第3章-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu).ppt

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 第3章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 摘要 本章闡述OSI參考模型網(wǎng)絡(luò)互連的七層框架 詳細(xì)介紹物理層 數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層 傳輸層 會(huì)話層 表示層和應(yīng)用層的功能及實(shí)現(xiàn)開放系統(tǒng)環(huán)境中的互連性 互操作性和應(yīng)用的可移植性 介紹了TCP IP參考模型及其層次結(jié)構(gòu) 比較說明OSI參考模型與TCP IP參考模型的異同 學(xué)習(xí)目標(biāo) 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議的概念 理解 掌握 掌握 了解 網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) OSI與TCP IP參考模型各層的功能 OSI層次結(jié)構(gòu)模型中數(shù)據(jù)的實(shí)際傳送過程 3 1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議的概念3 1 1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中 兩個(gè)相互通信的實(shí)體處在不同的地理位置 它們的兩個(gè)進(jìn)程相互通信 需要通過交換信息來協(xié)調(diào)它們的動(dòng)作和達(dá)到同步 而信息的交換必須按照預(yù)先共同約定好的過程來進(jìn)行 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是通信中的計(jì)算機(jī)間對(duì)速率 傳輸代碼 代碼結(jié)構(gòu) 傳輸控制步驟 出錯(cuò)控制等方面必需共同遵守進(jìn)行的一個(gè)共同的約定 2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基本特征一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議至少包括三要素 1語法 用來規(guī)定信息格式 數(shù)據(jù)及控制信息的格式 編碼及信號(hào)電平等 2語義 用來說明通信雙方應(yīng)當(dāng)怎么做 用于協(xié)調(diào)與差錯(cuò)處理的控制信息 3定時(shí) 定義了何時(shí)進(jìn)行通信 先講什么 后講什么 講話的速度等 3 1 2分層的體系結(jié)構(gòu)將一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)分解為若干個(gè)容易處理的子系統(tǒng) 這種結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法是工程設(shè)計(jì)中常見的手段 分層就是系統(tǒng)分解的最好方法之一 3 1 3網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)及其劃分所遵循的原則 圖3 1分層的通信層次結(jié)構(gòu) 3 1 4網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1 以功能作為劃分層次的基礎(chǔ) 2 第n層的實(shí)體在實(shí)現(xiàn)自身定義的功能時(shí) 只能使用第n 1層提供的服務(wù) 3 第n層在向第n 1層提供的服務(wù)時(shí) 此服務(wù)不僅包含第n層本身的功能 還包含由下層服務(wù)提供的功能 4 僅在相鄰層間有接口 且所提供服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)上一層完全屏蔽 3 1 5網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分層的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)分層的優(yōu)點(diǎn)有 1 人們可以很容易的討論和學(xué)習(xí)協(xié)議的規(guī)范細(xì)節(jié) 2 層間的標(biāo)準(zhǔn)接口方便了工程模塊化 3 創(chuàng)建了一個(gè)更好的互連環(huán)境 4 降低了復(fù)雜度 使程序更容易修改 產(chǎn)品開發(fā)的速度更快 5 每層利用緊鄰的下層服務(wù) 更容易記住個(gè)層的功能 3 2ISO OSI參考模型OSI它定義了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的7層框架 也就是開放式系統(tǒng)互連參考模型 模型從低到高分別為 物理層 數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層 傳輸層 會(huì)話層 表示層 應(yīng)用層 如表格3 1所示 表3 1七層模型 3 2 1 物理層物理層是OSI的第一層 它雖然處于最底層 可以為它的上一層提供一個(gè)物理連接 是整個(gè)開放系統(tǒng)的基礎(chǔ) 物理層功能1 媒體和互連設(shè)備2 物理接口的4個(gè)特性 1 機(jī)械特性 2 電氣特性 3 功能特性 物理層的幾種重要標(biāo)準(zhǔn) 1 ISO2110 2 ISO2593 3 ISO4092 4 CCITTV 24 3 2 2 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層是OSI模型的第二層 負(fù)責(zé)通過物理層從一臺(tái)計(jì)算機(jī)到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)無差錯(cuò)地傳輸數(shù)據(jù)幀 允許網(wǎng)絡(luò)層通過網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行虛擬無差錯(cuò)地傳輸 IEEE802 3LAN體系結(jié)構(gòu) 圖3 5IEEE802 3LAN體系結(jié)構(gòu) 1 數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能幀定界和幀同步 鏈路連接的建立 拆除 分離 差錯(cuò)檢測(cè)和恢復(fù) 流量控制 1 幀 幀的基本格式 成幀與拆幀 幀的定界 表3 2幀的基本格式 2 鏈路連接的建立 拆除 分離 3 差錯(cuò)檢測(cè)和恢復(fù) 奇偶校驗(yàn)碼 水平垂直奇偶校驗(yàn) 循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC 4 流量控制滑動(dòng)窗口協(xié)議是指一種采用滑動(dòng)窗口機(jī)制進(jìn)行流量控制的方法 通過限制已經(jīng)發(fā)送但還未得到確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀的數(shù)量 滑動(dòng)窗口協(xié)議可以調(diào)整發(fā)送方的發(fā)送速度 圖3 6滑動(dòng)窗口協(xié)議工作原理 2 數(shù)據(jù)鏈路層的主要協(xié)議 1 ISO1745 1975 2 ISO3309 1984 3 ISO7776 3 2 3 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層的目的是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)透明傳送 具體功能包括尋址和路由選擇 連接的建立 保持和終止等 它提供的服務(wù)使運(yùn)輸層不需要了解網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸和交換技術(shù) 圖3 7處理端到端傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)層 1 網(wǎng)絡(luò)層的兩種實(shí)現(xiàn)方式網(wǎng)絡(luò)層的兩種實(shí)現(xiàn)方式數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路 2 網(wǎng)絡(luò)層主要功能網(wǎng)絡(luò)層為建立網(wǎng)絡(luò)連接和為上層提供服務(wù) 應(yīng)具備以下主要服務(wù)功能 1 路由選擇 2 路由算法 3 阻塞控制 4 死鎖及其防止 5 地址解析協(xié)議 3 網(wǎng)絡(luò)層的主要標(biāo)準(zhǔn)如下 1 ISO DIS8208 2 ISO DIS8348 3 ISO DIS8349 4 ISO DIS8473 5 ISO DIS8348 3 2 4 傳輸層傳輸層提供端到端的交換數(shù)據(jù)的機(jī)制 傳輸層對(duì)會(huì)話層等高三層提供可靠的傳輸服務(wù) 對(duì)網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的目的地站點(diǎn)信息 1傳輸層的基本功能 1 分割與重組數(shù)據(jù) 2 按端口號(hào)尋址 3 連接管理 4 差錯(cuò)控制和流量控制 2傳輸層的服務(wù)類型傳輸層既是OSI層模型中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的最高層 又是面向網(wǎng)絡(luò)通信的低三層和面向信息處理的高三層之間的中間層 1 傳輸連接服務(wù) 2 數(shù)據(jù)傳輸服務(wù) 3傳輸層的主要主要標(biāo)準(zhǔn)如下 ISO8072ISO8073傳輸層定義了兩個(gè)主要的協(xié)議 傳輸控制協(xié)議 TCP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDP 3 2 5 會(huì)話層會(huì)話層 表示層 應(yīng)用層構(gòu)成開放系統(tǒng)的高3層 面對(duì)應(yīng)用進(jìn)程提供分布處理 對(duì)話管理 信息表示 恢復(fù)最后的差錯(cuò)等 1會(huì)話層主要的功能 1 為會(huì)話實(shí)體間建立連接 2 數(shù)據(jù)傳輸階段 3 連接釋放2會(huì)話層的主要標(biāo)準(zhǔn)有 1 DIS8236 會(huì)話服務(wù)定義 2 DIS8237 會(huì)話協(xié)議規(guī)范 3 2 6 表示層表示層是處理所有與數(shù)據(jù)表示及運(yùn)輸有關(guān)的問題 包括轉(zhuǎn)換 加密和壓縮 每臺(tái)計(jì)算機(jī)可能有它自己的表示數(shù)據(jù)的內(nèi)部方法 表示層的主要功能為 1 語法轉(zhuǎn)換 2 語法協(xié)商 3 連接管理 3 2 7 應(yīng)用層應(yīng)用層是OSI參考模型中最靠近用戶的一層 是OSI體系結(jié)構(gòu)中的最高層 一個(gè)重要特點(diǎn)就是自身的可擴(kuò)展性 它直接與用戶和應(yīng)用程序打交道 負(fù)責(zé)對(duì)軟件提供接口以使程序能使用網(wǎng)絡(luò) 1 應(yīng)用層主要功能應(yīng)用層的一個(gè)功能是文件運(yùn)輸 訪問和管理 不同的文件系統(tǒng)有不同的文件命名原則 文本行有不同的表示方法等 不同的系統(tǒng)之間傳輸文件所需處理的各種不兼容問題 也同樣屬于應(yīng)用層的工作 此外還有電子郵件 遠(yuǎn)程作業(yè)輸入 虛擬終端功能 名錄查詢和其它各種通用和專用的功能 3 2 8OSI層次結(jié)構(gòu)模型中數(shù)據(jù)的實(shí)際傳送過程 圖3 9OSI層次結(jié)構(gòu)模型中數(shù)據(jù)的實(shí)際傳送過程 圖3 10OSI參考模型相鄰層之間的通信 3 3TCP IP參考模型3 3 1TCP IP的概述TCP IP協(xié)議棧是美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局計(jì)算機(jī)網(wǎng) AdvancedResearchProjectsAgencyNetwork ARPANET 和其后繼因特網(wǎng)使用的參考模型 3 3 2TCP IP的層次結(jié)構(gòu) 圖3 13TCP IP的層次結(jié)構(gòu) 3 3 3TCP IP協(xié)議簇1 應(yīng)用層應(yīng)用層對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的高層 為用戶提供所需要的各種服務(wù)2 傳輸層傳輸層對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的傳輸層TCP協(xié)議提供的是一種可靠的 面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù) 而UDP協(xié)議供的是不可靠的 無連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù) 3 網(wǎng)際互聯(lián)層網(wǎng)際互聯(lián)層對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層 主要解決主機(jī)到主機(jī)的通信問題 4 網(wǎng)絡(luò)訪問層 3 4OSI參考模型與TCP IP參考模型的比較 OSI7層功能 TCP IP4層功能 3 4 1OSI參考模型和TCP IP參考模型的共同點(diǎn)1 OSI參考模型和TCP IP參考模型都采用了層次結(jié)構(gòu)的概念2 都能夠提供面向連接和無連接兩種通信服務(wù)機(jī)制3 4 2OSI參考模型和TCP IP參考模型的不同點(diǎn) OSI參考模型與TCP IP參考模型都不完美 由于在ISO制定OSI參考模型過程中總是著眼于通信模型所必需的功能 理想化得等待政府行為來統(tǒng)一各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 在制定過程中忽略了互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的重要性 當(dāng)考慮到這一點(diǎn)時(shí) 卻由于功能復(fù)雜難以實(shí)現(xiàn)等原因 失去了市場(chǎng) 而TCP IP模型在現(xiàn)存的協(xié)議基礎(chǔ)上 考慮到 將協(xié)議實(shí)際安裝到計(jì)算機(jī)中如何進(jìn)行編程最好 實(shí)際應(yīng)用的問題 使得在實(shí)現(xiàn)上比較容易 得到了廣大用戶得支持 也得到了大廠商的支持 所以TCP IP參考模型得到了發(fā)展 習(xí)題31 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議至少包括哪三條三要 2 網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 3 OSI參考模型有哪些層次 4 數(shù)據(jù)鏈路