计算机网络体系结构1

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1、数据通信网主讲教师：马忠贵上一讲知识回顾信道（数字/模拟，信道带宽，最大传输能力，数字通信基本过程）传输媒体（有线/无线，双绞线/光纤）编码与调制（数字编码，幅度/频率/相位调制，脉码调制-PCM）多路复用（FDM,TDM,WDM,CDM）数据交换技术（电路交换，报文交换，分组交换）差错控制（差错检测，差错控制）2北京科技大学通信工程系第3章计算机网络体系结构本章内容层次化的网络体系结构开放系统互联参考模型（OSI/RM）TCP/IP体系结构OSI和TCP/IP的主要层次功能应用层传输层网络层数据链路层物理层3北京科技大学通信

2、工程系网络体系结构提出的背景——计算机网络的复杂性、异质性不同的通信介质——有线、无线、……不同种类的设备——主机、路由器、交换机、复用设备、……不同的操作系统——Unix、Windows、……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、……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3.1网络体系结构的定义4北京科技大学通信工程系3.1网络体系结构的定义对于复杂的网络系统，用什么方法能合理地组织网络的结构，以达到：结构清晰简化设计

3、与实现便于更新与维护较强的独立性和适应性解决：分而治之！一个生活中的例子：空中旅行的组织经典的哲学家示例5北京科技大学通信工程系3.1网络体系结构的定义空中旅行的组织——一系列的步骤机票(购买)行李(托运)旅客(出发)飞机(起飞)飞行航线机票(投诉)行李(认领)旅客(到达)飞机(着陆)飞行航线飞行航线6北京科技大学通信工程系3.1网络体系结构的定义空中旅行的组织:从另一种不同的角度观察层次的观点：每层实现一种特定的服务通过自己内部的功能依赖自己的下层提供的服务机票(购买)行李(托运)旅客(出发)飞机(起飞)飞行航线机票(投诉)

4、行李(认领)旅客(到达)飞机(着陆)飞行航线飞行航线7北京科技大学通信工程系3.1网络体系结构的定义分层的空中旅行组织:服务从出发地到目的地的航线：导航服务柜台-to-柜台：“旅客+行李”票务服务行李托运-to-行李认领：行李服务登机入口-to-到达出口：旅客乘务服务跑道-to-跑道：飞机“航运”服务8北京科技大学通信工程系层次功能的分布式实现飞机(起飞)飞机(着陆)飞行航线起飞机场到达机场中间空中交通枢纽飞行航线飞行航线机票(购买)机票(投诉)行李(托运)行李(认领)旅客(出发)旅客(到达)3.1网络体系结构的定义9北京科技

5、大学通信工程系3.1网络体系结构的定义经典的哲学家示例印度中国哲学问题翻译翻译英文稿电报员电报员电报稿工程师工程师信号10北京科技大学通信工程系3.1网络体系结构的定义层次化方法在其它领域的应用程序设计把一个大的程序分解为若干个层次的小模块来实现，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……11北京科技大学通信工程系3.1网络体系结构的定义分层的思想通信是一件复杂的工作，必须分工完成资源子网/通信子网－－关心信息/关心信息流向分工模块化分层结构是具有纵向关系的模块集合模块化的分工思想结合通信的

6、分工特点形成了分层的体系结构通信关系至少涉及两个对象服务与被服务的分工合作12北京科技大学通信工程系计算机网络中也采用了分层方法。——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）不同网络，层的数量、名字、内容、功能不同3.1网络体系结构的定义13北京科技大学通信工程系计算机网络中，层、协议和层间接口的集合被称为计算机网络

7、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IBM的SNA；其它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/RM；实际中应用最广泛的是TCP/IP体系结构事实上的标准3.1网络体系结构的定义14北京科技大学通信工程系分层网络体系结构的优点独立性强——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—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围小、功能

8、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。3.1网络体系结构的定义15北京科技大学通信工程系3.2网络体系结构的分层原理分层的原则每层有一个定义明确的功能层间功能相对独立，逻辑上比较完整有助于标准的制定各层间边