數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

第3章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

【本章內(nèi)容簡(jiǎn)介】本章系統(tǒng)介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

的概念和內(nèi)容，包括分層原理和通信協(xié)議、開(kāi)放系統(tǒng)互

聯(lián)參考模型(OSI/RM),以及OSI/RM各層的功能及各

層

服務(wù)。同時(shí)，在介紹TCP/IP的基本概念和分層模型的

基礎(chǔ)上，對(duì)OSI/RM與TCP/IP兩種模型進(jìn)行比較分

析.

【本章重點(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概

念、OSI/RM各層的功能以及TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。

3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

3.1.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義和發(fā)展

1.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義

網(wǎng)絡(luò)體系就是為了完成計(jì)算機(jī)間的通信合作，人們把計(jì)算

,聯(lián)的功能劃分成定義明確的層次，并規(guī)定了同層次進(jìn)程通

協(xié)議以及相鄰層之間的接口與服務(wù),將這些同層進(jìn)程間通

協(xié)議以及相鄰層接口統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)CNetworkArchitecture)o

算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次、各層次的功能、

,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、各層協(xié)議和相鄰層接口的總稱。

3.1.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義和發(fā)展

2.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展

(1)各計(jì)算機(jī)制造廠商網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA—SystemNetworkArchitecture

1(2)國(guó)際網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化

開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM

3.1.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型

1.OSI/RM模型的相關(guān)概念

(1)實(shí)體Entity

(2)月艮務(wù)Service

(3)接口Interface

(4)服務(wù)原語(yǔ)ServicePrimitive

(5)數(shù)據(jù)單元DataUnit

3.1.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型

2、分層原理

圖3-1郵政系統(tǒng)分層模型

3.1.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型

圖3-2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型

3、分層的好處

(1)獨(dú)立性強(qiáng)

(2)靈活性好

(3)易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)

(4)能夠促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化

3.1.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型

4、分層的原則

(1)層次不能太多，也不能太少。

(2)應(yīng)在接口服務(wù)描述工作量最小、穿過(guò)相鄰邊界相互作用次數(shù)最少或

通信量最小的地方建立邊界。

(3)每層應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)定義明確的功能。

■”每一層的功能要盡量局部化。

(5)每層功能的選擇應(yīng)該有助于制定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

|6)同一節(jié)點(diǎn)內(nèi)相鄰層次之間通過(guò)接口通信，每一層只與它的上、下鄰

層產(chǎn)生接口，規(guī)定相應(yīng)的業(yè)務(wù)。

(7)不同節(jié)點(diǎn)的同等層按照協(xié)議實(shí)現(xiàn)同等層之間的通信。

3.1.3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，為了保證數(shù)據(jù)通信雙方能正確而自動(dòng)地進(jìn)

:通信，針對(duì)通信過(guò)程中的各種問(wèn)題，制定了一整套約定，這

■網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(NetworkProtocol)。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由三個(gè)要素組成：

?語(yǔ)義Semantics

2、語(yǔ)法Syntax

3、時(shí)序Timing

3.2開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM

OSI構(gòu)造了堆棧式的七層模型:

物

層

1理

、

數(shù)

2鏈

據(jù)

路

層

、

網(wǎng)

層

3絡(luò)

、

傳

層

4輸

、

會(huì)

層

5話

、

表

層

6示

、

應(yīng)

層

7用

、

3.2開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM

圖3-3OSI參考模型

3.2.1物理層PhysicalLayer

1、DTE和DCE

2、物理層的特性

(1)機(jī)械特性

(2)電氣特性

(3)功能特性

(4)規(guī)程特性

3、物理層的功能

(1)物理連接的建立、維持與拆除

(2)數(shù)據(jù)傳輸

(3)物理層管理

3.2.1物理層PhysicalLayer

4、物理層提供的服務(wù)

(1)物理連接

3.2.1物理層Physical

4、物理層提供的服務(wù)

(2)物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元

(3)順序化

(4)數(shù)據(jù)鏈路標(biāo)識(shí)

(5)服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)

(6)故障情況報(bào)告

3.2.2數(shù)據(jù)鏈路層DataLinkLayer

1、鏈路與數(shù)據(jù)鏈路

圖3-5鏈路與數(shù)據(jù)鏈路

3.2.2數(shù)據(jù)鏈路層DataLinkLayer

圖3-6從層次結(jié)構(gòu)上看數(shù)據(jù)的傳送

3.2.2數(shù)據(jù)鏈路層DataLinkLayer

2、數(shù)據(jù)鏈路層的功能

(1)數(shù)據(jù)鏈路管理

(2)幀同步

(3)差錯(cuò)控制

(4)流量控制

(5)將數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分開(kāi)

(6)透明傳輸

(7)物理尋址

3.2.2數(shù)據(jù)鏈路層DataLinkLayer

3、數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)

(1)無(wú)確認(rèn)、無(wú)連接服務(wù)

UnacknowledgedConnectionlessService

(2)有確認(rèn)、無(wú)連接服務(wù)

AcknowledgedConnectionlessService

(3)有確認(rèn)、面向連接服務(wù)

AcknowledgedConnection-OrientedService

3.2.3網(wǎng)絡(luò)層NetworkLayer

1、網(wǎng)絡(luò)層的功能

(1)網(wǎng)絡(luò)連接的建立與拆除

(2)路由選擇和中繼

(3)擁塞控制和流量控制

(4)網(wǎng)絡(luò)連接多路復(fù)用

(5)差錯(cuò)檢測(cè)與恢復(fù)

(6)分段和組塊

(7)協(xié)議轉(zhuǎn)換

3.2.3網(wǎng)絡(luò)層NetworkLayer

2、網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)

C

D

1^3D

圖3-8虛電路的通信過(guò)程

3.2.3網(wǎng)絡(luò)層NetworkLayer

3、路由選擇

路由選擇是指網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前狀態(tài)（可

，的數(shù)據(jù)鏈路、各條鏈路中的信息流量），按照一定的策略

（傳輸時(shí)間最短、傳輸路徑最短等）為分組選擇一條可用的傳

Z%由，將其發(fā)往目的主機(jī)。路由選擇是通信網(wǎng)絡(luò)最重要的功

i之一，它與網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能密切相關(guān)。

3.2.4傳輸層TransportLayer

圖3-9傳輸層在OSI模型中的地位

3.2.4傳輸層TransportLayer

1、傳輸層的功能2、傳輸層提供的服務(wù)

(1)傳輸連接的建立與釋(1)服務(wù)類型

(2)尋址(2)服務(wù)等級(jí)

3)提供多路復(fù)用機(jī)制(3)數(shù)據(jù)傳輸

4)提供分段機(jī)制(4)用戶接口

(5)連接管理

(6)快速數(shù)據(jù)傳輸

(7)狀態(tài)報(bào)告

(8)安全保密

3.2.5會(huì)話層SessionLayer

1、會(huì)話層的功能

(1)立通信連接，保持會(huì)話過(guò)程中通信鏈路的暢

通(2)同步兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的對(duì)話

(3)確定通信是否被中斷并在通信中斷時(shí)確定從

何處重新發(fā)送

2、會(huì)話層提供的服務(wù)

會(huì)話連接管理服務(wù)

會(huì)話數(shù)據(jù)交換服務(wù)

3.2.6表示層PresentationLayer

1、表示層的功能

(1)表示連接的建立與釋放

(2)表示上下文的管理

(3)數(shù)據(jù)傳送

(4)語(yǔ)法轉(zhuǎn)換

(5)語(yǔ)法協(xié)商

2、表示層的服務(wù)

(1)主要服務(wù)

(2)主要手段

(3)主要業(yè)務(wù)

3.2.7應(yīng)用層ApplicationLayer

1、應(yīng)用層功能和模型

圖3-10應(yīng)用層模型

3.2.7應(yīng)用層ApplicationLayer

2、應(yīng)用層協(xié)議類型

(1)虛擬終端協(xié)議

(2)文件傳輸、訪問(wèn)和管理協(xié)議

(3)報(bào)文處理系統(tǒng)協(xié)議

(4)公共管理信息協(xié)議

(5)目錄服務(wù)協(xié)議

(6)事務(wù)處理協(xié)議

(7)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)協(xié)議

(8)制造業(yè)報(bào)文規(guī)范協(xié)議

3.3TCP/IP參考模型

CP/IP(TransmissionControlProtocol/Internet

rotocol)即傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議

應(yīng)用層

傳輸層

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層

網(wǎng)絡(luò)接口層

圖3-11(a)TCP/IP四層參考模型分層結(jié)構(gòu)圖3-11(b)沙漏形狀的TCP/IP協(xié)議簇

3.3TCP/IP參考模型

:p.p模型的特點(diǎn)：

1)TCP/IP應(yīng)用派的功能包含了OSI/RM模型中會(huì)話層和表

層的功能。

2)第設(shè)計(jì)時(shí),慮到要與具體的物理傳輸無(wú)關(guān)，沒(méi)有對(duì)最低

兩層做出規(guī)定。

3)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口層并不是一個(gè)層次，而是一個(gè)接口。

4)TCP/IP一開(kāi)始就考慮到多種異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)，并將IP協(xié)議

作為T