1、第2章 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)n2.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成 n2.2 協(xié)議與劃分層次 n2.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu) n2.4 OSI參考模型與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較 n2.5 客戶服務(wù)器方式 n2.6 本章小結(jié) n習(xí)習(xí) 題題2.1 2.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成 1）網(wǎng)絡(luò)上兩臺計算機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕具^程（p20）2）建立統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的必要性3）開放系統(tǒng)互聯(lián)基本參考模型OSI/RMn開放：能使任何兩個遵守參考模型和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)進(jìn)行連接。n系統(tǒng)：指在現(xiàn)實系統(tǒng)中與互聯(lián)有關(guān)的各部分。nISO 7498國際標(biāo)準(zhǔn)（1983年），即七層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)4）網(wǎng)絡(luò)體系

2、結(jié)構(gòu)事實上的國際標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP2.2 2.2 協(xié)議與劃分層次協(xié)議與劃分層次1）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議n協(xié)議的定義n協(xié)議三要素（1）語法（2）語義（3）同步2）協(xié)議分層 為簡化問題、減少協(xié)議設(shè)計的復(fù)雜性，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都采用類似于外交官的層次結(jié)構(gòu)，按層或級的方式來組織，因此協(xié)議也是分層次的。 圖2-14 外交官的層次結(jié)構(gòu)外交官層語言層通信層外交官層語言層通信層外交領(lǐng)域語言領(lǐng)域通信領(lǐng)域123文件傳送模塊通信服務(wù)模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊計算機(jī)計算機(jī)1文件傳送模塊通信服務(wù)模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊文件及文件傳送命令與通信有關(guān)的報文命令網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口通信網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)計算機(jī)2P22 圖21 劃分層次舉例網(wǎng)絡(luò)通信中的分層概念3）各層設(shè)計問題

3、 為什么要采用分層次的結(jié)構(gòu) （p22) 分層所要實現(xiàn)的功能（5項） 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概念：(p23)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合 網(wǎng)絡(luò)分層基本規(guī)則 根據(jù)不同層次的抽象分層。 每層應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)一個定義明確的功能。 每層功能的選擇應(yīng)該有助于制定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的國際標(biāo)準(zhǔn)。 各層邊界的選擇應(yīng)盡量減少跨過接口的通信量。 層數(shù)應(yīng)足夠多，以避免不同的功能混雜在同一層中，但 也不能太多，否則體系結(jié)構(gòu)會過于龐大，并將增加各層 服務(wù)的開銷。第 n 層實體第n -1層實體第 2 層實體第 1 層實體第 n 層實體第n - 1 層實體第 2 層實體第 1 層實體物 理 介 質(zhì)第 n 層協(xié)議第 n-1 層協(xié)議第 2 層協(xié)議第 1

4、層協(xié)議發(fā)送端接收端圖2-15 協(xié)議層次結(jié)構(gòu) 2.3 2.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.3.1 從OSI體系結(jié)構(gòu)到原理體系結(jié)構(gòu)1OSI參考模型層次劃分原則 圖2-16 OSI參考模型及協(xié)議 應(yīng)用層表示層數(shù)據(jù)鏈路層物理層主機(jī)B傳輸層網(wǎng)絡(luò)層會話層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層表示層主機(jī)A傳輸層會話層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層路由器路由器應(yīng)用層協(xié)議表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議通信子網(wǎng)邊界網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)-路由器協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層主機(jī)-路由器協(xié)議物理層主機(jī)-路由器協(xié)議內(nèi)部子網(wǎng)協(xié)議層76123452. OSI參考模型的七層協(xié)議及其功能 1) 物理層 (Physical L

5、ayer) 二進(jìn)制在線路上的表示和傳輸二進(jìn)制“位”信號，即“透明”地傳送比特流，數(shù)據(jù)單位是比特（Bit)。 指定傳輸方式的要求。 當(dāng)建立、維護(hù)與其他設(shè)備的物理連接時，提供需要的機(jī)械、電氣、功能特性和規(guī)程特性。2) 數(shù)據(jù)鏈路層 (Data Link Layer)數(shù)據(jù)鏈路層無差錯地傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)，具體功能有： 數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)與釋放鏈路的管理工作。 將傳輸數(shù)據(jù)增加的同步信息、校驗信息及地址信息封裝 成數(shù)據(jù)幀。 數(shù)據(jù)幀傳輸順序的控制。 差錯檢測與控制。 數(shù)據(jù)流量控制 3) 網(wǎng)絡(luò)層 (Network Layer) 網(wǎng)絡(luò)層為分組交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信，數(shù)據(jù)傳送的單位是分組或包。具體完成的功

6、能如下： 選擇合適的路由，使發(fā)送站的運(yùn)輸層所傳下來的分組能夠按照地址找到目的主機(jī)。4) 運(yùn)輸層 (Transport Layer ) 運(yùn)輸層負(fù)責(zé)主機(jī)中兩個進(jìn)程之間的通信，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆笪亩巍＿\(yùn)輸層主要完成的功能有： 分割和重組報文。 提供可靠的端到端的服務(wù)。 傳輸層的流量控制。 提供面向連接的和無連接數(shù)據(jù)的傳輸服務(wù)。5）會話層（Session Layer）會話層完成的主要功能如下： 允許用戶在設(shè)備之間建立、維持和終止會話。 管理會話。 使用遠(yuǎn)程地址建立連接。6) 表示層（Presentation Layer） 表示層完成的主要功能有： 對數(shù)據(jù)編碼格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)。 建立數(shù)據(jù)交

7、換格式。 數(shù)據(jù)的安全與保密。 其他特殊服務(wù)。7) 應(yīng)用層（Application Layer）應(yīng)用層完成的主要功能如下： 作為用戶應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)間的接口。 使用戶的應(yīng)用程序能夠與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互式聯(lián)系。 3. OSI模型的數(shù)據(jù)流向 圖2-17 OSI模型的數(shù)據(jù)流向應(yīng)用層協(xié)議表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議層7612345應(yīng)用層表示層傳輸層會話層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層表示層傳輸層會話層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層物 理 媒 體發(fā)送進(jìn)程接收進(jìn)程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)AH數(shù)據(jù)PH數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報文數(shù)據(jù)分組數(shù)據(jù)幀比特SHTHNHDHDT網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議4TCP/IP協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)和作用 TCPIP協(xié)議也采用了層次體系結(jié)構(gòu)，所涉及的層

8、次 包括網(wǎng)絡(luò)接口層、傳輸層、網(wǎng)際層和應(yīng)用層。 圖2-18 TCP/IP協(xié)議模型OSI模型層7612345應(yīng)用層表示層傳輸層會話層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層各種應(yīng)用層協(xié)議（HTTP、Telnet、FTP、SMTP等）TCP UDPIP與各種網(wǎng)絡(luò)的接口ICMPRIPTCP/IP協(xié)議1) 1) 網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層 TCP/IP協(xié)議對這一層描述得很少，一般網(wǎng)絡(luò)接口層提 供了TCPIP協(xié)議與各種物理網(wǎng)絡(luò)的接口，為數(shù)據(jù)報的 傳送和校驗提供了可能。 2) 2) 網(wǎng)際層網(wǎng)際層 網(wǎng)絡(luò)接口層只提供了簡單的數(shù)據(jù)流傳送服務(wù)，而在 Intenet中網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸主要依賴于網(wǎng)際層中的IP協(xié)議（Internet P

9、rotocol）。IP的功能包括如下3項： 管理Internet中的地址 圖2-19 基本的IP地址0網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)號A類地址：0183110網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)號B類地址：021631110網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)號C類地址：032431 路由選擇功能 數(shù)據(jù)報的分片與重組 3) 運(yùn)輸層（Transport Layer）：n面向連接的傳輸控制協(xié)議（TCP）n面向無連接的用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）4) 應(yīng)用層（Application Layer）nHTTPnSMTPnFTPnTELNET5. 5. 原理體系結(jié)構(gòu)原理體系結(jié)構(gòu)綜合OSI和TCP/IP的優(yōu)點，采用五層形式的“原理體系結(jié)構(gòu)”。（p24圖2-2)n應(yīng)用層n運(yùn)輸層n網(wǎng)絡(luò)

10、層n數(shù)據(jù)鏈路層n物理層2.3.2 實體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問站點1.基本概念n實體：任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。n協(xié)議：控制兩個對等實體進(jìn)行通信的規(guī)則集合。n服務(wù)：服務(wù)描述兩層之間的接口，定義了該層能夠代表它的調(diào)用者所完成的操作。n服務(wù)訪問站點（SAP）：相鄰兩層的實體進(jìn)行交互的地方。n協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）：OSI中對等層次上傳送數(shù)據(jù)。n服務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDU）：OSI層與層之間交換的數(shù)據(jù)單位 2服務(wù)類型 在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)中，層與層之間具有服務(wù)與被服務(wù)的單向依賴關(guān)系，下層向上層提供服務(wù)，而上層則調(diào)用下層的服務(wù)。下層是服務(wù)提供者，上層是服務(wù)調(diào)用者。它們之間通過一組服務(wù)原語完成

11、服務(wù)過程，但并不涉及如何實現(xiàn)操作的細(xì)節(jié)。 3服務(wù)原語上層使用下層所提供服務(wù)時與下層交換的命令 表2-3 四類服務(wù)原語 原 語功 能 (含義)Request服務(wù)調(diào)用者請求服務(wù)提供者提供某種服務(wù)Indication服務(wù)提供者告知服務(wù)調(diào)用者某事件發(fā)生Response服務(wù)調(diào)用者通知服務(wù)提供者響應(yīng)某事件Confirm服務(wù)提供者告知服務(wù)調(diào)用者關(guān)于它的請求的答復(fù)4 4服務(wù)與協(xié)議 服務(wù)和協(xié)議是兩個不同的概念。協(xié)議是有關(guān)對等實體間交換數(shù)據(jù)的格式和意義的一組規(guī)則。協(xié)議是“水平”的。通信的兩實體利用協(xié)議來實現(xiàn)它們的服務(wù)定義。服務(wù)是“垂直”的，由下層向上層通過層間接口提供，并非在一個層內(nèi)完成的功能。服務(wù)用戶服務(wù)用戶協(xié)議服務(wù)提供者SAPSAP交換原語交換原語提供服務(wù)2.3.3 面向連接服務(wù)與無連接服務(wù)1.面向連接服務(wù)n連接：兩個數(shù)據(jù)實體為進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而進(jìn)行的一種結(jié)合n面向連接服務(wù)過程：連接建立、數(shù)據(jù)傳輸、連接釋放。n虛電路服務(wù)：n面向連接的服務(wù)適應(yīng)：一定時間內(nèi)向同一個目的地發(fā)送許多報文。2 無連接服務(wù)n兩實體間通信不需先建立好一個連接。n特點：靈活方便和比較迅速。不能防止報文丟失、重復(fù)或失序，屬不可靠連接。n適用：傳送少量零星報文n三種類型：（1）數(shù)據(jù)報（2）證實交付（3）請求回答2.4 OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較（1）TCP/IP考慮多種異構(gòu)網(wǎng)互連，將IP單設(shè)一層；OSI最初考