.1.1 网络协议的概念
2.1.2 协议、层次、接口和体系结构的概念 2.1.3 网络体系结构的研究方法
2.1.1 网络协议的概念
• 网络协议是为网络数据交换而制定的规则、约定 与标准； • 网络协议的三要素：语义、语法与时序；
语义：用于解释比特流的每一部分的意义； （控制信息）
2.1.2 协议、层次、接口与体系结构的概念
计算机网络的四个重要的概念
• 协议（protocol） • 层次（layer） • 接口（interface） • 体系结构（architecture） • 协议
• 是有关计算机网络通信的一整套规则，或者说是 为完成计算机网络通信而制订的规则、约定和标 准。
OSI标准中的各种协议精确地定义了：
应该发送什么样的控制信息；
如何解释这个控制信息。
—协议的规程规范具有最严格的约束。
2.2.1 OSI参考模型的基本概念（续）
• OSI参考模型只是描述了一些概念，用来协调进 程间通信标准的制定； • 在OSI的范围内，只有各种的协议是可以被实现 的，而各种产品只有和OSI的协议相一致时才能 互连； • OSI参考模型并不是一个标准，而是一个在制定 标准时所使用的概念性的框架。
各层所提供的服务与这些服务是如何实现的无 关； 定义了层与层之间的接口与各层使用的原语， 但不涉及接口的具体实现。
协议规范
• 网络中计算机的硬件和软件存在各种差异，为了保证 相互通信及双方能够正确地接收信息，必须事先形成 一种约定，即网络协议。 • 协议:是为实现网络中的数据交换而建立的规则标准或 约定。
• 它的主要功能与中继器类似，区别在于集线器能够提供多 端口服务，故也称为多口中继器。
2.2.3 OSI参考模型各层的功能（续）
数据链路层：
• 数据链路层最基本的服务是将源计算机网络层传 来的数据可靠地传输到相邻节点的目标计算机的 网络层。 • 必须具备一系列相应的功能
– 如何将数据组合成数据块（也称为帧，是数据链路层的传送单 位）； – 如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错，如何 调节发送速率以使之与接收方相匹配； – 在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放管理。
2.2.2 OSI参考模型的结构
• ISO划分七层结构的基本原则： • 网中各结点都具有相同的层次； • 不同结点的同等层具有相同的功能；
• 同一结点内相邻层之间通过接口通信；
• 每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提 供服务； • 不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的 通信。
OSI参考模型的结构
• 传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机 通信体系结构中关键的一层。
2.2.3 OSI参考模型各层的功能（续）
会话层
会话层面对应用进程提供分布处理，对话管理，信 息表示，恢复最后的差错等。
会话层的主要功能：
• 主要是解决面向用户的功能(如通信方式的选择、用户间 对话的建立、拆除)。 • 负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点到点传 输不中断； • 管理数据交换。 • 为客户端的应用程序提供了打开、关闭和管理会话的机 制。
2.2.3 OSI参考模型各层的功能
物理层的主要功能：
• 利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管 理和释放物理连接； • 实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数 据传输服务； • 物理层的数据传输单元是比特。 • 物理层的设备主要有：
T型连接器；收发器；双绞线连接器RJ--45； RS232接口（DB--25）；DB--15接口； VB35同步接口；网络接口单元；调制解调器； 中继器；集线器
CCITT 主要是考虑通信标准的制定 ISO主要是考虑信息处理与网络体系结构
2.2.1 OSI参考模型的基本概念
• OSI是一个描述性的模型。它超越了具体的物理实体或软 件，从理论上讲解决了不同计算机及外设，不同的计算机 网络中间的相互通信的问题，成为计算机网络通信标准。 • 在OSI中的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可 以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其它任何 系统进行通信； • OSI标准中，采用的是三级抽象：
• 一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂 的协议集; • 网络协议是按层次结构来组织的； • 网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络体 系结构； • 网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行 了精确的定义； • 体系结构是抽象的，而实现是指能够运行的一些 硬件和软件。
网络体系结构（network architecture）
• 计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构 (architecture)，也就是说，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。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。 • 网络体系结构：是指用分层研究方法定义的网络各层的功 能,各层协议和接口的集合。
计算机网络体系结构的形成
• 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。 不久，就提出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。