第3章 计算机网络体系结构（课件）-高二《计算机网络技术基础》同步精品课件（电工版2021）

第3章 计算机网络体系结构 1 目录 【知识目标】 1．掌握网络体系结构的概念。 2．理解网络协议的概念。 3．掌握OSI-RM的层次结构和各层的功能。 4．掌握TCP/IP体系结构各层的功能。 5．掌握IP地址、子网掩码及IPv6的概念。 【技能目标】 1．能够清晰地描述OSI-RM参考模型与TCP/IP体系结构的共同点和差别 2．能够表述IP地址、子网掩码和默认网关的作用 3．能够清晰的描述IPv4和IPv6的差别 3.1 网络体系结构概述 网络体系结构是了解计算机网络的工作原理。 网络体系结构CNA（Computer Network Architect）是指为了完成计算机之间的通信，把每台计算机互连的功能划分成有明确定义的层次，并规定了同层次进程通信的协议及相邻之间的接口及服务，用分层研究方法定义网络各层的功能，各层协议和接口的集合。 3.1.1 分层结构 分层可以把一个复杂的大系统分解为若干个容易处理的小系统，然后逐个解决。计算机网络体系结构就采用分层的方法。 1.分层结构的原则 结构清晰，层数适中 层间接口清晰，跨越接口的通信量尽可能少 每一层都通过层间接口使用下层的服务，并为上层提供服务 网络中各节点都有相同的层次，各个节点的对等层按照协议实现对等层之间的通信 2.分层结构的优点 易于实现和维护 各层功能明确，相对独立 灵活性好 易于标准化工作 3.相关概念 实体（Entity） 协议（Protocol） 接口（Interface） 服务（Service） 3.1.2层次结构模型 3.2 OSI-RM参考模型 11 由于各个计算机厂家都有自己的网络体系结构，各个不同的网络体系结构又都有各自不同的分层，所以不同厂家的网络产品很难互连。为了能让不同的计算机网络实现互连，国际标准化组织（ISO）于1983年提出了一种让各种计算机在世界范围内实现互连的标准框架，就是著名的开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model，OSI-RM）。 3.2.1OSI-RM结构 3.2.1OSI-RM结构 3.2.1 OSI-RM帧的形成 3.2.1OSI-RM数据封装过程 15 OSI/RM各层功能简介 3.2.2物理层 17 机械特性 电气特性 功能特性 规程特性 3.2.3 数据链路层 数据链路层通过在通信的实体之间建立数据链路连接传输称为“帧”（Frame）的数据单元，并且进行差错控制，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路 数据链路层分成两个子层：逻辑链路控制子层（Logic Link Control，LLC）和介质访问控制子层（Media Access Control，MAC ） 3.2.3 数据链路层 19 成帧 差错控制 流量控制 链路管理 寻址 3.2.4 网络层 逻辑地址寻址 流量控制 拥塞控制 路由选择 网际互连 3.2.5 传输层及其他高层 1.传输层 传输层传输的信息单位被称为报文（Message），其功能是提供无差错的可靠的端到端的服务，提供端到端的差错控制和流量控制。 2.会话层 会话层的作用是建立、维护、和释放面向用户的连接，并且对会话质量进行管理和控制，保证会话数据可靠传输。 6．表示层 表示层的作用是处理传输信息的语法和语义，就是从一个系统应用层发出的信息能被另一个系统的应用层所识别。 7．应用层 24 用户能直接使用相关服务的一层，是用户与网络系统之间的接口和界面。应用层能识别并证实通信双方的可用性，协调各个应用程序间的工作使其保持同步，监督和管理各种资源和服务的使用情况。 3.3 TCP/IP体系结构 TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是传输控制协议/因特网协议的英文缩写，这两个协议主要是解决网络互联问题。TCP/IP是指一组通信协议所组成的协议簇，而TCP和IP是其中的两个最重要的协议。 TCP/IP体系结构 1．网络接口层 TCP/IP的网络接口层和OSI/RM的物理层及数据链路层对应，该层没有具体的特定协议，只是给出了支持物理通信的网络接口，基本上已有的各种逻辑链路控制和介质访问控制协议都支持。 2．网际层 28 因特网协议IP 因特网控制报文协议ICMP 地址解析协议ARP 反向地址解析协议RARP 因特网组报文协议IGMP 网际层是TCP/IP体系结构的关键，主要负责生成IP数据报、IP寻址、路由选择、校验数据报有效性、分段和包重组等功能。 3．传输层 29 传输层的功能是提供从发送主机应用程序到接收主机应用程序的通信，被称为端到端的通信。在传输层中，TCP/IP定义了两个主要的协议为传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。 传输控制协议T