計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)探討專題

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)探討專題計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的背景——網(wǎng)絡(luò)的狀況多種通信媒介——有線、無線…不同種類的設(shè)備——通用、專用…不同的操作系統(tǒng)——Unix、Windows…不同的應(yīng)用環(huán)境——固定、移動(dòng)…不同種類業(yè)務(wù)——分時(shí)、交互、實(shí)時(shí)…它們互相交織，形成了非常復(fù)雜的系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境——網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)性。網(wǎng)絡(luò)異質(zhì)性問題的解決網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)就是使這些用不同媒介連接起來的不同設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在不同的應(yīng)用環(huán)境下實(shí)現(xiàn)互操作性，并滿足各種業(yè)務(wù)的需求的一種粘合劑，它營造了一種“生存空間”任何廠商的任何產(chǎn)品、以及任何技術(shù)只要遵守這個(gè)空間的行為規(guī)則，就能夠在其中生存并發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)解決異質(zhì)性問題采用的是分層方法——把復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)問題劃分為若干個(gè)較小的、單一的問題，在不同層上予以解決。層次結(jié)構(gòu)方法要解決的問題1.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有哪些層次？每一層的功能是什么？（分層與功能）2.各層之間的關(guān)系是怎樣的？它們?nèi)绾芜M(jìn)行交互？（服務(wù)與接口）3.通信雙方的數(shù)據(jù)傳輸要遵循哪些規(guī)則？（協(xié)議）網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò)接入通信服務(wù)文件傳送通信服務(wù)文件傳送通信網(wǎng)絡(luò)文件及文件傳送命令與通信有關(guān)的報(bào)文計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層通信計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)各層獨(dú)立靈活性好各層對(duì)上層屏蔽下層的差異性易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)便于標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念層：系統(tǒng)中能提供某一種或一類服務(wù)功能集合的“邏輯構(gòu)造”實(shí)體：實(shí)體指任何可發(fā)送或接收信息的硬件或者軟件進(jìn)程網(wǎng)絡(luò)每層中至少有一個(gè)實(shí)體（entity）?？梢允擒浖?shí)體（如進(jìn)程）或硬件實(shí)體（如網(wǎng)卡）。許多情況下實(shí)體是一個(gè)特定的軟件模塊。對(duì)等實(shí)體（peerentity）：不同設(shè)備中同一層內(nèi)的實(shí)體網(wǎng)絡(luò)通信是對(duì)等實(shí)體之間的通信，由協(xié)議（傳輸控制規(guī)程）控制協(xié)議通信雙方在通信過程中必須遵循的一組規(guī)則和約定協(xié)議主要是由語法、語義、時(shí)序三要素組成①語法：通信雙方在通信中交換數(shù)據(jù)時(shí)，用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)與格式。②語義：數(shù)據(jù)格式中各部分（協(xié)議元素）表示何種信息，以及完成的動(dòng)作與做出的響應(yīng)。③時(shí)序：指的是對(duì)事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明服務(wù)服務(wù)（service）就是網(wǎng)絡(luò)中各層向其相鄰上層提供的一組操作，即本層的功能在分層結(jié)構(gòu)中，每一層的目的都是向上層提供服務(wù)，使用下層提供的服務(wù)服務(wù)是垂直的，由層間接口提供，某層的服務(wù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)上層屏蔽協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等層實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合協(xié)議控制下對(duì)等實(shí)體間的通信，使本層能向上層提供服務(wù)要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務(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)議協(xié)議是水平的，在對(duì)等實(shí)體之間傳遞。服務(wù)是垂直的，在同一節(jié)點(diǎn)相鄰層之間調(diào)用。協(xié)議和服務(wù)的區(qū)別與聯(lián)系接口同一節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)內(nèi)相鄰層之間交換信息的連接點(diǎn)低層對(duì)高層的服務(wù)通過接口提供接口不變，底層的功能不變網(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｝74年，IBM首先公布了世界上第一個(gè)商品化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)---系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（SNA，SystemNetworkArchitecture），凡遵循SNA的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可互連77年3月，ISO的TC97成立SC16專門研究“開放系統(tǒng)互連”，并于84年提出了開放系統(tǒng)互連參考模型，即著名的ISO7498國際標(biāo)準(zhǔn)，記為OSI/RM?！伴_放系統(tǒng)”指能遵照某種共同的標(biāo)準(zhǔn)互連而相互作用的系統(tǒng)ISO/OSI體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)生背景ISO/OSIRM結(jié)構(gòu)特點(diǎn)ISO/OSIRM采用分層結(jié)構(gòu)化方法在OSI中采用三級(jí)抽象：參考模型（即體系結(jié)構(gòu)）、服務(wù)定義、協(xié)議規(guī)范（即協(xié)議規(guī)格說明OSI/RM中，采用7層的體系結(jié)構(gòu)OSI/RM并非一般的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而是為制定標(biāo)準(zhǔn)用的概念性框架應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層通信子網(wǎng)承上啟下直接面向用戶，為應(yīng)用程序提供接口和服務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、加密、壓縮會(huì)話管理，協(xié)商進(jìn)程間通信方式向上層提供獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)的、可靠數(shù)據(jù)傳輸尋址和路由選擇，將分組傳給正確的主機(jī)成幀，差錯(cuò)、流量控制規(guī)定物理信號(hào)形式、接口、速率OSI七層參考模型資源子網(wǎng)OSI/RM特征分析高三層：面向應(yīng)用，負(fù)責(zé)信息處理，屬于資源子網(wǎng)低三層：面向通信，負(fù)責(zé)信息傳遞，屬于通信子網(wǎng)傳輸層：承上啟下主機(jī)中包含全部七層的功能交換節(jié)點(diǎn)一般只包括低三層或低兩層的功能物理通信：層間縱向的信息交換虛擬通信：橫向?qū)Φ葘娱g的信息交換應(yīng)用層表示層傳輸層會(huì)話層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層傳輸層會(huì)話層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層協(xié)議表示層協(xié)議會(huì)話層協(xié)議傳輸層協(xié)議傳輸介質(zhì)主機(jī)A主機(jī)B網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)交換設(shè)備的OSI參考模型路由器路由器OSI/RM中的重要概念服務(wù)訪問點(diǎn)數(shù)據(jù)單元服務(wù)原語在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實(shí)體交換信息的地方，稱為服務(wù)訪問點(diǎn)（ServiceAccessPoint,SAP）表示上下層實(shí)體間的邏輯接口上層實(shí)體是通過下層的服務(wù)訪問點(diǎn)SAP使用下層所提供的服務(wù)。每個(gè)SAP有唯一的識(shí)別地址；每個(gè)層間接口可以有多個(gè)SAP服務(wù)訪問點(diǎn)SAP數(shù)據(jù)單元-信息傳遞的單位

服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU（ServiceDataUnit）

送往對(duì)等層實(shí)體的用戶數(shù)據(jù)---“凈荷”協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（ProtocolDataUnit）

同等層水平方向傳送的數(shù)據(jù)單元，由SDU+送往同層對(duì)等實(shí)體的協(xié)議控制信息PCI接口數(shù)據(jù)單元IDU（InterfaceDataUnit）

在相鄰層接口間傳送的數(shù)據(jù)單元，由PDU+送往下層的接口控制信息ICI（N）PCI（N）SDU（N）PDU（N-1）ICI（N-1）IDU（N-1）SDU（N-1）ICI（N-1）PCI（N-1）PDU（N）層（N-1）層SDU、PDU和IDU間的關(guān)系注意：1、在數(shù)據(jù)的傳輸過程中相鄰層和對(duì)等層之間都伴隨著控制信息的傳遞。2、PDU在OSI各層名稱不同?！胺?wù)”在形式上是用一組服務(wù)原語（Serviceprimitives）來描述的指服務(wù)用戶與提供者之間交互時(shí)所交換的一些必要信息上層實(shí)體通過服務(wù)原語向下層實(shí)體請(qǐng)求服務(wù)，下層實(shí)體用原語報(bào)告服務(wù)情況。服務(wù)原語服務(wù)原語類型請(qǐng)求（Request）指示（Indication）響應(yīng)（Response）證實(shí)（Confirm）意義一個(gè)實(shí)體希望得到某種服務(wù)把關(guān)于某一事件的信息告訴某一實(shí)體一個(gè)實(shí)體愿意響應(yīng)某一事件把一個(gè)實(shí)體的服務(wù)請(qǐng)求加以確認(rèn)并告訴它OSIRM規(guī)定的四種服務(wù)原語及其意義服務(wù)分為需要證實(shí)的服務(wù)和不需要證實(shí)的服務(wù)兩類，前者使用全部四種服務(wù)原語，而后者使用兩種服務(wù)原語系統(tǒng)A用戶ARequestConfirmRequest需要證實(shí)的服務(wù)不需要證實(shí)的服務(wù)服務(wù)層系統(tǒng)B用戶BIndicationResponseIndication服務(wù)用戶服務(wù)用戶協(xié)議服務(wù)提供者SAPSAP提供服務(wù)交換原語交換原語相鄰兩層之間關(guān)系的概括計(jì)算機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸，首先需打包，稱為封裝，即在數(shù)據(jù)之前攜帶特定的協(xié)議頭部（報(bào)頭,PCI）數(shù)據(jù)協(xié)議頭如同發(fā)送郵件：信封寫有源地址和目的地址，還要寫明用航空或掛號(hào)…數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)封裝TCP頭應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)TCP頭應(yīng)用層數(shù)據(jù)IP頭幀頭TCP頭應(yīng)用層數(shù)據(jù)IP頭幀尾TCP/IP協(xié)議的封裝應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層數(shù)鏈層物理層OSI/RM最底層，直接面向承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砻襟w傳輸單位：比特物理層的任務(wù)：在物理媒體上為數(shù)據(jù)鏈路層提供比特流的物理連接，而不考慮信息的意義與構(gòu)成。物理層協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)物理設(shè)備（DTE與DCE）間的接口標(biāo)準(zhǔn)物理層的作用：使各種DTE與DCE之間能連接在一起協(xié)調(diào)工作，透明地傳送比特流。機(jī)械特性電氣特性功能特性規(guī)程特性物理層協(xié)議的四個(gè)特性

描述接插件的規(guī)格尺寸、引腳數(shù)量、排列及鎖定裝置等如：EIARS-232使用ISO2110標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定DTE為插針（DB-25-P），DCE為插孔（DB-25-S）EIA-232-E標(biāo)準(zhǔn)（RS-232-C）

EIA69年制定的RS-232-C。RS表示EIA推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)號(hào)，C是標(biāo)準(zhǔn)RS-232后的第三個(gè)修訂版。1987年1月，經(jīng)修改后名為EIA-232-D。1991年修訂為EIA-232-E。由于標(biāo)準(zhǔn)修改不多，現(xiàn)在廠商仍用舊名，稱“提供232接口”機(jī)械特性8.48cm(最大）8.23cm(最小）EIARS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)接收和發(fā)送器電路特性的說明，信號(hào)的波形、結(jié)構(gòu)、電平、正負(fù)邏輯、傳輸速率及傳輸距離等。如:EIARS-232采用負(fù)邏輯邏輯0：+5V～+15V邏輯1：-5V～-15V數(shù)據(jù)傳輸率：0～20kbps傳輸距離：15米電氣特性如:RS-232定義了25針連接器中的20條連接線，常用有10條或9個(gè)引腳（“保護(hù)地”