第1章計算機網(wǎng)絡(luò)概論課件

1主講人：熊建設(shè)聯(lián)系電話-mail:xiongjs@辦公室：信息學(xué)院南樓B211數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)2第一章計算機網(wǎng)絡(luò)概論3第1章計算機網(wǎng)絡(luò)概論主要學(xué)習(xí)內(nèi)容

：1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的定義和功能1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的組成1.4計算機網(wǎng)絡(luò)的分類1.5計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.6計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.7計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織

41.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程1.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展第一階段：1950s~1960s面向終端的遠(yuǎn)程聯(lián)機系統(tǒng)

50年代中期：具有通信功能的單主機多終端系統(tǒng)它實際是一臺計算機，而不是一個計算機網(wǎng)絡(luò)5網(wǎng)絡(luò)的雛形：1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程遠(yuǎn)程聯(lián)機系統(tǒng)主機FEPMODEMMODEMConcentratorTerminal………………主機MODEMMODEMTerminal它實際是一臺計算機，而不是一個計算機網(wǎng)絡(luò)PSTNPSTN61.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程第二階段：1960s~1970s——以共享資源為目的的計算機網(wǎng)絡(luò)主機CCPCCPTerminal主機PrinterPrinterTerminal主機主機ARPAnetCCP（CommunicationControlProcessor）,通信控制處理機ARPAnet的設(shè)計思想：支持資源共享采用分布式控制技術(shù)采用分組交換技術(shù)使用通信控制處理機采用分層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程ARPA(Advancedresearchprojectagency，美國國防部高級研究計劃署)8ARPAnet的貢獻(xiàn)：完成了對計算機網(wǎng)絡(luò)定義、分類與子課題研究內(nèi)容的描述；提出了資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)的兩級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的概念；研究了報文分組交換的數(shù)據(jù)交換方法；采用了層次結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型與協(xié)議體系；促進(jìn)了TCP/IP協(xié)議的發(fā)展；為Internet的形成與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程91.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程第三階段：1970s~1980s計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的研究(OSI模型)局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展（802工程規(guī)模）10計算機網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化20世紀(jì)70年代后期，開始提出發(fā)展計算機網(wǎng)絡(luò)的國際標(biāo)準(zhǔn)化問題。ISO、CCITT、IEEE等都成立了專門的研究機構(gòu)，研究計算機系統(tǒng)的互連、計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化等問題。1984年，ISO正式頒布了一個稱為“開放系統(tǒng)互連基本參考模型”（OSI模型）的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO7498。1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程11局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展20世紀(jì)80年代是局域網(wǎng)大發(fā)展時期，也是局域網(wǎng)的成熟年代，其主要特點是局域網(wǎng)的商品化和標(biāo)準(zhǔn)化。Ethernet（802.3）TokenRing（805.5）ARCnet（802.4））1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程Token

RingToken

BusEthernet121.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程第四階段：1990s~現(xiàn)在高速、互連、智能化和廣泛應(yīng)用階段Internet技術(shù)的廣泛應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)計算技術(shù)的研究與發(fā)展寬帶城域網(wǎng)與接入網(wǎng)技術(shù)的研究與發(fā)展網(wǎng)絡(luò)與信息安全技術(shù)的研究與發(fā)展131.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程1.1.2Internet簡介因特網(wǎng)的演進(jìn)1969—1983研究試驗階段1983—1994因特網(wǎng)在教育科研領(lǐng)域廣泛使用的實用階段1994—現(xiàn)在商業(yè)化發(fā)展階段14Intertnet的發(fā)展過程美國主干網(wǎng)是因特網(wǎng)的主干中心，其發(fā)展經(jīng)過三個階段:ARPAnet階段(1969～1990)NSFnet階段(1986～1992)ANSnet階段(1992年后)1969——————ARPAnet建立，連接四個節(jié)點1977———發(fā)展到57個節(jié)點，連接100多臺主機1981

———

分為民用ARPAnet和軍用MILnet1985——————NSFnet組建1987———NSFnet組建基于TCP/IP協(xié)議的主干1988.9———

新主干速度達(dá)到T1級(1.544Mbps)1989

———CERN推出分布式超媒體技術(shù)1990———NSFnet全面取代ARPAnet1990———ANS公司成立，建立了T3級主干網(wǎng)1991———NSFnet的全部主干與T3級主干連通1991———CERN發(fā)布第一個圖形瀏覽器1995———————NSFnet改為ANSnet，正式商業(yè)化

Internet的發(fā)展引起了商家的極大興趣。1992年，美國IBM、MCI、MERIT三家公司聯(lián)合組建了一個高級網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司（ANS），建立了一個新的網(wǎng)絡(luò)，叫做ANSnet，成為Internet的另一個主干網(wǎng)。它與NSFnet不同，NSFnet是由國家出資建立的，而ANSnet則是ANS公司所有，從而使Internet開始走向商業(yè)化。NGN15Intertnet的迅猛發(fā)展二十世紀(jì)九十年代起，Internet進(jìn)入快速發(fā)展時期?，F(xiàn)在正以超摩爾定律的速度發(fā)展（摩爾定律：芯片容量每18個月翻一番，而成本降低50%）?，F(xiàn)在Internet的規(guī)模、業(yè)務(wù)量和帶寬每6~9個月翻一番，而成本降低50%。YearsHostsontheInternet899091929394959697161.2計算機網(wǎng)絡(luò)的定義和功能1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義定義：以能夠相互共享資源的方式互連起來的自主計算機系統(tǒng)的集合。共享資源：共同使用網(wǎng)絡(luò)中的軟、硬件資源?；ミB：計算機之間可以通過某種通信媒體進(jìn)行相互通信。自主計算機：指能夠自主地完成啟動停止和對所屬資源進(jìn)行控制的計算機。17計算機網(wǎng)絡(luò)形成的要素至少具有兩臺以上的自主計算機，且這些計算機之間有通信和共享的需求；各個計算機之間要使用某種通信線路相互連接；要制定一套各方認(rèn)可的通信規(guī)則。181.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的功能資源共享

資源共享是計算機網(wǎng)絡(luò)的核心功能。數(shù)據(jù)通信

數(shù)據(jù)通信是計算機網(wǎng)絡(luò)的最基本的功能之一。分布式處理

大型的綜合問題，可以通過一些算法分解成一系列的小問題，分散到網(wǎng)上的不同計算機上，進(jìn)行分布式處理。負(fù)載均衡

當(dāng)網(wǎng)上某一臺計算機負(fù)擔(dān)過重時，可將作業(yè)轉(zhuǎn)交給網(wǎng)上空閑的計算機去處理，均衡負(fù)載，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可用性。提高可靠性

網(wǎng)上的各計算機通過網(wǎng)絡(luò)可以互為后備，使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性大大地高于單獨的計算機系統(tǒng)。1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的定義和功能191.3計算機網(wǎng)絡(luò)的組成

1.3.1計算機網(wǎng)絡(luò)的硬件組成1．網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器2．網(wǎng)絡(luò)工作站3．傳輸介質(zhì)4．網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備傳輸介質(zhì)：雙絞線以太網(wǎng)卡集線器/交換機/路由器各種工作站網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器20網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(Server)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)中的核心控制部件。其主要功能是管理和調(diào)度網(wǎng)絡(luò)中的共享設(shè)備，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。運行網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)NOS管理和調(diào)度網(wǎng)絡(luò)中的共享資源監(jiān)控用戶工作站的活動，協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)用戶的需求網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通常分為四類：文件服務(wù)器打印服務(wù)器應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器通信服務(wù)器21網(wǎng)絡(luò)工作站(Workstation)

網(wǎng)絡(luò)工作站是一臺連網(wǎng)的自主計算機。它是網(wǎng)絡(luò)用戶的工作場所。網(wǎng)上各站點的用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)相互通信，可以共享網(wǎng)絡(luò)中的資源。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中的客戶端程序就運行在工作站的操作系統(tǒng)之上。22傳輸介質(zhì)

傳輸介質(zhì)是計算機網(wǎng)絡(luò)

中連接各個節(jié)點之間的

物理通路。計算機網(wǎng)絡(luò)中常用的傳

輸介質(zhì)分為：

1、有線傳輸介質(zhì)——

雙絞線

同軸電纜

光纖

2、無線傳輸介質(zhì)——

激光、紅外線

微波和衛(wèi)星線路23網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備種類繁多，提供的功能各不相同，它們共同具有的功能是信號的接收和發(fā)送。常用的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備有：

網(wǎng)絡(luò)適配器、調(diào)制解調(diào)器、集線器、交換機、路由器等。241.3計算機網(wǎng)絡(luò)的組成1.3.2計算機網(wǎng)絡(luò)的軟件組成1．網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)除了具有常規(guī)操作系統(tǒng)所應(yīng)具有的功能外，還應(yīng)具有網(wǎng)絡(luò)通信、網(wǎng)絡(luò)資源管理和各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。2．網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件網(wǎng)絡(luò)適配器驅(qū)動程序、子網(wǎng)協(xié)議和應(yīng)用協(xié)議251.3計算機網(wǎng)絡(luò)的組成1.3.3通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)計算機網(wǎng)絡(luò)的各個組成部分，按邏輯功能可分為兩級結(jié)構(gòu)：主機CCPCCPTerminal主機PrinterPrinterTerminal主機主機通信子網(wǎng)資源子網(wǎng)26通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)

由負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的自主計算機、終端機、終端控制器、連網(wǎng)外設(shè)、各種軟件資源與數(shù)據(jù)資源組成。負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。通信子網(wǎng)

由網(wǎng)絡(luò)通信控制處理機、通信線路、各種網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備以及相關(guān)軟件組成。負(fù)責(zé)全網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理工作。271.4計算機網(wǎng)絡(luò)的分類分類方法：分類標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)名稱物理范圍

局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)管理方法基于客戶機/服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)、對等網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)Windows網(wǎng)絡(luò)、Netware網(wǎng)絡(luò)、UNIX網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議NETBEUI網(wǎng)絡(luò)、IPX/SPX網(wǎng)絡(luò)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)等拓?fù)淇偩€型網(wǎng)絡(luò)、星型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)等

體系結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、AppleTalk網(wǎng)絡(luò)等

28

1.4.1按網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍分類按覆蓋的地理范圍進(jìn)行分類，計算機網(wǎng)絡(luò)可以分為以下三類：局域網(wǎng)（localareanetwork

，

LAN）；城域網(wǎng)（metropolitanareanetwork

，

MAN）；廣域網(wǎng)（wideareanetwork，WAN）。1.4計算機網(wǎng)絡(luò)的分類29LAN、MAN、WAN的距離標(biāo)準(zhǔn)30局域網(wǎng)的技術(shù)特點覆蓋較小的地理范圍；提供高的數(shù)據(jù)傳輸速率（10Mb/s～10Gb/s）、低誤碼率的高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境；一般屬于一個單位所有，易于建立、維護(hù)與擴展；從介質(zhì)訪問控制方法的角度，局域網(wǎng)可分為共享介質(zhì)式局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng)兩類。31局域網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域個人計算機局域網(wǎng)大型計算設(shè)備群的后端網(wǎng)絡(luò)存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)辦公室與實驗室的網(wǎng)絡(luò)企業(yè)與學(xué)校的主干網(wǎng)

32城域網(wǎng)的技術(shù)特點城域網(wǎng)是介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)；城域網(wǎng)設(shè)計的目標(biāo)是要滿足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機關(guān)、公司的多個局域網(wǎng)互連的需求；實現(xiàn)大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語音、圖形與視頻等多種信息的傳輸功能；城域網(wǎng)在技術(shù)上與局域網(wǎng)相似。33廣域網(wǎng)的技術(shù)特點廣域網(wǎng)也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)。覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里；覆蓋一個國家、地區(qū)，或橫跨幾個洲，形成國際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)；通信子網(wǎng)主要使用分組交換技術(shù)；它將分布在不同地區(qū)的計算機系統(tǒng)互連起來，達(dá)到資源共享的目的。341.4.2按網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)進(jìn)行分類通信信道的類型有兩類：

廣播通信信道：一條公共的通信信道被多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點共享。

點-點通信信道：每條物理線路連接一對節(jié)點。相應(yīng)的計算機網(wǎng)絡(luò)也可以分為兩類：

廣播式網(wǎng)絡(luò)（broadcastnetworks）：采用廣播機制。

點-點式網(wǎng)絡(luò)（point-to-pointnetworks）：采用分組交換和路由選擇機制。

1.4計算機網(wǎng)絡(luò)的分類351.5計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

是指計算機網(wǎng)絡(luò)的硬件系統(tǒng)的連接形式，即網(wǎng)絡(luò)的硬件布局。計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^網(wǎng)中節(jié)點與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)絡(luò)中各實體間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕侵竿ㄐ抛泳W(wǎng)的拓?fù)錁?gòu)型。拓?fù)湓O(shè)計對網(wǎng)絡(luò)性能、系統(tǒng)可靠性與通信費用都有重大影響。常用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆校嚎偩€形、環(huán)形、星形、網(wǎng)狀、樹形、混合型。36基本的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

星形總線型環(huán)型網(wǎng)狀交換機37總線拓?fù)溆靡粭l中央主電纜將網(wǎng)上的所有計算機串接起來。這條電纜就稱為總線。網(wǎng)上任一節(jié)點的信息均可沿總線向兩邊傳播。優(yōu)點：

1、結(jié)構(gòu)簡單，容易布線，易于擴充；

2、設(shè)備量少，成本低。缺點：

1、由于信號損耗的影響，總線長度受限制。

2、可靠性較低，且故障排查較難。

3、當(dāng)節(jié)點過多時，傳輸效率降低?？偩€型注意使用終結(jié)器38環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)上的所有計算機均串接在一條閉合環(huán)路上。信息沿著環(huán)路按固定方向在各個節(jié)點之間順序傳遞。優(yōu)點：

1、信息沿固定方向流動，節(jié)點間的通路唯一，路徑控制簡單；缺點：

2、環(huán)路封閉，介質(zhì)訪問控制較復(fù)雜。

3、當(dāng)節(jié)點過多時，傳輸效率降低，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間變長。

4、網(wǎng)絡(luò)成本較高。39星形拓?fù)渚W(wǎng)上所有計算機均以“點對點”的形式連接到一個中央節(jié)點上。中央節(jié)點控制了整個網(wǎng)絡(luò)的通訊。任何兩個節(jié)點之間的通訊都必須經(jīng)過它。優(yōu)點：

1、結(jié)構(gòu)簡單，便于管理，網(wǎng)絡(luò)檢

錯容易；

2、控制簡便，易于擴充。缺點：

1、共享能力差，線路利用率不高；

2、中央節(jié)點負(fù)荷太重。40網(wǎng)形拓?fù)渚W(wǎng)狀布局無固定連接方式，網(wǎng)絡(luò)中任意兩個節(jié)點之間至少有二、三條通路。特點：

1、容錯能力最強。

2、信息沒有固定流向，網(wǎng)絡(luò)控制是分布式的。

3、建網(wǎng)費用高，布線困難。網(wǎng)狀布局通常只用于大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和公共的通信主干網(wǎng)。如：

幀中繼網(wǎng)絡(luò)、ATM網(wǎng)絡(luò)等。411.5計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)廣播信道通信子網(wǎng)中的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線形、環(huán)形點-點線路的通信子網(wǎng)中的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

環(huán)形、星形、網(wǎng)狀、混合421.6計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.6.1協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)的概念1.協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的規(guī)則、約定與標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三要素：語法、語義與時序。語法（Syntax）：是用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)與格式、數(shù)據(jù)編碼、電平信號等。語義（Semantics）：控制信息的內(nèi)容，需要做出的動作及響應(yīng)；時序（Timing）：事件實現(xiàn)（信息交流）順序的詳細(xì)說明。431.6計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介2.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)是一種非常復(fù)雜的系統(tǒng)，因此連網(wǎng)的計算機之間的通信過程是一個非常復(fù)雜的過程。為了實現(xiàn)這一過程，通常以分層的觀點來分析網(wǎng)絡(luò)的各個組成部分的功能。計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)對計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該實現(xiàn)的功能進(jìn)行了精確的定義。44分層的好處降低網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性標(biāo)準(zhǔn)化部件接口便于模塊化設(shè)計保證不同類型部件的互操作性加快了發(fā)展速度簡化了教學(xué)通過“分而治之”，使復(fù)雜問題簡單化！45郵政系統(tǒng)中的通信過程461.6計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.6.2ISO/OSI參考模型為了解決各種不同類型的計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)之間的互連問題，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO提出了開放系統(tǒng)互連的參考模型OSI/RM

(OpenSystemInterconnectionReferenceMode)47ISO/OSI參考模型OSI模型7.應(yīng)用層6.表示層5.會話層4.傳輸層3.網(wǎng)絡(luò)層2.數(shù)據(jù)鏈路層1.物理層7.應(yīng)用層6.表示層5.會話層4.傳輸層3.網(wǎng)絡(luò)層2.數(shù)據(jù)鏈路層1.物理層傳輸介質(zhì)bitsframespacketssegments虛擬通信48OSI/RM分層的原則網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點都具相同的層次；不同節(jié)點的相同層具有相同的功能；同一節(jié)點內(nèi)各相鄰層之間通過接口通信；每一層可以使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)；不同節(jié)點的對等層通過協(xié)議來實現(xiàn)對等層之間的通信。49OSI/RM的特性它是一種異構(gòu)系統(tǒng)互連的分層結(jié)構(gòu)；提供了控制互連系統(tǒng)交互規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)框架；定義了一種抽象結(jié)構(gòu)，而非具體實現(xiàn)的描述；不同系統(tǒng)的對等實體之間的通信由該層的協(xié)議管理；同一系統(tǒng)相鄰層之間的接口定義了原語操作和低層向高層提供的服務(wù)；定義了面向連接和無連接的數(shù)據(jù)交換服務(wù)；直接的數(shù)據(jù)傳送僅在最底層實現(xiàn)；每層完成所定義的功能，修改本層功能并不影響其它層。50層的概念層是開放系統(tǒng)的邏輯劃分，代表功能上相對獨立的一個子系統(tǒng)。（N）層表示OSI層次結(jié)構(gòu)中的任一層，（N＋1）層表示指定層次的相鄰上層，（N－1）層表示指定層次的相鄰下層。層的功能各層具有的通信能力，是內(nèi)在的通信能力，由標(biāo)準(zhǔn)指定。每一層的通信實體都向相鄰上層提供一定的服務(wù)。

本層的服務(wù)應(yīng)是相鄰下層的服務(wù)與本層功能的綜合。

即：（N）層服務(wù)＝（N）層功能＋（N－1）服務(wù)51服務(wù)（service）服務(wù)

分層體系結(jié)構(gòu)中，下層通信實體（服務(wù)提供者）為上層實體（服務(wù)用戶）提供的通信功能。

Service:whatistobedone,butnothowtodoit.服務(wù)原語（serviceprimitive）

服務(wù)是通過一組所謂“服務(wù)原語”來執(zhí)行。服務(wù)原語可劃分為以下四類，每種代表一種通信操作：

request（請求）,用戶實體要求服務(wù)做某項工作

indication（指示），用戶實體被告知某事件發(fā)生

response（響應(yīng)），用戶實體表示對某事件的響應(yīng)

confirm（證實），用戶實體收到關(guān)于它的請求的答復(fù)52實體和用戶實體所謂實體，指能夠發(fā)送和接收信息的任何軟硬件設(shè)施。實體是層功能實現(xiàn)的真正承擔(dān)者(相應(yīng)的硬軟件)。

一個系統(tǒng)可以包含一至多個實體。

不同系統(tǒng)中處在同一層的實體為對等實體。為了實現(xiàn)資源共享，網(wǎng)絡(luò)中不同實體之間應(yīng)能相互通信。用戶相鄰上層的實體是本層服務(wù)的使用者，稱為層的用戶。53OSI層間通信相鄰層之間通信：

相鄰的上下層之間的通信屬于局部問題，OSI模型中只定義了通信的內(nèi)容（服務(wù)原語），未規(guī)定這些內(nèi)容的具體表現(xiàn)形式和層間通信實現(xiàn)的具體方法。對等層之間通信：

對等層是指不同開放系統(tǒng)中的相同層次，對等層之間通信發(fā)生在不同開放系統(tǒng)的相同層次之間。對等層之間的通信是目的，相鄰層之間的通信是手段。通過相鄰層之間的通信，實現(xiàn)對等層之間的通信。54OSI數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)單元（DU）：OSI環(huán)境中交換的數(shù)據(jù)。服務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDU）：

相鄰層間交換的數(shù)據(jù)單元，SDU為服務(wù)原語的表現(xiàn)形式。接口數(shù)據(jù)單元（IDU）：

相鄰層界面上體現(xiàn)的數(shù)據(jù)單元，IDU＝SDU＋接口控制信息ICI。

協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）：對等層間交換的數(shù)據(jù)單元，

PDU的內(nèi)容和格式由協(xié)議精確地定義。

N層的PDU作為N－1層的SDU傳遞給下層，直至對等層實體。55OSI參考模型各層的功能物理層的主要功能：實現(xiàn)比特流的透明傳輸，為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；利用傳輸介質(zhì)為通信的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間建立、管理和釋放物理連接；物理層的數(shù)據(jù)傳輸單元是“比特”。56數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能：采用差錯控制與流量控制方法，使有差錯的物理線路變成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。在物理層提供的服務(wù)基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)鏈路層在通信的實體間建立數(shù)據(jù)鏈路連接；傳輸以“幀”為單位的數(shù)據(jù)包。OSI參考模型各層的功能57網(wǎng)絡(luò)層的主要功能：通過路由選擇算法為分組通過通信子網(wǎng)選擇最適當(dāng)?shù)穆窂剑粸閿?shù)據(jù)在節(jié)點之間傳輸創(chuàng)建邏輯鏈路；實現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)絡(luò)互連等功能；向傳輸層提供面向連接或無連接的服務(wù)；數(shù)據(jù)傳輸單元是“分組”（包）。OSI參考模型各層的功能58傳輸層的主要功能：向用戶提供可靠端到端（end-to-end）服務(wù)；處理數(shù)據(jù)包錯誤、數(shù)據(jù)包次序，以及其他一些關(guān)鍵傳輸問題；傳輸層向高層屏蔽了下層數(shù)據(jù)通信的細(xì)節(jié)，是計算機通信體系結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵的一層；傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元是“段”。OSI參考模型各層的功能59會話層的主要功能：負(fù)責(zé)維護(hù)兩個節(jié)點之間會話連接的建立和管理管理數(shù)據(jù)交換。表示層的主要功能：用于處理在兩個通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式；數(shù)據(jù)格式變換、數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)。應(yīng)用層的主要功能:為各種應(yīng)用程序提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。OSI參考模型各層的功能60Application提供各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用接口Presentation數(shù)據(jù)表示、壓縮與加密Session主機間的會話管理Transport端到端的可靠傳輸Network尋址和路由選擇DataLink相鄰節(jié)點間的可靠傳輸Physical二進(jìn)制比特流傳輸資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)OSI參考模型各層的功能611.6計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.6.3TCP/IP參考模型什么是TCP/IP?TCP/IP是TransmissionControlProtocol/InternetProtocol的縮寫。它是一組通信協(xié)議的代名詞。TCP/IP最初是為ARPAnet開發(fā)的，其目的是為了使由不同類型的操作系統(tǒng)所組成的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的相異節(jié)點可以相互通信。后來伯克利大學(xué)將它包含在BSDUNIX中實現(xiàn)。由于UNIX的發(fā)展，經(jīng)過多年的研制和改進(jìn)，TCP/IP已成為目前國際上異種機、異種網(wǎng)相互連接的一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。62TCP/IP協(xié)議的特點開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn);獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng)；獨立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于互連網(wǎng)中；統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)中都具有惟一的地址；標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務(wù)。63TCP/IP的層次結(jié)構(gòu)TCP/IP與OSI體系結(jié)構(gòu)的比較：64TCP/IP的各層功能網(wǎng)絡(luò)接口層（主機-網(wǎng)絡(luò)層）該層負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收IP數(shù)據(jù)報;允許主機連入網(wǎng)絡(luò)時使用多種現(xiàn)成的與流行的協(xié)議;充分體現(xiàn)出TCP/IP協(xié)議的兼容性與適應(yīng)性，它也為TCP/IP的成功奠定了基礎(chǔ)?；ミB層相當(dāng)于OSI模型網(wǎng)絡(luò)層的無連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；處理互連的路由選擇、流控與擁塞問題；IP協(xié)議是無連接的、提供“盡力而為”服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。65TCP/IP的各層功能傳輸層主要功能是在互連網(wǎng)中源主機與目的主機的對等實體間建立用于會話的端-端連接；傳輸控制協(xié)議TCP是一種可靠的面向連接協(xié)議；用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP是一種不可靠的無連接協(xié)議。應(yīng)用層該層包括了OSI模型的應(yīng)用層、表示層和會話層的大部分功能向用戶提供一組常用的應(yīng)用協(xié)議，如：FTP、Telnet、SMTP、SNMP、HTTP和DNS等等。66TCP/IP的工作原理數(shù)據(jù)封裝的過程Data0111111010101100010101101010110001FTPmessageFrame(mediumdependent)

DataSegmentPacketBitsDataSegmentHeaderDataSegmentHeaderNetworkHeaderFrameTrailerFrameHeaderDataSegmentHeaderNetworkHeader(Bytes)67TCP/IP的工作原理在源主機端是一個數(shù)據(jù)逐層封裝的過程；在目的主機則是一個逐層拆封的過程。NET1NET3Router1Router2HostAHostBNet1Net3應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層接口層網(wǎng)際層接口層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層接口層HaHbR1Net2網(wǎng)際層接口層R2681.7計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織

1.7.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化組織1．國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（InternationalStandardOrganization）2．國際電報電話咨詢委員會CCITT（ConsultativeCommitteeonInternationalTelegraphandTelephone）3．國際電信聯(lián)盟ITU（InternationalTelecommunicationsUnion）4．電氣和電子工程師協(xié)會IEEE（InstituteofElectricalandElectronicEngineers）5．美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會（ANSI）69國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISOISO(InternationalOrganizationforStandard)成立于1947年,是世界上最大的國際標(biāo)準(zhǔn)化專門機構(gòu)，是聯(lián)合國甲級咨詢機構(gòu)。它的成員是89個成員國的國家標(biāo)準(zhǔn)化組織。美國在ISO中的代表是ANSI，大家所熟悉的ASCII和C語言的工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，就是由ANSI所制定的。ISO在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的最突出貢獻(xiàn)就是提出OSI參考模型，該模型是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史上的一個重要里程碑。70電氣和電子工程師協(xié)會IEEEIEEE（InstituteofElectricalandElectronicEngineers）是世界上最大的專業(yè)技術(shù)團(tuán)體，由計算機和工程學(xué)專業(yè)人士組成。它創(chuàng)辦了許多刊物，定期舉行研討會，還有一個專門負(fù)責(zé)制定標(biāo)準(zhǔn)的下