第3章計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型課件

第3章網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型3.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3.2層次劃分及其協(xié)議退出第3章網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型3.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體1、計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成

3.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

相互通信的兩個計算機系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當復(fù)雜的?！胺謱印笨蓪嫶蠖鴱?fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。

1、計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成 3.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系

將復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)進行分層設(shè)計的方法。1974年，美國的IBM公司宣布了它研制的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA(SystemNetworkArchitecture)。 國際標準化組織ISO于1977年成立了專門機構(gòu)研究該問題。1980年就提出一個試圖使各種計算機在世界范圍內(nèi)互連成網(wǎng)的標準框架，即著名的開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM(OpenSystemsInterconnectionReferenceModel)，簡稱為OSI。將復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)進行分層設(shè)計的方法。劃分層次的必要性計算機網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換必須遵守事先約定好的規(guī)則。這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問題（同步含有時序的意思）。為進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(networkprotocol)，簡稱為協(xié)議.劃分層次的必要性計算機網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換必須2、協(xié)議與劃分層次 為進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定即稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下三個要素組成： （1）語法，即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式； （2）語義，即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)； （3）同步，即事件實現(xiàn)順序的詳細說明。 兩個計算機可將文件傳送模塊作為最高的一層(如圖2-1所示)。2、協(xié)議與劃分層次 為進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標兩個計算機交換文件

文件傳送模塊計算機

1計算機

2文件傳送模塊只看這兩個文件傳送模塊好像文件及文件傳送命令是按照水平方向的虛線傳送的把文件交給下層模塊進行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊兩個計算機交換文件文件傳送模塊計算機1計算機2文件傳送再設(shè)計一個通信服務(wù)模塊

文件傳送模塊計算機

1計算機

2文件傳送模塊只看這兩個通信服務(wù)模塊好像可直接把文件可靠地傳送到對方把文件交給下層模塊進行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊再設(shè)計一個通信服務(wù)模塊文件傳送模塊計算機1計算機2文件再設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)接入模塊

文件傳送模塊計算機

1計算機

2文件傳送模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接入模塊負責做與網(wǎng)絡(luò)接口細節(jié)有關(guān)的工作例如，規(guī)定傳輸?shù)膸袷?，幀的最大長度等。再設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)接入模塊文件傳送模塊計算機1計算機2文件第3章計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型課件分層可以帶來如下好處：（1）各層之間是獨立的。（2）靈活性好。（3）結(jié)構(gòu)上可分割開。（4）易于實現(xiàn)和維護。（5）能促進標準化工作。分層可以帶來如下好處：層數(shù)多少要適當

若層數(shù)太少，就會使每一層的協(xié)議太復(fù)雜。層數(shù)太多又會在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務(wù)時遇到較多的困難。層數(shù)多少要適當若層數(shù)太少，就會使每一層3、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

計算機網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(architecture)，也就是說，計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是這個計算機網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實現(xiàn)則是具體的，是真正在運行的計算機硬件和軟件。3、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)＝【層，協(xié)議，接口】層：提供某一種或一類服務(wù)功能集合的邏輯構(gòu)造。協(xié)議：為完成該層對等實體間通信所必須遵循的規(guī)則或標準。接口：兩個相鄰協(xié)議層之間交換信息的連接點。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)＝【層，協(xié)議，接口】分層原則：

（1）功能明確，界限分明（2）各層獨立穩(wěn)定（3）接口清晰簡潔（4）層次數(shù)量適中（5）著眼于標準化分層原則：4、從OSI體系結(jié)構(gòu)到原理體系結(jié)構(gòu)

OSI的七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)既復(fù)雜又不實用，但其概念清楚，體系價格低廉，理論較完整。TCP/IP的協(xié)議現(xiàn)在得到了全世界的承認，但它實際上并沒有一個完整的體系結(jié)構(gòu)。TCP/IP是一個四層的體系結(jié)構(gòu)，它包含應(yīng)用層、運輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。4、從OSI體系結(jié)構(gòu)到原理體系結(jié)構(gòu)

不同的計算機網(wǎng)絡(luò)具有不同的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。其層次的數(shù)量和名字、內(nèi)容、功能以及相鄰層間的接口都是不一樣的。在任何網(wǎng)絡(luò)中，每一層協(xié)議都向它的相鄰的上層協(xié)議提供一定的服務(wù)。相鄰的高層通過使用低層提供的服務(wù)完成本層的功能，再向上層提供服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層需要最基本的三層：最高層的用戶服務(wù)層，中間層的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層和低層的通信服務(wù)層不同的計算機網(wǎng)絡(luò)具有不同的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié) 但從實質(zhì)上講，TCP/IP只有三層，即應(yīng)用層、運輸層和網(wǎng)際層，因為最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒有什么具體內(nèi)容。采用一種原理體系結(jié)構(gòu)，綜合OSI和TCP/IP的優(yōu)點，它只有五層(如圖2-2所示)，這樣既簡潔又能將概念闡述清楚。 但從實質(zhì)上講，TCP/IP只有三層，即應(yīng)用層、運輸層和網(wǎng)第3章計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型課件計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應(yīng)用進程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層

PDU計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應(yīng)用層PDU再傳送到運輸層加上運輸層首部，成為運輸層報文計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2運輸層報文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為IP數(shù)據(jù)報（或分組）計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2IP數(shù)據(jù)報再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

應(yīng)用層(applicationlayer)5432154321物理傳輸媒體計算機

1AP2AP1電信號（或光信號）在物理媒體中傳播從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層計算機

2計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)應(yīng)用層(applicat計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運輸層H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2運輸層剝?nèi)笪氖撞亢蟀褕笪牡臄?shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層PDU首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進程應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2我收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊咳〕鰯?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞浚〕鰯?shù)據(jù)部分上交給運輸層計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2運輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出?yīng)用程序數(shù)據(jù)上交給應(yīng)用進程計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2我收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應(yīng)用程序數(shù)據(jù)應(yīng)用層首部H510100110100101比特流110101110101注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒?yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4運輸層首部H3網(wǎng)絡(luò)層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

210100110100101比特流110101110101計算機2的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運輸層H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2運輸層剝?nèi)笪氖撞亢蟀褕笪牡臄?shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層PDU首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進程應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2我收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算

不要誤認為“從計算機1向計算機2傳送數(shù)據(jù)時，是先傳送數(shù)據(jù)部分或尾部，而最后傳送首部?！? 在OSI參考模型中，在對等層次上傳送的數(shù)據(jù)，其單位都稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU(ProtocolDataUnit)。

不要誤認為“從計算機1向計算機2傳送數(shù)據(jù)時，是先傳送數(shù)據(jù)5、實體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點

實體(entity)這一名詞表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進程。 協(xié)議是控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則的集合。 在協(xié)議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。要實現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下面一層所提供的服務(wù)。5、實體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點 協(xié)議和服務(wù)在概念上是很不一樣的。 (1)協(xié)議的實現(xiàn)保證了能夠向上一層提供服務(wù)。本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無法看見下面的協(xié)議。下面的協(xié)議對上面的服務(wù)用戶是透明的。 (2)協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對等實體之間通信的規(guī)則。但服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過層間接口提供的。上層使用下層所提供的服務(wù)必須通過與下層交換一些命令，這些命令在OSI中稱為服務(wù)原語。 協(xié)議和服務(wù)在概念上是很不一樣的。 在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實體進行交互(即交換信息)的地方，通常稱為服務(wù)訪問點SAP(ServiceAccessPoint)。 OSI將層與層之間交換的數(shù)據(jù)的單位稱為服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU(ServiceDataUnit) 在任何相鄰兩層之間的關(guān)系可概括為圖2-4所示的那樣。在服務(wù)提供者的上一層的實體，也就是“服務(wù)用戶”，它使用服務(wù)提供者所提供的服務(wù)。 在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實體進行交互(即交換信息)的地方，第n層第n+1層服務(wù)用戶協(xié)議交換原語交換原語服務(wù)用戶提供服務(wù)服務(wù)提供者SAPSAP第n層第n+1層服務(wù)用戶協(xié)議交換原語交換6、面向連接服務(wù)與無連接服務(wù) 從通信的角度看，各層所提供的服務(wù)可分為兩大類，即面向連接的(connection-oriented)與無連接的(connectionless)。

1）．面向連接服務(wù) 所謂連接，就是兩個對等實體為進行數(shù)據(jù)通信而進行的一種結(jié)合。面向連接服務(wù)是在數(shù)據(jù)交換之前，必須先建立連接。當數(shù)據(jù)交換結(jié)束后，則應(yīng)終止這個連接。 面向連接服務(wù)具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放這三個階段。 面向連接服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)層中又稱為虛電路服務(wù)。6、面向連接服務(wù)與無連接服務(wù) 2）．無連接服務(wù) 在無連接服務(wù)的情況下，兩個實體之間的通信不需要先建立好一個連接，因此其下層的有關(guān)資源不需要事先進行預(yù)定保留。這些資源將在數(shù)據(jù)傳輸時動態(tài)地進行分配。 無連接服務(wù)的另一特征就是它不需要通信的兩個實體同時是活躍的(即處于激活態(tài))。 （1）數(shù)據(jù)報(datagram)。 （2）證實交付(confirmeddelivery)。 （3）請求回答(request-reply)。 2）．無連接服務(wù)7、OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較

OSI參考模型中采用了七個層次的體系結(jié)構(gòu)，將原理體系結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用層再劃分為應(yīng)用層、表示層和會話層。 圖2-5畫出了TCP/IP與OSI這兩種體系結(jié)構(gòu)的對比。7、OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較 OSI參考模型第3章計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型課件 在一些問題的處理上，TCP/IP與OSI是很不相同的。 （1）TCP/IP一開始就考慮到多種異構(gòu)網(wǎng)的互連問題。 （2）TCP/IP一開始就對面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)并重。 （3）TCP/IP有較好的網(wǎng)絡(luò)管理功能。 在討論兩個主機通過兩個網(wǎng)絡(luò)互連在一起時，可以使用如圖2-6所示的層次關(guān)系。 在一些問題的處理上，TCP/IP與OSI是很不相同的。第3章計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型課件協(xié)議很復(fù)雜協(xié)議必須將各種不利的條件事先都估計到，而不能假定一切情況都是很理想和很順利的。必須非常仔細地檢查所設(shè)計協(xié)議能否應(yīng)付所有的不利情況。應(yīng)當注意：事實上難免有極個別的不利情況在設(shè)計協(xié)議時并沒有預(yù)計到。在出現(xiàn)這種情況時，協(xié)議就會失敗。因此實際上協(xié)議往往只能應(yīng)付絕大多數(shù)的不利情況。

協(xié)議很復(fù)雜協(xié)議必須將各種不利的條件著名的協(xié)議舉例占據(jù)兩個山頂?shù)乃{軍與駐扎在這山谷的白軍作戰(zhàn)。力量對比是：一個山頂上的藍軍打不過白軍，但兩個山頂?shù)乃{軍協(xié)同作戰(zhàn)就可戰(zhàn)勝白軍。一個山頂上的藍軍擬于次日正午向白軍發(fā)起攻擊。于是發(fā)送電文給另一山頂上的友軍。但通信線路很不好，電文出錯的可能性很大。因此要求收到電文的友軍必須發(fā)送確認電文。但確認電文也可能出錯。試問能否設(shè)計出一種協(xié)議，使得藍軍能實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)因而一定(即100%)取得勝利？著名的協(xié)議舉例占據(jù)兩個山頂?shù)乃{軍與明日正午進攻，如何？同意收到“同意”收到：收到“同意”………………這樣的協(xié)議無法實現(xiàn)！明日正午進攻，如何？同意收到“同意”收到：收到“同意”………第3章網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型3.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3.2層次劃分及其協(xié)議退出第3章網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型3.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體1、計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成

3.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

相互通信的兩個計算機系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當復(fù)雜的?！胺謱印笨蓪嫶蠖鴱?fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。

1、計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成 3.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系

將復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)進行分層設(shè)計的方法。1974年，美國的IBM公司宣布了它研制的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA(SystemNetworkArchitecture)。 國際標準化組織ISO于1977年成立了專門機構(gòu)研究該問題。1980年就提出一個試圖使各種計算機在世界范圍內(nèi)互連成網(wǎng)的標準框架，即著名的開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM(OpenSystemsInterconnectionReferenceModel)，簡稱為OSI。將復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)進行分層設(shè)計的方法。劃分層次的必要性計算機網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換必須遵守事先約定好的規(guī)則。這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問題（同步含有時序的意思）。為進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(networkprotocol)，簡稱為協(xié)議.劃分層次的必要性計算機網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換必須2、協(xié)議與劃分層次 為進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定即稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下三個要素組成： （1）語法，即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式； （2）語義，即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)； （3）同步，即事件實現(xiàn)順序的詳細說明。 兩個計算機可將文件傳送模塊作為最高的一層(如圖2-1所示)。2、協(xié)議與劃分層次 為進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標兩個計算機交換文件

文件傳送模塊計算機

1計算機

2文件傳送模塊只看這兩個文件傳送模塊好像文件及文件傳送命令是按照水平方向的虛線傳送的把文件交給下層模塊進行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊兩個計算機交換文件文件傳送模塊計算機1計算機2文件傳送再設(shè)計一個通信服務(wù)模塊

文件傳送模塊計算機

1計算機

2文件傳送模塊只看這兩個通信服務(wù)模塊好像可直接把文件可靠地傳送到對方把文件交給下層模塊進行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊再設(shè)計一個通信服務(wù)模塊文件傳送模塊計算機1計算機2文件再設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)接入模塊

文件傳送模塊計算機

1計算機

2文件傳送模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接入模塊負責做與網(wǎng)絡(luò)接口細節(jié)有關(guān)的工作例如，規(guī)定傳輸?shù)膸袷?，幀的最大長度等。再設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)接入模塊文件傳送模塊計算機1計算機2文件第3章計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型課件分層可以帶來如下好處：（1）各層之間是獨立的。（2）靈活性好。（3）結(jié)構(gòu)上可分割開。（4）易于實現(xiàn)和維護。（5）能促進標準化工作。分層可以帶來如下好處：層數(shù)多少要適當

若層數(shù)太少，就會使每一層的協(xié)議太復(fù)雜。層數(shù)太多又會在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務(wù)時遇到較多的困難。層數(shù)多少要適當若層數(shù)太少，就會使每一層3、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

計算機網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(architecture)，也就是說，計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是這個計算機網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實現(xiàn)則是具體的，是真正在運行的計算機硬件和軟件。3、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)＝【層，協(xié)議，接口】層：提供某一種或一類服務(wù)功能集合的邏輯構(gòu)造。協(xié)議：為完成該層對等實體間通信所必須遵循的規(guī)則或標準。接口：兩個相鄰協(xié)議層之間交換信息的連接點。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)＝【層，協(xié)議，接口】分層原則：

（1）功能明確，界限分明（2）各層獨立穩(wěn)定（3）接口清晰簡潔（4）層次數(shù)量適中（5）著眼于標準化分層原則：4、從OSI體系結(jié)構(gòu)到原理體系結(jié)構(gòu)

OSI的七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)既復(fù)雜又不實用，但其概念清楚，體系價格低廉，理論較完整。TCP/IP的協(xié)議現(xiàn)在得到了全世界的承認，但它實際上并沒有一個完整的體系結(jié)構(gòu)。TCP/IP是一個四層的體系結(jié)構(gòu)，它包含應(yīng)用層、運輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。4、從OSI體系結(jié)構(gòu)到原理體系結(jié)構(gòu)

不同的計算機網(wǎng)絡(luò)具有不同的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。其層次的數(shù)量和名字、內(nèi)容、功能以及相鄰層間的接口都是不一樣的。在任何網(wǎng)絡(luò)中，每一層協(xié)議都向它的相鄰的上層協(xié)議提供一定的服務(wù)。相鄰的高層通過使用低層提供的服務(wù)完成本層的功能，再向上層提供服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層需要最基本的三層：最高層的用戶服務(wù)層，中間層的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層和低層的通信服務(wù)層不同的計算機網(wǎng)絡(luò)具有不同的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié) 但從實質(zhì)上講，TCP/IP只有三層，即應(yīng)用層、運輸層和網(wǎng)際層，因為最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒有什么具體內(nèi)容。采用一種原理體系結(jié)構(gòu)，綜合OSI和TCP/IP的優(yōu)點，它只有五層(如圖2-2所示)，這樣既簡潔又能將概念闡述清楚。 但從實質(zhì)上講，TCP/IP只有三層，即應(yīng)用層、運輸層和網(wǎng)第3章計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型課件計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應(yīng)用進程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層

PDU計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應(yīng)用層PDU再傳送到運輸層加上運輸層首部，成為運輸層報文計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2運輸層報文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為IP數(shù)據(jù)報（或分組）計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2IP數(shù)據(jù)報再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

應(yīng)用層(applicationlayer)5432154321物理傳輸媒體計算機

1AP2AP1電信號（或光信號）在物理媒體中傳播從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層計算機

2計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)應(yīng)用層(applicat計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運輸層H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2運輸層剝?nèi)笪氖撞亢蟀褕笪牡臄?shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層PDU首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進程應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2我收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊咳〕鰯?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給運輸層計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2運輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出?yīng)用程序數(shù)據(jù)上交給應(yīng)用進程計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2我收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應(yīng)用程序數(shù)據(jù)應(yīng)用層首部H510100110100101比特流110101110101注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒?yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4運輸層首部H3網(wǎng)絡(luò)層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

210100110100101比特流110101110101計算機2的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運輸層H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2運輸層剝?nèi)笪氖撞亢蟀褕笪牡臄?shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層PDU首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進程應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2我收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計算

不要誤認為“從計算機1向計算機2傳送數(shù)據(jù)時，是先傳送數(shù)據(jù)部分或尾部，而最后傳送首部?！? 在OSI參考模型中，在對等層次上傳送的數(shù)據(jù)，其單位都稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU(ProtocolDataUnit)。

不要誤認為“從計算機1向計算機2傳送數(shù)據(jù)時，是先傳送數(shù)據(jù)5、實體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點

實體(entity)這一名詞表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進程。 協(xié)議是控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則的集合。 在協(xié)議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。要實現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下面一層所提供的服務(wù)。5、實體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點 協(xié)議和服務(wù)在概念上是很不一樣的。 (1)協(xié)議的實現(xiàn)保證了能夠向上一層提供服務(wù)。本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無法看見下面的協(xié)議。下面的協(xié)議對上面的服務(wù)用戶是透明的。 (2)協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對等實體之間通信的規(guī)則。但服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過層間接口提供的。上層使用下層所提供的服務(wù)必須通過與下層交換一些命令，這些命令在OSI中稱為服務(wù)原語。 協(xié)議和服務(wù)在概念上是很不一樣的。 在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實體進行交互(即交換信息)的地方，通常稱為服務(wù)訪問點SAP(ServiceAccessP