计算机网络体系结构
16
第3章 计算机网络体系结构
对等层通信的实质
对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信； 对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信； 下层向上层提供服务； 下层向上层提供服务； 上层依赖下层提供的服务来与其它主机上的 上层依赖下层提供的服务来与其它主机上的 对等层通信； 对等层通信； 实际通信在最底层完成。 实际通信在最底层完成。
邮政系统
航空系统
8
第3章 计算机网络体系结构
1. 计算机网络体系结构的定义
计算机网络中也采用了分层方法。——把复杂的问题划分为若 干个较小的、单一的局部问题，在不同层上予以解决。 网络的层次结构方法要解决的问题：
网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分层与功能） 网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分层与功能） ？（分层与功能 各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？（服务与接口） 各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？（服务与接口） ？（服务与接口 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议） ？（协议）
17
第3章 计算机网络体系结构
源进程传送消息到目标进 程的过程： 程的过程：
消息送到源系统的最高层； 从最高层开始，自上而下逐层封 封 装； 经物理线路传输到目标系统； 目标系统将收到的信息自下而上 逐层处理并拆封 拆封； 拆封 由最高层将消息提交给目标进程。
源进程 消息
逻辑通信
目标进程 消息
N+1 N N-1
第3章 计算机网络体系结构 章
1
第3章 计算机网络体系结构
本章内容 层次化的网络体系结构 开放系统互联参考模型（ 开放系统互联参考模型（OSI/RM） ） TCP/IP体系结构 体系结构 OSI和TCP/IP的主要层次功能 和 的主要层次功能 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
第3章 计算机网络体系结构
5
分层的物流系统组织: 分层的物流系统组织: 服务
用户-to-用户：信息服务 快递员-to-快递员：传递服务 分检员-to-分检员：地址选择服务 运输工具-to-运输工具：运输服务
6
第3章 计算机网络体系结构
层次功能的分布式实现
用户 (寄件者) 用户 (收件者) 快递员(送信) 分检员 (分检) 运输工具(到达)
12
第3章 计算机网络体系结构
系统A 系统
实体 服务 对等实体 接口 对等层络体系结构
系统A 系统
N+1 N
系统B 系统 Pn+1 Pn Pn-1
N+1 N N-1
网络中的任何一个系统都 是按照层次结构来组织的 同一网络中，任意两个端 系统必须具有相同的层次 每层使用其下层提供的服 务，并向其上层提供服务 通信只在对等层间进行 （间接的、逻辑的、虚拟 的），非对等层之间不能 互相“通信” 实际的物理通信只在最底 层完成 Pn：第n层协议 协议，即第n层 协议 对等实体间通信时必须遵 循的规则或约定 14
网络 分层 体系 结构
N-1
3 2 1
P3 P2 P1
3 2 1
物理通信线路
第3章 计算机网络体系结构
对等层通信的实质
网络分层体系结构原理禁止不同主机的对等层之间进行直接通 信。 实际上，每一层必须依靠下层提供的服务来与另一台主机的对 等层通信。
上层使用下层提供的服务——Service user； 上层使用下层提供的服务 使用下层提供的服务 ； 下层向上层提供服务——Service provider。 下层向上层提供服务 提供服务 。 层是第n层的服务用户 层是第n层的服务提供者 第n+1层是第 层的服务用户，第n-1层是第 层的服务提供者 层是第 层的服务用户， 层是第 层的服务也依赖于第n-1层以及以下各层的服务 第n层的服务也依赖于第 层以及以下各层的服务 层的服务也依赖于第
例：邮政通信
15
第3章 计算机网络体系结构
对等通信例： 对等通信例：两个人收发信件
对信件内容的共识
发信人 邮局 运输系统
信件内容 邮件地址 货物地址
P3
对信件如何传递的共识
信件内容 收信人 邮件地址
邮局
P2
对货物如何运输的共识
P1 公路，铁路， 公路，铁路，航空
货物地址 运输系统
问题：
收信人与发信人之间、邮局之间，他们是在直接通信吗？ 收信人与发信人之间、邮局之间，他们是在直接通信吗？ 邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ 邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ 邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？ 邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？
语义
对协议中各协议元素的含义的解释，例如： 对协议中各协议元素的含义的解释，例如： 在HDLC协议中，标志Flag(7EH)表示报文的开始和结束 在BSC协议中，SOH(01H)表示报文的开始，STX(02H)表示报文正文的开始， ETX(03H)表示报文正文的结束
语法
协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如： 协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如：
协议控制信息
数据（ 数据（SDU） ）
协议头部中含有完成数据传输所需的控制信息:
地址、序号、长度、分段标志、差错控制信息、 地址、序号、长度、分段标志、差错控制信息、…
25
第3章 计算机网络体系结构
下层把上层的PDU作为本层的数据加以封装，然后加入本层的 协议头部（和尾部）形成本层的PDU。
封装：就是在数据前面加上特定的协议头部。 封装：就是在数据前面加上特定的协议头部。
… 说明发送的消息 … 说明接收到某消息后所应采取 的行动 … 说明动作的次序
20
第3章 计算机网络体系结构
人相互交流的协议和通信协议之间的对比
Hi Hi What’s the time? 2:00
请求连接 连接确认
传送文件：xxxxx.xxx
<文件>
time
21
第3章 计算机网络体系结构
通信协议的三要素
9
第3章 计算机网络体系结构
计算机网络中， 、 的集合被称为计算机网络体 计算机网络中，层、协议和层间接口的集合被称为 和 的集合被称为 系结构。 。
换句话说：体系结构包括三个内容：分层结构与每层的功能，服务与层间接口， 换句话说：体系结构包括三个内容：分层结构与每层的功能，服务与层间接口， 协议。 协议。
Pn+1 Pn Pn-1
N+1 N N-1
3 2 1
P3 P2 P1
3 2 1
物理通信线路
第3章 计算机网络体系结构
18
在各层中实现的主要功能
差错控制
使对等层的通信更加可靠
流量控制
控制发送端的速率，使接收端能来得及接收
分段和重装
发送端将数据块分成更小的单位，并在接收端重新组合
复用和分用
多个高层的对等层通信会话复用一条低层连接
释放连接
t
第3章 计算机网络体系结构
t
23
网络体系结构中：
每层可能会有若干个协议 一个协议只属于一个层次
协议可以由软件或硬件来实现：
网络通信协议软件、 网络通信协议软件、网络驱动程序 网络硬件
常用协议组：
TCP/IP（Windows、Unix、Linux、…） （ 、 、 、 ） NetBEUI（Windows） （ ） IPX/SPX（NetWare、Windows） （ 、 ） 24
HDLC BSC
Flag Address Ctrl SOH HEAD STX
Data TEXT
FCSS Flag ETX BCC
时序
通信过程中， 通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则
22
第3章 计算机网络体系结构
时序例
连接请求 连接确认 连接确认 数据
建立连接
数据传输
确认
释放连接 释放确认 释放确认
建立连接和释放连接
19
第3章 计算机网络体系结构
3. 通信协议
人际交流的协议:
人类之间 – “我有一个问题” – “请讲” – “现在几点了?” ?” – “现在是早上9：00”
通信协议: 通信协议:
计算机之间 网络中所有的通信活动都是由协议 所控制
协议： 协议：
定义网络实体间发送和接收报文的格 定义网络实体间发送和接收报文的格 网络实体间 式、顺序以及当传送和接收消息时应采 取的行动。（语义、语法和时序） 。（语义 取的行动。（语义、语法和时序）
邮政系统的组织: 邮政系统的组织
用户 (寄件者) 快递员 (取信) 分检员 (分检) 运输工具(出发) ( ) 运输线路 层次的观点： 每层实现一种特定的服务 层次的观点： 每层实现一种特定的服务 – 通过自己内部的功能 – 依赖自己的下层提供的服务
第3章 计算机网络体系结构
用户 (收件者) 快递员(送信) 分检员 (分检) 运输工具(到达) ( )
2
3.1 计算机网络体系结构
网络体系结构提出的背景——计算机网络的复杂性、异质性 不同的通信介质——有线、无线、… … 有线、无线、 不同的通信介质 有线 不同种类的设备——主机、路由器、交换机、复用设备、… … 主机、路由器、交换机、复用设备、 不同种类的设备 主机 不同的操作系统——Unix、Windows、 不同的操作系统——Unix、Windows、… … 不同的软/硬件、接口和通信约定（协议） 不同的软 硬件、接口和通信约定（协议） 硬件 不同的应用环境——固定、移动、… … 固定、移动、 不同的应用环境 固定 不同种类业务——分时、交互、实时、… … 分时、交互、实时、 不同种类业务 分时
10
第3章 计算机网络体系结构
层次结构方法的优点
独立性强——耦合程度低
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第3章网络体系结构讲解
无连接服务
特点（类似于邮政系统服务模式）：
1、无连接服务中的数据传输过程不需要经过建立连接、连
接维护与终止连接三个过程；
计 算 机
2、无连接服务的每个分组都携带完整的目的结点地址，各 分组在系统中是独立传送的；
网 3、数据分组传输过程中，目的结点接收的数据分组可能出
络 现乱序、重复与丢失的现象；
4、无连接服务的可靠性不好，但是协议相对简单，通信效
络 • 接口数据单元IDU：PDU、PCI与ICI共同构成了IDU，它
为经过层间接口的数据单元。
• 服务数据单元SDU：下层接收到IDU后，从中除掉ICI， 此时的数据包称为SDU。
面向连接的服务
特点（类似于电话系统服务模式）： 1、数据传输过程必须经过建立连接、连接维护与终止连接
的三个过程；
计 2、面向连接服务的传输连接类似一个通信管道，发送者在 算 一端放入数据，接收者从另一端取出数据； 机 3、数据传输时，数据包不必携带目的结点的地址； 网 4、接收到的数据与发送方发出的数据在内容和顺序上保持 络 一致，传输可靠性好，但是协议复杂，通信效率不高。
数据链路层的功能
① 数据链路管理：通信的两个实体之间数据链路的建立、维 护与释放。
② 采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成 无差错的数据链路。
③ 数据链路层数据传送单位为帧。
思考：数据链路与物理线路有什么区别？
一、协议和体系结构
网络层 网络中通信的两个计算机之间要经过许多的节点和链路或几个 通信子网，由于网络层数据传送单位是分组，因此网络层的主
计 算 机 网 络
• 对等实体：不同计算机中同一层的实体叫做对等（Peer） 实体。
• 服务：网络中各层向上层提供的一组功能（操作）。 在网络中服务分为：面向连接的服务和无连接服务 服务定义了两层之间的接口，上层是服务的用户，下层是服 务的提供者。
计算机网络体系结构
计算机网络体系结构计算机网络体系结构是指将计算机网络划分为不同的层级，并在每个层级中定义特定的功能和协议。
这种分层结构有助于网络的设计、维护和扩展。
在计算机网络体系结构中，常用的是OSI参考模型和TCP/IP参考模型。
下面是TCP/IP参考模型的五层结构：1. 物理层：该层负责物理传输介质的传输，例如光纤、电缆等。
它定义了连接计算机所需的硬件细节，以及数据的电压、信号速率等特性。
在此层上，数据以比特流的形式传输。
2. 数据链路层：该层负责将原始的比特流转换为有意义的数据帧，并提供传输信道的错误检测和纠正。
它通常有两个子层：逻辑链路控制子层和介质访问控制子层。
3. 网络层：该层负责在计算机网络中进行数据包的路由和转发。
它使用IP地址来标识不同的网络设备，并为数据包选择合适的路径。
在此层上，数据被划分为小块，并加上源和目的地的网络地址信息。
4. 传输层：该层负责在源和目的地之间提供可靠的数据传输。
它使用TCP和UDP协议来实现数据的分段和重新组装，以及连接的建立和终止。
在此层上，数据被划分为报文段，每个报文段都有序号和检验和。
5. 应用层：该层提供应用程序访问网络的接口，并为各种网络应用提供服务。
它包括HTTP、FTP、SMTP等协议，用于实现Web浏览、文件传输、电子邮件等常见的应用功能。
这种分层结构的优点在于，每个层级的功能和协议都相对独立，可以由不同的厂商和团队进行独立开发和测试。
同时，各层之间的接口规范也使得不同厂商的设备能够互相兼容和交互操作。
此外，通过将网络分解为多个层级，可以更好地进行网络故障诊断和故障隔离，提高网络的可靠性和可扩展性。
总之，计算机网络体系结构的分层设计为网络的建设、管理和维护提供了一种有效的方法。
它不仅可以提供高效的数据传输和服务提供，同时也为网络的安全性和可靠性提供了保障。
计算机网络体系结构的分层设计是网络通信的基础。
通过将网络的各个功能划分为不同的层级，可以使得不同的网络设备和应用程序可以按照规定的协议进行交互，实现信息的传输和交换。
计算机网络的体系结构
主要采用点到点通道技术
2.2 计算机网络的体系结构（1）
❖ 计算机网络的体系结构：对计算机网络及其
部件所完成功能的比较精确的定义。即从功
能的角度描述计算机网络的结构。是层次和
协议的集合。
❖ 注意:计算机网络体系结构仅仅定义了网络及
其部件通过协议应完成的功能；不定义协议
的实现细节和各层协议之间的接口关系。
主要内容
❖ 1计算机网络的构成
1.1 资源子网 1.2 通信子网 ( 点到点通道；广播通道 )
❖ 2计算机网络的体系结构
2.1 计算机网络功能的分层 2.2 协议和协议的分层结构 2.3 计算机网络的体系结构
❖ 3典型计算机网络参考模型
3.1 计算机网络的标准化
2.1 计算机网络的构成（1）
❖ 计算机网络的构成
协议的分层原则 （layering principle）
❖ Layer N software on the destination computer must receive exactly the message sent by layer N software on the sending computer. Mathematically, if the sender applies a transformation T, the receiver must apply the inverse T-1.
每条线路两端的结点利用波形进行二进制通信； 无差错的信息传送 多个用户共享一条物理线路
2.2 计算机网络的体系结构（3）
信息缓冲和流量控制 会话控制 满足各种用户、各种应用的访问要求
❖ 上述功能有三个显著特点
上述功能必须同时满足一对用户 用户之间的通信功能是相互的 这些功能分散在各个网络设备和用户设备中。
2.2 计算机网络的体系结构（1）
❖ 计算机网络的体系结构：对计算机网络及其
部件所完成功能的比较精确的定义。即从功
能的角度描述计算机网络的结构。是层次和
协议的集合。
❖ 注意:计算机网络体系结构仅仅定义了网络及
其部件通过协议应完成的功能；不定义协议
的实现细节和各层协议之间的接口关系。
主要内容
❖ 1计算机网络的构成
1.1 资源子网 1.2 通信子网 ( 点到点通道；广播通道 )
❖ 2计算机网络的体系结构
2.1 计算机网络功能的分层 2.2 协议和协议的分层结构 2.3 计算机网络的体系结构
❖ 3典型计算机网络参考模型
3.1 计算机网络的标准化
2.1 计算机网络的构成（1）
❖ 计算机网络的构成
协议的分层原则 （layering principle）
❖ Layer N software on the destination computer must receive exactly the message sent by layer N software on the sending computer. Mathematically, if the sender applies a transformation T, the receiver must apply the inverse T-1.
每条线路两端的结点利用波形进行二进制通信； 无差错的信息传送 多个用户共享一条物理线路
2.2 计算机网络的体系结构（3）
信息缓冲和流量控制 会话控制 满足各种用户、各种应用的访问要求
❖ 上述功能有三个显著特点
上述功能必须同时满足一对用户 用户之间的通信功能是相互的 这些功能分散在各个网络设备和用户设备中。
计算机网络体系结构
图3-2 协议数据单元PDU、接口数据单元IDU和服务数据单元SDU
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第3章 计算机网络体系结构
3.2.4 服务原语
服务原语（Service Primitive）是指服务用户与服务提 供者之间进行交互时所要交换的一些必要信息。 OSI/RM规定了四种服务原语类型，如表3-2所示。
第3章 计算机网络体系结构
本章学习目标
l 了解开放系统互连参考模型中的若干重要概 念 l 熟悉OSI/RM各层协议的功能及基本原理并掌 握传输控制协议TCP
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第3章 计算机网络体系结构
3.1 网络体系结构概述
1974年，美国IBM公司首先公布了世界上第一个计算机 网络体系结构（SNA，System Network Architecture）， 凡是遵循SNA的网络设备都可以很方便地进行互连。 1977年3月，国际标准化组织ISO的技术委员会TC97成 立了一个新的技术分委会SC16专门研究“开放系统互 连”，并于1983年提出了开放系统互连参考模型，即著 名的ISO 7498国际标准（我国相应的国家标准是GB 9387），记为OSI/RM。
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第3章 计算机网络体系结构
3.4.2 具有最简单流量控制的数据链路层协议
为了使收方的接收缓冲区在任何情况下都不会溢出，最 简单的方法是发方从主机每取一个数据块，就将其送到 数据链路层的发送缓冲区中发送出去，然后等待；收方 收到数据帧后，将其放入数据链路层的接收缓冲区并交 付给主机，同时回应一信息给发送节点表示数据帧已经 上交给主机，接收任务已经完成；发方收到由接收站点 发过来的双方事先商定好的信息，则从主机取下一个新 的数据帧再发送。在这种情况下，收方的接收缓冲区的 大小只要能够装得下一个数据帧即可，这就是最简单最 基本的停止-等待（Stop-and-Wait）协议。
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第3章 计算机网络体系结构
3.2.4 服务原语
服务原语（Service Primitive）是指服务用户与服务提 供者之间进行交互时所要交换的一些必要信息。 OSI/RM规定了四种服务原语类型，如表3-2所示。
第3章 计算机网络体系结构
本章学习目标
l 了解开放系统互连参考模型中的若干重要概 念 l 熟悉OSI/RM各层协议的功能及基本原理并掌 握传输控制协议TCP
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第3章 计算机网络体系结构
3.1 网络体系结构概述
1974年，美国IBM公司首先公布了世界上第一个计算机 网络体系结构（SNA，System Network Architecture）， 凡是遵循SNA的网络设备都可以很方便地进行互连。 1977年3月，国际标准化组织ISO的技术委员会TC97成 立了一个新的技术分委会SC16专门研究“开放系统互 连”，并于1983年提出了开放系统互连参考模型，即著 名的ISO 7498国际标准（我国相应的国家标准是GB 9387），记为OSI/RM。
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第3章 计算机网络体系结构
3.4.2 具有最简单流量控制的数据链路层协议
为了使收方的接收缓冲区在任何情况下都不会溢出，最 简单的方法是发方从主机每取一个数据块，就将其送到 数据链路层的发送缓冲区中发送出去，然后等待；收方 收到数据帧后，将其放入数据链路层的接收缓冲区并交 付给主机，同时回应一信息给发送节点表示数据帧已经 上交给主机，接收任务已经完成；发方收到由接收站点 发过来的双方事先商定好的信息，则从主机取下一个新 的数据帧再发送。在这种情况下，收方的接收缓冲区的 大小只要能够装得下一个数据帧即可，这就是最简单最 基本的停止-等待（Stop-and-Wait）协议。
第2章 计算机网络体系结构
2．1．1．研究制定计算机网络体系结构的科学方法 在初期的自由竞争中，计算机网络体系结构在短时间内得 到了迅速发展，但是伴随着计算机网络形式的多样化、复杂 性，也出现了许多问题。 例如，用户的资源和数据存储在采用不同操作系统的主 机中，这些主机分布在网络的不同地方，需要在不同的传输 媒体上实现采用不同操作系统的主机之间的通信；如何解决 异种机和异种网络互连问题；特别是系统的互连成为一个大 问题。
4．美国电气电子工程师学会 美国电气电子工程师学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)于1963年由美国电气工程师 学会(AIEE)和美国无线电工程师学会(IRE)合并而成，是美 国规模最大的制定标准的专业学会。 IEEE由大约17万名从事电气工程、电子和有关领域的专 业人员组成，分设1O个地区和206个地方分会，设有31个技 术委员会。 IEEE制定的标准内容有：电气与电子设备、试验方法、元 器件、符号、定义以及测试方法等。 IEEE最引人注目的成就之一是通过802方案对LAN和城域网 MAN进行的标准化。802方案含局域网和城域网各方面上百个 单独的规范，符合IEEE的LAN包括以太网(IEEE 802．3)和令 牌环网(802，5)，802系列标准和所有规范限于物理层和／ 或数据链路层。
5．美国电子工业协会 美国电子工业协会(Electronic Industries Association， EIA)创建于1924年，当时名为无线电制造商协会(Radio Manufacturers Association，RMA)，总部设在弗吉尼亚的 阿灵顿。
2计算机网络的体系结构
上无结构的比特流的传输规则。在物理层传送的数据单位
是比特。
涉及到通信在信道上传输的原始比特流。设计上必须保证一
方发出二进制“1”时，另一方收到的也是“1”而不是“0”。
这里的典型问题是用多少伏特电压表示“1”，多少伏特电压 表示“0”；一个比特持续多少微秒；传输是否在两个方向上 同时进行；最初的物理连接如何建立和完成通信后连接如何 终止；网络接插件有多少针以及各针的用途。这里的设计主
信接口允许数据在设备之间交换。
（4）IEEE：电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers） IEEE设置了电子工业标准，IEEE分成一些标准组织（或工作组），每个工作 组负责标准的一个领域，工作组802设置了网络设备和如何彼此通信的标准。 （5）ISO：国际标准化组织（International Standard Organization） ISO开发了开放系统（OSI，Open System Interconnection）网络结构模型， 模型定义了用于网络结构的七个数据处理层。网络结构是在发送设备和接收 设备间进行数据传输的一种组织方案。
tcp数据链路层物理层运输层网络层数据链路层物理层运输层网络层服务器接受连接建立请求应用层应用层因特网客户客户服务器服务器以后就逐级使用下层提供的服务使用tcpip数据链路层物理层运输层网络层应用层计算机数据链路层物理层运输层网络层应用层计算机数据链路层物理层运输层网络层应用层计算机
1.5
计算机网络的体系结构
OSI参考模型，并记为OSI/RM，有时简称为 OSI。我国相应的国家标
准是GB 9398。
开放：其含义为只要遵循OSI标准，一个系统就可以和
第三章 计算机网络体系结构-基本概念
6.网络体系结构 6.网络体系结构 1 2 3 4 网络体系结构的概念 网络体系结构的功能 网络体系结构的特点 网络体系结构的种类
网络体系结构的概念
计算机网络各层,对等进程通信的协议的集合称 计算机网络的体系结构(architecture) 为计算机网络的体系结构 (architecture) 计算机网络的体系结构 (architecture),它是 计算机网络及其部件所应完成功能的比较精确的 定义.从功能的角度描述计算机网络的结构. 体系结构只定义网络及其部件通过协议应当完成 的功能,不定义协议的实现细节和各层协议之间 的接口关系.
语法(Syntax):规定通信双方"如何讲",
3. 1
基本概念
2. 协议的分层结构
(1)协议分层结构 协议分层结构的思想是用一个模块的集合来完成 协议分层结构的思想是用一个模块的集合来完成 不同的通信功能,以简化设计的复杂性. 不同的通信功能,以简化设计的复杂性.大多数的 网络都按照层或级的方式来组织, 网络都按照层或级的方式来组织,每一层完成特定 的功能,每一层都建立在它的下层之上. 的功能,每一层都建立在它的下层之上.
网络协议的重要性: 网络协议的重要性:
没有协议就没有网络,每一种计算机网络都有 一套协议支持着.由于计算机网络的种类多,所以 协议的种类也很多. 所有协议的目的和功能是一样的,都是保证网 络上的信息能畅通无阻,准确无误地传输到目的地.
3. 1
基本概念
什么是网络协议? 什么是网络协议?
网络协议就是使计算机网络能协同工作实现信息 就是使计算机网络能协同工作实现信息
计算机网络应用技术
第3章 计算机网络体系结构
本章要点
了解网络体系结构分类,功能特点. 了解网络体系结构分类,功能特点. 掌握OSI参考模型的结构和各层功能. 掌握OSI参考模型的结构和各层功能. OSI参考模型的结构和各层功能 掌握TCP/IP体系结构的层次和功能. 掌握TCP/IP体系结构的层次和功能. TCP/IP体系结构的层次和功能 掌握IP地址管理和子网划分的方法. 掌握IP地址管理和子网划分的方法. IP地址管理和子网划分的方法
第三章_计算机网络体系结构要点
源进程传送消息到目 标进程的过程： 消息送到源系统的 最高层； 从最高层开始，自 上而下逐层封装； 经物理线路传输到 目标系统； 目标系统将收到的 信息自下而上逐层 处理并拆封； 由最高层将消息提 交给目标进程。
源进程 消息
逻辑通信
目标进程 消息
N+1 N N-1
Pn+1
Pn Pn-1
第三章 计算机网络体系结构
本章学习要点：
网络体系结构与协议的概念
OSI参考模型
TCP/IP参考模型 OSI与TCP/IP两种模型的比较
3.1 网络体系结构与协议的概念
3.1.1 什么是网络体系结构
计算机网络体系结构是指整个网络系统的 逻辑组成和功能分配，它定义和描述了一 组用于计算机及其通信设施之间互连的标 准和规范的集合。 也就是说：为了完成计算机间的通信合作， 把计算机互连的功能划分成有明确定义的 层次，规定了同层次实体通信的协议及相 邻层之间的接口服务。网络体系结构就是 这些同层次实体通信的协议及相邻层接口 的统称，即层和协议的集合。
3.1.2 什么是网络协议 从最根本的角度上讲，协议就是规则。 网络协议，就是为进行网络中的数据交 换而建立的规则、标准或约定。连网的 计算机以及网络设备之间要进行数据与 控制信息的成功传递就必须共同遵守网 络协议。
网络协议主要由以下三要素组成： 语法 语法是以二进制形式表示的命令和相应的结 构，确定协议元素的格式（规定数据与控制 信息的结构和格式）如何讲 语义 语义是由发出请求、完成的动作和返回的响 应组成的集合，确定协议元素的类型，即规 定通信双方要发出何种控制信息、完成何种 动作以及做出何种应答 。讲什么 交换规则 交换规则规定事件实现顺序的详细说明，即 确定通信状态的变化和过程， 。应答关系
计算机网络的体系结构
只看这两个文件传送模块 好像文件及文件传送命令 是按照水平方向的虚线传送的
主机 2 文件传送模块
把文件交给下层模块 进行发送
把收到的文件交给 上层模块
再设计一个通信服务模块
主机 1 文件传送模块
通信服务模块
只看这两个通信服务模块 好像可直接把文件 可靠地传送到对方
主机 2 文件传送模块
通信服务模块
实体、协议、服务 和服务访问点（续）
●本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的 协议。
●下面的协议对上面的服务用户是透明的。
●协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间 通信的规则。
●服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过 层间接口提供的。
●同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为 服务访问点 SAP (Service Access Point)。
● 但最下面的网络接口层并没有具体内容。 ● 因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一
种只有五层协议的体系结构 。
五层协议的体系结构
5 应用层 4 运输层 3 网络层 2 数数据据链链路路层层 1 物理层
● 应用层(application layer) ● 运输层(transport layer) ● 网络层(network layer) ● 数据链路层(data link layer) ● 物理层(physical layer)
著名的协议举例
【例1-1】
占据东、西两个山顶的蓝军1和蓝军2与驻扎在 山谷的白军作战。其力量对比是：单独的蓝军1 或蓝军2打不过白军，但蓝军1和蓝军2协同作战 则可战胜白军。现蓝军1拟于次日正午向白军发 起攻击。于是用计算机发送电文给蓝军2。但通 信线路很不好，电文出错或丢失的可能性较大 （没有电话可使用）。因此要求收到电文的友 军必须送回一个确认电文。但此确认电文也可 能出错或丢失。试问能否设计出一种协议使得 蓝军1和蓝军2能够实现协同作战因而一定（即 100 %而不是99.999…%）取得胜利？
《计算机网络》第1章：计算机网络体系结构
《计算机⽹络》第1章：计算机⽹络体系结构第1章计算机⽹络体系结构1.1计算机⽹络概述计算机⽹络是⼀个将分散的、具有独⽴功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。
计算机⽹络是互连的、⾃洽的计算机系统的集合。
⼀个完整的计算机⽹络主要由硬件、软件、协议三⼤成分组成，缺⼀不可。
硬件由主机（端系统）、通信链路（双绞线、光纤）、交换设备（路由器、交换机）、通信处理机（⽹卡）等组成。
计算机⽹络由通信⼦⽹和资源⼦⽹组成。
计算机⽹络的功能：数据通信、资源共享、分布式处理、提⾼可靠性、负载均衡计算机⽹络的分类按分布范围分：⼴域⽹（WAN）、城域⽹（MAN）、局域⽹（LAN）、个⼈区域⽹（PAN）。
按交换技术分：电路交换⽹络、分组交换⽹络、报⽂交换⽹络。
按拓扑结构分：星形⽹络、总线型⽹络、环形⽹络、⽹状形⽹络按传播技术分：⼴播式⽹络、点对点⽹络按使⽤者分：公⽤⽹、专⽤⽹按传输介质分：有线⽹、⽆线⽹RFC（Request For Comments）上升为因特⽹正式标准需经过以下四个阶段：因特⽹草案、建议标准（这个阶段开始成为RFC⽂档）、草案标准、因特⽹标准。
计算机⽹络的性能指标：带宽：⽹络的通信线路所能传送数据的能⼒，单位是『⽐特每秒（b/s）』时延：指数据（⼀个报⽂或分组）从⽹络（或链路）的⼀段传送到另⼀端所需要的总的时间。
n 发送时延：节点将分组的所有⽐特推向（传输）链路所需的时间。
也称传输时延。
发送时延=分组长度/信道宽度n 传播时延：电磁波在信道中传播⼀定的距离需要花费的时间。
传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速度n 处理时延：数据在交换节点为存储转发⽽进⾏的⼀些必要的处理所花费的时间。
n 排队时延：等待输⼊队列和输出队列处理所需时间。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延 //排队时延和处理时延⼀般忽略不计⾼速链路提⾼的仅是数据发送速率⽽不是⽐特在链路上的传播速度。