第2章计算机网络的协议与体系结构.

2.2 协议与划分层次
1）网络协议 协议的定义 为进行计算机网络中的数据交换而建立 的规则、标准或约定的集合。 协议三要素 语法：数据和控制信息的结构或格式； 语义：即需要发出哪种控制信息（内容），完 成何种动作以及做出何种应答； 同步：即事件实现顺序的详细说明。
2）协议分层 计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系 统分解为若干个容易处理的子系统，然后“分而治之”，这 种结构化设计方法是工程设计中常见的手段。分层就是系统 分解的最好方法之一。
2) 数据链路层 (Data Link Layer)
数据链路层无差错地传送以帧为单位的数据，具体功能有： ① 数据链路的建立、维护与释放链路的管理工作。 ② 将传输数据增加的同步信息、校验信息及地址信息封装 成数据帧。 ③ 数据帧传输顺序的控制。 ④ 差错检测与控制。 ⑤ 数据流量控制
3) 网络层 (Network Layer)
服务用户
交换原语
SAP
协议
服务用户
交换原语
SAP
提供服务
服务提供者
2.3.3 面向连接服务与无连接服务
1.




面向连接服务 连接：两个数据实体为进行数据通信而进 行的一种结合 面向连接服务过程： 连接建立、数据传输、连接释放。 虚电路服务： 面向连接的服务适应：一定时间内向同一 个目的地发送许多报文。
3）各层设计问题
• 为什么要采用分层次的结构 • 分层所要实现的功能 • 网络体系结构概念：计算机网络的各层及其协议的集合 • 网络分层基本规则 ① 根据不同层次的抽象分层。 ② 每层应当实现一个定义明确的功能。 ③ 每层功能的选择应该有助于制定网络协议的国际标准。 ④ 各层边界的选择应尽量减少跨过接口的通信量。 ⑤ 层数应足够多，以避免不同的功能混杂在同一层中，但 也不能太多，否则体系结构会过于庞大，并将增加各层 服务的开销。
文件 服务器
数据库 服务器
WEB 服务器
“对等网”
工作站 工作站
工作站
工作站
工作站
标准化组织
1.国际标准化组织(International Organization for Standardization, ISO) I S O是一个世界性组织，它包括了许多国家的标准团体，比如美国的 A N S I。I S O最有意义的工作就是它对开放系统的研究。在开放系统中，任意两台 计算机可以进行通信，而不必理会各自有不同的体系结构。具有七层协议结构 的 开 放 系 统 互 连 模 型 （ O S I ） 就 是 一 个 众 所 周 知 的 例 2.国际电信联盟（International Telecommunicatons Union, ITU） 其前身是国际电报电话咨询委员会（ C C I T T）。I T U是一家联合国机构 ，共分为三个部门。 I T U - R负责无线电通信；I T U - D是发展部门；而与本 书相关的是 I T U - T，负责电信。I T U的成员包括各种各样的科研机构、工业 组织、电信组织、电话通信方面的权威人士，还有 I S O。I T U已经制定了许 多网络和电话通信方面的标准。众所周知的有 V系列建议和X系列建议。X . 2 5建议定义了分组交换网络
第2章 计算机网络的协议与体系结构



2.1 计算机网络体系结构的形成 2.2 协议与划分层次 2.3 计算机网络的原理体系结构 2.4 OSI参考模型与TCP/IP体系结构 的比较 2.5 客户－服务器方式 2.6 本章小结 习 题
2.1 计算机网络体系结构的形成
1）网络上两台计算机间数据传输的基本过程 2）建立统一网络体系结构的必要性 3）开放系统互联基本参考模型OSI/RM 开放：能使任何两个遵守参考模型和有关标 准的系统进行连接。 系统：指在现实系统中与互联有关的各部分。 ISO 7498国际标准（1983年），即七层协议 标准 4）网络体系结构事实上的国际标准TCP/IP
原 语 Request Indication
Response Confirm
功 能 (含义) 服务调用者请求服务提供者提供某种服务 服务提供者告知服务调用者某事件发生
服务调用者通知服务提供者响应某事件 服务提供者告知服务调用者关于它的请求的答复
4．服务与协议 服务和协议是两个不同的概念。 协议是有关对等实体间交换数据的格式和意义 的一组规则。协议是“水平”的。通信的两实体利 用协议来实现它们的服务定义。 服务是“垂直”的，由下层向上层通过层间接 口提供，并非在一个层内完成的功能。
数据
接收进程
数据 数据
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 DT 数据链路层 物理层
数据 数据报文 数据分组
数据帧 比特 物 理 媒 体
图2-17 OSI模型的数据流向
4．TCP/IP协议的层次结构和作用
TCP／IP协议也采用了层次体系结构，所涉及的层次 包括网络接口层、传输层、网际层和应用层。
2．服务类型
在计算机网络协议的层次结构中，层与层之间具有服务 与被服务的单向依赖关系，下层向上层提供服务，而上层 则调用下层的服务。下层是服务提供者，上层是服务调用 者。它们之间通过一组服务原语完成服务过程，但并不涉 及如何实现操作的细节。
3．服务原语
上层使用下层所提供服务时与下层交换的命令 表2-3 四类服务原语
层 7 6 5 4 3 2 1 OSI模型 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 与各种网络的接口 RIP TCP IP UDP ICMP 各种应用层协议 （HTTP、Telnet、FTP、 SMTP等） TCP/IP协议
图2-18 TCP/IP协议模型
1) 网络接口层
TCP/IP协议对这一层描述得很少，一般网络接口层提 供了TCP／IP协议与各种物理网络的接口，为数据报的 传送和校验提供了可能。
写信人
3 服务领域 邮局服务部门 用户的领 邮局转运部门
邮局服务部门
2
邮局转运部门
1
网络通信中的分层概念
计算机1
文件及文件传送命令 文件传送模块 与通信有关的报文命令
计算机2
文件传送模块 通信服务模块
通信服务模块 网络接入模块
网络接口
网络接口 网络接入模块 通信网络
划分层次举例
5. 原理体系结构
综合OSI和TCP/IP的优点，采用五层形式的“原 理体系结构”。 应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层

2.3.2 实体、协议、服务和服务访问站点
1.基本概念 实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。 协议：控制两个对等实体进行通信的规则集合。 服务：服务描述两层之间的接口，定义了该层能够代 表它的调用者所完成的操作。 服务访问站点（SAP）：相邻两层的实体进行交互的 地方。 协议数据单元（PDU）：OSI中对等层次上传送数据。 服务数据单元（SDU）：OSI层与层之间交换的数据 单位
返回
2.5 计算机网络系统模型 “专用服务器”系统结构 “客户/服务器”系统结构 “浏览器/服务器”系统结构 “对等网”系统结构
“专用服务器”
工作站 工作站
工作站
工作站 文件服务器
“客户/服务器”
工作站 工作站 工作站
工作站 文件服务器 数据库服务器
“浏览器/服务器”
工作站 工作站
工作站
工作站
3. 电子工业协会（Electronic Industries Association, EIA） E I A的成员包括电子公司和电信设备制造商。它也是A N S I的成员。E I A的首要课题是设备间的电气连接和数据的物理传输。它们的最广为人知的 标准是 R S - 2 3 2（或称E I A - 2 3 2），它已成为大多数P C机与调制解调器 或打印机等设备通信的规范。E I A - 2 3 2标准将在第3章加以讨论。 4. 因特网工程特别任务组（Internet Engineering Task Force, IETF） I E T F是一个国际性团体。其成员包括网络设计者、制造商、研究人员以 及所有对因特网的正常运转和持续发展感兴趣的个人或组织。它分为几个工 作组，分别处理因特网的应用、实施、管理、路由、安全和传输服务等不同 方面的技术问题。这些工作组同时也承担着对各种规范加以改进发展，使之 成为因特网标准的任务。I E T F的一个重要成果就是对下一代网际协议的研 究开发。 5. 电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE） I E E E是世界上最大的专业技术团体，由计算机和工程学专业人士组成。 它创办了许多刊物，定期举行研讨会，还有一个专门负责制定标准的下属机 构。 I E E E在通信领域最著名的研究成果可能要数8 0 2局域网标准。8 0 2标 准定义了总线网络和环形网络的通信协议。
网络层为分组交换网上的不同主机提供通信，数据传送的 单位是分组或包。具体完成的功能如下： ① 选择合适的路由，使发送站的运输层所传下来的分组能够 按照地址找到目的主机。
4) 运输层 (Transport Layer ) 运输层负责主机中两个进程之间的通信，数 据传输的单位是报文段。运输层主要完成的功能 有： ① 分割和重组报文。 ② 提供可靠的端到端的服务。 ③ 传输层的流量控制。 ④ 提供面向连接的和无连接数据的传输服务。
2) 网际层
网络接口层只提供了简单的数据流传送服务，而在 Intenet中网络与网络之间的数据传输主要依赖于网际层中 的IP协议（Internet Protocol）。 IP的功能包括如下3项： ① 管理Internet中的地址
0 A类地址： 0 0 B类地址： 10 0 C类地址： 110 3 网络号 2 网络号 24 主机号 1 网络号 16 主机号 31 8 主机号 31 31