3.1 认识体系结构和网络协议(课件）-高二《计算机网络技术基础》同步教学（人民邮电版）

第3章 计算机网络体系结构 3.1 认识体系结构和网络协议 （一） 认识网络体系结构 1.网络层次模型 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。 （1）第n层是第n-1层的用户。 （2）第n层又是第n+1层的服务提供者。 （3）第n+1层虽然只直接使用了第n层提供的服务，实际上它通过第n层还间接地使用了第n-1层以及以下所有各层的服务。 2.网络层次结构 （1）网络层次结构的特点。 除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余各对等实体间进行的都是虚通信。 对等层的虚通信必须遵循该层的协议。 第n层的虚通信是通过第n/n-1层间接口处第n-1层提供的服务以及第n-1层的通信（通常也是虚通信）来实现的。 （2）层次结构划分的原则。 每层的功能明确，并且相互独立。当某一层的具体实现方法更新时，只要保持上、下层的接口不变，便不会对邻居产生影响。 层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。 层数应适中。若层数太少，则造成每一层的协议太复杂；若层数太多，则体系结构过于复杂，使描述和实现各层功能变得困难。 （3）网络的体系结构的特点。 以功能作为划分层次的基础。 第n层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第n-1层提供的服务。 第n层在向第n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。 仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。 3.网络体系结构 网络体系就是为了完成计算机间的通信合作，把每个计算机互连的功能划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口及服务。 （二） 认识网络协议 1.网络协议的概念 一个功能完善的计算机网络是一个复杂的结构，网络上的多个节点间不断地交换着数据信息和控制信息，在交换信息时，网络中的每个节点都必须遵守一些事先约定好的共同的规则。为网络数据交换而制定的规则、约定和标准统称为网络协议。 2.网络协议的基本要素 语法：表明用户数据与控制信息的结构和格式。 语义：表明需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应。 时序：对事件实现顺序的说明。 （三） 认识网络协议分层 1.邮政通信系统 2. 计算机网络中的分层结构 3.2 认识OSI参考模型 （一） 认识OSI参考模型的层次结构 OSI参考模型将整个网络的通信功能划分成7个层次，每层各自完成一定的功能。由低层至高层分别称为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 OSI参考模型划分层次的原则如下。 网络中各节点都具有相同的层次。 不同节点的同等层具有相同的功能。 同一节点内相邻层之间通过接口通信。 每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。 不同节点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。 1.物理层 物理层负责最后将信息编码成电流脉冲或其他信号用于网上传输。它由计算机和网络介质之间的实际界面组成，可定义电气信号、符号、线的状态和时钟要求、数据编码和数据传输用的连接器。 2.数据链路层 数据链路层提供物理链路上可靠的数据传输，负责在两个相邻节点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。不同的数据链路层定义了不同的网络和协议特征，其中包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。 3.网络层 网络层提供两个终端系统之间的连接和路径选择，负责在源和终点之间建立连接，一般包括网络寻径，还可能包括流量控制、错误检查等。 4.传输层 传输层负责两端节点之间的可靠网络通信，向高层提供可靠的端到端的网络数据流服务。传输层的功能一般包括流量控制、多路传输、虚电路管理及差错校验和恢复。 5.会话层 会话层建立、管理和终止应用程序会话并管理表示层实体之间的数据交换。通信会话包括发生在不同网络应用层之间的服务请求和服务应答，这些请求与应答通过会话层的协议实现。会话层允许不同机器上的用户建立会话关系，允许进行类似传输层的普通数据的传输，在两个互相通信的应用进程之间，建立、组织和协调其交互（interaction）。 6.表示层 表示层主要解决用户信息的语法表示问题，提供多种功能用于应用层数据编码和转化，以确保一个系统应用层发送的信息可以被另一个系统应用层识别。 7.应用层 应用层是最接近终端用户的OSI层，这就意味着OSI应用层与用户之间是通过应用软件直接相互作用的。应用层包含大量人们普遍需要的协议。通过定义一个抽象的网络虚拟终端，编辑程序和其他所有的程序都面向该虚拟终端。 n+1层 n服务层 n-1层 虚通信 （n+1层协议） （n层协议） （n-1层协议） 虚通信 实通信 物理媒体 n+1层 n+1层 n层 n层 n-1层 n-1层 n+1/n层接