网络体系结构概述要点

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2.1.3 数据封装与解封装


如图2.4所示，发送端应用进程将用户数据通过应用层向下传递，每到一层，系统都 会为数据添加相应的首部信息和尾部信息。通常将尾部信息也统称为首部(Header)。 这些首部信息包含了实现这一层功能所需的必要信息，如控制信息、说明信息、地址 信息和差错校验码等。这种在数据前添加首部信息的过程叫封装，封装了某层首部信 息后形成的数据叫做该层的协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)。传输层及以 下各层的PDU还有各自特定的名称，传输层PDU称为段(Segment)，网络层PDU叫 分组/包(Packet)，数据链路层PDU叫帧(Frame)，物理层PDU叫比特(bit)。 每层的协议数据单元又作为其下层的数据部分由下层接收并封装。这样自上而下逐层 封装，最后数据以比特流的形式从物理层发出。接收端从物理层接收到比特流并向上 逐层传递，每一层都从由下层传来的数据中取出属于本层的首部信息，数据部分继续 向上层提交。这种从由下层传来的数据中取出属于本层的首部信息的过程叫解封装。 这样自下而上逐层解封装并向上层提交，直到用户数据还原并由接收端应用进程接收。
邮件邮递的分层流程
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2.1.1 分层结构的意义

1. 为什么要分层
– 1) 各个层次的纵向关系(本方各层次间的关系) – 2) 各个层次的横向关系(双方相同层次之间的关系) – 层次结构方法具有如下优点。
» 独立性强。层间耦合程度低，上层只需了解下层通过层间接口提供什么 服务——黑箱方法。 » 适应性强。只要服务和接口不变，每层的实现方法可任意改变。 » 易于实现和维护。把复杂的系统分解成若干个涉及范围小、功能简单的 子单元，使系统的结构清晰，实现、调试和维护变得简单和容易。这样， 设计人员便能专心设计和开发所关心的功能模块。
第2章 物理层
教学提示和教学目标 2.1 网络体系结构概述 2.2 物理层 2.3 数据链路层 2.4 网络层 2.5 传输层 2.6 高层 2.7 本章小结 2.8 实践训练 2.9 专业术语解释
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教学提示和教学目标


教学提示： – 计算机网络是由各种各样的计算机和终端设备通过通信线路连接起 来的复杂系统。在这个系统中，由于计算机类型、通信线路类型、 连接方式、同步方式、通信方式等的不同，给网络各结点间的通信 带来许多不便。在这种情况下，要做到通信双方相互间都能发送、 接收可以理解的信息，整个通信的过程比较复杂。要解决这些复杂 的问题，就会涉及通信体系结构设计和各厂家共同遵守约定标准的 问题，即计算机网络体系结构和协议的问题。只有采用结构化的方 法来描述网络系统的组织、结构和功能，才能很好地研究、设计和 实现网络系统。本章主要介绍有关计算机网络体系结构的基本概念 和 OSI 七层模型。通过本章的学习，可以进一步加深读者对计算机 网络的理解，也有助于对后续章节知识的理解和 掌握。 教学目标： – 理解网络体系结构的基本概念和OSI参考模型的概念，掌握分层模 型的重要术语、OSI参考模型的七层结构及各层的基本功能。


2.1.1 分层结构的意义 2.1.2 开放系统互连参考模型 2.1.3 数据封装与解封装
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2.1.1 分层结构
寄信方 寄信人投信到邮箱 邮局收集邮件并 分类整理形成包裹 运输部门发货 运输 收信方 收信人从邮箱取出信件 邮局将收到的包裹分拣 后送到各地邮箱 运输部门收货
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2.1 网络体系结构概述

网络和网络通信都很复杂，为了能够使分布在不同地理位置且功能相对 独立的计算机之间组成网络，并实现网络通信和资源共享，计算机网络 系统需要涉及和解决许多复杂的问题，包括信号传输、差错控制、寻址、 数据交换和提供用户接口等。计算机网络体系结构就是为简化这些问题 的研究、设计与实现而抽象出来的一种结构模型，其目的是划分网络系 统的基本组成，说明各组成部分实现的功能，以及各组成部分之间如何 相互作用并最终实现通信的。网络体系结构通常采用层次化结构定义计 算机网络的协议、功能和提供的服务。

2. 网络体系结构及相关概念
– 网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？(分层与功能) – 各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？(服务与接口) – 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？(协议)
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2.1.2 开放系统互连参考模型
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OSI作为计算机网络体系结构模型和开发协议标准的框架，将计算机网 络分为7层，自下而上分别为物理层(Physical Layer)、数据链路层 (Data Link Layer)、网络层(Network Layer)、传输层(Transport Layer)、会话层(Session Layer)、表示层(Presentation Layer)和应 用层(Application Layer)。事实上，OSI模型仅仅给出了一个概念框 架，它指出实现两个“开放系统”之间的通信包括哪些任务(功能)、由 哪些协议来控制，而不是对具体实现的规定。网络开发者可以自行决定 采用硬件或软件来实现这些协议的功能。
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2.2 物理层
2.2.1 物理层功能 2.2.2 典型协议及接口标准

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2.2.1 物理层功能


物理层是OSI参考模型中的最底层，也是最重要、最基础的一层。物理 层并不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输介质，而是指在 物理传输介质之上为上层提供一个传输原始比特流的物理连接，它是建 立在通信介质基础上的、实现设备之间联系的物理接口。物理层的主要 任务是为物理上相互关联的通信双方提供物理连接，并在物理连接上透 明地传输比特流。物理层的主要功能是提供建立、维护和拆除物理链路 所需的机械、电气、功能和规程特性，保证比特流的透明传输。 机械特性规定了物理连接器的形状、规格、尺寸、引脚数量和排列等。 电气特性规定了传输二进制位流时线路上的信号电压的高低、阻抗匹配、 传输速率和距离限制等。功能特性规定了物理接口上各信号线的功能。 规程特性定义了利用信号线传输二进制位流的一组操作规程，即各信号 线工作的规则和先后顺序，如怎样建立和拆除物理连接，全双工还是半 双工操作，同步传输还是异步传输等。