第3章计算机网络体系结构

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1、第3章计算机网络体系结构■本章内容•计算机的网络体系结构•网络参考模型•五层网络参考模型3.1计算机网络体系结构■发展历程■分层原理■基本概念发展历程■网络体系结构提出的背景一一计算机网络的复杂性、异质性•不同的通信介质一一有线、无线等•不同种类的设备一一主机、路由器、交换机、复用设备等•不同的操作系统UNIX、Windows等•不同的软/硬件、接口和通信约定（协议）•不同的应用环境固定、移动等…•不同种类业务一一分时、交互、实时等•宝贵的投资和积累一一有形、无形等•用户业务的延续性一一不允许出现大的跌宕起伏■程序设计•把一个大的程序分解为若干个层次的小模块来

2、实现，如操作系统。■邮政系统•邮递员、邮政分局、邮政总局、邮政运输■银行系统■物流系统2.分层原理■计算机网络中也采用了分层方法。一一把复杂的问题划分为若干个较小的、单一的局部问题，在不同层上予以解决。■网络的层次结构方法要解决的问题：•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）■计算机网络中，星、协议和层间接门的集合被称为计算机网络体系结构。•换句话说:体系结构包括三个内容:分层结构与每层的功能、服务与层间接口、协议。■最早的网络体系结构源于I

3、BM的SNA•其他的网络体系结构还有DEC的DNA等■由国际化标准组织ISO制定的网络体系结构国际标准是OSI/KM■实际屮应用最广泛的是TCP/IP体系结构•事实上的(dofacto)标准层次结构方法的优点■独立性强一一耦合程度低•上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务一一黑箱方法。■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闱小、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。■使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块。2.基本概念■实体：任何可以发送或接收信息的硬件/

4、软件进程。■协议：通信双方在通信中必须遵守的规则。■对等层：两个不同系统的同级层次。■对等实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体■接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的操作及下层对上层的服务。■服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供给其相邻上层。网络分层体系结构通信协议■人际交流的协议：•人类之间•“我有一个问题。”•“现在儿点了？”■…说明发送的消息■…说明接收到某消息后所应采取的行动■…说明动作的次序通信协议的三要素■语义•对协议中各协议元素的含义的解释，例如：■在HDLC协议中，标志Flag(7&1)表示报文的开始和结束■在BSC协

5、议中，SOH(OIH)表示报文的开始，STX(02H)表示报文正文的幵始,ETX(0311)表示报文正文的结束■语法•协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如:■时序•通信过程屮，通信双方操作的执行顺序和规则■时序例■网络体系结构中：•每层可能会有若干个协议•一个协议只属于一个层次■协议可以由软件或硬件来实现：•络通信协议软件、网络驱动程序•网络硬件■常用协议组：•TCP/IP(Windows、UNIX、Linux、…)•NetBEUI(Windows)•IPX/SPX(NetWare、Windows)对等层通信的实质■网络分层体系结构原理禁止不同主机的对等

6、层之间进行直接通信。(想一想，为什么?)对等通信例：两个人收发信件■想一想：•收信人与发信人之间、邮局之间，是在直接通信吗？•邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？•邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？对等层通信的实质■对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信；■下层向上层提供服务；■上层依赖下层提供的服务来与其他主机上的对等层通信；■实际通信在最底层完成。■源进程传送消息到目标进程的过程：•消息送到源系统的最高层；•从最高层开始，自上而下逐层封装;•经物理线路传输到目标系统；•目标系统将收到的信息自下而上逐层处理并拆封;•由最高层将消息提交给目标进程。体系结构

7、各层中实现的主要功能■差错控制•使对等层的通信更加可靠■流量控制•控制发送端的速率，使接收端能来得及接收■分段和重装•发送端将数据块分成更小的单位，并在接收端重新组合■复用和分用•多个高层的对等层通信会话复用一条低层连接■建立连接和释放连接数据单元■(/?)协议控制信息PCI(ProtocolControlInformation):(/?)实体为了协调其共同操作使用(/rl)连接而交换的信息。■(/?)用户数据UD(UserData):以(价1)实体的名义在(77)实体之间传送的数据。■(/?)协议数据单元PDU(ProtocolDataUnit):由(4协议

8、控制信息和可能的(77)用户数据组成。