网络体系结构与模型

垂直通信 实际通信
相邻层进行 的通信。
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物
理
媒
体
9
一.网络体系结构
3.协议分层的概念模式
A
第5层协议
M M
B
第4层协议
H4 M H4 M
第3层协议
H3 H4 M1 H3 M2 H3 H4 M1 H3 M2
第2层协议
H2 H3 H4 M1 T2 H2 H3 M2 T2 H2 H3 H4 M1 T2 H2 H3 M2 T2
采用包交换机制在系统中增加了若 干中间层次 ( 主要是网络层 ) ，使应 用程序不直接处理硬件连接。
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一.网络体系结构
2.为什么要分层
协议分层与问题简化
硬件故障 网络拥塞 包延迟或丢失 数据损坏 数据重复或失序 “分而治之” 每一层的目的都是向它的 上一层提供一定的服务而 把如何实现这一服务的细 节对上层加以屏蔽。
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一.网络体系结构
3.协议分层的概念模式
Layer 5
层5/4 接口 Layer 4 层4/3 接口 层4 协议 层3 协议 Layer4
层5 协议
Layer 5
水平通信 虚通信
对等实体进 行的通信。 理解虚拟通信和实际通信之间的关系 Layer 3 Layer 3
层3/2 接口 理解协议和接口之间的差异 层2 协议 Layer 2 Layer2 层2/1 接口 层1 协议 Layer 1 Layer 1
5.接口与服务——接口(interface)
ICIn+1 N层处理所 需的信息 PDUn+1
SDUn
PCIn
一个SDU可能 要封装在多个 PDU中传输 SDUn
(N+1)层
PDUn
IDUn
ICIn
PDUn
(N)层 (N-1)层
ICIn
PDUn
SDUn-1
N-1层处理 所需的信息
PDUn-1 PCIn-1 SDUn-1 yanwei@cs.pku.edu.cn
Information)
一.网络体系结构
SDU(Service Data Unit) 跨过网络传给对 等实体然后交给 上层的信息。
有助于下层完成 任务的信息。 PCI(Protocol Control
Information)
协议头(header)
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13
一.网络体系结构
1
第三讲
网络体系结构与模型
熟练掌握体系结构中的基本概念
掌握OSI/ISO与TCP/IP模型
阅读
1.4
1.7
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IEEE标准部门 研究制定IEEE标准 IEEE通信学会 IEEE计算机学会
制定通信和信息系 统领域中的标准 yanwei@cs.pku.edu.cn
ISO
协调世界范围 内的标准化工 作，制定国际 标准 NIST ECMA DOD IEC EIA
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二.网络标准化与模型
1.标准化与模型——标准化的时机
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24
二.网络标准化与模型
2. OSI参考模型
7 6 5 4
应用层 表示层 会话层 报文流 报文流 报文流 报文流 转发节点 转发节点 网络层 分组流 网络层 网络层 子 网络层 网络层 协议 网 内 链路层 帧流 链路层 链路层 链路层 链路层 协议 部 协 比特流 物理层 物理层 物理层 协议 物理层 议 物理层 通信子网 yanwei@cs.pku.edu.cn 应用层 表示层
会话层
传输层
传输层
3 2 1
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二.网络标准化与模型
2. OSI参考模型——物理层
典型问题
多少电压代表1和0 比特持续多少微秒 传输是否在两个方向 连接如何建立及终止 网络连接器有多少针
基本功能
比特的发送和接收 数据传输率 物理连接的建立、保持 与释放 定义媒体的机械、电气 及规格
ISO：2110、2593、4902、4903等 CCITT：v.24、x.21、x.22、x.24等
由服务用户发出。要 求服务做某种工作。
Indication
由服务提供者发出。通 知实体发生了某事件。
Response
由服务用户发出。要求 对某个事件的响应 。
Confirm
yanwei@cs.pku.edu.cn 由服务提供发出。
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一.网络体系结构
5.接口与服务——服务
原语时序图 request Request Indication Response confirm confirm
DATA.indication

DATA.request DISCONNECT.indication yanwei@cs.pku.edu.cn

DISCONNECT.request
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一.网络体系结构
5.接口与服务——服务与协议的关系
服务(上下关系) 服务是各层向它的上层提供的一组原语(操作) 服务定义了该层能代表它的用户完成的操作 服务只与两层之间的接口有关 协议(水平关系) 协议是一组规则 决定同层对等实体交换帧、包和报文的格式和意义 实体用协议来实现它们的服务定义
层次结构的特点
具有一定的层次 层次性特点 层次之间呈单向依赖关系 上层起着隐藏下层细节和统一下层差异的作用
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结构性 特点
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一.网络体系结构
3.协议分层的概念模式
第n层协议 一台机器上的第n层与 另一台机器上的第n层 进行通话，通话中采用 的规则和约定。 接口(interface) 每一相邻层间有一个接 口，该接口定义下层向 上层提供的原语操作和 服务。 对等实体(peers) 不同机器中组成相 应协议层的实体。 网络体系结构 网络通信功能的层次构 成、各层的通信协议规 范和相邻层的接口协议 规范的集合模型。 协议栈 特定系统使用的一组协议 yanwei@cs.pku.edu.cn
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一.网络体系结构
2.为什么要分层
票务
行李 门口
购买机票
检查行李 登机
投诉(如晚点)
认领行李 出口
起 /降
起飞
飞行
降落
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5
一.网络体系结构
2.为wenku.baidu.com么要分层
协议分层与网络互联
应用程序 应用程序 网络界面 通信软件 物理连接 物理连接 应用程序完全了解本机 网 络 连接 的内 部 细节 ， 并直接通过网络连接与 其他应用程序通信。
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一.网络体系结构
5.接口与服务——服务
有连接服务 面向连接服务 报文序列 字节流
...0101111
无连接服务 无确认 有确认 应答
面向连接服务
...0101111 yanwei@cs.pku.edu.cn
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一.网络体系结构
5.接口与服务——服务
原语(primitive) 通知服务提供者采 用某些动作或报告 某个对等实体采取 的某个动作。 参数 用来传递数据和 控制信息。 ISO标准的四种原语 Request
服务用户 服务提供者 服务用户 yanwei@cs.pku.edu.cn
indication 网
络
response
time
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一.网络体系结构
5.接口与服务——服务
无证实服务 有证实服务 本地证实服务 提供者证实服务
request indication request indication confirm
实体
系统中能够收发信息和 处理信息的任何东西。
系统
包含一个或多个实体、在 物理上明显区分的主体。
协议
规则和约定。
要素
语法：数据格式、编码 和信号电平等。 语义：用于协调和差错 处理的控制信息。 时序：传输速率匹配和 先后顺序。
通信内容 通信形式 通信时间 “网络中两个实体间控制数据通信的规定和约定的集合” yanwei@cs.pku.edu.cn
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服务和协议是 完全分离的
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二.网络标准化与模型
1.标准化与模型——标准
定义
标准是一组规定的规 则、条件或要求。 名词术语的定义 部件的分类 材料、性能或操作的规 范 规程的描述 数量和质量的测量等 …….
分类
“de facto”(事实上的)
事实上的标准是无计 划而客观形成的。
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二.网络标准化与模型
2. OSI参考模型——数据链路层
典型问题
成帧 差错控制 流量控制 线路竞争 访问控制
基本功能
建立、保持和释放链路 成帧和拆帧 差错控制 流量控制 链路管理与媒体访问
面向字符的协议(ISO 1754、IBM BSC、DEC DDCMP) 面向比特的协议(ISO HDLC、IBM SDLC、ANSI ADCCP)
“de jure”(法律上的) “法定”标准是某些权 威标准化机构制定的 正式、合法的标准。
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二.网络标准化与模型
1.标准化与模型——标准化组织
CCITT
制定有关通信及公用 数据网络(PDN)方面 的标准或建议。
ASNI
出版国家标准，但 不制定标准。
IEEE
活动 研究 投资
制定标准
时间
关键：在两个驼峰之间的低谷阶段制定标准
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二.网络标准化与模型
2. OSI参考模型
OSI
ISO制定的关于开放系统互连的参考模型。
开放系统
为了与其它系统通信 而相互开放的系统。
分层原则
根据需要分层 每层实现明确定义的功能 界面减少跨接口的信息量 层数应足够多但不能太多
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二.网络标准化与模型
2. OSI参考模型——网络层
典型问题 基本功能
数据交换 流控 拥塞控制(预分配) 差错控制及恢复 路由选择(自适应/非适 应) 网络互联(源路由/透明)
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确定分组路径 解决网络拥塞 记帐 异种网络互联 CCITT：X.25 TCP/IP：IP
物
理
媒
体
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一.网络体系结构
4.协议分层的原则及设计问题
协议分层原则
目标机器第n层收 到的对象应与源 机器第n层发出的 对象完全一致。
各层的设计问题
标识收/发机制 数据传输规则 差错控制 多路复用 路由选择
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上层隐藏下层的细节 上层统一下层的差异 上层弥补下层的缺陷 和不足
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一.网络体系结构
1.什么是协议
“你好” TCP 连接请求 TCP 连接响应 Get http://www.pku.edu.cn/index.html
“你好”
“几点？”
“3:00”
time
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一.网络体系结构
1.什么是协议
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一.网络体系结构
5.接口与服务
服务提供者与服务用户 每一层的功能 是为它的上一 层提供服务。
第n层实体实现的服务为n+1层所使用； 第n层可利用第n-1层服务来提供它自已的服务。 服务访问点(Service Access Points) 第n层的SAP是第n+1层可以访问n层服务的地方。
N+1层实体 N+1层 服务用户
N层
N层实体
服务提供者
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相邻层之 5.接口与服务——接口(interface) 间的界面 IDU(Interface Data Unit) 第n+1层实体通过 SAP传递给第n层 实体的信息。 PDU(Protocol Data Unit) 跨过网络传给对等 实体的信息。 ICI(Interface Control
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二.网络标准化与模型
2. OSI参考模型——传输层
在源端与目的端之间建立可靠的端到端服务。隔离 网络的上下层协议，使得网络应用与下层无关。
拥塞与流控 多路复用与服务质量 TCP、UDP/ATM
建立连接 维护连接 拆除连接
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二.网络标准化与模型
response
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一.网络体系结构
5.接口与服务——服务

CONNECT.request
CONNECT.indication

CONNECT.confirm
CONNECT.response

DATA.request DATA.indication
P S T N