第三章計算機網(wǎng)絡體系結構

1、第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n第一節(jié)第一節(jié) 網(wǎng)絡體系結構的基本概念網(wǎng)絡體系結構的基本概念n教學目標教學目標 n掌握網(wǎng)絡協(xié)議的作用、構成和分層實現(xiàn)思想掌握網(wǎng)絡協(xié)議的作用、構成和分層實現(xiàn)思想n掌握計算機網(wǎng)絡體系結構的概念掌握計算機網(wǎng)絡體系結構的概念n了解分層體系結構中的數(shù)據(jù)傳輸了解分層體系結構中的數(shù)據(jù)傳輸n重點重點/難點難點n網(wǎng)絡協(xié)議和網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡協(xié)議和網(wǎng)絡體系結構第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n問題的提出問題的提出 為了減少計算機網(wǎng)絡的復雜程度，按照結構化設計方法，計算為了減少計算機網(wǎng)絡的復雜程度，按照結構化設計方法，計算機網(wǎng)絡將其功能劃分為若干個層次，較高層次建立在較低層次的機網(wǎng)絡將其功能劃分為

2、若干個層次，較高層次建立在較低層次的基礎上，并為其更高層次提供必要的服務功能。網(wǎng)絡中的每一層基礎上，并為其更高層次提供必要的服務功能。網(wǎng)絡中的每一層都起到隔離作用，使得低層功能具體實現(xiàn)方法的變更不會影響到都起到隔離作用，使得低層功能具體實現(xiàn)方法的變更不會影響到高一層所執(zhí)行的功能。高一層所執(zhí)行的功能。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n一、網(wǎng)絡協(xié)議網(wǎng)絡協(xié)議n網(wǎng)絡協(xié)議是指為進行計算機網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)交換而建網(wǎng)絡協(xié)議是指為進行計算機網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定的集合。立的規(guī)則、標準或約定的集合。n它由三部分組成：語法、語義和同步（定時）。它由三部分組成：語法、語義和同步（定時）。 協(xié)議的語法（如何講

3、）問題。協(xié)議的語法（如何講）問題。 協(xié)議的語義（講什么）問題。協(xié)議的語義（講什么）問題。 協(xié)議的語序（講話次序）問題協(xié)議的語序（講話次序）問題第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n二、網(wǎng)絡的分層結構網(wǎng)絡的分層結構n將一個復雜系統(tǒng)分解為若干個容易處理的子系統(tǒng)，然后將一個復雜系統(tǒng)分解為若干個容易處理的子系統(tǒng)，然后“分分而治之而治之”，這種結構化設計方法是工程設計中常見的手段。，這種結構化設計方法是工程設計中常見的手段。對于計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)這樣一個十分復雜的系統(tǒng)，分層是系統(tǒng)對于計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)這樣一個十分復雜的系統(tǒng)，分層是系統(tǒng)分解的最好方法之一。分解的最好方法之一。n（以寄信為例，通過下圖說明）（以寄信為例，通過

4、下圖說明）第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構通信者活動郵局服務業(yè)務郵局轉送業(yè)務運輸部門的郵件運輸業(yè)務通信者活動郵局服務業(yè)務郵局轉送業(yè)務書寫信件，貼郵票，送郵箱收集信件，蓋郵戳，信件分拆信件打包，送運輸部門閱讀信件信件投遞，信件分拆郵件拆包，分發(fā)郵件接收郵包，轉送郵局路由選擇，運輸發(fā)信者收信者第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n1、網(wǎng)絡層次結構的特點、網(wǎng)絡層次結構的特點n（1 1）除了在物理媒體上進行的是實通信之外，其余各對等實）除了在物理媒體上進行的是實通信之外，其余各對等實體間進行的都是虛通信。體間進行的都是虛通信。n（2 2）對等層的虛通信必須遵循該層的協(xié)議。）對等層的虛通信必須遵循該層的協(xié)議。n（3 3

5、）n n層的虛通信是通過層的虛通信是通過n/n-1n/n-1層間接口處層間接口處n-1n-1層提供的服務層提供的服務以及以及n-1n-1層的通信（通常也是虛通信）來實現(xiàn)的。層的通信（通常也是虛通信）來實現(xiàn)的。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n2、網(wǎng)絡層次結構中的協(xié)議、網(wǎng)絡層次結構中的協(xié)議n(1) (1) 不同主機同一層次（對等層）實體之間進行的通信。遵不同主機同一層次（對等層）實體之間進行的通信。遵守的是守的是“同層協(xié)議同層協(xié)議”。n(2) (2) 同一主機相鄰層的實體之間進行的通信。遵守的是同一主機相鄰層的實體之間進行的通信。遵守的是“接接口協(xié)議口協(xié)議”。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n3、網(wǎng)絡層次結

6、構的優(yōu)點、網(wǎng)絡層次結構的優(yōu)點n(1) (1) 各層的功能明確，并且相互獨立。各層的功能明確，并且相互獨立。n(2) (2) 易于實現(xiàn)和維護。易于實現(xiàn)和維護。n (3) (3) 易于實現(xiàn)標準化。易于實現(xiàn)標準化。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n4、絡層次結構的劃分原則、絡層次結構的劃分原則n (1) (1) 每層具有特定的功能，相似的功能盡量集中在同一層。每層具有特定的功能，相似的功能盡量集中在同一層。n (2) (2) 各層相對獨立，某一層的內(nèi)部變化不能影響另一層，各層相對獨立，某一層的內(nèi)部變化不能影響另一層，低層對高層提供的服務與低層如何完成無關。低層對高層提供的服務與低層如何完成無關。n (3)

7、 (3) 相鄰層之間的接口必須清晰，跨越接口的信息量應盡相鄰層之間的接口必須清晰，跨越接口的信息量應盡可能少，以利于標準化。可能少，以利于標準化。n (4) (4) 層數(shù)應適中。層數(shù)應適中。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n三、網(wǎng)絡的體系結構網(wǎng)絡的體系結構n所謂網(wǎng)絡體系就是為了完成主機之間的通信，把網(wǎng)絡結構劃所謂網(wǎng)絡體系就是為了完成主機之間的通信，把網(wǎng)絡結構劃分為有明確功能的層次，并規(guī)定了同層次虛通信的協(xié)議及相分為有明確功能的層次，并規(guī)定了同層次虛通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口及服務。鄰層之間的接口及服務。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n第二節(jié)第二節(jié) OSI參考模型參考模型n教學目標教學目標 n理解理解O

8、SI參考模型中七個層次的關系和工作原理參考模型中七個層次的關系和工作原理n掌握低三層的基本概念和主要功能掌握低三層的基本概念和主要功能n重點重點/ /難點難點 n低三層的基本概念和主要功能低三層的基本概念和主要功能第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n一、OSI參考模型簡介參考模型簡介n、OSIOSI（Open System InterconnectionOpen System Interconnection）參考模型：開放）參考模型：開放式系統(tǒng)互聯(lián)。式系統(tǒng)互聯(lián)。n “開放開放”：表示任何兩個遵守：表示任何兩個遵守OSIOSI標準的系統(tǒng)可以互連標準的系統(tǒng)可以互連n “系統(tǒng)系統(tǒng)”：指計算機、終端或外部設備

9、等：指計算機、終端或外部設備等 n1 1、OSIOSI參考模型的結構參考模型的結構nISOISO參考模型由參考模型由ISOISO組織提出，目的是實現(xiàn)異種機互連。組織提出，目的是實現(xiàn)異種機互連。OSIOSI參考模型是七層結構（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)參考模型是七層結構（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層），提供了絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層），提供了從抽象的應用層到具體的物理層的層結構視圖。（如從抽象的應用層到具體的物理層的層結構視圖。（如下圖）下圖）第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n2、OSI參考模型中的數(shù)據(jù)傳輸過程參考模型中的數(shù)據(jù)傳輸過程n在

10、在OSIOSI參考模型中，不同主機對等層之間按相應協(xié)議進行通信，參考模型中，不同主機對等層之間按相應協(xié)議進行通信，同一主機不同層之間通過接口進行通信。除了最低層的物理同一主機不同層之間通過接口進行通信。除了最低層的物理層是通過傳輸介質(zhì)進行物理數(shù)據(jù)傳輸外，其他對等層之間的層是通過傳輸介質(zhì)進行物理數(shù)據(jù)傳輸外，其他對等層之間的通信均為邏輯通信。在這個模型中，每一層將上層傳遞過來通信均為邏輯通信。在這個模型中，每一層將上層傳遞過來的通信數(shù)據(jù)加上若干控制位后再傳遞給下一層，最終由物理的通信數(shù)據(jù)加上若干控制位后再傳遞給下一層，最終由物理層傳遞到對方物理層，再逐級上傳，從而實現(xiàn)對等層之間的層傳遞到對方物理層

11、，再逐級上傳，從而實現(xiàn)對等層之間的邏輯通信。（如下圖所示）邏輯通信。（如下圖所示） 完整的完整的OSI數(shù)據(jù)傳遞與流動過程數(shù)據(jù)傳遞與流動過程第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n3、OSI參考模型各層的功能簡介能 n(1) (1) 物理層物理層(Physical Layer)n物理層的作用是通過傳輸介質(zhì)發(fā)送和接收二進制比特流，物理層的作用是通過傳輸介質(zhì)發(fā)送和接收二進制比特流，實現(xiàn)比特流的透明傳輸。實現(xiàn)比特流的透明傳輸。n(2) (2) 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link Layer)n該層的主要作用是通過校驗、確認和反饋重發(fā)等手段，將該層的主要作用是通過校驗、確認和反饋重發(fā)等手段，將不可靠的物理鏈路

12、轉換成對網(wǎng)絡層來說無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。不可靠的物理鏈路轉換成對網(wǎng)絡層來說無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。n數(shù)據(jù)鏈路層傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（數(shù)據(jù)鏈路層傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU)PDU)稱為數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀中包含物理地址（又稱幀中包含物理地址（又稱MACMAC地址）、控制碼、數(shù)據(jù)及校地址）、控制碼、數(shù)據(jù)及校驗碼等信息。驗碼等信息。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n(3) (3) 網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層(Network Layer)n該層的主要作用是解決如何使數(shù)據(jù)包通過各結點傳送的問題，該層的主要作用是解決如何使數(shù)據(jù)包通過各結點傳送的問題，即通過路徑選擇算法（路由）將數(shù)據(jù)包送到目的地即通過路徑選擇算法（路由）將數(shù)據(jù)包

13、送到目的地n網(wǎng)絡層是為傳輸層提供服務的，傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為數(shù)網(wǎng)絡層是為傳輸層提供服務的，傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為數(shù)據(jù)包或分組。據(jù)包或分組。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n(4) (4) 傳輸層傳輸層(Transport Layer)n傳輸層的作用是為上層協(xié)議提供端到端的可靠和透明的數(shù)據(jù)傳輸層的作用是為上層協(xié)議提供端到端的可靠和透明的數(shù)據(jù)傳輸服務，傳輸服務，包括處理差錯控制和流量控制等問題。包括處理差錯控制和流量控制等問題。n傳輸層傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為段或報文。傳輸層傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為段或報文。n(5) (5) 會話層會話層(Session Layer)n會話層主要功能是管理和協(xié)調(diào)不同主機上

14、各種進程之間的通會話層主要功能是管理和協(xié)調(diào)不同主機上各種進程之間的通信（對話），信（對話），即負責建立、管理和終止應用程序之間的會話。即負責建立、管理和終止應用程序之間的會話。會話層得名的原因是它很類似于兩個實體間的會話概念。例會話層得名的原因是它很類似于兩個實體間的會話概念。例如，一個交互的用戶會話以登錄到計算機開始，以注銷結束。如，一個交互的用戶會話以登錄到計算機開始，以注銷結束。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n(6) (6) 表示層表示層(Presentation Layer)n表示層處理流經(jīng)結點的數(shù)據(jù)編碼的表示方式問題，表示層處理流經(jīng)結點的數(shù)據(jù)編碼的表示方式問題，以保證一以保證一個系統(tǒng)應用

15、層發(fā)出的信息可被另一系統(tǒng)的應用層讀出。如果個系統(tǒng)應用層發(fā)出的信息可被另一系統(tǒng)的應用層讀出。如果必要，該層可提供一種標準表示形式，用于將計算機內(nèi)部的必要，該層可提供一種標準表示形式，用于將計算機內(nèi)部的多種數(shù)據(jù)表示格式轉換成網(wǎng)絡通信中采用的標準表示形式。多種數(shù)據(jù)表示格式轉換成網(wǎng)絡通信中采用的標準表示形式。數(shù)據(jù)壓縮和加密也是表示層可提供的轉換功能之一。數(shù)據(jù)壓縮和加密也是表示層可提供的轉換功能之一。n(7) (7) 應用層應用層(Application Layer)n應用層是應用層是OSIOSI參考模型的最高層，是參考模型的最高層，是用戶與網(wǎng)絡的接口用戶與網(wǎng)絡的接口。該層。該層通過應用程序來完成網(wǎng)絡用

16、戶的應用需求，如文件傳輸、收通過應用程序來完成網(wǎng)絡用戶的應用需求，如文件傳輸、收發(fā)電子郵件等。發(fā)電子郵件等。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n二、物理層物理層n物理層接口協(xié)議實際上是物理層接口協(xié)議實際上是DTEDTE（數(shù)據(jù)終端設備）和（數(shù)據(jù)終端設備）和DCEDCE（數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)通信設備）或其它通信設備之間的一組約定，主要解決網(wǎng)絡通信設備）或其它通信設備之間的一組約定，主要解決網(wǎng)絡結點與物理信道如何連接的問題。結點與物理信道如何連接的問題。n物理層協(xié)議規(guī)定了標準接口的機械、電氣、功能和規(guī)程特性物理層協(xié)議規(guī)定了標準接口的機械、電氣、功能和規(guī)程特性 第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n物理層的網(wǎng)絡連接設備物理層的網(wǎng)

17、絡連接設備n(1) (1) 中繼器中繼器n功能：對衰減的信號進行再生和放大。功能：對衰減的信號進行再生和放大。n特點特點n優(yōu)點：安裝簡單，使用方便，價格相對低廉優(yōu)點：安裝簡單，使用方便，價格相對低廉n缺點：在使用中繼器連接多個網(wǎng)段時，可能會因為中繼器缺點：在使用中繼器連接多個網(wǎng)段時，可能會因為中繼器不過濾任何通過的數(shù)據(jù)而遇到一些性能上的問題。不過濾任何通過的數(shù)據(jù)而遇到一些性能上的問題。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n(2) 集線器（集線器（HUB）n功能：信號再生與放大，也稱為功能：信號再生與放大，也稱為“多端口中繼器多端口中繼器”n特點：物理上是星型結構，邏輯上是總線型結構特點：物理上是星型結構

18、，邏輯上是總線型結構第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n三、數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層n1 1、功能、功能n（1 1）數(shù)據(jù)鏈路管理）數(shù)據(jù)鏈路管理n（2 2）幀同步）幀同步n（3 3）差錯控制）差錯控制n（4 4）流量控制）流量控制第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n上一層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（數(shù)據(jù)包）傳遞到上一層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（數(shù)據(jù)包）傳遞到NIC后，后，NIC通過添加頭部通過添加頭部和尾部將數(shù)據(jù)包打包（封裝），然后數(shù)據(jù)幀沿著鏈路再傳送至目的結和尾部將數(shù)據(jù)包打包（封裝），然后數(shù)據(jù)幀沿著鏈路再傳送至目的結點。點。數(shù)據(jù)幀首部和尾部含有對等數(shù)據(jù)鏈路進程需要使用的協(xié)議信息。頭數(shù)據(jù)幀首部和尾部含有對等數(shù)據(jù)鏈路進程需要使用的協(xié)議信息

19、。頭部的信息包括發(fā)送結點和接收結點的地址（部的信息包括發(fā)送結點和接收結點的地址（MAC地址）以及錯誤校地址）以及錯誤校驗信息等。驗信息等。數(shù)據(jù)幀的產(chǎn)生及結構數(shù)據(jù)幀的產(chǎn)生及結構第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n節(jié)點1的物理地址為A，若節(jié)點1要給節(jié)點4發(fā)送數(shù)據(jù)，那么在數(shù)據(jù)幀的頭部要包含節(jié)點1和節(jié)點4的物理地址，在幀的尾部還有差錯控制信息（DT）。 數(shù)據(jù)鏈路層的物理地址尋址數(shù)據(jù)鏈路層的物理地址尋址第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能一數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能一n數(shù)據(jù)鏈路的管理：和物理層相似，數(shù)據(jù)鏈路層要負責建立、維持和數(shù)據(jù)鏈路的管理：和物理層相似，數(shù)據(jù)鏈路層要負責建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。釋

20、放數(shù)據(jù)鏈路的連接。n在局域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)鏈路層又被劃分為邏輯鏈路控制子層和介質(zhì)訪問在局域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)鏈路層又被劃分為邏輯鏈路控制子層和介質(zhì)訪問控制子層?？刂谱訉?。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能二數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能二n幀同步要解決的問題是接收方如何能從收到的比特流中準確地區(qū)分幀同步要解決的問題是接收方如何能從收到的比特流中準確地區(qū)分出一幀的開始和結束。一般可采用以下方法：出一幀的開始和結束。一般可采用以下方法：n字節(jié)記數(shù)法：采用一個特定的字符（例如：字節(jié)記數(shù)法：采用一個特定的字符（例如：SOH）來表示一幀的開）來表示一幀的開始，并以一個專門的字段（始，并以一個專門的字段（Count

21、）來表示幀內(nèi)的字節(jié)數(shù)。）來表示幀內(nèi)的字節(jié)數(shù)。 例如：例如：DEC公司的公司的DDCMP（數(shù)字數(shù)據(jù)通信報文協(xié)議）（數(shù)字數(shù)據(jù)通信報文協(xié)議）n字符填充法：采用一些特定的字符來表示一幀的開始和結束。字符填充法：采用一些特定的字符來表示一幀的開始和結束。 例如：例如：IBM 公司的二進制同步通信規(guī)程公司的二進制同步通信規(guī)程n比特填充法：采用一串特定的比特組合來表示一幀的開始和結束。比特填充法：采用一串特定的比特組合來表示一幀的開始和結束。 例如：例如：ISO推薦的高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（推薦的高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能三數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能三n差錯控制

22、：是指在數(shù)據(jù)通信過程中發(fā)現(xiàn)能檢測或糾正差錯，并將差差錯控制：是指在數(shù)據(jù)通信過程中發(fā)現(xiàn)能檢測或糾正差錯，并將差錯限制在盡可能小的允許范圍內(nèi)。差錯檢測可通過差錯控制編碼來錯限制在盡可能小的允許范圍內(nèi)。差錯檢測可通過差錯控制編碼來實現(xiàn)的；而差錯糾正則通過差錯控制方法來實現(xiàn)。詳見實現(xiàn)的；而差錯糾正則通過差錯控制方法來實現(xiàn)。詳見“差錯控制差錯控制技術技術”一節(jié)中的相關介紹。一節(jié)中的相關介紹。n流量控制：如果發(fā)送結點的發(fā)送能力大于接受結點的接受能力，則流量控制：如果發(fā)送結點的發(fā)送能力大于接受結點的接受能力，則會出現(xiàn)？會出現(xiàn)？ 所以要解決的就是控制發(fā)送方的速率，使其不超過接受方所能承受所以要解決的就是控制發(fā)

23、送方的速率，使其不超過接受方所能承受 的能力。的能力。 注意注意：不是數(shù)據(jù)鏈路層特有的功能，高層協(xié)議中流量控制的對象和：不是數(shù)據(jù)鏈路層特有的功能，高層協(xié)議中流量控制的對象和其不同而已。其不同而已。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分類及數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分類及HDLC幀格式幀格式n數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分類數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分類數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議也可分為異步協(xié)議和同步協(xié)議兩類。數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議也可分為異步協(xié)議和同步協(xié)議兩類。n異步協(xié)議以字符為獨立的信息傳輸單位，在每個字符的起始處異步協(xié)議以字符為獨立的信息傳輸單位，在每個字符的起始處對字符內(nèi)的比特實現(xiàn)同步，但字符與字符之間的間隔時間是不對字符內(nèi)的比特實現(xiàn)

24、同步，但字符與字符之間的間隔時間是不固定的固定的(即字符之間是異步的即字符之間是異步的)。由于每個傳輸字符都要添加諸。由于每個傳輸字符都要添加諸如起始位、校驗位、停止位等冗余位，故信道利用率很低，一如起始位、校驗位、停止位等冗余位，故信道利用率很低，一般用于數(shù)據(jù)速率較低的場合。般用于數(shù)據(jù)速率較低的場合。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構nHDLC協(xié)議特點：協(xié)議特點：n不依賴于任何一種字符編碼集；不依賴于任何一種字符編碼集；n實現(xiàn)透明傳輸?shù)膶崿F(xiàn)透明傳輸?shù)摹?比特插入比特插入/刪除法刪除法”易于硬件實現(xiàn)；易于硬件實現(xiàn)；n全雙工通信，不必等待確認便可連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，有較高的全雙工通信，不必等待確認便可連續(xù)發(fā)送

25、數(shù)據(jù)，有較高的數(shù)據(jù)鏈路傳輸效率；數(shù)據(jù)鏈路傳輸效率；n所有幀均采用所有幀均采用CRC校驗；校驗；n對信息幀進行順序編號，可防止漏收或重發(fā)，傳輸可靠性對信息幀進行順序編號，可防止漏收或重發(fā)，傳輸可靠性高等。高等。 F標志字段01111110用以標志幀的起始和前一幀的終止。 A地址字段的內(nèi)容取決于所采用的操作方式。命令幀中的地址字段攜帶的是相鄰結點的地址，而響應幀中的地址字段攜帶的是本結點地址。 C控制字段通過不同編碼構成各種命令和響應，以便對鏈路進行監(jiān)視和控制。該字段是HDLC協(xié)議的關鍵部分。 I信息字段用于傳送有效數(shù)據(jù)，下限可以為0（無信息字段），上限未做嚴格限定，但實際上要受FCS字段或站點緩

26、沖器容量的限制，一般是10002000比特。 FCS 幀校驗序列字段可以使用16位或32位的CRC，對兩個標志字段之間的整個幀的內(nèi)容進行校驗。 F A C I FCS F 01111110 8位 8位 可變長度 16位01111110第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n2、數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡連接設備、數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡連接設備n(1) (1) 網(wǎng)卡：又稱網(wǎng)絡接口卡（網(wǎng)卡：又稱網(wǎng)絡接口卡（NICNIC，Network Interface Network Interface CardCard），是主機與網(wǎng)絡的接口部件。），是主機與網(wǎng)絡的接口部件。n功能：功能：n 控制數(shù)據(jù)傳送。控制數(shù)據(jù)傳送。 具備串具備串-

27、-并轉換功能。并轉換功能。 緩存功能緩存功能 n網(wǎng)卡的網(wǎng)卡的MACMAC地址（地址（1212位十六進制網(wǎng)絡地址（位十六進制網(wǎng)絡地址（4848位）。位）。 n通過命令通過命令Ipconfig /all Ipconfig /all 可得到?？傻玫?。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n(2) 網(wǎng)橋（網(wǎng)橋（Bridge）n什么是沖突域：能夠發(fā)生沖突的網(wǎng)絡就稱為沖突域。什么是沖突域：能夠發(fā)生沖突的網(wǎng)絡就稱為沖突域。n使用網(wǎng)橋增加了小的沖突域，而降低了整個網(wǎng)絡的沖突域。使用網(wǎng)橋增加了小的沖突域，而降低了整個網(wǎng)絡的沖突域。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n功能功能n過濾和轉發(fā)。網(wǎng)橋會檢查收到數(shù)據(jù)幀的源地址和目標地址，過濾

28、和轉發(fā)。網(wǎng)橋會檢查收到數(shù)據(jù)幀的源地址和目標地址，如果目標地址與源地址不在同一網(wǎng)絡上，則網(wǎng)橋將轉發(fā)該數(shù)如果目標地址與源地址不在同一網(wǎng)絡上，則網(wǎng)橋將轉發(fā)該數(shù)據(jù)幀，反之，則丟棄該幀。據(jù)幀，反之，則丟棄該幀。n學習功能。網(wǎng)橋可以將收到的數(shù)據(jù)幀的源地址自動的加入到學習功能。網(wǎng)橋可以將收到的數(shù)據(jù)幀的源地址自動的加入到路由表中。路由表中。n原理：（如下圖）原理：（如下圖）第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構端口管理軟件網(wǎng)橋協(xié)議實體站地址端口111222端口1緩存端口2站表網(wǎng)橋網(wǎng)段B網(wǎng)段A第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n(3) 交換機交換機n交換機也叫交換式集線器，是一個由許多高速端口組成的設交換機也叫交換式集線器，是一個

29、由許多高速端口組成的設備。備。n交換機與交換機與HUBHUB區(qū)別在于：交換機基于區(qū)別在于：交換機基于MACMAC地址向特定端口轉發(fā)地址向特定端口轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，而數(shù)據(jù)幀，而HUBHUB是向所有端口廣播發(fā)送數(shù)據(jù)幀；前者是獨享帶是向所有端口廣播發(fā)送數(shù)據(jù)幀；前者是獨享帶寬，后者是共享帶寬。寬，后者是共享帶寬。n例如，有一臺例如，有一臺100Mbps100Mbps的的HUBHUB，連接了，連接了N N臺主機，則臺主機，則N N臺主機臺主機共享共享100Mbps100Mbps帶寬，每臺主機所分配到的帶寬只有帶寬，每臺主機所分配到的帶寬只有100Mbps/N100Mbps/N；而對于一臺；而對于一臺100Mb

30、ps100Mbps的交換機，每個端口的帶的交換機，每個端口的帶寬均為寬均為100Mbps100Mbps，即每臺連接的主機均可獲得，即每臺連接的主機均可獲得100Mbps100Mbps帶寬。帶寬。 地址表端口地址1A2345B6C7DDADA=CDADA=B地址表1234567節(jié)點A節(jié)點D節(jié)點C節(jié)點B轉發(fā)機構緩沖器端口從A到D和從D到E的通信可以同時進行第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n四、網(wǎng)絡層四、網(wǎng)絡層n網(wǎng)絡層是網(wǎng)絡層是OSIOSI參考模型的第三層，它負責將網(wǎng)絡中的信息包從參考模型的第三層，它負責將網(wǎng)絡中的信息包從一個節(jié)點送到另一個節(jié)點，數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇欠纸M一個節(jié)點送到另一個節(jié)點，數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕?/p>

31、本單位是分組（包）。（包）。n功能：功能：n為傳輸層提供服務為傳輸層提供服務n組包和拆包組包和拆包n路由選擇路由選擇n流量控制流量控制第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n3. 網(wǎng)絡層的網(wǎng)絡連接設備網(wǎng)絡層的網(wǎng)絡連接設備n(1) (1) 路由器（路由器（RouterRouter）：根據(jù)數(shù)據(jù)包中的邏輯地址（網(wǎng)絡地）：根據(jù)數(shù)據(jù)包中的邏輯地址（網(wǎng)絡地址）而不是址）而不是MACMAC地址來轉發(fā)數(shù)據(jù)包。地址來轉發(fā)數(shù)據(jù)包。 第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n(2) 第三層交換機第三層交換機n隨著技術的發(fā)展，有些交換機也具備了路由的功能。這些具隨著技術的發(fā)展，有些交換機也具備了路由的功能。這些具有路由功能的交換機要在網(wǎng)絡層對

32、數(shù)據(jù)包進行操作，因此被有路由功能的交換機要在網(wǎng)絡層對數(shù)據(jù)包進行操作，因此被稱為第三層交換機。稱為第三層交換機。 層次層次主要作用（解決問題）主要作用（解決問題）物理層物理層為上一層提供一個傳輸數(shù)據(jù)的物理為上一層提供一個傳輸數(shù)據(jù)的物理連接，即解決網(wǎng)絡結點與物理信道連接，即解決網(wǎng)絡結點與物理信道如何連接的問題。如何連接的問題。數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層兩個相鄰結點之間的通信問題，即兩個相鄰結點之間的通信問題，即解決數(shù)據(jù)幀從物理介質(zhì)的一端送到解決數(shù)據(jù)幀從物理介質(zhì)的一端送到另一端。另一端。網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層源結點發(fā)出的數(shù)據(jù)包送到目的結點，源結點發(fā)出的數(shù)據(jù)包送到目的結點，即提供合適的網(wǎng)間路由選擇和中間即提供合適的網(wǎng)

33、間路由選擇和中間結點的數(shù)據(jù)交換服務。結點的數(shù)據(jù)交換服務。 通信子網(wǎng)三層功能比較第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n五、傳輸層五、傳輸層n傳輸層是傳輸層是OSIOSI參考模型的中間層，負責端參考模型的中間層，負責端- -端的通信，即把信端的通信，即把信息從網(wǎng)絡的一端傳輸?shù)搅硪欢?。傳輸層?shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝幌木W(wǎng)絡的一端傳輸?shù)搅硪欢?。傳輸層?shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菆笪?。是報文。n功能：功能：n分割與重組數(shù)據(jù)分割與重組數(shù)據(jù)n按端口號尋址按端口號尋址n連接管理連接管理n差錯控制和流量控制差錯控制和流量控制第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n六、會話層、表示層和應用層會話層、表示層和應用層n這三層的功能是為應用程序提供服務。

34、即組織和同步進程間這三層的功能是為應用程序提供服務。即組織和同步進程間的通信（進程的通信（進程- -進程），對數(shù)據(jù)進程），對數(shù)據(jù)/ /信息的語法表示進行變換以信息的語法表示進行變換以及為網(wǎng)絡的最終用戶提供服務。及為網(wǎng)絡的最終用戶提供服務。n高層網(wǎng)絡連接設備：網(wǎng)關高層網(wǎng)絡連接設備：網(wǎng)關第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n第三節(jié)第三節(jié) TCP/IP參考模型參考模型n教學目標教學目標 n掌握掌握TCP/IP參考模型的分層結構參考模型的分層結構n了解了解TCP/IP各層的主要協(xié)議各層的主要協(xié)議n重點重點/ /難點難點 n網(wǎng)際互連層和傳輸層的功能及主要協(xié)議網(wǎng)際互連層和傳輸層的功能及主要協(xié)議第三章 計算機網(wǎng)絡體系

35、結構n一、一、TCP/IP參考模型簡介參考模型簡介nTCP/IPTCP/IP是一組用于實現(xiàn)網(wǎng)絡互連的通信協(xié)議。是一組用于實現(xiàn)網(wǎng)絡互連的通信協(xié)議。InternetInternet網(wǎng)絡體系結構以網(wǎng)絡體系結構以TCP/IPTCP/IP為核心?；跒楹诵摹；赥CP/IPTCP/IP的參考模型將協(xié)議分成四個層次，它們分別的參考模型將協(xié)議分成四個層次，它們分別是：網(wǎng)絡接口層、網(wǎng)際互連層、傳輸層、和應用層。是：網(wǎng)絡接口層、網(wǎng)際互連層、傳輸層、和應用層。n與與OSI RMOSI RM的比較如下圖的比較如下圖第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構Application包含包含OSIOSI模型的應用層、模型的應用層、表示層

36、、會話層的所有表示層、會話層的所有功能：功能：: : 數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)表示 數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)加密 會話控制會話控制ApplicationTransport 定義了兩個端到端的定義了兩個端到端的協(xié)議，協(xié)議，TCPTCP和和UDP UDP 為應用為應用程序提供可供選擇的邏程序提供可供選擇的邏輯信道。輯信道。TCP TCP 提供可靠的字節(jié)提供可靠的字節(jié)流信道，是一個面向連流信道，是一個面向連接的協(xié)議，允許字節(jié)流接的協(xié)議，允許字節(jié)流無差錯地發(fā)往其它機器，無差錯地發(fā)往其它機器，還處理流量控制，有連還處理流量控制，有連接，類似打電話。接，類似打電話。 UDP UDP 提供不可靠的無提供不可靠的無連接的協(xié)議，類似于

37、發(fā)連接的協(xié)議，類似于發(fā)信、發(fā)電報。信、發(fā)電報。ApplicationTransportInternet網(wǎng)際協(xié)議（網(wǎng)際協(xié)議（IPIP）支持多）支持多種網(wǎng)絡技術互連為一個種網(wǎng)絡技術互連為一個邏輯網(wǎng)絡，是邏輯網(wǎng)絡，是TCP/IPTCP/IP的的關鍵部分，使主機可以關鍵部分，使主機可以把分組發(fā)往任何網(wǎng)絡，把分組發(fā)往任何網(wǎng)絡，并使分組獨立地傳向目并使分組獨立地傳向目標（可能經(jīng)不同的網(wǎng)標（可能經(jīng)不同的網(wǎng)絡），分組到達的順序絡），分組到達的順序和發(fā)送的順序可能不同。和發(fā)送的順序可能不同。 確定路徑確定路徑分組轉發(fā)分組轉發(fā). .ApplicationTransportNetworkAccessInternet

38、 有多種網(wǎng)絡協(xié)議，這些有多種網(wǎng)絡協(xié)議，這些協(xié)議由硬件（網(wǎng)絡適協(xié)議由硬件（網(wǎng)絡適配器）和軟件（如網(wǎng)配器）和軟件（如網(wǎng)絡設備驅動程序）共絡設備驅動程序）共同實現(xiàn)。同實現(xiàn)。如：以太網(wǎng)或光纖分布如：以太網(wǎng)或光纖分布式接口（式接口（FDDIFDDI）協(xié)議）協(xié)議在這一層，則一層可在這一層，則一層可以分為多個子層。以分為多個子層。TCP/IP協(xié)議集 第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n二、網(wǎng)絡接口層網(wǎng)絡接口層n是是TCP/IPTCP/IP與各種與各種LANLAN或或WANWAN的接口。的接口。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n三、網(wǎng)際互聯(lián)層三、網(wǎng)際互聯(lián)層n網(wǎng)際互聯(lián)層對應于網(wǎng)際互聯(lián)層對應于OSIOSI參考模型的網(wǎng)絡層，主要

39、解決主機到主參考模型的網(wǎng)絡層，主要解決主機到主機的通信問題。機的通信問題。n1 1、該層有四個主要協(xié)議：、該層有四個主要協(xié)議：n（1 1）網(wǎng)際協(xié)議（）網(wǎng)際協(xié)議（IPIP）nIPIP協(xié)議是網(wǎng)際互聯(lián)層最重要的協(xié)議，它提供的是一個不可協(xié)議是網(wǎng)際互聯(lián)層最重要的協(xié)議，它提供的是一個不可靠、無連接的數(shù)據(jù)報傳遞服務?？?、無連接的數(shù)據(jù)報傳遞服務。n IPIP協(xié)議提供以下功能協(xié)議提供以下功能n IPIP地址尋址地址尋址 n IPIP數(shù)據(jù)報的分段和重組數(shù)據(jù)報的分段和重組 n IPIP數(shù)據(jù)報的路由轉發(fā)數(shù)據(jù)報的路由轉發(fā) 第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n（2 2）地址解析協(xié)議（）地址解析協(xié)議（ARPARP）n將將IPIP地

40、址轉換為地址轉換為MACMAC地址的協(xié)議地址的協(xié)議n命令：命令：arp -aarp -an（3 3）反向地址解析協(xié)議（）反向地址解析協(xié)議（RARPRARP）n用于解決物理地址到用于解決物理地址到IPIP地址的轉換問題地址的轉換問題 n（4 4）互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議（）互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議（ICMPICMP）n對未能完成傳送的數(shù)據(jù)報給出出錯的原因對未能完成傳送的數(shù)據(jù)報給出出錯的原因n如：如：PingPing命令就是命令就是ICMPICMP協(xié)議的工作過程協(xié)議的工作過程 第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n2 2、IPIP數(shù)據(jù)報格式：網(wǎng)際互聯(lián)層的協(xié)議處理單元數(shù)據(jù)報格式：網(wǎng)際互聯(lián)層的協(xié)議處理單元 數(shù)據(jù)第三章 計算

41、機網(wǎng)絡體系結構n四、傳輸層四、傳輸層n傳輸層對應于傳輸層對應于OSIOSI參考模型的傳輸層，為應用層實體提供端到參考模型的傳輸層，為應用層實體提供端到端的通信功能。端的通信功能。n端口號：邏輯意義上的端口，用于標記主機上不同的應用程端口號：邏輯意義上的端口，用于標記主機上不同的應用程序。通過序。通過“IPIP地址端口號地址端口號”可區(qū)分不同的應用程序進程?？蓞^(qū)分不同的應用程序進程。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n該層定義的兩個主要的協(xié)議：該層定義的兩個主要的協(xié)議：n傳輸控制協(xié)議（傳輸控制協(xié)議（TCPTCP）和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（）和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDPUDP）nTCPTCP協(xié)議提供的是一種可靠的、面

42、向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務；而協(xié)議提供的是一種可靠的、面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務；而UDPUDP協(xié)議提供的是不可靠的、無連接的數(shù)據(jù)傳輸服務。協(xié)議提供的是不可靠的、無連接的數(shù)據(jù)傳輸服務。nTCPTCP的執(zhí)行機制：的執(zhí)行機制：n建立建立TCPTCP連接，傳輸報文段，拆除連接，傳輸報文段，拆除TCPTCP連接連接n其中，建立和拆除是通過其中，建立和拆除是通過“三次握手三次握手”來完成的。來完成的。n五、應用層五、應用層n應用層對應于應用層對應于OSIOSI參考模型的高層，為用戶提供所需要的各種參考模型的高層，為用戶提供所需要的各種服務，例如：服務，例如：FTPFTP、TelnetTelnet、DNSDNS、S

43、MTPSMTP等。等。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構nOSIOSI參考模型和參考模型和TCP/IPTCP/IP參考模型的比較參考模型的比較 OSIOSI參考模型和參考模型和TCP/IPTCP/IP參考參考模型都采用了層次結構的概念，但前者是七層模型，后者是四層結構。模型都采用了層次結構的概念，但前者是七層模型，后者是四層結構。它們的主要不同點如下：它們的主要不同點如下：n1. 1. 服務、接口和協(xié)議服務、接口和協(xié)議nOSIOSI參考模型的概念清晰，明確定義了這三個概念及它們之間參考模型的概念清晰，明確定義了這三個概念及它們之間的關系；而的關系；而TCP/IPTCP/IP參

44、考模型沒有明確區(qū)分服務、接口和協(xié)議。參考模型沒有明確區(qū)分服務、接口和協(xié)議。n2. 2. 模型和協(xié)議的關系模型和協(xié)議的關系nOSIOSI是先有模型，后有協(xié)議；是先有模型，后有協(xié)議；TCP/IPTCP/IP是先有協(xié)議，后有模型是先有協(xié)議，后有模型n3. 3. 面向連接和無連接的服務面向連接和無連接的服務nOSIOSI參考模型的網(wǎng)絡層既提供面向連接的服務，又提供無連接參考模型的網(wǎng)絡層既提供面向連接的服務，又提供無連接服務。但是傳輸層只提供面向連接的服務。服務。但是傳輸層只提供面向連接的服務。nTCP/IPTCP/IP參考模型的網(wǎng)際互連層只提供無連接服務，而傳輸層提參考模型的網(wǎng)際互連層只提供無連接服務，而傳輸層提供面向連接的服務（供面向連接的服務（TCPTCP）和無連接服務（）和無連接服務（UDPUDP）。）。第三章 計算機網(wǎng)絡體系結構n用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP (User Datagram Protocol)nUDP協(xié)議是一種面向無連接的協(xié)議，因此，它不能提供可協(xié)議是一種面向無連接的協(xié)議，因此，它不能提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，而且靠的數(shù)據(jù)傳輸，而且UDP不進行差錯檢驗，必須由應用層不進行差錯檢驗，必須由應用層的應用程序實現(xiàn)可靠性機制和差錯控制，以保證端到端數(shù)的應用程序實現(xiàn)可靠性機制和差錯控制，以保證端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。據(jù)傳輸?shù)恼_性。n雖然雖然U