第二章第5讲：网络体系结构与网络协议

第5讲：网络体系结构与网络协议

四、网络体系结构与网络协议

1. 网络体系结构

为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议。网络协议主要由以下3个要素组成：（重点、易考点）

（1）语法规定用户数据与控制信息的结构和格式；

（2）语义规定需要发出何种控制信息以及完成的动作与做出的响应；

（3）时序即对事件实现顺序的详细说明。

计算机网络中采用层次结构，其优点在于：

（1）各层之间相互独立。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；

（2）灵活性好。当任何一层发生变化时，只要接口保持不变，则在这层以上或以下的各层均不受影响；

（3）各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不会影响其他层；

（4）易于实现和维护；

（5）有利于促进标准化。这主要是因为每一层的功能和所提供的服务都已有了精确的说明。世界上第一个网络体系结构是IBM公司于1974年提出的，命名为“系统网络体系结构(SNA)”。

例题：（2010年3月）在网络协议要素中，规定用户数据格式的是

A)语法

B)语义

C)时序

D)接口

多智网校试题解析：根据网络协议的要素组成，语法规定用户数据与控制信息的结构和格式；语义规定需要发出何种控制信息以及完成的动作与做出的响应；时序是对事件实现顺序的详细说明。所以本题选A。

2. IS0／OSI参考模型

（1）开放系统互连(OSI)参考模型

国际标准化组织(ISO)发布的最著名的IS0标准是IS0／IEC 7498，又称为X．200建议。该体系结构标准定义了网络互连的7层框架，即开放系统互连(OSI)参考模型。“开放系统互连”中的“开放”是指只要遵循0S1标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这一标准的其他任何系统进行通信。在OSI中，采用了三级抽象，即体系结构、服务定义和协议规格说明。

OSI参考模型定义了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。它是作为一个框架来协调和组织各层协议的制定，也是对网络内部结构最精炼的概括与描述。OSI的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，它通过接口提供给更高一层。各层所提供的服务与这些服务是怎样实现的无关。同时，各种服务定义还定义了层与层之间的接口和各层所使用的原语，但不涉及接口是怎样实现的。

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CCITT与IS0（国际标准化组织）。

（2）OSI参考模型的结构与各层的主要功能

IS0将整个通信功能划分为7个层次，划分层次的原则如下。

A、网中各结点都有相同的层次；

B、不同结点的同等层具有相同的功能；

C、同一结点内相邻层之间通过接口通信；

D、每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；

E、不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。

OSI模型各层的具体功能如下：（重点、易考点）

a、物理层(Physical Layer)：物理层处于0SI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。

b、数据链路层(Data Link Layer)：在物理层提供比特流传输服务的基础上，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，并且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。

c、网络层(Network Layer)：网络层的主要任务是通过路由选择算法，为分组通过

通信子网选择最适当的路径。网络层要实现路由选择、拥塞控制与网络互连等功能。

d、传输层(Transport Layer)：传输层的主要任务是向用户提供可靠的端到端

(End-to-End)服务，透明地传送报文。它向高层屏蔽了下层数据通信的细节，因而是计算机通信体系结构中最关键的一层。

e、会话层(Session Layer)：会话层的主要任务是组织两个会话进程之间的通信，并

管理数据的交换。3阶段：建立、维持、拆除。

f、表示层(Presentation Layer)：表示层主要用于处理在两个通信系统中交换信息的

表示方式。它包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。

g、应用层(Application Layer)：应用层是OSI参考模型中的最高层。应用层将确定

进程之间通信的性质，以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作，而且还要作为应用进程的用户代理(User Agent)，来完成一些为进行信息交换所必需的功能。它包括：文件传送访问和管理、虚拟终端、事务处理、远程数据库访问、制造业报文规范、目录服务等协议。

例题：（2010年3月）关于OSI参考模型各层功能的描述中，错误的是

A)物理层基于传输介质提供物理连接服务

B)网络层通过路由算法为分组选择传输路径

C)数据链路层为用户提供可靠的端到端服务

D)应用层为用户提供各种高层网络应用服务

多智网校试题解析：根据OSI模型各层的具体功能。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。网络层的主要任务是通过路由选择算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径。网络层要实现路由选择、拥塞控制与网络互连等功能。数据链路层传送以帧为单位的数据，并且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。传输层的主要任务是向用户提供可靠的端到端(End-to-End)服务，透明地传送报文。。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作，而且还要作为应用进程的用户代理(User Agent)，来完成一些为进行信息交换所必需的功能。所以本题选C。

3. TCP/IP模型

RPANET是最早出现的计算机网络之一，现代计算机网络的很多概念与方法都是从ARPANET的基础上发展起来的。虽然TCP协议与IP协议都不是IS0标准，但它们是当前的工业标准或“事实上的标准”。在TCP／IP协议出现后，出现了TCP／IP参考模型。1974年，Kahn最早定义了TCP／IP参考模型。

TCP／IP协议具有以下几个特点：

（1）开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统；

（2）独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网中，更适用于互联网中；

（3）统一的网络地址分配方案，使得整个TCP／IP设备在网中都具有唯一的地址；

（4）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

TCP／IP与OSl参考模型的层次的对应关系：（易考点）

互联层的功能主要表现在以下3个方面：

（1）处理来自传输层的分组发送请求。在接收到分组发送请求之后，将分组装入IP数据报、填充报头与选择发送路径，然后将数据报发送到相应的网络输出线路；