计算机网络体系结构与OSI参考模型

层数多少要适当
章
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网 若层数太少，就会使每一层的协 络 协 议太复杂。 议 层数太多又会在描述和综合各 与 体 层功能的系统工程任务时遇到较多 系 结 的困难。 构
计 算 机 网 络
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3 3、网络体系结构 章 计算机网络的各层及 网 其协议的集合称为网络体系结构 络 (architecture) ，也就是说， 计算机网 协 议 络的体系结构就是这个计算机网络及 与 其部件所应完成的功能的精确定义。 体 系 体系结构是抽象的，而实现则是具体 结 的，是真正在运行的计算机硬件和软 构 件。
章 网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
1
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
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程
H3 H3
链路层 尾部
T2
1
10100110100101 比 特 流 110101110101
电信号或光信号
物理传输媒体
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1
4
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IP 数据报再传送到数据链路层
加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧
1
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计算机 1
AP1 5
3
计算机 1 向计算机 2 发送数据
章 网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
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4
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数据链路层帧再传送到物理层 最下面的物理层把比特流传送到物理媒体
计算机 1
AP1 5
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协 议 与 体 系 结 构
第 计 算 机 网 络 划分层次的必要性
3
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网 计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定络 协 好的规则。 议 这些规则明确规定了所交换的数据的格式以与 及有关的同步问题（同步含有时序的意思）。 体 为进行网络中的数据交换而建立的规则、 系 标准或约定即网络协议(network protocol)，简 结 构
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计算机 1 文件传送模块 通信服务模块 网络接入模块 网络 接口 通信网络 网络 接口
3
再设计一个网络接入模块
计算机 2 文件传送模块 通信服务模块 网络接入模块
章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
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网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作 例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。
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3
章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
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第 计 算 机 网 络
计算机 1
AP1 5
3
计算机 1 向计算机 2 发送数据
应用进程数据先传送到应用层
章 网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
1
加上应用层首部，成为应用层 PDU
4
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称为协议.
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为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或 约定 即称为 网络协议 。一个网络协议主要由以下三个 要素组成： 3
2、协议与划分层次
章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
（1）语法，即数据与控制信息的结构或格式；
（2）语义，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；
第
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网络体系结构＝【层，协议，接口】
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网 层：提供某一种或一类服务功能集合的逻辑构造。 络 协 协议：为完成该层对等实体间通信所必须遵循的 议 规则或标准。 与 接口：两个相邻协议层之间交换信息的连接点。 体 系 结 构
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分层原则：
（1）功能明确，界限分明 （2）各层独立稳定 （3）接口清晰简洁 （4）层次数量适中 （5）着眼于标准化
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 应用层剥去首部，取出应用程序数据 5 与 上交给应用进程 体 4 系 3 结 构 2
1
1
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计算机 1
AP1 5
3
计算机 1 向计算机 2 发送数据
我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！
章 网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
1
1
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计算机 1
AP1 5
H5
3
计算机 1 向计算机 2 发送数据
应用程序数据 应用程序数据
章
4
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应用层剥去应用层 PDU 首部后 把应用程序数据交给应用进程
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
计算机 1
AP1 5
3
计算机 1 向计算机 2 发送数据
章 网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
1
4
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H2
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计算机 2 的物理层收到比特流后 交给数据链路层
H3 H4 H5
应用程序数据
T2
1
10100110100101 比 特 流 110101110101
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1
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
章 网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
1
应用层 PDU 再传送到运输层 加上运输层首部，成为运输层报文
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AP1 5
3
计算机 1 向计算机 2 发送数据
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链路层 首部
H2
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H3 H3
链路层 尾部
T2
1
10100110100101 比 特 流 110101110101
电信号或光信号
物理传输媒体
注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次
第
3
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计算机 1
AP1 5
计算机 1 向计算机 2 发送数据
应用层首部 运输层首部 网络层首部
H4 H4 H4 H5 H5 H5 H5
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不同的计算机网络具有不同的网络体系结 构。其层次的数量和名字、内容、功能以及相 邻层间的接口都是不一样的。 在任何网络中，每一层协议都向它的相邻 的上层协议提供一定的服务。相邻的高层通过 使用低层提供的服务完成本层的功能，再向上 层提供服务。 网络体系结构的分层需要最基本的三层： 最高层的用户服务层，中间层的网络服务层和 低层的通信服务层
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第3章 网络体系结构与OSI参考模 型
3.1网络协议与网络体系结构 3.2层次划分及其协议
3
章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
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退出
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3.1网络协议与网络体系结构
1、 计算机网络体系结构的形成
第
3
章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
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相互通信的两个计算机系统必须高 度协调工作才行，而这种“协调”是相当 复杂的。 “分层”可将庞大而复杂的问题， 转化为若干较小的局部问题，而这些较小 的局部问题就比较易于研究和处理。
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计算机 1
AP1 5
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
1
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计算机 1
AP1 5
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
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（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。
两个计算机可将文件传送模块作为最高的一层(如 图2-1所示)。
第 计 算 机 网 络
计算机 1 文件传送模块 把文件交给下层模块 进行发送
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两个计算机交换文件
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 计算机 2 文件传送模块 把收到的文件交给 上层模块
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计算机 1
AP1 5
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 运输层剥去首部，取出数据部分 体 4 上交给应用层 系 3 结 构 2
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计算机 1
AP1 5
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
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H4
H3 H4
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H5
H5
应用程序数据
应用程序数据
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
1
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计算机 1
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层
H5
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应用程序数据
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H4
H5
应用程序数据
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第 计 算 机 网 络
计算机 1
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
章 网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
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电信号（或光信号）在物理媒体中传播 从发送端物理层传送到接收端物理层 应用层 (application layer) 物理传输媒体
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章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
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4 、从OSI体系结构到原理体系结构
OSI的七层协议体系结构既复杂又不实用，但其概念清
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网 络 楚，体系价格低廉，理论较完整。 TCP/IP 的协议现在得到 协 议 了全世界的承认，但它实际上并没有一个完整的体系结构。 与 TCP/IP 是一个四层的体系结构，它包含应用层、运输层、 体 系 网际层和网络接口层。 结 构
第
3 将复杂的计算机网络进行分层设计的方法。 计 章 1974 年，美国的 IBM 公司宣布了它研制的 算 系 统 网 络 体 系 结 构 SNA (System Network 网 络 Architecture) 。 机
网 络
国际标准化组织ISO于1977年成立了专门机 构研究该问题。
1980年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。
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 运输层报文再传送到网络层 系 结 加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组） 3 构 2
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第 计 算 机 网 络
计算机 1
AP1 5
3
计算机 1 向计算机 2 发送数据
章 网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
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计算机 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
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再设计一个通信服务模块
计算机 2 文件传送模块 通信服务模块
章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
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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
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注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次
第
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计 算 机 网 络
计算机 1
AP1 5
计算机 1 向计算机 2 发送数据
应用层首部 运输层首部 网络层首部
H4 H4 H4 H5 H5 H5 H5
章 网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
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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
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
章 网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
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物理层接收到比特流，上交给数据链路层 1
第 计 算 机 网 络
计算机 1
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
网络层剥去分组首部后 把分组的数据部分交给运输层
第 计 算 机 网 络
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章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
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分层可以带来如下好处： 3
章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
（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。
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章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
第 计 算 机 网 络
但从实质上讲，TCP/IP只有三层，即应用层、运 输层和网际层，因为最下面的网络接口层并没有什么 具体内容。 3
章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
采用一种原理体系结构，综合OSI和TCP/IP的优
点，它只有五层(如图2-2所示)，这样既简洁又能将概 念阐述清楚。
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 数据链路层剥去帧首部和帧尾部 2
取出数据部分，上交给网络层
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 网络层剥去首部，取出数据部分 3 结 上交给运输层 构 2