网络体系结构与TCPIP

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1、第三章网络体系结构与TCP/IP本章重点层次化体系结构：OSI、TCP/IP主要层的功能及相关协议物理层数据链路层网络层传输层应用层10/4/202113.1网络体系结构网络体系结构发展的背景——网络的状况多种通信媒介——有线、无线。。。不同种类的设备——通用、专用。。。不同的操作系统——Unix、Windows。。。不同的应用环境——固定、移动。。。不同种类业务——分时、交互、实时。。。宝贵的投资和积累——有形、无形。。。用户业务的延续性——不允许出现大的跌宕起伏它们互相交织，形成了非常复杂的系统应用环境。10/4/20212网络异质性问题的解决网络体系结构就是

2、使这些用不同媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同的应用环境下实现互操作性，并满足各种业务的需求的一种粘合剂，它营造了一种“生存空间”——任何厂商的任何产品、以及任何技术只要遵守这个空间的行为规则，就能够在其中生存并发展。网络体系结构解决异质性问题采用的是分层方法。——把复杂的网络互联问题划分为若干个较小的、单一的问题，在不同层上予以解决。就像编程时把问题分解为很多小的模块来解决一样。10/4/20213层次结构方法要解决的问题1.网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分层与功能）2.各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？（服务与接口）3.通信双方的数据传

3、输要遵循哪些规则？（协议）层次结构方法包括三个内容：分层及每层功能，服务与层间接口，协议。10/4/20214层次结构方法的优点把网络操作分成复杂性较低的单元，结构清晰，易于实现和维护定义并提供了具有兼容性的标准接口使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块独立性强——上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务—黑箱方法适应性强——只要服务和接口不变，层内实现方法可任意改变一个区域网络的变化不会影响另外一个区域的网络，因此每个区域的网络可单独升级或改造10/4/20215网络体系结构的几个基本概念协议：为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、标准或约定。(=语义+

4、语法+规则)不同层具有各自不同的协议。实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。对等层：两个不同系统的同名层次。对等实体：位于不同系统的同名层次中的两个实体。协议作用在对等实体之间。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。10/4/202163.2开放系统互联参考模型（OSI/RM）OSI参考模型将网络的不同功能划分为7层应用层Application表示层Presentation会话层session传输层transport物理层Physical数据链路层DataLink

5、网络层Network7654321处理网络应用数据表示主机间通信端到端的连接寻址和最短路径介质访问（接入）二进制传输10/4/20217对等通信的实质OSI参考模型禁止不同主机的对等层之间的直接通信。(想一想，为什么?)实际上，每一层必须依靠相邻层提供的服务来与另一台主机的对应层通信。上层使用下层提供的服务——Serviceuser；下层向上层提供服务——Serviceprovider。以不同国籍的人进行信息交流为例。(见下页图)10/4/20218“你好”“Hello”传真中国教师翻译秘书“Hallo”“Hello”传真德国教师翻译秘书对交谈内容的共识用英语对话使用

6、传真通信P3P2P1物理通信线路对等通信示例：中德教师之间的对话问题：中国教师与德国教师之间、翻译之间，他们是在直接通信吗？翻译、秘书各向谁提供什么样的服务？中德教师、翻译各使用谁提供的什么服务？10/4/20219P3P2P1对等层通信的实质：对等层实体之间虚拟通信下层向上层提供服务实际通信在最底层完成右图给出了对等层通信更一般的抽象。21321物理通信线路3N+1NN-1N+1NN-1Pn-1PnPn+1系统A系统B消息10/4/202110OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元(PDU,ProtocolDataUnit)。而传输层

7、及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称：传输层——数据段（Segment）网络层——分组（数据报）（Packet）数据链路层——数据帧（Frame）物理层——比特（Bit）10/4/202111数据封装一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程成为封装。封装就是在数据前面加上特定的协议头部。数据协议头发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的地址的信封中发送，还要写明用航空或挂号…。数据10/4/202112OSI参考模型中每一层都要依靠下一层提供的服务。为了提供服务，下层把上层的PDU作为本层的数据封装，然后加入本层的头部（和尾