第3章计算机网络体系结构.ppt

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1、2023年11月12023年11月2l计算机网络体系结构及协议的概念；计算机网络体系结构及协议的概念；l开放系统互连（开放系统互连（OSI）参考模型）参考模型lOSI模型中各层的功能介绍；模型中各层的功能介绍；lTCP/IP协议的体系结构；协议的体系结构；lTCP/IP协议的层次功能介绍；协议的层次功能介绍；lOSI模型与模型与TCP/IP协议模型的比较；协议模型的比较；2023年11月3l为了减少计算机网络的复杂程度，按照结构化设为了减少计算机网络的复杂程度，按照结构化设计方法，计算机网络将其功能划分为若干个层次，计方法，计算机网络将其功能划分为若干个层次，较高层次建立在较低层次的基础上，并

2、为其更高较高层次建立在较低层次的基础上，并为其更高层次提供必要的服务功能。网络中的每一层都起层次提供必要的服务功能。网络中的每一层都起到隔离作用，使得低层功能具体实现方法的变更到隔离作用，使得低层功能具体实现方法的变更不会影响到高一层所执行的功能。不会影响到高一层所执行的功能。l网络体系结构网络体系结构l完成计算机间的通信合作，把每个计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，并规定同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口服务；2023年11月4l协议（协议（Protocol）l协议就是为实现网络中的数据交换建立的规则标准或约定。2023年11月5l协议由语法、语义和时序三部分组成，即协议的协议由语

3、法、语义和时序三部分组成，即协议的三要素：三要素：l语义：用来规定信息格式；数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。l语法：用来说明通信双方应当怎么做；用于协调与差错处理的控制信息。l时序：规定通信事件发生的顺序并详细说明。2023年11月6l实体（实体（Entity）l在网络分层体系结构中，每一层都由一些实体组成，这些实体抽象地表示了通信时的软件元素（如进程或子程序）或硬件元素（如智能I/O芯片等）。l实体是通信时能发送和接收信息的任何软硬件设施。2023年11月7l分层结构中各相邻层之间要有一个接口，它定义了较低分层结构中各相邻层之间要有一个接口，它定义了较低层向较高层提供的原始操作和服务

4、。相邻层通过它们之层向较高层提供的原始操作和服务。相邻层通过它们之间的接口交换信息，高层并不需要知道低层是如何实现间的接口交换信息，高层并不需要知道低层是如何实现的，仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务，这的，仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务，这样使得两层之间保持了功能的独立性。样使得两层之间保持了功能的独立性。l对于网络结构化层次模型，其特点是每一层都建立在前对于网络结构化层次模型，其特点是每一层都建立在前一层的基础上，较低层只是为较高一层提供服务。这样一层的基础上，较低层只是为较高一层提供服务。这样每一层在实现自身功能时，直接使用较低一层提供的服每一层在实现自身功能时，直接使用

5、较低一层提供的服务，而间接地使用了更低层提供的服务，并向较高一层务，而间接地使用了更低层提供的服务，并向较高一层提供更完善的服务，同时屏蔽了具体实现这些功能的细提供更完善的服务，同时屏蔽了具体实现这些功能的细节。节。2023年11月8l为了实现不同厂家生产的计算机系统之间以及不为了实现不同厂家生产的计算机系统之间以及不同网络之间的数据通信，国际标准化组织同网络之间的数据通信，国际标准化组织ISO对对各类计算机网络体系结构进行了研究，并于各类计算机网络体系结构进行了研究，并于1981年正式公布了一个网络体系结构模型作为国际标年正式公布了一个网络体系结构模型作为国际标准，称为开放系统互连参考模型准

6、，称为开放系统互连参考模型(OSI/RM)，也称，也称为为ISO/OSI。l“开放开放”表示任何两个遵守表示任何两个遵守OSI/RM的系统都可的系统都可以进行互连，当一个系统能按以进行互连，当一个系统能按OSI/RM与另一个与另一个系统进行通信时，就称该系统为开放系统。系统进行通信时，就称该系统为开放系统。2023年11月92023年11月102023年11月11l第第1层：物理层层：物理层(Physical Layer)l在物理信道上传输原始的数据比特（bit）流，提供为建立、维护和拆除物理链路连接所需的各种传输介质、通信接口特性等。l第第2层：数据链路层层：数据链路层(Data Link

7、Layer)l在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻节点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上无差错地传输，并进行数据流量控制。2023年11月12l第第3层：网络层层：网络层(Network Layer)l为传输层的数据传输提供建立、维护和终止网络连接的手段，把上层来的数据组织成数据包(Packet)在节点之间进行交换传送，并且负责路由控制和拥塞控制。l第第4层：传输层层：传输层(Transport Layer)l为上层提供端到端(最终用户到最终用户)的透明的、可靠的数据传输服务。所谓透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。2023年11月13l第第5层

8、：会话层层：会话层(Session Layer)l为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能，并提供会话管理服务。l第第6层：表示层层：表示层(Presentation Layer)l为应用层提供信息表示方式的服务，如数据格式的变换、文本压缩、加密技术等。l第第7层：应用层层：应用层(Application Layer)l为网络用户或应用程序提供各种服务，如文件传输、电子邮件(E-mail)、分布式数据库、网络管理等。2023年11月142023年11月15l物理层是物理层是OSI/RM的最低层。它直接与物理信道相连，起的最低层。它直接与物理信道相连，起到数据链路层和传输媒体之间的逻辑接口作用

9、，提供建立、到数据链路层和传输媒体之间的逻辑接口作用，提供建立、维护和释放物理连接的方法，实现在物理信道上进行比特维护和释放物理连接的方法，实现在物理信道上进行比特流传输的功能。流传输的功能。2023年11月16l通信接口与传输媒体的物理特性通信接口与传输媒体的物理特性l除了不同的传输介质自身的物理特性外，物理层还对通信设备和传输媒体之间使用的接口做了详细的规定，主要体现在四个方面：l机械特性l电气特性l功能特性l规程特性2023年11月17l数据交换单元为二进制比特数据交换单元为二进制比特l比特的同步比特的同步l线路的连接线路的连接l物理拓扑结构物理拓扑结构l传输方式传输方式2023年11月

10、18l有有2个设备属于物理层的个设备属于物理层的,一个是中继器一个是中继器,一个是一个是HUB.l物理上面的连线距离一长就会产生电信号的衰减物理上面的连线距离一长就会产生电信号的衰减.为了重新加强这个信号为了重新加强这个信号,我们就需要在一定距离之我们就需要在一定距离之后加上一个信号放大器后加上一个信号放大器,这就是中继器这就是中继器(repeater)lHUB的本质其实只是一个多口中继器的本质其实只是一个多口中继器(MULTI PORT REPEATER).2023年11月19l产品代表：产品代表：TP-LINK TL-HP8MU 集线器集线器 2023年11月20l数据链路层是数据链路层是

11、OSI/RM的第二层，它通过物理层提供的比特流服务，在相邻的第二层，它通过物理层提供的比特流服务，在相邻节点之间建立链路，传送以帧（节点之间建立链路，传送以帧（Frame）为单位的数据信息，并且对传输中）为单位的数据信息，并且对传输中可能出现的差错进行检错和纠错，向网络层提供无差错的透明传输。可能出现的差错进行检错和纠错，向网络层提供无差错的透明传输。l数据链路层的有关协议和软件是计算机网络中基本的部分，在任何网络中数数据链路层的有关协议和软件是计算机网络中基本的部分，在任何网络中数据链路层是必不可少的层次，相对高层而言，它所有的服务协议都比较成熟。据链路层是必不可少的层次，相对高层而言，它所

12、有的服务协议都比较成熟。2023年11月21l成帧成帧l物理地址寻址物理地址寻址l流量控制流量控制l差错控制差错控制l接入控制接入控制2023年11月22l物理层只是网卡对网线发出或者接受各种电平信物理层只是网卡对网线发出或者接受各种电平信号号,那就是说物理层是无法判别电流的来源和目标那就是说物理层是无法判别电流的来源和目标的的.那么把电流打成那么把电流打成0和和1的帧之后的帧之后.里面就有逻辑里面就有逻辑数据了数据了.有了数据有了数据,就可以判别数据从何而来就可以判别数据从何而来,到何到何处去处去.所以也就可以真正的形成所以也就可以真正的形成LINK.l既然可以判别地址既然可以判别地址,那么

13、地址是按照什么来判别的那么地址是按照什么来判别的呢呢?那就是最重要的概念之一那就是最重要的概念之一:网卡上的网卡上的MAC地址地址2023年11月23l节点节点1的物理地址为的物理地址为A，若节点，若节点1要给节点要给节点4发送数据，那发送数据，那么在数据帧的头部要包含节点么在数据帧的头部要包含节点1和节点和节点4的物理地址，的物理地址，A与与D放入头部控制信息中（放入头部控制信息中（DH），在帧的尾部还有差错控），在帧的尾部还有差错控制信息（制信息（DT）。）。2023年11月24l产品代表：产品代表：交换机交换机 D-Link DES-1024D 2023年11月25l计算机网络分为资源子

14、网和通信子网。网络层就是通信子计算机网络分为资源子网和通信子网。网络层就是通信子网的最高层，它在数据链路层提供服务的基础上，向资源网的最高层，它在数据链路层提供服务的基础上，向资源子网提供服务。子网提供服务。l网络层与数据链路层的关系如下图所示：网络层与数据链路层的关系如下图所示：2023年11月26l这一层的基本单元是包这一层的基本单元是包(Packet).所有的包都有一所有的包都有一个个IP头头.IP就是用来在这层上面标识包的来源和目就是用来在这层上面标识包的来源和目的地址的的地址的.l这层的一个主要概念就是这层的一个主要概念就是“路由路由”,也就是和交换也就是和交换机一样机一样,把包转发

15、到其他的地方把包转发到其他的地方.不过有个不同的不过有个不同的地方地方,交换机只有知道具体的交换机只有知道具体的MAC在哪里的情况在哪里的情况下才能够发送给指定的计算机下才能够发送给指定的计算机,而路由则不需要知而路由则不需要知道最终道最终IP所在的计算机在哪个位置所在的计算机在哪个位置,只要知道那个只要知道那个途径可以过去就可以工作途径可以过去就可以工作.2023年11月27l实现位于不同网络的源节点与目的节点之间的数实现位于不同网络的源节点与目的节点之间的数据包传输，它和数据链路层的作用不同，数据链据包传输，它和数据链路层的作用不同，数据链路层只是负责同一个网络中的相邻两节点之间链路层只是

16、负责同一个网络中的相邻两节点之间链路管理及帧的传输等问题。因此，当两个节点连路管理及帧的传输等问题。因此，当两个节点连接在同一个网络中时，可能并不需要网络层，只接在同一个网络中时，可能并不需要网络层，只有当两个节点分布在不同的网络中时，通常才会有当两个节点分布在不同的网络中时，通常才会涉及到网络层的功能，保证数据包从源节点到目涉及到网络层的功能，保证数据包从源节点到目的节点的正确传输。的节点的正确传输。l网络层要负责确定在网络中采用何种技术，从源网络层要负责确定在网络中采用何种技术，从源节点出发选择一条通路通过中间的节点，将数据节点出发选择一条通路通过中间的节点，将数据包最终送达目的节点。包最终送达目的节点。2023年11月28l逻辑地址寻址逻辑地址寻址l路由功能路由功能l流量控制流量控制l拥塞控制拥塞控制2023年11月29l产品代表产品代表：路由器：路由器 TP-LINK TL-R4148 2023年11月30l传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁，传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁，它完成资源子网中两节点间的直接逻辑通信，它完成资源子网中两节点间的直接逻辑通信，实现通信子网