计算机网络技术第3章 计算机网络体系结构讲解
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第三章 计算机网络体系结构ppt课件
图1 OSI参考模型
最顶层
最底层
.
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
（A）
（P） （S） （T） （N）
（DL） （PH）
通信子网
.
OSI中数据流动过程
用户看到的据流向
向实 际 数 据 流
向实 际 数 据 流
实际数据流向
.
2.3 OSI-RM 各层主要功能概述
1、物理层
2.1 网络体系结构及协议概念
2.1.1 网络体系结构的概念
计算机网络体系结构与网络协议是计算机网络技术 中的关键。
计算机网络的实现需要解决很多复杂的技术问题。 例如：①支持多种通信介质；②支持多厂商和异种机互 联，其中包括软件的通信规定及硬件接口的规范；③支 持多种业务，如远程登录、数据库、分布式计算等；④ 支持高级人机接口。
服务数据单元是指（N）实体为完成（N） 服务用户请求的功能所设置的数据单元
.
2.4.3 、服务原语： 在OSI-RM中，上层使用下层的服务，必须通过下
层交换一些命令，这些命令称为服务原语。
请求：用户要求服务做某项工作
服务原语
指示：用户被告知某事件发生了 响应：用户表示对某事件的响应
确认：用户实体收到关于它的请求答复
● 数据链路层协议分为两类：
● 面向字符型的主要特点是利用已定义好的一组 控制字符完成数据链路控制功能。
● 面向比特型的数据链路层，其规程传送信息的单 位称为帧。帧分为控制帧和信息帧。
.
1、数据链路层的功能
传输链路 传输链路是用于传输数据的通信信道，由双绞线、
光纤、 同轴电缆、微波、卫星通信等构成。 信道分为链路与通路两种：
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。
计算机网络基础教程-第3章_网络体系结构与协议
6
7
3.1.2 网络系统的层次结构
3、通信规则约定 从以上邮政通信过程与网络通信过程分析可知，在一定意 义上，它们两者的信息传递过程有很多相似之处。 （1）邮政通信与网络通信两个系统都是层次结构,可等价 成4层结构的系统。 （2）不同的层次有不同的功能任务,但相邻层的功能动作 密切相关。 （3）在邮政通信系统中,写信人要根据对方熟悉的语言， 确定用哪种语言；在书写信封时，国家不同规定也不同。 （4）计算机网络系统中,必须规定双方之间通信的数据格 式、编码、信号形式；要对发送请求、执行动作及返回应答予 以解释；事件处理顺序和排序。
第3章 网络体系结构与协议
计算机网络经过40年的发展, 使得计算机网络已经 成为一个海量、多样化的复杂系统。计算机网络的 实现需要解决很多复杂的技术问题: 支持多种通信 介质;支持多厂商和异种机互联;支持人机接口等。 本章重点讨论计算机网络体系结构的形成、OSI/RM 与TCP/IP模型、网络地址的形成、域名地址、子网 技术等。 掌握：计算机网络体系结构的基本概念、IP地址、 子网技术、域名地址的使用等。 熟悉：OSI/RM参考模型、TCP/IP模型。 了解：OSI/RM与TCP/IP的相同点和不同点。
12
3.2.1 OSI/RM的基本概念
2、定义方法 在OSI标准中，采用的是三级抽象： 体系结构（Architecture） 服务定义（Service Definition） 协议规格说明（Protocol Specification） OSI标准可分为三大类型： （1）总体标准：具有总的指导作用； （2）功能标准：为满足特定应用而从基本标准中选择接 口关系和通信规则等方面的汇集。 （3）应用标准：为基本应用定义层与层之间的接口关系 和不同系统之间同层的通信规则。
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3.1.2 网络系统的层次结构
3、通信规则约定 从以上邮政通信过程与网络通信过程分析可知，在一定意 义上，它们两者的信息传递过程有很多相似之处。 （1）邮政通信与网络通信两个系统都是层次结构,可等价 成4层结构的系统。 （2）不同的层次有不同的功能任务,但相邻层的功能动作 密切相关。 （3）在邮政通信系统中,写信人要根据对方熟悉的语言， 确定用哪种语言；在书写信封时，国家不同规定也不同。 （4）计算机网络系统中,必须规定双方之间通信的数据格 式、编码、信号形式；要对发送请求、执行动作及返回应答予 以解释；事件处理顺序和排序。
第3章 网络体系结构与协议
计算机网络经过40年的发展, 使得计算机网络已经 成为一个海量、多样化的复杂系统。计算机网络的 实现需要解决很多复杂的技术问题: 支持多种通信 介质;支持多厂商和异种机互联;支持人机接口等。 本章重点讨论计算机网络体系结构的形成、OSI/RM 与TCP/IP模型、网络地址的形成、域名地址、子网 技术等。 掌握：计算机网络体系结构的基本概念、IP地址、 子网技术、域名地址的使用等。 熟悉：OSI/RM参考模型、TCP/IP模型。 了解：OSI/RM与TCP/IP的相同点和不同点。
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3.2.1 OSI/RM的基本概念
2、定义方法 在OSI标准中，采用的是三级抽象： 体系结构（Architecture） 服务定义（Service Definition） 协议规格说明（Protocol Specification） OSI标准可分为三大类型： （1）总体标准：具有总的指导作用； （2）功能标准：为满足特定应用而从基本标准中选择接 口关系和通信规则等方面的汇集。 （3）应用标准：为基本应用定义层与层之间的接口关系 和不同系统之间同层的通信规则。
第三章计算机网络的层次结构
第3章 计算机网络的层次结构
TCP/IP与OSI/RM的比较 除表现结构上的不同之外，还需要说明几点。 （1）层次性是否严格 OSI/RM最大的贡献在于它作为一种理论模型， 有清晰的层次结构，并且用服务、接口和协议 三个基本概念作为每一层的核心。 TCP/IP是实践中形成的，是经验的总结，虽然T CP/IP模型也分层次，但是层次间的依赖关系不 像OSI/RM那样强。
第3章 计算机网络的层次结构
1.物理层 物理层（Physical Layer）的功能是解决 “物理连接”的标准问题，而不是物理线路的 敷设问题，具体可以有以下3点： 以下3 （1）它建立在传输介质之上，并不考虑传输 介质的具体敷设问题，而只关心介质两端的连 接，或者说它只关心链路两端点的物理特性。
第3章 计算机网络的层次结构 3.3 TCP/IP体系结构
3.3.1 TCP/IP模型 TCP/IP协议是事实上的工业标准 ，其中以TCP、 IP协议为主。 TCP/IP模型共划分了四个层次： 网络接口层、网络层、传输层、应用层。 网络层、传输层是核心层次，向上支持各 种应用，向下要进行数据的传输，加入了网络 接口层。
第3章 计算机网络的层次结构
6. 表示层 表示层处理两个应用实体间数据交换的语法问题， 解决数据交换中存在的数据格式不一致和数据表 示方法不同等问题。
第3章 计算机网络的层次结构
7. 应用层 应用层主要进行应用管理和系统管理，直接 为用户服务，在信息网络用户之间形成一个交换 信息的界面━━用户应用程序，如电子邮件、文 件传输等。简单地说，就是接收用户数据。
第3章 计算机网络的层次结构
（2）可靠性第一还是效率第一 可靠性是指网络正确地传输数据的能力。 OSI/RM以可靠性第一作为其基本宗旨; TCP/IP模型则以效率第一作为其基本宗旨. （3）主机负担重还是通信子网负担重 OSI/RM系统中通信子网负担较重，主机负担较轻， 即OSI/RM对主机的要求不高。 在TCP/IP模型中主机的负担较重。
计算机网络技术 第三章 计算机网络体系结构及协议
第三章 计算机网络体系结构及协议
3）常见的流量控制方案有：XON/XOFF方案和窗口机制。 ①XON/XOFF方案使用一对控制字符来实现流量控制，当接收方过载时， 可向发送方发送字符XOFF（DC3）暂停，待接收方处理完数据后，再向发送方发送 字符XON（DC1），使之恢复发送数据； ②窗口机制：其本质是在收到一个确定帧之前，对发送方可发送帧的数目加 以限制，这是由发送方调整保留在重发表中的待确认帧来实现的，如接收方来不及 处理，则接收方停止发送确认信息，发送表的重发表就增长，当达到重发表的限度 时，发送方就不再发送新帧直到收到确认信息为止。 发送窗口和接收窗口的大小可以不同，但接收窗口的尺寸不能大于发送窗口， 发送方和接收方的窗口尺寸不得大于信号范围的一半。发送窗口指发送方已发送但 尚未确认的帧序号队列的界，上下界分别称上下沿，上沿、下沿的间距称为窗口尺 寸。发送方每发一帧，待确认帧的数目加1，收到一个确认帧时，待确认帧的数目减 1.当重发表的计数值（待确认帧的数目）等于发送窗口尺寸时，停止发送新帧。 以滑动窗口的观点来统一看待空闲的RQ、Go-Back-N和选择重发，则①空闲 RQ：发送窗口=1，接收窗口=1；②Go-Back-N：发送窗口>1，接收窗口=1；③选择 重发：发送窗口>1，接收窗口>1.
第三章 计算机网络体系结构及协议
七、发送进程发送给接收进程中的数据， 实际上是经过发送方各层从上到下传送 到物理媒体，通过物理媒体传输到接收 方后，再经过从下到上各层的传递，最 后到达接收进程。
第三章 计算机网络体系结构及协议
八、物理层的传输单位是比特，它是指 在物理媒体之上为数据链路层提供一个 原始比特流的物理连接，它不是指具体 的物理设备，也不是指信号传输的物理 媒体，物理层的1建议是于1976年制定的DTE 如何与数字化的DCE交换信号的数字接 口标准。机械特性：采用15芯标准连接 器，定义了八条接口线；电气特性：类 似于RS-422的平衡接口；功能特性：按 同步传输的全双工或半双工方式运行。
第3章 计算机网络体系结构
计算机网络技术基础任课老师: 田家华第3章计算机网络体系结构本章要点3.1 网络体系结构概述3.2 OSI七层协议模型3.3 TCP/IP的体系结构本章要点：网络体系结构的概念物理层、数据链路层、网络层、传输层、高层的功能TCP/IP体系结构3.1.1 网络体系结构的概念高层不需要知道低层是如何实现的，只需要知道低层所提供的服务，以及本层向上层提供的服务，各层独立性强。
当任何一层发生变化时，只要层间接口不发生变化，那么这种变化就不会影响到其他层，适应性强。
整个系统已被分解为若干易于处理的部分，这种结构使得一个庞大而又复杂的系统实现和维护起来更容易。
每层的功能与所提供的服务都有精确的定义和说明，有利于促进标准化。
邮政服务的层次模型3.1.2网络协议网络协议的定义为实现网络通信而建立的关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等方面的一组规则、标准或约定，统称为网络协议(Protocol)网络协议的三要素语法：用于确定协议元素的格式，即数据与控制信息的结构和格式。
语义：用于确定协议元素的类型，即规定了通信双方需要发出何种控制信息，完成何种动作，以及做出何种应答。
定时：用于确定通信速度的匹配和时序，即对事件实现顺序的详细说明。
3.1.2网络协议TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议3.1.3 OSI参考模型1 OSI参考模型概述OSI参考模型是标准化的、开放式的计算机网络层次结构模型。
“开放”的含义是：任何两个遵守OSI参考模型和有关标准的系统都可以进行互连。
这里的“系统”指的是计算机、终端或其他外部设备等。
OSI参考模型将计算机网络分成了互相独立的7层，从下到上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层2 OSI参考模型中的数据传输过程在OSI参考模型中，不同主机对等层之间按相应协议进行通信，同一主机不同层之间通过接口进行通信。
除了最底层的物理层是通过传输介质进行物理数据传输外，其他对等层之间的通信均为逻辑通信。
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
《计算机网络技术基础》第三章
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
图3-3 OSI参考模型的结构
OSI参考模型中，划分层（子模块）要遵循以下原则： （1）各层（子模块）具有相对的独立性，保持层间交互的信息最少。 （2）单向调用：各层（子模块）只能引用其下层提供的服务。 （3）增值服务：在使用下层服务的基础上，各层完成特定的通信功能。
用户写信人邮政局运输部门用户收信人邮政局运输部门用户间约定信件格式和内容邮局间约定邮政编码等运输部门间约定到站地点费用等用户邮局约定信封格式及邮票邮局运输部门约定到站地点时间等用户子系统邮局子系统运输部门子系统甲地乙地图31邮政通信系统分层模型31网络体系结构概述从图31中可以看出邮政系统中的各种约定都是为了将信件从写信人送到收信人而设计的也就是说它们是因信息的流动而产生的
计算机网络技术基础
.
03
.
第3章
网络体系 结构
章节导读
计算机网络是一个庞大的、多样化的复杂 系统，涉及多种通信介质、多厂商和异种机互 连、高级人机接口等各种复杂的技术问题。要 使这样一个系统高效、可靠地运转，网络中的 各个部分都必须遵守一套合理而严谨的网络标 准。这套网络标准就称之为网络体系结构。
.
3.2 OSI参考模型
世界上第一个网络体系结构是1974年由IBM公司提出的“系统网络体系结构 （System Network Architecture，SNA）”。此后，许多公司纷纷推出了各自的网 络体系结构。虽然这些体系结构都采用了分层技术，但层次的划分、功能的分配 及采用的技术均不相同。随着信息技术的发展，不同结构的计算机网络互联已成 为迫切需要解决的问题。
.
3.2 OSI参考模型
机械特性：规定了物理连接时所使用可接插连接器的形状和尺寸，连接器中引脚的数量与 排列情况等。
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第16页
3. 数据单元
(n)协议控制信息PCI(Protocol Control Information) ： (n)对等实体为了协调其共同操作所使用的信息。 (n)用户数据UD(User Data) ： 以(n+1)实体的名义在(n)实体之间传送的数据。 (n)协议数据单元PDU(Protocol Data Unit) ： 由(n)协议控制信息和可能的(n)用户数据组成。
– 通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则
第13页
时序例
建立连接
数据传输
释放连接
t
连接请求 连接确认
连接确认 数据
确认 释放连接
释放确认 释放确认
t
第14页
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、网络驱动程序 – 网络硬件
实际的物理通信只在最底 层完成
Pn：第n层协议，即第n层 对等实体间通信时必须遵循 的规则或约定
第11页
对等通信例：两个人收发信件
发信人 信件内容 邮局 邮件地址
运输系统 货物地址
对信件内容的共识
P3
对信件如何传递的共识
P2
对货物如何运输的共识
P1
信件内容 邮件地址 货物地址
收信人 邮局 运输系统
第3章 计算机网络体系结构
本章内容
– 计算机的网络体系结构 – 网络参考模型 – 五层网络参考模型
第1页
3.1 计算机网络体系结构
发展背景 分层原理 基本概念
第2页
3.1.1 发展背景
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、无线等 – 不同种类的设备——主机、路由器、交换机、复
AP1
应用层首部
5
运输层首部 H5
网络层首部
4 链路层
H4 H5
3
首部
H3 H4 H5
应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据
计算机 2 AP2
5
4 链路层 尾部 3
2
H2 H3 H4 H5 应 用 程 序 数 据 T2
2
1
10100110100101 比 特 流 110101110101
第4页
为了简化设计与实现互连采用分层方法
发信人 信件内容 邮局 邮件地址
运输系统 货物地址
对信件内容的共识
P3
对信件如何传递的共识
P2
对货物如何运输的共识
P1
信件内容 邮件地址 货物地址
收信人 邮局 运输系统
公路，铁路，航空
对照两个人收发信件
第5页
计算机 1 文件传送模块
通信服务模块 网络接入模块
网络 接口
通信网络
计算机 2 文件传送模块
网络 接口
通信服务模块 网络接入模块
两个计算机交换文件
第6页
3.1.2 分层原理
计算机网络中采用了分层方法。——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？每一层有独立的功能？ （分层与功能）
第17页
下层把上层的PDU作为本层的用户数据，然后加入本 层的协议头部（尾部）加以封装，形成本层的PDU。
N+1层PDU
协议头 用户数据
N层PDU
协议头
用户数据
数据在源站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。
第18页
数据多层封装
计算机 1
用设备等 – 不同的操作系统——UNIX、Windows等 – 不同的软/硬件、接口和通信约定（协议） – 不同的应用环境——固定、移动等… – 不同种类业务——分时、交互、实时等
第3页
对于复杂的网络系统，为了简化设计与实现互 连采用分层方法。 国际标准化组织（ISO）1983年形成了开放式 系统互连参考模型的正式文件（ISO7498国际 标准），即七层网络体系结构。
IBM的BSC规程 SOH HEAD STX
ETX BCC
语义
– 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
时序（同步）
1
物理传输媒体
第19页
在目的站，某一层只能识别由源站对等层封 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。
第15页
2. 接口和服务
网络分层体系结构中，相邻两层之间都有一 个接口，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，服务由下层通 过接口提供给其相邻上层。
– 上层使用下层提供的服务——Service user； – 下层向上层提供服务——Service provider。
第n+1层是第n层的服务用户，第n-1层是第n层的服务 提供者 第n层的服务也依赖于第n-1层以及以下各层的服务
第9页
实体 服务
系统A
接口
对等层 对等实体
物理网络
系统B
第10页
网络分层体系结构
系统A
N+1 N N-1
系统B
Pn+1
N+1
Pn
N
Pn-1
N-1
3
P3
3
2
P2
2
1
P1
1
物理通信线路
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 （间接传输、逻辑传输、虚 拟传输），非对等层之间不 能互相“通信”
– 各层之间如何进行交互？交接要方便（服务与接 口）
– 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议）
第7页
3.1.3 基本概念
计算机网络体系结构：计算机网络中同层次 进程通信的协议以及相邻层之间的接口和服 务的集合。
第8页
1. 实体和协议
实体：层中的活动元素，层中的功能由实体来完成。 任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 对等层：不同主机中的同一层次。 对等实体：不同主机中的位于同一层次的实体。 协议：通信双方在通信中对等实体必须遵守的规则、 标准或约定。 接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间 的操作及下层对上层的服务。 服务：某一层向它的上一层提供的一组原语或操作， 服务定义了该层的一种能力，通过接口提供给其相邻 上层。
公路，铁路，航空
– 收信人与发信人之间、邮局之间，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、收发信人各使用谁提供的什么服务？
第12页
通信协议的三要素
语法
– 传输信息的数据结构或数据格式。例如：
ISO的HDLC规程 Flag Address Ctrl
Data
FCSS Flag
3. 数据单元
(n)协议控制信息PCI(Protocol Control Information) ： (n)对等实体为了协调其共同操作所使用的信息。 (n)用户数据UD(User Data) ： 以(n+1)实体的名义在(n)实体之间传送的数据。 (n)协议数据单元PDU(Protocol Data Unit) ： 由(n)协议控制信息和可能的(n)用户数据组成。
– 通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则
第13页
时序例
建立连接
数据传输
释放连接
t
连接请求 连接确认
连接确认 数据
确认 释放连接
释放确认 释放确认
t
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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、网络驱动程序 – 网络硬件
实际的物理通信只在最底 层完成
Pn：第n层协议，即第n层 对等实体间通信时必须遵循 的规则或约定
第11页
对等通信例：两个人收发信件
发信人 信件内容 邮局 邮件地址
运输系统 货物地址
对信件内容的共识
P3
对信件如何传递的共识
P2
对货物如何运输的共识
P1
信件内容 邮件地址 货物地址
收信人 邮局 运输系统
第3章 计算机网络体系结构
本章内容
– 计算机的网络体系结构 – 网络参考模型 – 五层网络参考模型
第1页
3.1 计算机网络体系结构
发展背景 分层原理 基本概念
第2页
3.1.1 发展背景
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、无线等 – 不同种类的设备——主机、路由器、交换机、复
AP1
应用层首部
5
运输层首部 H5
网络层首部
4 链路层
H4 H5
3
首部
H3 H4 H5
应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据
计算机 2 AP2
5
4 链路层 尾部 3
2
H2 H3 H4 H5 应 用 程 序 数 据 T2
2
1
10100110100101 比 特 流 110101110101
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为了简化设计与实现互连采用分层方法
发信人 信件内容 邮局 邮件地址
运输系统 货物地址
对信件内容的共识
P3
对信件如何传递的共识
P2
对货物如何运输的共识
P1
信件内容 邮件地址 货物地址
收信人 邮局 运输系统
公路，铁路，航空
对照两个人收发信件
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计算机 1 文件传送模块
通信服务模块 网络接入模块
网络 接口
通信网络
计算机 2 文件传送模块
网络 接口
通信服务模块 网络接入模块
两个计算机交换文件
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3.1.2 分层原理
计算机网络中采用了分层方法。——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？每一层有独立的功能？ （分层与功能）
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下层把上层的PDU作为本层的用户数据，然后加入本 层的协议头部（尾部）加以封装，形成本层的PDU。
N+1层PDU
协议头 用户数据
N层PDU
协议头
用户数据
数据在源站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。
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数据多层封装
计算机 1
用设备等 – 不同的操作系统——UNIX、Windows等 – 不同的软/硬件、接口和通信约定（协议） – 不同的应用环境——固定、移动等… – 不同种类业务——分时、交互、实时等
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对于复杂的网络系统，为了简化设计与实现互 连采用分层方法。 国际标准化组织（ISO）1983年形成了开放式 系统互连参考模型的正式文件（ISO7498国际 标准），即七层网络体系结构。
IBM的BSC规程 SOH HEAD STX
ETX BCC
语义
– 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
时序（同步）
1
物理传输媒体
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在目的站，某一层只能识别由源站对等层封 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。
第15页
2. 接口和服务
网络分层体系结构中，相邻两层之间都有一 个接口，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，服务由下层通 过接口提供给其相邻上层。
– 上层使用下层提供的服务——Service user； – 下层向上层提供服务——Service provider。
第n+1层是第n层的服务用户，第n-1层是第n层的服务 提供者 第n层的服务也依赖于第n-1层以及以下各层的服务
第9页
实体 服务
系统A
接口
对等层 对等实体
物理网络
系统B
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网络分层体系结构
系统A
N+1 N N-1
系统B
Pn+1
N+1
Pn
N
Pn-1
N-1
3
P3
3
2
P2
2
1
P1
1
物理通信线路
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 （间接传输、逻辑传输、虚 拟传输），非对等层之间不 能互相“通信”
– 各层之间如何进行交互？交接要方便（服务与接 口）
– 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议）
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3.1.3 基本概念
计算机网络体系结构：计算机网络中同层次 进程通信的协议以及相邻层之间的接口和服 务的集合。
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1. 实体和协议
实体：层中的活动元素，层中的功能由实体来完成。 任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 对等层：不同主机中的同一层次。 对等实体：不同主机中的位于同一层次的实体。 协议：通信双方在通信中对等实体必须遵守的规则、 标准或约定。 接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间 的操作及下层对上层的服务。 服务：某一层向它的上一层提供的一组原语或操作， 服务定义了该层的一种能力，通过接口提供给其相邻 上层。
公路，铁路，航空
– 收信人与发信人之间、邮局之间，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、收发信人各使用谁提供的什么服务？
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通信协议的三要素
语法
– 传输信息的数据结构或数据格式。例如：
ISO的HDLC规程 Flag Address Ctrl
Data
FCSS Flag