[其它课程]计算机网络之 网络体系结构与网络协议可以采用上次的.ppt
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1、第2章 网络体系结构与网络协议,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,2,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,3,本章学习要求: 掌握:协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念。 掌握:网络体系结构的层次化研究方法。 了解:OSI参考模型及各层的基本服务功能。 掌握:TCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本服务功能与主要协议。 了解:OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较。 了解:网络协议标准组织,RFC文档、Internet草案与Internet协议标准的制定过程。,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,4,必须掌握的知识点,协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念
2、理解 OSI参考模型,TCP/IP模型及各层的基本服务功能 数据传输的实现过程(流动过程)! 每层提供的服务类型:面向连接和无连接,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,5,为什么要引入协议?,网络中,各个通信的实体的情况千差万别,比如操作系统其它网络设备的开发,设计;多个互联的节点之间,怎样保证有条不紊的顺畅的通信,传送数据?,如果没有统一的约定和规则,则共享和交换信息就是混乱一片,难以进行,2.1 网络体系结构的基本概念 2.1.1 网络协议的概念,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,6,2.1 网络体系结构的基本概念 2.1.1 网络协议的概念,网络协议是为网络数据交换而制
3、定的规则、约定与标准; Protocol 网络协议的三要素:语义、语法与时序; 语义:用于解释比特流的每一部分的意义; 语法:语法是用户数据与控制信息的结构与格 式等; 时序:事件实现顺序的详细说明。,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,7,社会上存在的邮政系统,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,8,协议(protocol),协议是一种通信规则,要保证邮政通信系统的正常和有序地运行,就必须制定和执行各种通信规则。,计算机网络第2章 网络体系结构与网络协议,8,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,9,协 议:,语 法,语 义,时 序,书信以及信封书写的格式规定,各级地区
4、的邮局工作者的按照什么分拣信件,邮递员以及邮局工作的动作先后顺序的规定,想要寄信,或者收信,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,10,2.1.2 协议、层次、接口与体系结构的概念 计算机网络的四个重要的概念,协议(protocol):已解释! 层次(layer) 接口(interface) 体系结构(architecture),计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,11,层次是人们对复杂问题处理的基本方法; 将总体要实现的很多功能分配在不同层次中; 对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定;,层次(layer),计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,12,网络分层的优点
5、,分层的优点: 1.促进标准化工作,允许各个供应商进行开发. 2.各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元. 3.灵活性好,某一层变化不会影响到别层,设计者可专心设计和开发模块功能. 4.各层间通过一个接口在相邻层上下通信,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,13,计算机网络的分层模型,接口,层与层之间数据的交换点和服务 的提供点,各层之间的关系:下层为上层提供服务,上层调用下层的服务完成自己的功能同时向上层提供服务,注意:这里的服务,除了本层的功能外还包括它的下面所有层提供的服务总和,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,14,不同的系统分成相同的层次; 高层使用低层提供的服
6、务时,并不需要知道低层服务的具体实现方法。,层次(layer)总结:,分拣信件的人并不知道,低层的运输部门使用卡车或者是铁路运输写信的人,不需要知道如何将信送达!下层为上层提供服务!,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,15,协 议: 服 务:,“水平的”,控制对等实体之间通信的规则。,“垂直的”,由下层向上层通过层间接口提供的。,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,16,注意!,自己阅读书本:第二章的内容前部分!理解分层的涵义!,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,17,接口(interface),接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点; 每层接口定义告诉上层进程
7、对其的访问方式,定义需要的参数和预期的结果。 只要接口条件不变、低层功能不变,低层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的工作。,例如:邮箱!,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,18,网络体系结构(network architecture),一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议集; 网络协议是按层次结构来组织的; 网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络体系结构;,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,19,2.2 OSI参考模型(开放系统互连模型) 2.2.1 OSI参考模型的基本概念,在OSI中 的“开放”是指只要遵循OSI标准,一个系统就可以与位于世界
8、上任何地方、同样遵循同一标准的其他任何系统进行通信;,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,20,标准化组织ISO,ISO:国际标准化组织 ( International Organization for Standardization ) OSI:开放系统互联 ( open system interconnection ),计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,21,OSI参考模型的结构 划分七层结构,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,22,OSI参考模型的结构,1。低三层属于通信子网,涉及为用户间提供透明连接 2。高三层属于资源子网,主要涉及保证信息以正确可理解的形式
9、来传送 3。传输层是高三层和低三层之间的接口,是第一个端到端的层次,保证透明的端到端的连接。,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,23,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,24,OSI 模式 概述,应用层 (高),会话层,表示层,应用层,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,25,OSI 模式,数据流层,传输层,数据链路层,网络层,物理层,应用层 (高),会话层,表示层,应用层,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,26,应用层作用,Telnet SMTP HTTP FTP,用户接口,例子,应用层,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,27,Telnet SM
10、TP HTTP FTP,ASCII EBCDIC JPEG,用户接口,数据表示 加密等特殊处理过程,例子,表示层,应用层,应用层作用,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,28,Telnet HTTP,ASCII EBCDIC JPEG,保证不同应用间的数据区分,用户接口,数据表示 加密等特殊处理过程,Operating System/ Application Access Scheduling,例子,会话层,表示层,应用层,应用层作用,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,29,保证不同应用间的数据区分,用户接口,数据表示 加密等特殊处理过程,传输层,数据链路层,网络层,物理层,
11、例子,会话层,表示层,应用层,应用层作用,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,30,数据流层的作用,EIA/TIA-232 V.35,例子,物理层,设备间接收或发送比特流 说明电压、线速和线缆等,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,31,802.3 / 802.2 HDLC,EIA/TIA-232 V.35,例子,数据流层的作用,数据链路层,物理层,将比特组合成字节进而组合成帧 用MAC地址访问介质 错误发现但不能纠正,设备间接收或发送比特流 说明电压、线速和线缆等,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,32,802.3 / 802.2 HDLC&PPP,EIA/TIA-
12、232 V.35,IP IPX,例子,数据流层的作用,网络层,数据链路层,物理层,将比特组合成字节进而组合成帧 用MAC地址访问介质 错误发现但不能纠正,设备间接收或发送比特流 说明电压、线速和线缆等,提供路由器用来决定路径的逻辑寻址,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,33,TCP UDP SPX,802.3 / 802.2 HDLC,EIA/TIA-232 V.35,IP IPX,例子,数据流层的作用,传输层,数据链路层,物理层,可靠或不可靠的数据传输 数据重传前的错误纠正,将比特组合成字节进而组合成帧 用MAC地址访问介质 错误发现但不能纠正,设备间接收或发送比特流 说明电压、线
13、速和线缆等,网络层,提供路由器用来决定路径的逻辑寻址,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,34,TCP UDP SPX,802.3 / 802.2 HDLC,EIA/TIA-232 V.35,IP IPX,表示层,应用层,会话层,例子,数据流层的作用,可靠或不可靠的数据传输 数据重传前的错误纠正,将比特组合成字节进而组合成帧 用MAC地址访问介质 错误发现但不能纠正,设备间接收或发送比特流 说明电压、线速和线缆等,传输层,数据链路层,物理层,网络层,提供路由器用来决定路径的逻辑寻址,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,35,PDU,PDU(protocol data unit)
14、:每一层使用自己层的协议和别的系统的对应层相互通信,协议层的协议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。 上层 : message transport layer : segment 传输层 Network layer: packet 网络层 Data-link layer: Frame 数据链路层 Physical layer: bit 物理层,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,36,后面有关OSI模型各层的功能请同学们自学。 主要是TCP/IP模型,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,37,2.2.3 OSI参考模型各层的功能,物理层的主要功能: 它考虑怎样才能在连接计算机
15、的传输介质上传输比特流,屏蔽种类繁多的网络设备和通信技术的差异! 实现比特流的透明传输,为数据链路层提供数 据传输服务; 物理层的数据传输单元是比特。,物理层并不是指具体的物理传输媒体(它们是物理层之下的);物理层正是要屏蔽掉各式各样的差异。 物理层协议被设计来控制传输媒介,规定传输媒介本身及与其相连接的接口的机械、电气、功能和过程特性,以提供传输媒介对计算机系统的独立性. 要考虑的是用多大的电压代表1,0.怎么去识别是1,还要确定插头的腿数和各个脚如何连接。,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,38,数据链路层的主要功能: 在物理层提供的服务基础上,数据链路层在 通信的实体间建立数据
16、链路连接; 传输以“帧”为单位的数据包; 采用差错控制方法,使有差错的 物理线路变成无差错的数据链路。,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,39,网络层的主要功能: 为分组交换网上的不同主机提供通信( 点到点); 通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径; 实现拥塞控制、网络互连等功能。 传输层的主要功能: 负责两个主机之间进程的通信。向用户提供可靠端到端(end-to-end)服务; 处理数据包错误、数据包次序,以及其他一些关键传输问题; 传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节,是计算机通信体系结构中关键的一层。,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,40,会话层的主要
17、功能: 负责维护两个结点之间的传输链接,以便确保点到点传输不中断; 管理数据交换。 表示层的主要功能: 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式; 数据格式变换; 数据加密与解密; 数据压缩与恢复。,会话层服务就如同两个人进行对话。考察两个人之间的对话包括如下几个方面: 会话方式:一般两个人面对面的交谈都采用的是一人讲另一个人听的方式进行,这是半双工交互。 会话协调:通过会话双方的表情、手势、语调等进行发言权交替等协调工作,使会话能够顺利进行。 会话同步:会话双方进展必须是一致的,如果一方说的话另一方没有听懂,没有听清楚,听话一方需要说话方重说一遍,这就是会话同步,否则会话就会出现混乱。 会
18、话隔离:说话方要让听话方能分清所说不同内容的界限,这就是会话隔离。 上述对两个人会话进行考察的几个方面,都是会话层要完成的功能。,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,41,基于ASCII码的计算机将信息“HELLO”的ASCII编码发送出去。但因为接收方使用EBCDIC编码,所以数据必须加以转换。因此,传送的是十六进制字符48454C4C4F,接收到的却是C8C5D3D3D6。,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,42,应用层的主要功能: 为应用进程提供了各种各样的网络应用服务; 应用层需要识别并保证通信对方的可用性,使得协同工作的应用程序之间的同步; 其实,每个应用层的协议都
19、是为了解决某一类的应用问题, 而问题的解决正是通过位于不同主机的多个应用进程之间的通信和协同工作来完成的。,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,43,2.3 TCP/IP参考模型(重点知识) 2.3.1 TCP/IP参考模型的发展,TCP/IP协议一共出现了6个版本,目前我们使用的是版本4,它的网络层IP协议一般记作IPv4 ; 版本6的网络层IP协议一般记作IPv6(或IPng, IP next generation); IPv6被称为下一代的IP协议。,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,44,2.3.2 TCP/IP的体系结构介绍,应用层 传输层 网际层 网络 接口层,主
20、机A,主机B,路由器,网络 2,网络 1,应用层 传输层 网际层 网络 接口层,网际层 网络 接口层,4 3 2 1,路由器在转发分组时最高只用到网络层 而没有使用传输层和应用层。,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,45,TCP/IP各层主要协议,如LAN的Ethernet协议,令牌网的Token ring;分组交换网的X.25、帧中继、ATM协议;PPP,HDLC,计算机网络 第2章 网络体系结构与网络协议,46,2.3.3 TCP/IP参考模型各层的功能,应用层(application layer) 传输层(transport layer) 互连层(internet layer)
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