第3章 网络体系结构与网络协议

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1、第3章网络体系结构与网络协议本章学习要求：掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的概念掌握：网络体系结构的层次化研究方法掌握：OSI参考模型及各层的基本功能掌握：TCP/IP参考模型及各层的基本功能了解：OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较3.1网络体系结构的概念网络协议的概念网络协议是为网络中的数据交换而制定的规则、约定与标准；网络协议的三要素语义：用于解释比特流的每个部分的意义；语法：语法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；时序：事件实现顺序的详细说明。社会上存在的邮政系统协议、层次、接口与体系结构的概念层次（laye

2、r）协议（protocol）接口（interface）体系结构（architecture）层次（layer）层次是人们处理复杂问题的基本方法，将要实现的功能分配在不同层次中，对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定；不同的系统分成相同的层次，不同系统的最低层之间存在着“物理”通信，不同系统的对等层次之间存在着“虚拟”通信；对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信规定；高层使用低层提供的服务时，并不需要知道低层服务的具体实现方法。接口（interface）接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点;同一结点的相邻层之间存在明确规定的接口，低层向高层

3、通过接口提供服务;只要接口条件不变、低层功能不变，低层功能的实现方法与技术变化不会影响整个系统。网络体系结构（networkarchitecture）网络协议是按层次结构来组织的；网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络体系结构；网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行精确的定义；体系结构是抽象的，实现是指能运行的硬件和软件。3.2OSI参考模型3.2.1OSI参考模型的基本概念在制定计算机网络标准方面，起着很大作用的两大国际组织：国际电报与电话咨询委员会（CCITT）与国际标准化组织（ISO）CCITT与ISO的工作领域：CCITT主要考虑通信标

4、准的制定，ISO主要考虑信息处理与网络体系结构。OSI标准中开放的概念OSI中的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世界任何地方、同样遵循同一标准的其它任何系统进行通信；OSI标准采用三级抽象：体系结构（architecture）服务定义（servicedefinition）协议说明（protocolspecification）体系结构开放系统的层次结构、层次之间的相互关系，以及各层所包括的可能的服务；作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；对网络内部结构最精炼地概括与描述。服务定义详细说明各层提供的服务；某层的服务是该层及其以下各层

5、的一种能力；低层的服务通过接口向上一层提供;各层提供的服务与这些服务是如何实现无关；定义各层之间的接口与各层使用的原语，但不涉及接口的具体实现。3.2.2OSI参考模型的结构网络中的所有结点都具有相同的层次；不同结点的同等层具有相同功能；同一结点内相邻层之间通过接口通信；每层可使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；不同结点的同等层通过协议实现对等层之间的通信。OSI参考模型的结构3.2.3OSI参考模型各层的功能物理层（PhysicalLayer）数据链路层（DataLinkLayer）网络层（NetworkLayer）传输层（TransportL

6、ayer）会话层（SessionLayer）表示层（PresentationLayer）应用层（ApplicationLayer）物理层的主要功能利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和释放物理连接；实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务；物理层的数据传输单元是比特。数据链路层的主要功能在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接；传输以“帧”为单位的数据包；采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。网络层的主要功能通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径；为数据在结点之间传输

7、创建逻辑链路；实现拥塞控制、网络互连等功能。传输层的主要功能向用户提供可靠端到端（end-to-end）服务；处理数据包错误、数据包次序，以及其他的关键传输问题；传输层向高层屏蔽下层数据通信的细节，是计算机通信体系结构中关键的一层。会话层的主要功能负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点-点传输不中断；管理两个结点之间的数据交换。表示层的主要功能用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式；数据格式变换；数据加密与解密；数据压缩与恢复。应用层的主要功能为应用程序提供网络服务;应用层要识别并保证通信对方的可用性，使协同工作的应用程序之间同步;建立传输错

8、误纠正与保证数据完整性的控制机制。3.2.4OSI环境中的数据传输过程OSI环境中的数据流3.3TCP/IP