計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議

關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議1，定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由多個(gè)互連的結(jié)點(diǎn)組成，結(jié)點(diǎn)之間要不斷地交換數(shù)據(jù)和控制信息。為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、準(zhǔn)則或約定即稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

2，組成：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下三個(gè)要素組成（也可稱為關(guān)鍵要素）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(dòng)作及做出何種應(yīng)答③即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明

3，分層的好處對(duì)于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其結(jié)構(gòu)最好采用層次式。分層可以有以下幾個(gè)好處：①各層之間是獨(dú)立的

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②靈活性好③結(jié)構(gòu)上可分隔開④易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)⑤有利于標(biāo)準(zhǔn)化工作網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是不可缺少的，一個(gè)功能完備的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要制定一套復(fù)雜的協(xié)議集，對(duì)于復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議最好的組織方式是層次結(jié)構(gòu)模型。我們將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型和各層協(xié)議的集合定義為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。換句話說，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所應(yīng)完成的功能的精確定義。體系結(jié)構(gòu)與其具體實(shí)現(xiàn)是不同的，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是抽象的，是對(duì)功能的精確描述，而實(shí)現(xiàn)是具體的是真正運(yùn)行的硬件和軟件。第3頁(yè),共18頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）相關(guān)概念

下面介紹一些與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有關(guān)的相關(guān)的重要概念

1，系統(tǒng)和實(shí)體系統(tǒng)也叫做網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或簡(jiǎn)稱結(jié)點(diǎn)。是網(wǎng)絡(luò)中有自治能力的計(jì)算機(jī)或交換設(shè)備。實(shí)體包括硬件實(shí)體和軟件實(shí)體。是指每個(gè)層次中能夠發(fā)送和接受信息的任何東西。

2，協(xié)議棧是指特定系統(tǒng)中所有層次的協(xié)議的列表

3，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指層次結(jié)構(gòu)與協(xié)議的集合第4頁(yè),共18頁(yè)，2024年2月25日，星期天

4，接口與服務(wù)

接口是相鄰兩層之間的邊界，底層通過接口為上層提供服務(wù)服務(wù)的使用者和提供者通過服務(wù)訪問點(diǎn)直接聯(lián)系所謂服務(wù)訪問點(diǎn)是指相鄰兩層實(shí)體之間通過接口調(diào)用服務(wù)或提供服務(wù)的聯(lián)系點(diǎn)

5，面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)服務(wù)分為面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)。面向連接的服務(wù)有一個(gè)面向連接的過程，這種服務(wù)可靠性高，而且保證數(shù)據(jù)順序傳輸。無連接的服務(wù)不需要維持連接，可靠性低，也不保證數(shù)據(jù)的傳輸順序。第5頁(yè),共18頁(yè)，2024年2月25日，星期天6，服務(wù)原語服務(wù)通常由一系列的服務(wù)原語來描述的，所謂原語就是不可再細(xì)分的意思

7，服務(wù)訪問點(diǎn)服務(wù)訪問點(diǎn)是相鄰兩層實(shí)體之間通過接口調(diào)用服務(wù)方式或提供服務(wù)的聯(lián)系點(diǎn)

8，協(xié)議數(shù)據(jù)單元協(xié)議數(shù)據(jù)單元是對(duì)等實(shí)體之間通過協(xié)議傳送的單元位于不同系統(tǒng)的同一層次的實(shí)體叫做對(duì)等實(shí)體

第6頁(yè),共18頁(yè)，2024年2月25日，星期天9，接口數(shù)據(jù)單元接口數(shù)據(jù)單元又稱服務(wù)數(shù)據(jù)單元，是相鄰層之間通過接口傳遞的數(shù)據(jù)單元。

10，服務(wù)與協(xié)議的關(guān)系實(shí)體使用協(xié)議的最終目的是為了實(shí)現(xiàn)它所需提供的服務(wù)，每一層可以根據(jù)需要選擇和改變本層所使用的協(xié)議，而不影響高層軟件的實(shí)現(xiàn)3.2OSI參考模型

1，OSI參考模型的基本概念國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO發(fā)布的最著名的標(biāo)準(zhǔn)是ISO/IEC7498，又稱為X.200建議,該體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)定義了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的七層框架,即ISO開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型.

開放系統(tǒng)互聯(lián)參考描述了通過網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)、信息或數(shù)據(jù)第7頁(yè),共18頁(yè)，2024年2月25日，星期天

是如何從一臺(tái)計(jì)算機(jī)的一個(gè)應(yīng)用程序到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中的另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的一個(gè)應(yīng)用程序。開放系統(tǒng)互聯(lián)OSI中的“開放”是指只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的也遵循這同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。國(guó)際互聯(lián)涉及到把兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接在一起的問題。2，OSI參考模型在OSI參考模型中，計(jì)算機(jī)之間傳送信息的問題被分為7個(gè)較小的且更易于管理的問題。每一個(gè)小問題都是由模型中的一層來解決。把7個(gè)更小更易于管理的問題映射為不同的網(wǎng)絡(luò)功能叫分層。模型中的每一層都解決一個(gè)不同的問題

OSI參考模型的底層（1-3）負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送常常又把它們叫做介質(zhì)層。第8頁(yè),共18頁(yè)，2024年2月25日，星期天OSI參考模型的上層（4-7）在下3層進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)上，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，又常叫做主機(jī)層大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按7層實(shí)現(xiàn)主機(jī)層：保證主機(jī)之間精確的數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)層：控制網(wǎng)絡(luò)上信息的物理傳輸3，OSI參考模型的層次結(jié)構(gòu)

1，第7層應(yīng)用層應(yīng)用層是OSI模型中最靠近用戶的一層，它為用戶的應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)它不同于其他層的地方就在于它不為OSI模型7層協(xié)議中任何其他層提供服務(wù)，但它為在OSI模型以外的應(yīng)用程序提供服務(wù)。

第9頁(yè),共18頁(yè)，2024年2月25日，星期天2，第6層表示層所謂表示層就是由一個(gè)端點(diǎn)用戶所產(chǎn)生的報(bào)文要在另一個(gè)端點(diǎn)用戶上表示出來的形式。表示層保證一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用層發(fā)出的信息被另一個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用層讀出。如果必要，表示層用一種通用的數(shù)據(jù)表示格式在多種數(shù)據(jù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

3，第5層會(huì)話層會(huì)話層負(fù)責(zé)在應(yīng)用進(jìn)程之間建立、組織和同步會(huì)話。解決應(yīng)用進(jìn)程之間會(huì)話的許多具體問題。會(huì)話層為表示層提供服務(wù)，同時(shí)會(huì)話層也同步表示層實(shí)體之間的對(duì)話，管理它們之間的數(shù)據(jù)交換。

4，第4層傳輸層傳輸層是整個(gè)協(xié)議層次結(jié)構(gòu)中最核心的一層，傳輸層把數(shù)據(jù)分段并且組裝成數(shù)據(jù)流，傳輸層為數(shù)據(jù)的傳輸提供服務(wù)

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特別重要的是：網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)的可靠傳輸是如何完成的，是傳輸層最關(guān)心的問題。為了提供可靠的服務(wù)，傳輸層提供建立、維護(hù)和有序地中斷虛電路，傳輸差錯(cuò)校驗(yàn)和恢復(fù)以及信息流控制機(jī)制。

5，第3層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層是一個(gè)復(fù)雜的層，它為處在兩個(gè)不同地理位置上的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的終端設(shè)備之間提供連接和路徑選擇

6，第2層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層在物理線路上提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，因此，數(shù)據(jù)鏈路層關(guān)心的問題包括物理地址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、線路的規(guī)劃等

7，第1層物理層物理層定義了激活，維護(hù)和關(guān)閉終端用戶之間電氣的、機(jī)械第11頁(yè),共18頁(yè)，2024年2月25日，星期天

的、過程的和功能的特性。4，對(duì)等通信在OSI參考模型中，兩個(gè)不同的終端系統(tǒng)通信過程，不包括對(duì)等層之間的直接通信，為了完成這些任務(wù)，它必須使用別的方式和另一個(gè)系統(tǒng)中的對(duì)等層進(jìn)行通信。我們可為每個(gè)對(duì)等層協(xié)議之間要交換的信息單元起一個(gè)統(tǒng)一的名字，叫協(xié)議數(shù)據(jù)單元5，數(shù)據(jù)封裝為了理解網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)構(gòu)和工作原理，用戶應(yīng)該記住網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)都是從源端發(fā)出經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳送到目的端。在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的信息叫做數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)包。如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)要發(fā)送數(shù)據(jù)到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)首先必須打包，該過程叫做封裝。第12頁(yè),共18頁(yè)，2024年2月25日，星期天

數(shù)據(jù)封裝過程（以發(fā)送E-MAIL為例）5個(gè)轉(zhuǎn)換步驟：

1，生成數(shù)據(jù)

2，打包生成端到端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)

3，在頭部加入網(wǎng)絡(luò)地址

4，把物理地址加入到數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)頭部

5，把信息轉(zhuǎn)換為比特流3.3TCP/IP參考模型

1，發(fā)展過程

INTERNET在全世界的飛速發(fā)展與TCP/IP協(xié)議應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展都有很深的影響

ARPANET是最早出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之一，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的很多概念和方法都是從APRANET基礎(chǔ)上發(fā)展出來的最初ARPANET使用的是租用線路，當(dāng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)發(fā)展起來之后，ARPANET最初開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使用在通信可靠性較差的通信子網(wǎng)中出現(xiàn)了不少問題，這就導(dǎo)致了新的網(wǎng)第13頁(yè),共18頁(yè)，2024年2月25日，星期天絡(luò)協(xié)議TCP/IP的出現(xiàn)雖然TCP協(xié)議，IP協(xié)議都不是OSI標(biāo)準(zhǔn)，但他們是目前最流行的商業(yè)化的協(xié)議，并被公認(rèn)為當(dāng)前的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。在TCP/IP協(xié)議出現(xiàn)之后，出現(xiàn)了TCP/IP參考模型。TCP/IP參考模型最早是由KAHN在1974年定義的，1985年LEINER等人進(jìn)一步對(duì)它發(fā)展了研究，1988年CLARK在參考模型出現(xiàn)之后對(duì)其設(shè)計(jì)思想進(jìn)行了討論

①TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)源于美國(guó)ARPANET工程，由它的兩個(gè)主要協(xié)議即TCP協(xié)議和IP協(xié)議而得名。實(shí)際上TCP/IP框架包含大量的協(xié)議和應(yīng)用，TCP/IP是多個(gè)獨(dú)立定義的協(xié)議的集合，簡(jiǎn)稱TCP/IP協(xié)議集。

②TCP/IP參考模型與層次第14頁(yè),共18頁(yè)，2024年2月25日，星期天1，模型分析

2，層次

主機(jī)-網(wǎng)絡(luò)層：是TCP/IP參考模型的最低層，負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接受IP數(shù)據(jù)報(bào)。主機(jī)-網(wǎng)絡(luò)層也稱為網(wǎng)絡(luò)接口層，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包送到電纜上，是實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)硬件接口。網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議定義了主機(jī)如何連接到網(wǎng)絡(luò)，管理著特定的物理介質(zhì)。

互連層：主要功能是負(fù)責(zé)將源主機(jī)的報(bào)文分組發(fā)送到目的主機(jī)，源主機(jī)與目的主機(jī)可以在一個(gè)網(wǎng)上，也可以在不同的網(wǎng)上。網(wǎng)絡(luò)互連層是TCP/IP模型的關(guān)鍵部分，它所使用的協(xié)議是IP協(xié)議。它把傳輸層送來的消息組裝成IP數(shù)據(jù)報(bào)文，并把IP數(shù)據(jù)報(bào)文傳遞給主機(jī)-網(wǎng)絡(luò)層傳輸層：TCP/IP參考模型的傳輸層定義了兩種協(xié)議，即傳輸控制協(xié)議（TCP）與用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）

第15頁(yè),共18頁(yè)，2024年2月25日，星期天應(yīng)用層：應(yīng)用層包括了所有的高層協(xié)議，并且不斷有新的協(xié)議加入。3.4OSI與TCP/IP的比較

1,模型對(duì)比

①OSI采用的是七層模型,而TCP/IP是四層結(jié)構(gòu)(實(shí)際上是三層結(jié)構(gòu))②TCP/IP參考模型的網(wǎng)絡(luò)接口層實(shí)際上沒有真正的定義,而OSI參考模型不僅分了兩層,,而且每一層的功能都很詳盡③TCP/IP參考模型中,沒有了會(huì)話層和表示層④傳輸層

第16頁(yè),共18頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.5NovellNetware參考模型目前使用最多的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型還有NOVELLNETWARE參考模型

1,NOVELLNETWARE與OSI參考模型對(duì)比圖

2,它使用IPX/SPX協(xié)議,該協(xié)議專門為局域網(wǎng)而研制,是NOVELLNETWARE體系結(jié)構(gòu)中最重要的協(xié)議3.6局