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1、1计算机网络体系结构计算机网络体系结构2l计算机网络体系结构与协议计算机网络体系结构与协议lOSI参考模型参考模型lTCP/IP参考模型lNovell NetWare参考模型l局域网协议举例举例3l 理解计算机网络协议的概念理解计算机网络协议的概念l 理解计算机理解计算机网络体系结构的概念网络体系结构的概念l 掌握掌握OSI参考模型及各层功能参考模型及各层功能l 掌握掌握TCP/IP参考模型及各层功能参考模型及各层功能l 了解了解TCP/IP参考模型各层的协义参考模型各层的协义l 了解了解Novell NetWare参考模型l 了解其它一些常用的了解其它一些常用的局域网协议4l在计算机网络系统
2、中，为了保证通信双在计算机网络系统中，为了保证通信双方能正确地进行数据通信，针对通信过方能正确地进行数据通信，针对通信过程的各种情况，制定了一整套约定程的各种情况，制定了一整套约定网络系统的网络系统的通信协议通信协议1.协议的定义协议的定义2.协议的组成协议的组成5 协议是指通信双方必须遵循的有关协议是指通信双方必须遵循的有关通信规则约定的集合。其作用是控制并通信规则约定的集合。其作用是控制并指导通信双方的对话过程，发现对话过指导通信双方的对话过程，发现对话过程中出现的差错并确定处理策略。协议程中出现的差错并确定处理策略。协议实际上定义了通信双方实际上定义了通信双方“如何进行通信如何进行通信”
3、的问题，相当于一种通信双方都能理解的问题，相当于一种通信双方都能理解的的语言。6l网络协议的要素：网络协议的要素： 语法（如何讲）语法（如何讲） 数据和控制信息的格式及编码数据和控制信息的格式及编码 语义（讲什么）语义（讲什么） 通信过程的说明，它规定了需要发出何种控制信通信过程的说明，它规定了需要发出何种控制信息、完成何种控制动作以及作出何种响应来完成息、完成何种控制动作以及作出何种响应来完成通信过程。通信过程。 时序（讲话的顺序）时序（讲话的顺序） 定定义通信过程中先做什么，后做什么，以及速度义通信过程中先做什么，后做什么，以及速度匹配等。匹配等。7l拨号（甲拨乙的电话号码）l振铃（乙的电
4、话就会响）l接听（乙选择接听电话）.1.电话号码的格式就是语法，电话号码格式：长途区号+市话号码）2.这一系列的动作：拨号、振铃和接听，就是语义的例子。3.动作的先后顺序就是时序。81.1.网络体系结构的概念网络体系结构的概念2.2.网络层次体系结构要解决的问题网络层次体系结构要解决的问题3.3.网络层次体系结构中的几个概念网络层次体系结构中的几个概念9l两台计算机之间要进行通信，中间可能要通两台计算机之间要进行通信，中间可能要通过许多通信设备，整个过程可能是相当复杂过许多通信设备，整个过程可能是相当复杂的，所以要设计一个单一的通信协议实现通的，所以要设计一个单一的通信协议实现通信功能会非常的
5、复杂。信功能会非常的复杂。l为了降低协议设计的复杂性，通常采用为了降低协议设计的复杂性，通常采用层次层次结构结构的的方法方法，即将整个通信功能划分成若干，即将整个通信功能划分成若干层，每一层都都解决一个小的单一的问题，层，每一层都都解决一个小的单一的问题，可完成一定的功能，每一层都有每一层的通可完成一定的功能，每一层都有每一层的通信协议，这就构成了网络层次体系结构。信协议，这就构成了网络层次体系结构。 就像编程时把问题分解为很多小的模块来就像编程时把问题分解为很多小的模块来解决一样。解决一样。10l我们把计算机网络的层次划分及各层协我们把计算机网络的层次划分及各层协议的集合称为议的集合称为计算
6、机网络体系结构计算机网络体系结构，简，简称网络体系结构。称网络体系结构。11图2-1 邮政系统分层模型12l邮政系统实际上是就是一种分层结构，整个邮政系统实际上是就是一种分层结构，整个系统可分为三层：用户子系统、邮局子系统、系统可分为三层：用户子系统、邮局子系统、运输子系统。运输子系统。l信件在邮政系统中的传输过程信件在邮政系统中的传输过程? ? 寄信用户寄信用户寄信地邮局寄信地邮局寄信地运输部门寄信地运输部门 收收信人地运输部门信人地运输部门收信人收信人地邮局地邮局收信收信人用户的过程（顺序相反）。人用户的过程（顺序相反）。l 用户与邮局的关系？邮局与用户的关系用户与邮局的关系？邮局与用户的
7、关系（垂直）？同一层两端关系（水平）？（垂直）？同一层两端关系（水平）？13l 每一层都可完成一定的功能，上一层的功每一层都可完成一定的功能，上一层的功能的实现要调用下一层提供的服务。上一层能的实现要调用下一层提供的服务。上一层只需要知道下一层提供什么服务，并知道如只需要知道下一层提供什么服务，并知道如何调用即可，而不必知道下一层的服务是如何调用即可，而不必知道下一层的服务是如何实现的。何实现的。l 相邻层之间（不同机构间）的约定（相邻层之间（不同机构间）的约定（接口，接口，上一层如何访问下一层的服务服务）：用户与邮）：用户与邮政局之间的约定（邮局为用户提供寄信政局之间的约定（邮局为用户提供寄
8、信服服务务）、邮政局与运输部门之间的约定（运输）、邮政局与运输部门之间的约定（运输部门为邮局提供运输服务）。部门为邮局提供运输服务）。14l每一层通信两端每一层通信两端-同等机构间有个约定同等机构间有个约定(协议，协议，为了能够相互理解）：用户之间的约定、邮为了能够相互理解）：用户之间的约定、邮政局之间的约定和运输部门之间的约定。政局之间的约定和运输部门之间的约定。152.网络层次体系结构要解决的问题1.1.网络应该具有哪些层次？每一层的网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分层与功能）功能是什么？（分层与功能）2.2.各层之间的关系是怎样的？它们如各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交
9、互？（服务与接口）何进行交互？（服务与接口）3.3.通信双方的数据传输要遵循哪些规通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议）则？（协议）层次结构方法包括三个内容：分层及每层功能，服务与层间接口，协议。16开放系统A（N）层服务用户（N1）实体（N）实体提供服务交换服务原语（N1）实体（N）实体提供服务交换服务原语开放系统B提供（N）层服务（N）层协议提供（N-1）层服务通过（N-1）层连接进行通信（N）层服务提供者层间接口层间接口（N1）层（N）层（N-1）层图3.1 协议与服务的概念17l实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。l对等层：两个不同系统的同名层次。l对等实体：位于不同系统
10、的同名层次中的两个实体。 每一层协议就是这一层对等实体之间互相通信的规则。18l组成计算机网络体系结构的各层功能相对独组成计算机网络体系结构的各层功能相对独立，又相互联系。立，又相互联系。l同一系统间各相邻层的关系（同一系统间各相邻层的关系（垂直方向垂直方向）：）：下层为上层提供服务，上层利用下层提供的下层为上层提供服务，上层利用下层提供的服务完成自已的功能。服务完成自已的功能。服务描述了每一层的服务描述了每一层的功能。功能。接口定义了某层提供的服务如何被高接口定义了某层提供的服务如何被高层访问，即同一计算机的不同功能层之间的层访问，即同一计算机的不同功能层之间的通信规则。通信规则。l网络中同
11、等层之间的通信规则（网络中同等层之间的通信规则（水平方向水平方向）就是该层使用的就是该层使用的协议协议，如有关第，如有关第N N层的通信层的通信规则的集合，就是第规则的集合，就是第N N层的协议。层的协议。协议是每协议是每一层功能的实现方法。一层功能的实现方法。19l每一层对于相邻的上一层是透明的，即上一每一层对于相邻的上一层是透明的，即上一层只知道该层提供那些服务，并调用它，而层只知道该层提供那些服务，并调用它，而并不知道该层功能具体如何实现。并不知道该层功能具体如何实现。20l网络体系结构不同主机的对等层之间并网络体系结构不同主机的对等层之间并不直接通信。不直接通信。l 实际上，每一层必须
12、依靠相邻层提供实际上，每一层必须依靠相邻层提供的服务来与另一台主机的对应层通信。的服务来与另一台主机的对应层通信。 上层使用下层提供的服务上层使用下层提供的服务Service user 下层向上层提供服务下层向上层提供服务Service providerl以两个人使用信件进行信息交流为例以两个人使用信件进行信息交流为例 (见下页图见下页图)21信件内容信件内容邮件地址邮件地址货物地址货物地址发信人发信人邮政局邮政局运输系统运输系统信件内容信件内容邮件地址邮件地址货物地址货物地址收信人收信人对信件内容的共识对信件内容的共识对信件如何传递的共识对信件如何传递的共识对货物如何运输的共识对货物如何运输
13、的共识P3P3P2P2P1P1公路，铁路，航空公路，铁路，航空对等层通信示例：中德教师之间的对话对等层通信示例：中德教师之间的对话问题：问题： 1 1、收信人与发信人之间、邮政局之间，他们是在直接通信吗？、收信人与发信人之间、邮政局之间，他们是在直接通信吗？ 2 2、邮政局、运输系统各向谁提供什么样的服务？、邮政局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ 3 3、邮政局、收发信人各使用谁提供的什么服务？、邮政局、收发信人各使用谁提供的什么服务？邮政局邮政局22P P3 3P P2 2P P1 1q对等层通信的实质对等层通信的实质： 对等层实体之间虚拟通信对等层实体之间虚拟通信 下层向上层提供服务下层
14、向上层提供服务 实际通信在最底层完成实际通信在最底层完成右图给出了对等层通信更一右图给出了对等层通信更一般的抽象。般的抽象。 2 2 1 1 3 3 2 2 1 1物理通信线路物理通信线路 3 3 N+1N+1 N N N-1N-1 N+1N+1 N N N-1N-1P Pn-1n-1P Pn nP Pn+1n+1系统系统A A系统系统B B报文报文报文报文23l一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程称为封装。l 封装就是在数据前面加上特定的协议头部。l发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的地址的信封中发送，还要写明用航空或挂号。数数 据据协议头协议头数数 据据24
15、网络体系结构中每一层都要依靠下一层提供的服务。为了提供服务，下层把上层的PDU作为本层的数据封装，然后加入本层的头部（和尾部）。头部中含有完成数据传输所需的控制信息。这样，数据自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。由此可知，在物理线路上传输的数据，其外面实际上被包封了多层“信封”。但是，某一层只能识别由对等层封装的“信封”，而对于被封装在“信封”内部的数据仅仅是拆封后将其提交给上层，本层不作任何处理。25数据数据 段头段头数据数据 段头段头数据数据网络头网络头帧头帧头 段头段头数据数据网络头网络头帧尾帧尾数据数据段段数据包数据包帧帧比特比
16、特电脉冲电脉冲011101000011000010100101111010110011101000011000010100101111010110数据多层封装数据多层封装封装封装拆封拆封26l相邻的两层，下层为上层提供服务，上层利相邻的两层，下层为上层提供服务，上层利用下层提供的服务完成自已的功能。用下层提供的服务完成自已的功能。上层可看成是下层的用户，下层是上层的服务提供者。l层间的服务在形式上是由一种原语（或操作）来描述的。在同一系统中，N+1层实体向N层实体请求服务时，服务用户（服务请求者）和服务提供者之间要进行信息交互，交互的信息即为服务原语。这些原语供用户实体访问该服务或向用户实体报某事件的发生。27l请求（Request）：服务用户向服务提供者请求一定的服务。如建立连接、发送数据、释放连接、报告状态。源（N+1)层源（N）层 l指示（Indication）：服务提供者向服务用户提示某种状态。如连接指示、输入数据、释放连接。 目的（N）层目的（N+1)层 l响应（Response）： 服务用户响应先前的指示原语。如接受连接或释放连接。 目的（N+1)实体目的（N）实体 l确认
