第二章 计算机网络体系结构与协议.

第二章计算机网络体系结构与协议

【计划课时】4课时(教材第二、三章

2.1网络通信协议

2.1.1 协议(protocol教材P29

网络传送是个很复杂的过程,为了实现计算机之间可靠地交换数据,许多工作要协调(如发送信号的数据格式,通信协调与出错处理,信号编码与电平参数,传输速度匹配等。

假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据,由于各个厂家有其各自的实现方法,这些设备可能不完全兼容,它们相互之间不可能识别和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家的专有技术和设备,在网络互连的今天已不可行。另一种方法就是制定一套实现互连的规范(标准,即所谓“协议”。该标准允许每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造,当按同一协议制造的设备连入同一网络时,它们完全兼容,仿佛是由同一厂家生产的一样。

【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范,即通信技术标准(也是软硬件厂商开发网络产品的标准

协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此“讲什么”(含义,语法规定“如何讲”(格式,时序关系则规定了信息交流的次序(顺序。P29

实际上,生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件,都必须有“协议”(例:讲话/赛跑廖鸿鹏《NT Server 4.0建站指南》:“当一个中国人碰上一个日本人时,如果中国人说他的中文,日本人说他的日文,那么恐怕两个人就是讲到天黑,都不会有什么结果……网络上各节点之间

若需要传送数据时,也要有一个共通的语言,这就是通信协议”。

理论上只要有一套协议即可,但由于网络技术在不断发展,应用领域在不断拓宽,加上历史的原因(7 0年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”,纷纷推出自己的网络通信协议,既为网络技术的发展作出了贡献,亦造成协议品种杂多的局面,所以目前一套统一可用的网络协议。

正如理论上人类只要一种语言就可以相互沟通,但实际上却有许许多多的语言存在一样。

学习网络的重要任务之一就是了解各种常用的通信协议。对于网络开发/集成工程师,则需要深入理解甚至精通工程中所涉及到的各种协议。

用于普通网络用户,则只需知道访问网络资源你的系统或机器上需要配备何种协议,而无须知道这些协议的具体含义。

封闭的协议——协议内容(规范不对公众公布

开放的协议——协议内容对公众公布

NT4.0可同时具有5种协议,犹如一个懂最常用的五国语言的人,在世界各地旅行,便畅行无阻。

2.1.2 常用的网络通信协议

有三个最具影响力的团体为网络通信制定了各自的协议:

·OSI(开放系统互连,Open Systems Interconnection协议

ISO(国际标准化组织81年公布(理论标准

从网络角度看,未连网的计算机都是所谓“信息孤岛”型的计算机系统,只按某一公司/厂商的网络通信体系结构标准连网的属于相对封闭的网络系统,而所有符合OSI网络通信体系结构的计算机系统可以在全球范围内互联起来,故称为“开放系统”。

·IEEE 802 LAN 协议

IEEE(电气和电子工程师学会802委员会(80年2月成立制定,其部分标准已被ISO正式确定为局域网的国际标准

·TCP/IP(网际互连/传输控制协议

美国防部高级计划研究局(DARPA83年为“阿帕”网(ARPAnet,今发展为Internet 而开发,用于通过UNIX系统控制实现异种计算机网络的互连,乃很多大学(如斯坦福大学及研究所经多年研究及商业化后得出的结果,现为最hot的网际互连协议,亦为公认的工业标准。

此外,在局域网中,常用还有Novell网专用的通信协议IPX/SPX(网际分组交换/顺序分组交换。

2.1.3 网络通信与分层结构

1、分层的概念

可以将人与人的“通信”分为三个相关的层次:认识层、语言层、传输层。

【例1】如果让一莆田老妪与北京一科学家进行如下的“通信”

莆田老妪北京科学家结果用网络术语表达结果谈论内容莆田城内菜价计算机网络技术“不可理喻”认识层“协议”不兼容

所用语言莆田方言英语“不知所云”语言层“协议”不兼容

通信方式电话电脑无法联通传输层“协议”不兼容

【例2】如果让一莆田老妪与北京的莆田藉科学家林兰英进行如下的“通信”

莆田老妪林兰英院士结果用网络术语表达结果谈论内容莆田城市变化家乡情况OK 认识层“协议”兼容

所用语言莆田方言莆田方言OK 语言层“协议”兼容

通信方式电话电话OK 传输层“协议”兼容

所以,人们为了能够彼此交流思想,需借助一个分层次的通信结构;其次,层次之间不是相互孤立的,而是密切相关的,上层的功能是建立在下层的基础上,下层为上层提供某些服务,而且每层还应有一定的规则。

网络通信情况同样如此,只是区分更细一些。

2、网络通信分层的概念

计算机之间的通信可归纳为两种基本方式:

·点-点通信(P-P相邻结点之间通过直达通路的通信(称“线路通信”

·端-端通信(E-E不相邻结点之间通过中间结点链接起来所形成间接可达通路的通信(“链路通信”点-点通信是端-端通信的基础,端-端通信是点-点通信的延伸

a. 点-点通信的分层

两台相邻计算机通过直达通信线路通信时,其所用通信软件将自然分成两个相对独立的模块(层:·用户服务层处理用户的通信应用请求

·通信服务层通过通信线路收发数据

分层的优点:用户服务层的模块设计可相对独立于具体的通信线路和通信硬件接口的差别(如铜线、同轴电缆、光纤等,而通信服务层的模块设计又可相对独立于具体用户应用要求的不同(如文件传

输、电子邮件等。

b. 端-端通信的分层

端-端通信是把若干点-点相邻结点间的通信线路通过中间结点链接起来,所以还需解决:

(1中间结点应具有路由转接功能(按报文所附目标地址转发

(2端结点应具有启动、建立和维护端-端链路的功能

启动——发送端发送一个带目标端结点地址的联系控制报文

建立——目标端结点返回一个同意通信联系的报文,建立了双方的联系

维护——通信过程差错控制、流量控制等

为此需在用户服务层和通信服务层之间增加一个新层(网络服务层,即通信服务层实现相邻结点间

的点-点通信,网络服务层实现不相邻结点间的端-端链路通信,用户服务层处理用户应用软件的通信

请求与服务。

计算机网络协议协议采用层次结构的优点:P29

【网络体系结构】计算机网络的各层及其协议的集合,称为网络的体系结构(architecture 。P29