第三章 计算机网络体系结构-基本概念
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：
第3章网络体系结构讲解
无连接服务
特点（类似于邮政系统服务模式）：
1、无连接服务中的数据传输过程不需要经过建立连接、连
接维护与终止连接三个过程；
计 算 机
2、无连接服务的每个分组都携带完整的目的结点地址，各 分组在系统中是独立传送的；
网 3、数据分组传输过程中，目的结点接收的数据分组可能出
络 现乱序、重复与丢失的现象；
4、无连接服务的可靠性不好，但是协议相对简单，通信效
络 • 接口数据单元IDU：PDU、PCI与ICI共同构成了IDU，它
为经过层间接口的数据单元。
• 服务数据单元SDU：下层接收到IDU后，从中除掉ICI， 此时的数据包称为SDU。
面向连接的服务
特点（类似于电话系统服务模式）： 1、数据传输过程必须经过建立连接、连接维护与终止连接
的三个过程；
计 2、面向连接服务的传输连接类似一个通信管道，发送者在 算 一端放入数据，接收者从另一端取出数据； 机 3、数据传输时，数据包不必携带目的结点的地址； 网 4、接收到的数据与发送方发出的数据在内容和顺序上保持 络 一致，传输可靠性好，但是协议复杂，通信效率不高。
数据链路层的功能
① 数据链路管理：通信的两个实体之间数据链路的建立、维 护与释放。
② 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。
③ 数据链路层数据传送单位为帧。
思考：数据链路与物理线路有什么区别？
一、协议和体系结构
网络层 网络中通信的两个计算机之间要经过许多的节点和链路或几个 通信子网，由于网络层数据传送单位是分组，因此网络层的主
计 算 机 网 络
• 对等实体：不同计算机中同一层的实体叫做对等（Peer） 实体。
• 服务：网络中各层向上层提供的一组功能（操作）。 在网络中服务分为：面向连接的服务和无连接服务 服务定义了两层之间的接口，上层是服务的用户，下层是服 务的提供者。
计算机网络基础教程-第3章_网络体系结构与协议
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3.1.2 网络系统的层次结构
3、通信规则约定 从以上邮政通信过程与网络通信过程分析可知，在一定意 义上，它们两者的信息传递过程有很多相似之处。 （1）邮政通信与网络通信两个系统都是层次结构,可等价 成4层结构的系统。 （2）不同的层次有不同的功能任务,但相邻层的功能动作 密切相关。 （3）在邮政通信系统中,写信人要根据对方熟悉的语言， 确定用哪种语言；在书写信封时，国家不同规定也不同。 （4）计算机网络系统中,必须规定双方之间通信的数据格 式、编码、信号形式；要对发送请求、执行动作及返回应答予 以解释；事件处理顺序和排序。
第3章 网络体系结构与协议
计算机网络经过40年的发展, 使得计算机网络已经 成为一个海量、多样化的复杂系统。计算机网络的 实现需要解决很多复杂的技术问题: 支持多种通信 介质;支持多厂商和异种机互联;支持人机接口等。 本章重点讨论计算机网络体系结构的形成、OSI/RM 与TCP/IP模型、网络地址的形成、域名地址、子网 技术等。 掌握：计算机网络体系结构的基本概念、IP地址、 子网技术、域名地址的使用等。 熟悉：OSI/RM参考模型、TCP/IP模型。 了解：OSI/RM与TCP/IP的相同点和不同点。
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3.2.1 OSI/RM的基本概念
2、定义方法 在OSI标准中，采用的是三级抽象： 体系结构（Architecture） 服务定义（Service Definition） 协议规格说明（Protocol Specification） OSI标准可分为三大类型： （1）总体标准：具有总的指导作用； （2）功能标准：为满足特定应用而从基本标准中选择接 口关系和通信规则等方面的汇集。 （3）应用标准：为基本应用定义层与层之间的接口关系 和不同系统之间同层的通信规则。
第三章 体系结构
它们互相交织，形成了非常复杂的系统应用环境。
各种体系结构
如：IBM公司SNA Digital公司DNA ARPANET参考模型ARM 都采用层次结构
网络体系结构
为了解决不同媒介连接起来的不同设备和网络系 统在不同的应用环境下实现互操作的问题，采用 分层的方法，将网络互联的庞大而复杂的问题， 划分为若干个较小而容易解决的问题，计算机网 络的各层和层间协议的集合称为“网络体系结 构”。
对等层之间的通信是目的，
相邻层之间的通信是手段。
协议是水平的 服务是垂直的
（N）层、（N-1）、（N+1）之间协议和服务的关系是： （N）层实体利用（N-1）层提供的服务和执行（N）层 协议来对（N+1）提供服务。
服务和协议的关系
服务
是由一系列服务原语组成的，它位于层次接口的位置， 表示底层为上层提供哪些操作功能，如何实现这些功 能，服务不考虑。 是同一层次对等实体之间的，有关协议数据单元的格 式、意义以及控制规则的集合，实体使用协议的最终 目的是为了实现它所要提供的服务。
3、网络通信协议
1.网络协议 为进行网络中的数据（信息）交换而建立的 规则、标准或约定称为网络协议
计算机网络中实体之间有关通信规则的集合
实体
任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 实体既可以是软件实体（如一个进程），也 可以是软件实体（如智能输入/输出芯片） 层功能实现的真正承担者
分流
复用 普通
一个（N+1）实体可以通过一个或多个（N）SAP 与一个或多个（N）实体相连
四、数据单元
第3章 计算机网络体系结构与协议
第3章
计算机网络体系结构与协议
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OSI环境中的数据传输过程OSI环境 环境中的数据传输过程OSI 3.2.4 OSI环境中的数据传输过程OSI环境 environment） （OSI environment）
主机A 主机 A 应用进程A 主机 B 应用进程B
应 表 会 传 网
用 层 示 层 话 层 输 层 络 层 网 CCP A
第3章
计算机网络体系结构与协议
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OSI参考模型的结构 OSI参考模型的结构
主机 应 用 层 表 示 层 会 话 层 传 输 层 网 络 层 数据链路层 物 理 层 CCP 网 络 层 数据链路层 物 理 层 CCP 网 络 层 数据链路层 物 理 层 主机 应 用 层 表 示 层 会 话 层 传 输 层 网 络 层 数据链路层 物 理 层
第3章
计算机网络体系 结构与协议
第3章
计算机网络体系结构与协议
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3.1 3.2
网络体系结构的基本概念 OSI参考模型 OSI参考模型
3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 OSI参考模型的基本概念 OSI参考模型的基本概念 OSI参考模型的结构 OSI参考模型的结构 OSI参考模型各层的功能 OSI参考模型各层的功能 OSI环境中的数据传输过程 OSI环境中的数据传输过程
OSI参考模型的评价 3.4.1 对OSI参考模型的评价
• 层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表示层几乎是 空的，数据链路层与网络层有很多的子层插入； • OSI 参考模型将“服务”与“协议”的定义结合起来，使得参考 模型变得格外复杂，实现困难； • 寻址、流控与差错控制在每一层里都重复出现，降低系统效率； • 数据安全性、加密与网络管理在参考模型的设计初期被忽略了； • 参考模型的设计更多是被通信的思想所支配，不适合于计算机与 软件的工作方式； • 严格按照层次模型编程的软件效率很低。
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3章 计算机网络体系结构
计算机网络技术基础任课老师: 田家华第3章计算机网络体系结构本章要点3.1 网络体系结构概述3.2 OSI七层协议模型3.3 TCP/IP的体系结构本章要点：网络体系结构的概念物理层、数据链路层、网络层、传输层、高层的功能TCP/IP体系结构3.1.1 网络体系结构的概念高层不需要知道低层是如何实现的，只需要知道低层所提供的服务，以及本层向上层提供的服务，各层独立性强。
当任何一层发生变化时，只要层间接口不发生变化，那么这种变化就不会影响到其他层，适应性强。
整个系统已被分解为若干易于处理的部分，这种结构使得一个庞大而又复杂的系统实现和维护起来更容易。
每层的功能与所提供的服务都有精确的定义和说明，有利于促进标准化。
邮政服务的层次模型3.1.2网络协议网络协议的定义为实现网络通信而建立的关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等方面的一组规则、标准或约定，统称为网络协议(Protocol)网络协议的三要素语法：用于确定协议元素的格式，即数据与控制信息的结构和格式。
语义：用于确定协议元素的类型，即规定了通信双方需要发出何种控制信息，完成何种动作，以及做出何种应答。
定时：用于确定通信速度的匹配和时序，即对事件实现顺序的详细说明。
3.1.2网络协议TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议3.1.3 OSI参考模型1 OSI参考模型概述OSI参考模型是标准化的、开放式的计算机网络层次结构模型。
“开放”的含义是：任何两个遵守OSI参考模型和有关标准的系统都可以进行互连。
这里的“系统”指的是计算机、终端或其他外部设备等。
OSI参考模型将计算机网络分成了互相独立的7层，从下到上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层2 OSI参考模型中的数据传输过程在OSI参考模型中，不同主机对等层之间按相应协议进行通信，同一主机不同层之间通过接口进行通信。
除了最底层的物理层是通过传输介质进行物理数据传输外，其他对等层之间的通信均为逻辑通信。
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
第三章 网络体系结构
《计算机网络基础》第三章
3.2.3 模型中的数据传输
所谓数据单元是指各层传输数据的最小单位。图 中最左边一列交换数据单元名称，是指各个层次 对等实体之间交换的数据单元的名称。 所谓协议数据单元PDU(Protocol Data Unit) 就是对等实体之间通过协议传送的数据。 这个在发送节点自上而下逐层增加头（尾）信息， 而在目的节点又自下而上逐层去掉头(尾)信息的 过程叫做封装。
网络中同等层之间的通信规则就是该层使用的协议，如有 关第N层的通信规则的集合，就是第Ｎ层的协议。 而同一计算机功能层之间的通信规则称为接口，如在第N 层和第(N+1)层之间的接口称为N/(N+1)层接口。 总的来说，协议是不同机器同等层之间的通信约定；而接 口是同一机器相邻层之间的通信约定。不同的网络体系结 构中，分层的数量、各层的名称和功能及协议都各不相同。 但是，在所有的网络中，每一层的目的都是向它的上一层 提供一定的服务。
《计算机网络基础》第三章
3.2.1 模型结构
发送进程 应用层协议 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层 表示层协议 表示层 会话层协议 会话层 传输层协议 传输层 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层 物理介质 路由器 主机A 通信子网 路由器 路由器 主机B 应用层 接收进程
《计算机网络基础》第三章
3.1.2 协议分层与体系结构
计算机网络采用分层结构还有利于交流、理解和标 准化。具体优点如下： （1）各层之间是独立的。 （2）灵活性好。 （3）结构上可以分割开。 （4）易于实现和维护。 （5）能促进标准化工作。
《计算机网络基础》第三章
计算机网络基础
• 协议—交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约定 好的规则、标准和约定
• 一个网络协议主要是由以下三个要素组成的： – 语法，即用户数据与控制信息的结构与格式（协议 的组成部分和结构，句法）； – 语义，即需要发出何种控制信息，以及完成的动作 与做出的响应（各部分的表达方式、词法）。 – 时序，即对事件实现顺序的详细说明（通讯的过程， 先说什么，后说什么）
•
• • • •
广域网 WAN： 广域网也称为远程网，它所覆盖的地理范围从 几十公里到几千公里，覆盖一个国家、地区， 或横跨几个洲； 广域网的通信子网主要使用分组交换技术； 通信子网一般由通信服务商来提供，与资源子 网归属不同 通讯速率较低 连接具有随意性
城域网 MAN：
• 城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速 网络； • 城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的 大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需 求，以实现大量用户之间的数据、语音、图形 与视频等多种信息的传输功能； • 未被推广应用
第二节 网络体系结构 与网络协议
一、网络体系结构的基本概念
• 计算机网络是由多个互连的结点组成的，结点之间需 要不断地交换数据与控制信息；
– 硬件、软件的种类多：计算机、交换机、通信线路、各种通 信设备、操作系统、应用软件等等 – 实现的功能复杂：网络通信的功能，网络应用的功能
• 体系结构：网络的逻辑构造和功能的分配，即网络的 基本设计思想和方案
传输介质
传输介质
OSI各层的主要功能是： 1.物理层(Physical layer) 物理层处于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； 2.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， 采用差错控制、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； 3.网络层(Network layer) 网络层主要任务是通过路选算法，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；
第3章 计算机网络体系结构-TCPIP
子网掩码( Mask) 子网掩码(Subnet Mask)
子网划分后,如何识别不同的子网呢? 子网划分后,如何识别不同的子网呢? 解决办法:采用子网掩码来分离网络号和主机号. 解决办法:采用子网掩码来分离网络号和主机号. 子网掩码格式: 个比特 网络号(包括子网号 个比特, 包括子网号)部分全 子网掩码格式 : 32个比特 , 网络号 包括子网号 部分全 为"1",主机号部分全为"0". ,主机号部分全为" .
00100000 11000000 00001010 00000001 00100000 -01000000 11000000 00001010 00000001 01000000 -01100000 11000000 00001010 00000001 01100000 -10000000 11000000 00001010 00000001 10000000 -10100000 11000000 00001010 00000001 10100000 -11000000 11000000 00001010 00000001 11000000 -192.10. 192.10.1.32 192.10. 192.10.1.64 192.10. 192.10.1.96 192.10. 192.10.1.128 192.10. 192.10.1.160 192.10. 192.10.1.192
3,TCP/IP协议族 , 协议族——传输层协议 协议族 传输层协议
◆传输控制协议(TCP) 传输控制协议(
一种面向连接的传输协议.TCP打开并维护网 络上两个通信主机间的连接.使用端口号(相当 于邮箱)建立虚拟连接.传输IP数据报时,一个 包含流量控制,排序和差错校验的TCP报头被附 加在数据报上. ◆用户数据报协议(UDP) 用户数据报协议( 一种无连接传输协议,UDP仅负责传输数据报. 虽然也使用端口号,但不需要对应一个虚拟连接.
第三章 计算机网络体系结构与协议
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。
2. 各层次间的关系
网络协议都是按层的方式来组织，如图3-1所示，每一层都能完成 一组特定的、有明确含义的功能，每一层的目的都是向上一层提供 一定的服务，而上一层不需要知道下一层是如何实现服务的。
3. 网络层
网络层的主要任务是：进行路由选择，以确保数据分组从发送端到 达接收端，并在数据分组发生阻塞时进行拥塞控制。
网络层还要解决异构网络的互连问题，以实现数据分组在不同类 型的网络中传输。
网络层协议的代表有：IP、IPX、RIP、OSPF等。
4. 传输层
传输层的主要任务是：为上一层进行通信的两个进程之间提供一个 可靠的端到端服务，使传输层以上的各层不再关心信息传输的问题。 端到端是指：进行相互通信的两个节点不是直接通过传输介质连 接起来的，相互之间有很多交换设备（如路由器）。 传输层从会话层接收数据，形成报文（Message），并且在必要时 将其分成若干个分组，然后交给网络层进行传输。 传输层协议的代表有：TCP、UDP、SPX等。
（3）传输层
与OSI参考模型的传输层类似，TCP/IP参考模型的传输层的主要功 能是：使发送方主机和接收方主机上的对等实体可以进行会话。 在传输层上定义了以下两个端到端的协议：传输控制协议（TCP） 和用户数据报协议（UDP）。 TCP是一个面向连接的可靠传输协议，而UDP是一个面向无连接 的不可靠传输协议。
图3-2 对等实体间通信示意图
3. 层次间的关系举例
具体实例请参照教材P46学习。
计算机网络第三章参考答案
第三章作业参考答案1.什么是网络体系结构？网络体系结构中的基本原理是什么？答：（1）计算机网络中，层、协议和层间接口的集合被称为计算机网络体系结构（2）网络体系结构中的基本原理是分层原理：计算机网络中采用了分层方法，把复杂的问题划分为若干个较小的、单一的局部问题，在不同的层次上予以解决。
2.什么是实体？什么是对等实体？什么是服务数据单元？什么是协议数据单元？答：（1）实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程；（2）对等实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体；（3）服务数据单元：指定层的接口数据的总和；（4）协议数据单元：网络体系结构中，对等层之间交换的信息报文统称为协议数据单元。
3．什么是网络协议？它在网络中的作用是什么？网络协议的三要素是什么？答：（1）网络协议：计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合;(2)作用：约定通信双方在通信时必须遵守的规则;(3)三要素：语法、语义、时序（“同步”也可以，但不如“时序”更贴切）。
4. 协议与服务之间的区别是什么？答：协议：对等实体间通信时必须遵守的规则；服务：某一层向它的上一层提供的一组操作，定义了该层要代表其用户执行哪些操作；协议是不同网络系统对等层之间的关系，而服务则是相同网络系统上下层之间的关系。
5. 服务分哪两类？有什么区别？比较数据报与虚电路两种服务各自的优缺点及适用场合？答：（1）服务分为：面向连接服务和无连接服务；区别如下：1）面向连接服务：在数据交换之前，必须先建立连接，当数据交换结束后，则应终止这个连接；具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段；静态分配资源，传输前需建立连接；提供可靠的传输服务，无错、按序、无丢失、不重复；仅在连接阶段需要完整的目的地址；适用在一段时间内向同一目的地发送大量报文，实时性要求高的场合。
2）无连接服务：两个实体在数据传输时动态地进行分配通信时所需的资源。
动态分配资源，不能防止报文的损失、失序、丢失和重复；需要为每一个报文提供完整的目的地址，适用少量零星报文的场合。
计算机网络原理 网络体系结构的基本概念
计算机网络原理网络体系结构的基本概念网络体系结构是指通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。
OSI参考模型用物理层、数据链路层、网络层、传送层、对话层、表示层和应用层七个层次描述网络的结构，它的规范对所有的厂商是开放的，具有知道国际网络结构和开放系统走向的作用。
它直接影响总线、接口和网络的性能。
目前常见的网络体系结构有FDDI、以太网、令牌环网和快速以太网等。
从网络互连的角度看，网络体系结构的关键要素是协议和拓扑。
下面我们首先来学习网络体系结构的一些基本概念，其中包含了实体、协议、网络体系结构等等1．实体在计算机网络中，其主要功能是网络资源共享，因此，在网络中不同系统通过实体间来进行通信的。
在计算机网络中，实体是指系统中能够收发信息和处理信息的任何东西。
实体可以包括应用程序、电子邮件设备、数据库管理程序和终端等。
系统可以包含一个或者多个实体，指各种终端设备等。
2．协议计算机网络中，两个实体间要进行通信时，双方之间必须所采用的一种通信语言，遵守相同的通信规则。
这些规则的集合称为协议。
协议通常被认为两实体之间控制数据交换的规则的集合。
简单的说，协议就是通信双方的约定。
网络协议含有三个要素即语义、语法和时序。
●语义指构成协议的协议元素的含义，不同类型的协议元素规定了通信双方所要表达的不同内容，而协议元素是指控制信息或命令及应答。
●语法指数据或控制信息的数据结构形式或格式。
●时序也称规则，即事件的执行顺序。
在通信过程中，我们通常所说的规则和约定，一般包含有通信内容、通信形式和通信时间。
3．网络体系结构网络体系结构是从体系结构的角度来设计网络体系，其核心是网络系统的逻辑结构和功能分配定义，即描述实现不同终端设备之间互连和通信的方法和结构，是层和协议的集合。
通常采用结构化设计方法，将计算机网络系统划分成若干个模块，形成层次分明的网络体系结构。
在分层过程中，通常采用自顶向下逐步求精的方法采用分层式网络结构，可以使每一层实现一种相对独立的功能，从而将一个难以处理的复杂问题分解为若干较容易处理的小问题，而且每一层都是向它的上一层提供服务。
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
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对等通信例：两个人收发信件
发信人 邮局 运输系统
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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。
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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。
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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
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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基本概念
网络协议与层次结构
网络协议是计算机网络中进行数据交换而建立的规则、 标准或约定的集合。
层次结构是网络协议的一种组织方式，它将复杂的网 络协议划分为多个层次，每个层次负责完成一部分功
能，各层之间相互独立又相互协作。
常见的网络协议层次结构包括OSI七层模型和TCP/IP 四层模型。
常见网络体系结构
OSI七层模型
由于距离远，信号衰减和 干扰较大，导致传输速度 相对较慢。
长距离传输容易受到各种 干扰，导致误码率增加。
需要借助各种中间设备（ 如路由器、交换机等）来 实现数据传输。
互联网发展历程及现状
ARPANET阶段
20世纪60年代末至80年代初，以美国国防部高级研究计划局（ARPA）为主导，建 立了最初的计算机网络ARPANET。
公用网、专用网。
按不同作用范围分类
企业网、校园网、政府网等。
02
网络体系结构基本概念
网络体系结构的定义
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。
它将计算机网络及其部件所应完 成的功能精确定义，并规定了功
能的实现方式。
网络体系结构是抽象的，而实现 是具体的，是运行在计算机上的
软件或硬件。
01
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应
用层。
TCP/IP四层模型
02
网络接口层、网络层、传输层、应用层。
五层协议体系结构
03
物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层。
03
OSI七层模型详解
物理层
01
物理层的主要功能是提供传输数据的物理媒介，为数据通信提 供可靠的环境。
02
它定义了电气、机械、过程和功能的接口标准，用于激活、维
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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
协议数据单元包括该层用户数据和该层的协议
控制信息(PCI,Protocol Control Information)
接口数据单元( 接口数据单元(IDU) )
接口数据单元(Interface Data Unit)是在同一 接口数据单元(
系统的相邻两层实体通过接口所交换的数据单元.
接口数据单元(IDU)由两部分组成:一部分是经 接口数据单元(
网络体系结构的种类
网络体系结构分为开放式和专用网络体系结构两种. ISO的OSI/RM 美国国防部的TCP/IP IBM的SNA DEC的DNA
小结
�
(2)层次结构的优点
◆ 各层之间相互独立,复杂程度下降. ◆ 结构上可分隔开:各层都可以采用最合适的
技术来实现. ◆ 易于实现和维护:系统已被分解为若干个相 对独立的子系统. ◆ 灵活性好:一层发生变化其他各层不受影响 ◆ 能促进标准化工作:每一层的功能及所提供的 服务都有精确的说明.
3. 选择通信协议的原则
所选择的协议要与网络结构和功能相一致. 除特殊情况外,一个网络应该尽量只选择一种
通信协议. 每个版本的协议都有它最适合的网络环境. 两台实现互连的计算机之间进行通信,它们使 用的通信协议必须相同.
4. 接口和服务
正是通过接口和服务将各层的协议连接为整体, 正是通过接口和服务将各层的协议连接为整体,完成 网络通信的全部功能. 网络通信的全部功能. 实 体 每一层中活动的元素称为实体.可以是软件,如进程, 每一层中活动的元素称为实体.可以是软件,如进程, 也可以是硬件,如芯片等. 也可以是硬件,如芯片等. 对等实体 不同机器上位于同一层次,完成相同功能的实体. 不同机器上位于同一层次,完成相同功能的实体.
本章内容
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
基本概念 OSI模型 TCP/IP模型 IP地址管理和子网划分 IEEE802局域网参考标准
3. 1
基本概念
1 2 3 4 5 6
网络协议 协议的分层结构 选择通信协议的原则 接口和服务 数据单元 网络体系结构
3. 1
基本概念
1.网络协议 网络协议
5. 数据单元
上下层实体之间交换的数据传输单元称为数据单 元,数据单元分三种. 数据单元分三种. 1 2 3 协议数据单元 接口数据单元 服务数据单元
协议数据单元( 协议数据单元(PDU) )
协议数据单元(Protocol Data Unit)是在不 协议数据单元(
同系统的对等层实体之间根据协议所交换的数据 单位.n层的PDU通常表示为(n)PDU.
服 务 在网络分层结构模型中,每一层为相邻的上一层所 在网络分层结构模型中, 提供的功能称为服务. 提供的功能称为服务. 接 口 服务是通过接口完成,在同一系统中相邻两层的实体进 服务是通过接口完成, 行交互的地方,通常称为服务访问点SAP SAP( 行交互的地方,通常称为服务访问点SAP(Service Access Point).每个SAP都有个标识,称为端口(Port)或套接字. ).每个SAP都有个标识 Point).每个SAP都有个标识,称为端口(Port)或套接字.
交换和资源共享必须遵循某种互相都能接受的规则, 交换和资源共享必须遵循某种互相都能接受的规则, 标准或约定. 标准或约定.
3. 1
基本概念
网络协议的3要素:语法, 网络协议的3要素:语法,语义和同步
确定数据与控制信息的结构,格式,信号电平等, 一般以二进制形式表示. 语义(Semantics):规定通信双方"讲什么", 确定协议元素的种类,即需要发出何种控制信息, 完成何种动作及做出何种应答. 同步(Timing):包括速度匹配和排序等, 即事件实现顺序的详细说明.
网络体系结构的功能
1,连接源节点和目的节点的物理传输线路,可以 经过中间节点. 2,每条线路两端的节点应当进行二进制通信. 3,保证无差错的信息传送. 4,多个用户共享一条物理线路. 5,路由选择.
网络体系结构的特点
1,以功能作为划分层次的基础. 2,的服务. 3 3,第N层在向第N+1层提供的服务时,所提供的 N N+1 服务不仅包含第N层本身的功能,还包含由下层 服务提供的功能.
过层间接口的PDU本身,另一部分是接口控制信 息(ICI,Interface Control Information).ICI是 对PDU怎样通过接口的说明,仅PDU通过接口是 有用.
服务数据单元( 服务数据单元(SDU) )
服务数据单元(Service Data Unit)是为了实现 服务数据单元( 上一层实体请求的功能,下层实体服务所需设置 的数据单元. 一个服务数据单元就是一个服务所要传送的逻辑 数据单位.