2.1网络协议与分层(课件）-高二《计算机网络技术基础》同步教学（中国人民大学出版社）

项目2 计算机网络体系结构 体系结构（Architecture）是研究系统各部分组成及相互关系的技术科学。计算机网络体系结构是指整个网络系统的逻辑组成和功能分配，它定义和描述了一组用于计算机及其通信设施之间互联的标准和规范的集合。研究计算机网络体系结构的目的在于定义计算机网络各个组成部分的功能，以便在统一的原则指导下进行计算机网络的设计、建造、使用和发展。 2023/7/26 2 项目导读 就目前计算机网络的技术状况来说，计算机网络的体系结构具有两大特征，这就是高度结构化和层次结构。所谓结构化，是将一个复杂的系统设计问题分解成为一个个容易处理的子问题加以解决，并协调好各个子问题之间关系，最终完成系统的整体规划与设计。结构化方法是现代系统设计最重要的系统设计方法之一。所谓层次结构，是将一个复杂的系统设计问题划分成—组组容易理解的子问题，每一组问题具有相似的功能，并具有前后或上下的层次关联关系，承担着各自的具体任务。层次结构设计是结构化系统设计中最常用的、最基本的方法之一。现代计算机网络体系结构的建立是层次结构化系统设计的典型范例。 2023/7/26 3 项目导读 掌握网络协议的概念。 熟悉协议分层的原理和优点。 熟悉OSI各分层功能。 熟悉TCP/IP各分层功能。 了解IEEE 802局域网模型。 2023/7/26 4 学习目标 网络协议与分层 OSI 参考模型 TCP/IP 模型 IEEE 802 局域网模型 2023/7/26 5 本项目任务 本项目主要包含以下任务： 网络协议与分层 2023/7/26 6 网络协议，就是为进行网络中的数据交换而建立的规则或约定。联网的计算机以及网络设备之间要进行数据与控制信息的成功传递就必须共同遵守网络协议。 网络协议主要由以下三要素组成。 语法 语法规定了通信双方“如何讲”，即确定用户数据与控制信息的结构与格式； 语义 语义规定通信的双方准备“讲什么”，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答； 同步（时序） 同步规定双方“何时进行通信”，即事件实现顺序的详细说明。 协议 2023/7/26 7 计算机网络是一个非常复杂的系统，所以用于网络的通信协议必然很多。 实践证明，结构化设计方法是解决复杂问题的一种有效手段。其核心思想就是将系统模块化，并按层次组织各模块。 因此，在研究计算机网络的结构时，通常也按层次进行分析。 协议的分层 2023/7/26 8 各层之间可相互独立 高层并不需要知道低层是采用何种技术来实现的，而只需要知道低层通过接口能提供哪些服务。每一层都有一个清晰、明确的任务，实现相对独立的功能，因而可以将复杂的系统性问题分解为一层一层的小问题。当属于每一层的小问题都解决了，那么整个系统的问题也就接近于完全解决了。 灵活性好，易于实现和维护 当任何一层发生变化时（如技术的变化），只要层间接口保持不变，则其他各层都不会受到影响。另外，当某层提供的服务不再被其他层需要时，可以将这层直接取消。 有利于促进标准化 这主要是因为每一层的协议已经对该层的功能与所提供的服务做了明确的说明。 分层的好处 2023/7/26 9 在所有的网络中，每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务，而上一层根本不需要知道下一层是如何实现服务的。 每一对相邻层次之间都有一个接口（Interface），接口定义了下层向上层提供的原语操作（即命令）和服务，相邻两个层次都是通过接口来交换数据的。低层通过接口向高层提供服务。只要接口条件不变，低层功能不变，低层功能的具体实现方法与技术的变化就不会影响整个系统的工作。 各层间的关系 2023/7/26 10 服务和协议是完全不同的概念。 服务是各层向其上层提供的一组原语，尽管服务定义了本层能够为其上层提供的支持操作，即下层能为上层做什么，但是没有设计这些操作是如何完成的。即服务只定义了相邻两层下层面向上层的接口。 协议是定义同层对等实体之间交换的帧、分组和报文的格式及意义的一组规则。实体利用协议来实现它们的服务定义。只要不改变提供给用户的服务，实体可以任意改变它们的协议。 服务（接口）与协议 2023/7/26 11 服务（接口）与协议 2023/7/26 12 $