计算机网络基础教程-第3章网络体系结构与协议

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1、第3章网络体系结构与协议问题原由计算机网络经过40年的发展,使得计算机网络已经成为一个海量、多样化的复杂系统。计算机网络的实现需要解决很多复杂的技术问题:支持多种通信介质;支持多厂商和异种机互联;支持人机接口等。本章重点讨论计算机网络体系结构的形成、OSI/RM与TCP/IP模型、网络地址的形成、域名地址、子网技术等。教学重点能力要求掌握：计算机网络体系结构的基本概念、IP地址、子网技术、域名地址的使用等。熟悉：OSI/RM参考模型、TCP/IP模型。了解：OSI/RM与TCP/IP的相同点和不同点。§3.1体系结构的形成§3

2、.5IP地址和域名§3.4TCP/IP与OSI/RM的比较§3.3TCP/IP参考模型§3.2开放系统互连/参考模型本章内容计算机网络基础知识结构网络体系结构与协议体系结构的形成IP地址与域名OSI/RM的层次结构OSI/RM的基本概念OSI/RM各层的功能TCP/IP与OSI/RM的比较开放系统互连/参考模型域名系统子网技术IP编址网络系统的体系结构网络系统的层次结构通信系统的层次结构OSI/RM的数据传输TCP/IP的层次结构TCP/IP的基本概念TCP/IP各层的功能TCP/IP协议栈TCP/IP参考模型TCP/IP与O

3、SI/RM的不同点TCP/IP与OSI/RM的共同点IPv6协议§3.1网络体系结构的形成网络体系结构是为了完成计算机间的协同工作，把计算机间互连的功能划分成具有明确定义的层次，规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口服务。网络体系结构是网络各层及其协议的集合,所研究的是层次结构及其通信规则的约定。公用电话网InternetLAN用户服务器LAN防火墙远程移动用户路由器主交换机部门交换机3.1.1通信系统的层次结构为了便于理解，我们以邮政通信系统为例，以此引出计算机网络通信和网络体系结构的概念，这一概念对计算机网络中电子邮

4、件的发送和接收有着重要的参考意义。图3-1实际邮政系统信件发送、接收过程示意图发信者收信者通信人活动邮局转送业务通信人活动运输部门的邮件运输业务邮局服务业务邮局服务业务邮局转送业务书写信件贴邮票送入邮箱收集信件盖邮戳信件分拣邮件打包邮件运输路邮选择运输阅读信件信件投递信件分拣分发邮件邮件拆包转送邮局接收邮包3.1.2网络系统的层次结构1、网络层次概念计算机网络是将独立的计算机及其终端设备等实体通过通信线路连接起来的复杂系统。为了实现彼此间的通信，采用的基本方法是针对计算机网络所执行的各种功能，设计出一种网络系统结构层次模型，这

5、个层次模型包括两个方面的内容：①将网络功能分解为许多层次,在每个功能层次中，通信双方必须共同遵守许多约定和规程，以免混乱。②层次之间逐层过渡，前一层次做好进入下一层次的准备工作。这个层次之间逐层过渡可以用硬件来完成,也可以采用软件方式实现。采用层次结构的目的是使各厂家在研制计算机网络系统时由一个共同遵守的标准。3.1.2网络系统的层次结构2、网络分层结构计算机之间相互通信涉及到许多复杂的技术问题，而解决这一复杂问题十分有效的方法是分层解决。为此，人们把网络通信的复杂过程抽象成一种层次结构模型，如图3-2所示。图3-2层次结构模

6、式工作示意图用户2用户1A：应用管理层A：应用管理层B：对话管理层B：对话管理层C：传输管理层D：网络接口层（公用载波线路）C：传输管理层3.1.2网络系统的层次结构3、通信规则约定从以上邮政通信过程与网络通信过程分析可知，在一定意义上，它们两者的信息传递过程有很多相似之处。（1）邮政通信与网络通信两个系统都是层次结构,可等价成4层结构的系统。（2）不同的层次有不同的功能任务,但相邻层的功能动作密切相关。（3）在邮政通信系统中,写信人要根据对方熟悉的语言，确定用哪种语言；在书写信封时，国家不同规定也不同。（4）计算机网络系统中

7、,必须规定双方之间通信的数据格式、编码、信号形式；要对发送请求、执行动作及返回应答予以解释；事件处理顺序和排序。3.1.3网络系统的体系结构1、网络体系结构的定义计算机网络体系结构＝｛系统、实体、层次、协议｝⑴系统：是计算机网络构成的系统通常是包括一个或多个实体的具有信息处理和通信功能的物理整体。⑵实体：在网络分层体系结构中，每一层都由一些实体组成。在一个计算机系统中,能完成某一特定功能的进程或程序都可成为一个逻辑实体。⑶层次：是人们对复杂问题的一种处理方法。通常将系统中能提供某种或某类型服务功能的逻辑构造称为层。⑷协议：是指

8、两个实体间完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。3.1.3网络系统的体系结构协议通常分为对等层间对话协议和相邻层间的接口协议。网络协议主要由以下三个要素组成：①语法。规定如何进行通信，即对通信双方采用的数据格式、编码等进行定义。②语义。规定用于协调双方动作的信息及其含义，它是