《网络协议实践教程(第2版)》课件第1章 网络协议概述
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网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装 有网络层包头，其中含有逻辑地址信息——源站点和 目的站点地址的网络地址。
网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。 网络层的数据单位为数据包（packet），又称分组。 网络层协议主要有IP、IPX、RIP、OSPF等。
网Hale Waihona Puke Baidu协议实践教程（第2版）
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第1章 网络协议概述
（4）应用层
应用层主要讨论各种应用进程之间通过什么 样的应用协议来使用网络所提供的服务。
应用层主要协议有TELNET、FTP、TFTP、 SMTP和POP、DNS、HTTP等。
网络协议实践教程（第2版）
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本章小结
第1章 网络协议概述
1.网络协议的定义 2.网络分层体系结构的基本思想 3.网络协议分层的基本概念 4.实体、服务、服务访问点、接口 5.OSI和TCP/IP的层次及各层的主要功能
网络协议实践教程（第2版）
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第1章 网络协议概述
1.3 TCP/IP的分层模型
TCP/IP体系结构分为四层，其体系结构模型 自下向上分别是：网络接口层、网络层、传 输层和应用层。
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第1章 网络协议概述
（1）网络接口层
TCP/IP体系结构严格说并未实现数据链路层 和物理层的功能，它只是定义了一个接口， 称为网络接口层，因此网络接口层严格说并 不是一个层次，仅仅是一个接口，用于提供 对下面的数据链路层和物理层的接口。
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第1章 网络协议概述
PDU、SDU、IDU关系图
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第1章 网络协议概述
1.2 OSI的分层模型
1．制定OSI的目的
制定OSI的目的是为了解决不同体系结构的网 络互联问题，使两个不同的系统能够较容易
地通信，而不需要改变底层的硬件或软件的
逻辑。
OSI模型并不是协议，它是一个灵活的、稳健 的和可互操作的模型，是体系结构、框架。
在OSI中，采用了三级抽象，即体系结构、服 务定义、协议规格说明。
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第1章 网络协议概述
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第1章 网络协议概述
2．OSI七层的主要功能
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第1章 网络协议概述
4．实体、协议、接口与服务
（4）服务 服务是指某层实体实现的功能，在形式上由
一组原语描述，供用户和其他实体访问该服 务时调用。 N层实体通过接口为N+1层提供服务，通过接 口获取N-1层的服务。 服务访问点（SAP）指下层对相邻上层提供 服务的接口。
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第1章 网络协议概述
实体与服务访问点（SAP）关系示意图
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第1章 网络协议概述
服务及服务访问点关系示意图
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第1章 网络协议概述
4．实体、协议、接口与服务
（5）网络体系结构的数据传递 计算机网络中，两个通信实体在通信过程中，
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第1章 网络协议概述
（2）数据链路层（Data Link Layer）
数据链路层在物理层提供比特流服务的基础上，建立 相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧 （Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上 的动作系列。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。 数据链路层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、
第1章 网络协议概述
第1章 网络协议概述
1.1 网络协议的分层体系结构 1.2 OSI的分层模型 1.3 TCP/IP的分层模型
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第1章 网络协议概述
1.1 网络协议的分层体系结构
1.1.1 网络协议概念 1．网络协议的定义
网络协议是为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。
数据在上下各层传递会发生变化，各对等层 之间须遵循该对等层网络协议。 数据传递的单位称为数据单元，主要有以下 三种：协议数据单元（PDU）、服务数据单 元（SDU）和接口数据单元（IDU）。
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第1章 网络协议概述
PDU和SDU
PDU：指某层对等实体之间通信时，该层协 议所操纵的数据单元。
在计算机网络中，要使通信双方有条不紊地 交换数据，就必须遵守双方事先约定好的规 划或标准，即网络协议。
网络协议的地位如何？
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第1章 网络协议概述
2．网络协议的基本要素
（1）语法 规定用户信息与控制信息的结构、格式和编
码等，即怎么做。 （2）语义 说明通信双方需要发出的是何种信息、完成
（1）物理层（Physical Layer）
物理层规定通信设备的机械的、电气的、功 能的和过程的特性，用以建立、维护和拆除物 理链路连接。
物理层的数据单位为比特（bit）。 物理层定义的典型规范有：EIA/TIA RS-232、
EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。
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第1章 网络协议概述
接口数据单元IDU
IDU：指在同一系统的相邻两层实体的一次交 互中，经过层间接口的数据单元。 第n层向第n-1层传递的IDU记为(n-1)-IDU。 PDU在通过层间接口时需要添加必要的接口 控制信息（ICI），如说明通过接口的总字 节数、是否需要加速传递等。 一个PDU加上适当的ICI后就形成IDU，当 IDU通过层间接口后，去掉添加的ICI。
网络体系结构具有可分层的特性，网络协议 同样具有可分层的特性。
各层协议互相协调，构成一个整体，通常称 为协议集或协议族。
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第1章 网络协议概述
2．协议分层的基本原则
协议分层应考虑的问题： 分层应考虑层次的清晰程度与运行效率间的
折中、层次数量的折中。 层次越多，每层的定义就可能越清晰，其实
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思考题
第1章 网络协议概述
1、什么是网络协议？ 2、网络协议的要素是什么？ 3、简述OSI模型中服务、接口和协议的
作用。
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第1章 网络协议概述
（3）传输层
TCP/IP的传输层支持的主要功能：应用数据 分段；完成检查以保证所接收数据的完整性； 为多个应用同时传输数据；多路复用数据流； 对乱序接收的数据重新排序；提供端到端的 可靠传输等。
传输层主要定义了两个端到端协议：传输控 制协议TCP和用户数据报协议UDP。
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网络接口层在TCP/IP协议中并没有规定具体 的内容，只是借助目前已成熟的具体的物理 网络协议来实现，如IEEE 802协议。
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第1章 网络协议概述
（2）网络层
网络层的功能是使主机可以把分组发往任何 网络，并使分组独立地传向目的地，并完成 路由选择和流量控制等功能。
第n层PDU记为(n)-PDU，组成：用户数据 信息(n)-UDI和协议控制信息(n)-PCI。
SDU：指相邻层实体间传递的数据单元。它 是一个供接口使用的用户数据。
第n层与第n-1层传递的SDU记为(n)-SDU， 在层间接口处也可称为n-1层接口数据单元 (n-1)-IDU。
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可以是硬件、软件或进程。 （2）协议 指通信双方实现相同功能的相应层之间的交往规则，
通常称为对等层协议，协议是水平的。 （3）接口 指同一系统内部两个相邻层次之间的交往规则。 它是相邻两层之间的边界，是一个系统内部的规定。
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第1章 网络协议概述
接口与协议关系示意图
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第1章 网络协议概述
（4）传输层（Transport layer）
传输层负责获取全部信息，为上层提供端到 端（最终用户到最终用户）的透明的、可靠 的数据传输服务。
传输层的数据单位为段或数据报。 传输层协议主要有TCP、UDP、SPX等。
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第1章 网络协议概述
（5）会话层（Session layer）
会话层不参与具体的传输，它提供包括访问 验证和会话管理在内的建立和维护应用之间 通信的机制。
如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。
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第1章 网络协议概述
（6）表示层（Presentation layer）
表示层主要解决用户信息的语法表示等问题。 提供格式化的表示和转换数据服务。 数据的压缩和解压缩， 加密和解密等工作也
网络层主要协议有网际协议IP、地址解析协 议ARP、反向地址解析协议RARP、Internet 控制报文协议ICMP、组管理协议IGMP、内 部网关协议IGP（如路由信息协议RIP、开放 最短路径优先协议OSPF）、外部网关协议 EGP（如边界网关协议BGP）等。
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都由表示层负责。 表示层没有具体的协议。
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第1章 网络协议概述
（7）应用层（Application layer）
应用层是OSI参考模型的最高层，它为用户服 务，是唯一直接为用户应用进程访问OSI环境 提供手段和服务的层。
应用层协议主要有：Telnet、FTP、HTTP、 SNMP等。
流量控制、数据的检错、重发等。 数据链路层的数据单位为帧（frame）。 数据链路层协议主要有：SDLC、HDLC、PPP、
STP、帧中继等。
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第1章 网络协议概述
（3）网络层（Network layer）
网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点， 确保数据及时传送。
的是何种动作及做出的应答等，即做什么。 （3）同步 详细说明事件实现的先后顺序、速度匹配和
排序等。
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第1章 网络协议概述
1.1.2 网络协议分层概念
1．通用的分层思想
为了简化问题，减少协议设计的复杂性，降 低网络设计的复杂性，使网络便于维护，提 高运行效率，网络设计一般采用层次结构。
都易于管理；同时，层数又不能过多，避 免综合开销太大。
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第1章 网络协议概述
3．网络协议分层的优点
（1）易于理解、交流、系统化和标准化。 （2）层次接口清晰，减少层次间传递的信息量，便于
层次模块的实现和开发、易于调试。 （3）易于更新（替换单个模块），每个层次相对独立，
实现细节独立，只要接口保持不变，允许用等效 的功能模块灵活地替代某层次模块，而不影响相 邻层次的模块。 （4）易于抽象，每一个层次的内部结构对上下层均是 不可见的。
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第1章 网络协议概述
4．实体、协议、接口与服务
（1）实体 指在计算机网络的分层结构中，每一层中的活动元素，
现就可能越容易，但其总体运行效率可能就 越低。
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第1章 网络协议概述
网络协议分层的基本原则
（1）各层之间接口要清晰自然、易于理解，相 互交流尽可能少。
（2）各层功能的定义独立于具体实现的方法。 （3）保持下层对上层的独立性，单向使用下层
提供的服务。 （4）合理选择层数，使层次数足够多，每一层
网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。 网络层的数据单位为数据包（packet），又称分组。 网络层协议主要有IP、IPX、RIP、OSPF等。
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（4）应用层
应用层主要讨论各种应用进程之间通过什么 样的应用协议来使用网络所提供的服务。
应用层主要协议有TELNET、FTP、TFTP、 SMTP和POP、DNS、HTTP等。
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本章小结
第1章 网络协议概述
1.网络协议的定义 2.网络分层体系结构的基本思想 3.网络协议分层的基本概念 4.实体、服务、服务访问点、接口 5.OSI和TCP/IP的层次及各层的主要功能
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1.3 TCP/IP的分层模型
TCP/IP体系结构分为四层，其体系结构模型 自下向上分别是：网络接口层、网络层、传 输层和应用层。
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（1）网络接口层
TCP/IP体系结构严格说并未实现数据链路层 和物理层的功能，它只是定义了一个接口， 称为网络接口层，因此网络接口层严格说并 不是一个层次，仅仅是一个接口，用于提供 对下面的数据链路层和物理层的接口。
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第1章 网络协议概述
PDU、SDU、IDU关系图
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第1章 网络协议概述
1.2 OSI的分层模型
1．制定OSI的目的
制定OSI的目的是为了解决不同体系结构的网 络互联问题，使两个不同的系统能够较容易
地通信，而不需要改变底层的硬件或软件的
逻辑。
OSI模型并不是协议，它是一个灵活的、稳健 的和可互操作的模型，是体系结构、框架。
在OSI中，采用了三级抽象，即体系结构、服 务定义、协议规格说明。
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第1章 网络协议概述
2．OSI七层的主要功能
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第1章 网络协议概述
4．实体、协议、接口与服务
（4）服务 服务是指某层实体实现的功能，在形式上由
一组原语描述，供用户和其他实体访问该服 务时调用。 N层实体通过接口为N+1层提供服务，通过接 口获取N-1层的服务。 服务访问点（SAP）指下层对相邻上层提供 服务的接口。
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第1章 网络协议概述
实体与服务访问点（SAP）关系示意图
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服务及服务访问点关系示意图
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4．实体、协议、接口与服务
（5）网络体系结构的数据传递 计算机网络中，两个通信实体在通信过程中，
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（2）数据链路层（Data Link Layer）
数据链路层在物理层提供比特流服务的基础上，建立 相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧 （Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上 的动作系列。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。 数据链路层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、
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1.1 网络协议的分层体系结构 1.2 OSI的分层模型 1.3 TCP/IP的分层模型
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1.1 网络协议的分层体系结构
1.1.1 网络协议概念 1．网络协议的定义
网络协议是为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。
数据在上下各层传递会发生变化，各对等层 之间须遵循该对等层网络协议。 数据传递的单位称为数据单元，主要有以下 三种：协议数据单元（PDU）、服务数据单 元（SDU）和接口数据单元（IDU）。
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PDU和SDU
PDU：指某层对等实体之间通信时，该层协 议所操纵的数据单元。
在计算机网络中，要使通信双方有条不紊地 交换数据，就必须遵守双方事先约定好的规 划或标准，即网络协议。
网络协议的地位如何？
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2．网络协议的基本要素
（1）语法 规定用户信息与控制信息的结构、格式和编
码等，即怎么做。 （2）语义 说明通信双方需要发出的是何种信息、完成
（1）物理层（Physical Layer）
物理层规定通信设备的机械的、电气的、功 能的和过程的特性，用以建立、维护和拆除物 理链路连接。
物理层的数据单位为比特（bit）。 物理层定义的典型规范有：EIA/TIA RS-232、
EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。
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接口数据单元IDU
IDU：指在同一系统的相邻两层实体的一次交 互中，经过层间接口的数据单元。 第n层向第n-1层传递的IDU记为(n-1)-IDU。 PDU在通过层间接口时需要添加必要的接口 控制信息（ICI），如说明通过接口的总字 节数、是否需要加速传递等。 一个PDU加上适当的ICI后就形成IDU，当 IDU通过层间接口后，去掉添加的ICI。
网络体系结构具有可分层的特性，网络协议 同样具有可分层的特性。
各层协议互相协调，构成一个整体，通常称 为协议集或协议族。
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2．协议分层的基本原则
协议分层应考虑的问题： 分层应考虑层次的清晰程度与运行效率间的
折中、层次数量的折中。 层次越多，每层的定义就可能越清晰，其实
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1、什么是网络协议？ 2、网络协议的要素是什么？ 3、简述OSI模型中服务、接口和协议的
作用。
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（3）传输层
TCP/IP的传输层支持的主要功能：应用数据 分段；完成检查以保证所接收数据的完整性； 为多个应用同时传输数据；多路复用数据流； 对乱序接收的数据重新排序；提供端到端的 可靠传输等。
传输层主要定义了两个端到端协议：传输控 制协议TCP和用户数据报协议UDP。
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网络接口层在TCP/IP协议中并没有规定具体 的内容，只是借助目前已成熟的具体的物理 网络协议来实现，如IEEE 802协议。
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（2）网络层
网络层的功能是使主机可以把分组发往任何 网络，并使分组独立地传向目的地，并完成 路由选择和流量控制等功能。
第n层PDU记为(n)-PDU，组成：用户数据 信息(n)-UDI和协议控制信息(n)-PCI。
SDU：指相邻层实体间传递的数据单元。它 是一个供接口使用的用户数据。
第n层与第n-1层传递的SDU记为(n)-SDU， 在层间接口处也可称为n-1层接口数据单元 (n-1)-IDU。
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可以是硬件、软件或进程。 （2）协议 指通信双方实现相同功能的相应层之间的交往规则，
通常称为对等层协议，协议是水平的。 （3）接口 指同一系统内部两个相邻层次之间的交往规则。 它是相邻两层之间的边界，是一个系统内部的规定。
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第1章 网络协议概述
接口与协议关系示意图
Page 21
第1章 网络协议概述
（4）传输层（Transport layer）
传输层负责获取全部信息，为上层提供端到 端（最终用户到最终用户）的透明的、可靠 的数据传输服务。
传输层的数据单位为段或数据报。 传输层协议主要有TCP、UDP、SPX等。
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第1章 网络协议概述
（5）会话层（Session layer）
会话层不参与具体的传输，它提供包括访问 验证和会话管理在内的建立和维护应用之间 通信的机制。
如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。
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第1章 网络协议概述
（6）表示层（Presentation layer）
表示层主要解决用户信息的语法表示等问题。 提供格式化的表示和转换数据服务。 数据的压缩和解压缩， 加密和解密等工作也
网络层主要协议有网际协议IP、地址解析协 议ARP、反向地址解析协议RARP、Internet 控制报文协议ICMP、组管理协议IGMP、内 部网关协议IGP（如路由信息协议RIP、开放 最短路径优先协议OSPF）、外部网关协议 EGP（如边界网关协议BGP）等。
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都由表示层负责。 表示层没有具体的协议。
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应用层是OSI参考模型的最高层，它为用户服 务，是唯一直接为用户应用进程访问OSI环境 提供手段和服务的层。
应用层协议主要有：Telnet、FTP、HTTP、 SNMP等。
流量控制、数据的检错、重发等。 数据链路层的数据单位为帧（frame）。 数据链路层协议主要有：SDLC、HDLC、PPP、
STP、帧中继等。
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（3）网络层（Network layer）
网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点， 确保数据及时传送。
的是何种动作及做出的应答等，即做什么。 （3）同步 详细说明事件实现的先后顺序、速度匹配和
排序等。
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1.1.2 网络协议分层概念
1．通用的分层思想
为了简化问题，减少协议设计的复杂性，降 低网络设计的复杂性，使网络便于维护，提 高运行效率，网络设计一般采用层次结构。
都易于管理；同时，层数又不能过多，避 免综合开销太大。
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3．网络协议分层的优点
（1）易于理解、交流、系统化和标准化。 （2）层次接口清晰，减少层次间传递的信息量，便于
层次模块的实现和开发、易于调试。 （3）易于更新（替换单个模块），每个层次相对独立，
实现细节独立，只要接口保持不变，允许用等效 的功能模块灵活地替代某层次模块，而不影响相 邻层次的模块。 （4）易于抽象，每一个层次的内部结构对上下层均是 不可见的。
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第1章 网络协议概述
4．实体、协议、接口与服务
（1）实体 指在计算机网络的分层结构中，每一层中的活动元素，
现就可能越容易，但其总体运行效率可能就 越低。
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第1章 网络协议概述
网络协议分层的基本原则
（1）各层之间接口要清晰自然、易于理解，相 互交流尽可能少。
（2）各层功能的定义独立于具体实现的方法。 （3）保持下层对上层的独立性，单向使用下层
提供的服务。 （4）合理选择层数，使层次数足够多，每一层