1.2网络体系结构（课件）《计算机网络技术》（西安电子科技大学）

计算机 网络 任务2 网络体系结构 知识点一 网络协议的作用 网络协议的三要素 网络协议的作用 网络协议是指网络数据交换而制定的规则、约定和标准。 你好 Hello 语言不通无法沟通 协议不一致无法通信 A B A Hello Hello B 语言一样方可沟通 协议一致才能通信 Internet 网络中的通信就需要网络协议 网络协议的三要素 语义 语法 时序 网络 协议 三要素 1 2 3 用于解释传输数据每一部分的含义。它规定了需要发出何种控制信息，以及完成的动作与响应。例如，对于报文，它由什么部分组成，哪些部分用于控制数据，哪些部分是真正的通信内容。这就是协议的语义问题。通俗讲就是要做什么。 网络协议的三要素 语义 语法 时序 网络 协议 三要素 1 2 3 是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序的意义，表示要怎么做。 例如，报文中内容的组织形式，报文中内容的顺序、形式等就是协议的语法问题。 网络协议的三要素 语义 语法 时序 网络 协议 三要素 1 2 3 又称同步，协议定义了何时进行通信，先讲什么，后讲什么，讲话的速度等，这就是时序问题，即对事件实现顺序的详细说明，表示要什么时候做。 例如在双方进行通信时，发送端发出一个数据报文，如果目标端正确收到，则回答源端接收正确；若接收到错误的信息，则要求源端重发一次。 网络体系结构的分层原理 主机A 主机B 数据封装 将计算机数据转为信号 告知网络如何识别目的端 测试接收方是否开机，连接是否正常 保证数据能被安全地发送到接收端 …… 计算机网络的通信是一个非常复杂的过程 为了减少网络协议的复杂性 分层的方法设计网络协议 协议1 功能1 协议2 功能2 网络协议的分层方式 在分层结构中，N层是N-1层的用户，也是N+1层服务的提供者。分层结构的好处是： ①独立性强：高层并不需要知道低层是如何实现的，而仅需要知道该层通过层间接口所提供的服务。 ②灵活性好：当任何一层发生变化时，只要层间接口保持不变，则其他各层均不受影响。此外，当某一层提供的服务不再需要时，甚至可以将该层取消。 ③各层都可采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层。 ④易于实现和维护：整个系统分解为若干个易处理的部分，使得一个庞大而复杂的系统的实现和维护变得容易控制。 ⑤有利于促进标准化：这主要是因为每层的功能与所提供的服务已有明确的说明。 协议的标准化 20世纪70年代各家公司使用的通信模型不一致导致无法实现互通 使用SNA通信模型 使用DNA通信模型 使用FNA通信模型 A公司 C公司 B公司 使用统一的通信模型方可进行互相通信 1983年正式提出了开放式系统互联OSI (Open System Interconnection)参考模型，简称OSI／RM 1.物理层 2.数据链路层 3.网络层 4.传输层 5.会话层 6.表示层 7.应用层 OSI参考模型 知识点二 OSI参考模型概述和结构 OSI封装与解封装 OSI参考模型概述 OSI(Open System Interconnection Reference Model)参考模型: 又称OSI/RM参考模型，即开放式系统互联参考模型 系统的体系结构 并没有提出任何具体协议，也没有给出任何具体实现方法。 服务定义 协议规格说明 OSI参考模型结构 面向用户应用 1.物理层 2.数据链路层 3.网络层 4.传输层 5.会话层 6.表示层 7.应用层 OSI参考模型 面向数据通信 Web服务 电子邮件 FTP 路由器C 路由器B 路由器A 主机A 以太网 ATM 专线 以太网 OSI参考模型各层功能 OSI参考模型 1.物理层 定义了通信网络之间物理链路的电气或机械特性。 物理层 负责将0、1的比特流与电压（高电平、低电平）或光等传输方式之间的互换，实现的是按位(bit)传输。 主机A 主机B 010101 010101 OSI参考模型各层功能 OSI参考模型 2.数据链路层 负责物理层面上互连的、节点之间的通信传输。 数据链路层 利用物理层的服务，在通信的实体间透明地传输以“帧”为单位的数据单元，并采用差错控制和流量控制方法建立可靠的数据传输链路。 010101 010101 主机A 主机B 数据帧与比特流之间的转换 负责节点之间的数据传输 OSI参考模型各层功能 OSI参考模型 3.网络层 传输以“分组”为单位的数据，完成目标寻址、路由转发的功能。 网络层 由于网络是错综复杂的，要想传输到目的地，要解决的关键问题是选择路径，另外还要解决拥塞、服务质量等问题。 主机A 主机B 网路层负责选择一条路径将数据传送到目的端 OSI参考模型各层功能 OSI参考模型 4.传输层 在两个节点之间通信链路已建立的基础上，实现节点间端到端的传输。 传输层 传输层要向会话层提供通信服务的可靠性，避免报文的出错、丢失、延迟时间紊乱、重复、乱序等差错。 主机A 主机B 传输层在网络层的基础上实现端到端的传输 应用程序1 应用程序1 OSI参考模型各层功能 OSI参考模型 5.会话层 管理和协调不同主机上各种进程之间的通信。 会话层 用户之间进行数据传输可以理解为用户之间进行对话，在传输层建立端到端连接的基础上，对话用户之间建立和释放会话连接，确保会话过程的连续性以及实现管理数据交换等功能。 主机A 主机B 负责建立、管理和终止应用程序之间的会话 OSI参考模型各层功能 OSI参考模型 6.表示层 关心的是所传输的数据的表现方式，它的语法和语义。 表示层 表示层提供一个可供应用层选择的服务的集合，使得应用层可以根据这些服务功能解释数据的含义，它如同应用程序和网络之间的翻译官。 主机B 语音、图像等数据格式转换 数据加解密过程 网络标准格式 主机A OSI参考模型各层功能 OSI参考模型 7.应用层 关心的是所传输的数据的表现方式，它的语法和语义。 应用层 表示层提供一个可供应用层选择的服务的集合，使得应用层可以根据这些服务功能解释数据的含义，它如同应用程序和网络之间的翻译官。 主机B 语音、图像等数据格式转换 数据加解密过程 网络标准格式 主机A OSI参考模型数据处理过程 封装 解封装 发送端 接收端 路由器 应用层 表示层 应用程序 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用程序 网络层 数据链路层 物理层 应用层协议 表示层协议 会话层协议 传输层协议 10101110…… 10101110…… OSI每层数据处理举例   发送端 接收端 应用程序 应用程序 用户A 用户B 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层   应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 发件人为用户A 收件人为用户B 邮件内容为“你好” 数据格式转换 决定采用哪个连接发送？ 端到端连接建立与断开 数据传输可靠性保证 利用目的地址实现两端的通信处理 依据物理地址发送数据 将数据转换成物理信号传输 OSI模型中数据表示方式 层次 层次名称 英文名称 名称 7 应用层 APDU（Application Protocol Data Unit） 应用层协议数据单元 6 表示层 PPDU（Presentation Protocol Data Unit） 表示层协议数据单元 5 会话层 SPDU（Session Protocol Date Unit） 会话层协议数据单元 4 传输层 Segment 段 3 网络层 Packet 数据包 2 数据链路层 Frame 帧 1 物理层 Bit 比特流 知识点三 TCP/IP参考模型基本概念 TCP/IP参考模型封装与解封装 TCP/IP参考模型基本概念 1.网络接口层 2.网际层 3.传输层 4.应用层 TCP/IP协议栈 TCP/IP主要由传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)而得名，它是Internet上所有网络和主机之间进行交流所使用的共同“语言”，是Internet上使用的一组完整的标准网络连接协议。 与OSI参考模型不同，TCP／IP模型更侧重于通信的实现方式 发送端 接收端 Internet TCP/IP协议特点 1.网络接口层 2.网际层 3.传输层 4.应用层 TCP/IP协议栈 开放的协议标准 独立于特定的网络硬件 统一的网络分配地址 标准化的高层协议 可以免费使用，并独立于特定的计算机硬件与操作系统 可以运行在局域网、广域网，更适合于互联网 使得整个TCP／IP设备在网络中都具有唯一的地址 可以提供多种可靠的用户服务 TCP/IP与OSI的对应关系 1.物理层 2.数据链路层 3.网络层 4.传输层 5.会话层 6.表示层 7.应用层 OSI参考模型 1.网络接口层 2.网际层 3.传输层 4.应用层 TCP/IP协议栈 1.物理层 2.数据链路层 3.网际层 4.传输层 5.应用层 分解后TCP/IP协议栈 TCP/IP协议栈 各层功能 1.网络接口层 2.网际层 3.传输层 4.应用层 TCP/IP协议栈 1. 接收网际层下传的IP数据报并通过物理网络发送。 主机A 主机B 010101 010101 网际层 网际层 TCP/IP协议栈 各层功能 1.网络接口层 2.网际层 3.传输层 4.应用层 TCP/IP协议栈 1. 接收网际层下传的IP数据报并通过物理网络发送。 2.接收物理网络传来的数据帧，去掉本层的控制信息再传送到网际层 3.对数据进行差错控制 TCP/IP协议栈 各层功能 1.网络接口层 2.网际层 3.传输层 4.应用层 TCP/IP协议栈 网际层负责确定一台计算机在整个网络上的位置，并找出通向它的路径，然后才能够相互交换数据。 主机A 主机B 网路层负责选择一条路径将数据传送到目的端 TCP/IP协议栈 各层功能 1.网络接口层 2.网际层 3.传输层 4.应用层 TCP/IP协议栈 能够让应用程序之间实现通信，与OSI参考模型传输层功能相似。 客户端 服务器 Web浏览器 FTP客户端 E-mail客户端 Web服务器 FTP服务器 E-mail服务器 传输层实现的是端到端应用程序间的通信 TCP/IP协议栈 各层功能 1.网络接口层 2.网际层 3.传输层 4.应用层 TCP/IP协议栈 主要是向用户提供调用和访问网络中各种应用程序的接口，并向用户提供各种标准的应用程序及相应的协议。 客户端 服务器 Web浏览器 FTP客户端 E-mail客户端 Web服务器 FTP服务器 E-mail服务器 请求（Request） 响应（Response） 注：提供服务的程序叫服务端，接受服务的程序叫客户端。客户端可以随时发送请求给服务端。 TCP/IP通信处理过程 发送端 接收端 路由器 应用层 应用程序 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用程序 网络层 数据链路层 物理层 封装 解封装 TCP/IP封装过程 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 数据 数据 TCP首部 数据 TCP首部 IP首部 数据 TCP首部 IP首部 数据 TCP首部 IP首部 LLC首部 LLC首部 MAC首部 FCS FCS 010101011101001010101010101 校验 以太网整体结构 TCP/IP层的主要协议 部分习题答案 1、（单选题）双方进行通信时，如果发送端发出一个数据报文，目标端正确接收，则回答源端接收正确。这属于网络协议三要素中的（）。 A.语义 B.语法 C.时序 D.顺序 2、（单选题）路由选择协议位于OSI参考模型的（）。 A.物理层 B.数据链路层 C.网络层 D.传输层 3、（单选题）物理层的基本传输数据单元是（）。 A.帧 B.IP数据报 C.比特流 D.报文 4、（单选题）发送电子邮件时需要建立连接，发送完后则将连接断开，这种发送方式是由TCP/IP协议簇中的（）层次决定。 A.应用层 B.表示层 C.会话层 D.传输层 5、（单选题）在TCP/IP参考模型中，传输层的主要作用是在互联网络的源主机与目的主机对等实体之间建立用于会话的（）。 A.点到点连接 B.操作连接 C.端到端连接 D.控制连接 计算机网络发展的四个阶段 一级标题 二级标题 三级标题 1.面向单机的网络互连模式 (一) 面向单机的网络互连模式 字体 中文 思源黑体 CN Normal 英文 Times New Roman 标题 迷你简菱心 双击安装 颜色 辅色 $$