第三章网络体系结构
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：
计算机网络题目及答案
第一章引论1、计算机网络的发展可划分为哪几个阶段每个阶段各有何特点P1-9（重点）2、什么是计算机网络P11-123、利用计算机网络可以共享哪些资源P124、计算机网络与分布式计算机系统之间的区别和联系是什么P135、计算机网络由哪些部分组成，什么是通信子网和资源子网试述这种层次结构观的特点以及各层的作用。
P136、可以从哪些角度对计算机网络进行分类P14-177、什么是耦合度按耦合度不同，如何区分计算机网络和其他计算机系统P128、比较计算机网络的几种主要拓扑结构的特点和适用场合。
P14-16（重点）9、设有5个路由器要连接成一个点到点的通信子网。
在每对路由器之间可以使用一条高速线路、中速线路、低速线路或不设置线路。
如果生成和检查每一种拓扑结构需要100ms的计算时间，则需要多长时间才能查完所有可能的拓扑结构参考答案：n*(n-1)/2=5*4/2=1010*100=1000ms=1s10、局域网、城域网和广域网的主要特征是什么P1611、总线型结构是否适合于广域网，为什么参考答案：不适合。
总线型拓扑结构只适合采用广播式通信方式，而由于广域网规模过大，连接节点数量过大无法使用广播式通信方式。
第二章数据通信基础知识1、简述数据通信系统的主要组成部分。
P23-242、说明模拟数据和数字数据以模拟信号或数字信号传输时使用的方法。
P263、如何利用话音通道传输计算机数据P25-264、调制解调器的解调部分与编码解码器的编码部分都是将模拟信号转换成数字信号，二者有区别吗参考答案：（1）编码器接受任意的模拟信号，并从它产生数字信号。
而解调器只接受调制了的正弦（或余弦）波，产生数字信号。
（2）调制解调器的调制和解调不会失真,信号没有损失,过程可逆。
编码器的编解码允许一定程度的信号失真,如视频信号的编码解码。
5、信道的通信方式有哪几种在实际的网络中，最常用的是哪种方式为什么P276、请比较基带传输和宽带传输的概念和传输过程。
计算机网络(第二版)课后习题答案第三章
计算机网络参考答案第三章（高教第二版冯博琴）1 什么是网络体系结构？网络体系结构中基本的原理是什么？答：所谓网络体系就是为了完成计算机间的通信合作，把每个计算机互连的功能划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口及服务。
将这些同层进程间通信的协议以及相邻层接口统称为网络体系结构。
网络体系结构中基本的原理是抽象分层。
2 网络协议的组成要素是什么？试举出自然语言中的相对应的要素。
答：网络协议主要由三个要素组成：1）语义协议的语义是指对构成协议的协议元素含义的解释，也即“讲什么”。
2）语法语法是用于规定将若干个协议元素和数据组合在一起来表达一个更完整的内容时所应遵循的格式，即对所表达的内容的数据结构形式的一种规定（对更低层次则表现为编码格式和信号电平），也即“怎么讲”。
3）时序时序是指通信中各事件发生的因果关系。
或者说时序规定了某个通信事件及其由它而触发的一系列后续事件的执行顺序。
例如在双方通信时，首先由源站发送一份数据报文，如果目标站收到的是正确的报文，就应遵循协议规则，利用协议元素ACK来回答对方，以使源站知道其所发出的报文已被正确接收，于是就可以发下一份报文；如果目标站收到的是一份错误报文，便应按规则用NAK元素做出回答，以要求源站重发该报文。
3 OSI/RM参考模型的研究方法是什么?答：OSI/RM参考模型的研究方法如下：1）抽象系统抽象实系统中涉及互连的公共特性构成模型系统，然后通过对模型系统的研究就可以避免涉及具体机型和技术实现上的细节，也可以避免技术进步对互连标准的影响。
2）模块化根据网络的组织和功能将网络划分成定义明确的层次，然后定义层间的接口以及每层提供的功能和服务，最后定义每层必须遵守的规则，即协议。
模块化的目的就是用功能上等价的开放模型代替实系统。
5 服务原语的作用是什么？试以有确认服务为例进行说明。
答：服务在形式上是用服务原语来描述的，这些原语供用户实体访问该服务或向用户实体报告某事件的发生。
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。
第三章 体系结构
它们互相交织，形成了非常复杂的系统应用环境。
各种体系结构
如：IBM公司SNA Digital公司DNA ARPANET参考模型ARM 都采用层次结构
网络体系结构
为了解决不同媒介连接起来的不同设备和网络系 统在不同的应用环境下实现互操作的问题，采用 分层的方法，将网络互联的庞大而复杂的问题， 划分为若干个较小而容易解决的问题，计算机网 络的各层和层间协议的集合称为“网络体系结 构”。
对等层之间的通信是目的，
相邻层之间的通信是手段。
协议是水平的 服务是垂直的
（N）层、（N-1）、（N+1）之间协议和服务的关系是： （N）层实体利用（N-1）层提供的服务和执行（N）层 协议来对（N+1）提供服务。
服务和协议的关系
服务
是由一系列服务原语组成的，它位于层次接口的位置， 表示底层为上层提供哪些操作功能，如何实现这些功 能，服务不考虑。 是同一层次对等实体之间的，有关协议数据单元的格 式、意义以及控制规则的集合，实体使用协议的最终 目的是为了实现它所要提供的服务。
3、网络通信协议
1.网络协议 为进行网络中的数据（信息）交换而建立的 规则、标准或约定称为网络协议
计算机网络中实体之间有关通信规则的集合
实体
任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 实体既可以是软件实体（如一个进程），也 可以是软件实体（如智能输入/输出芯片） 层功能实现的真正承担者
分流
复用 普通
一个（N+1）实体可以通过一个或多个（N）SAP 与一个或多个（N）实体相连
四、数据单元
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。
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
计算机网络技术基础复习资料
计算机网络技术基础复习资料第一章计算机网络基本概念1、什么是计算机网络？答：计算机网络是利用通信设备和通信线路将分布在不同地点、功能独立的多个计算机系统互联起来，有功能完善的网络软件从而实现网络中资源共享和信息传递的系统。
2、计算机网络的功能中最重要的功能是资源共享。
网络资源有三种：硬件、软件、数据。
3、一个计算机网络由通信子网和资源子网构成。
4、通信子网：由网络节点和通信链路组成，承担计算机网络中数据传输、交换、加工和变换等通信处理工作。
5、资源子网：提供资源的计算机和申请资源的终端共同构成。
6、计算机网络的发展分为哪三个阶段？答：第一阶段：面向终端的单级计算机网络；第二阶段：计算机对计算机的网络；第三阶段：网际网阶段；第四阶段：开放式网格化计算机网络；7、计算机网络拓扑类型有哪些，各有什么特点？答：计算机网络的拓扑结构有：星型、树型、网状型、环型、总线型和无线型；星型：由一个根结点和若干个叶节点构成，结构简单、易于实现和便于管理，缺点：一旦中心结点出现故障就会造成全网瘫痪。
树型：只有一个根节点，其他节点有且只有一个父节点；缺点：不能在相邻或同层节点之间进行传递数据。
网状型：至少有一个以上的根节点，至少有一个以上的父节点；优点：一条线路发生故障不会影响正常通信；缺点：构造复杂，不便于维护。
环型：所有节点通过通信线路连成了一个环，每个节点有且只有一个父节点和子节点，不存在根节点；优点：每个站点所获得的时间是相等的，比较公平；缺点：有一个节点发生故障其它节点就不能通信。
总线型：总线型结构是只有叶节点没有根节点的拓扑类型，优点：结构简单，易于实现，易于扩展和可靠性好；缺点：每个站点数据的发出是“随机竞争型”的，最大等待时间不确定。
无线型：优点：不需好通信线路，节约成本；缺点：抗干扰能力差，不适合远距离传输。
8、计算机网络按照地理分布范围的大小分为：局域网，城域网，广域网三类。
根据传输技术分为广播式网络和点到点网络。
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✓ 复用 复用是指在一个系统上支持多个连接。
✓ 附加服务 ①优先权： ②服务等级：对网络的服务质量指标提出要求， ③安全：设置口令权限，以保护系统的安全。
3.1.3 网络协议及其功能
3、协议栈
协议设计和开发成完整的协作的集合称为协议栈（也称协议组或协议族）
第三章 网络体系结构
3.1 概述 3.2 OSI参考模型 3.3 TCP/IP协议 3.4 传送网体系结构 3.5 电信信息网络体系结构
应用层
终端用户 功能
表示层 会话层
传输层
网络层 网络功能
数据链路层
物理层 主机A
本地开 放系统
3.2 OSI参考模型
应用协议
应用层
表示协议 会话协议
表示层 会话层
高层协议
传输协议 内部子网协议
网络层
网络层
数据链路层
数据链路层
传输层 网络层
网络服务 数据链路层
物理层 路由器
物理层 路由器
物理层主机－路由器协议 数据链路层主机－路由器协议 物理层主机－路由器协议
第三章 网络体系结构
3.1 概述 3.2 OSI参考模型 3.3 TCP/IP协议 3.4 传送网体系结构 3.5 电信信息网络体系结构
3.1 概述
3.1.1 网络体系结构定义 3.1.2 网络的分层和分段 3.1.3 网络协议及其功能
3.1.1 网络体系结构定义
❖ 网络体系结构是一套顶层的设计准则，这 套准则是用来指导网络的技术设计，特别 是协议和算法的工程设计。
✓ 设置标准化接口，对参考点的接口标准化。 接口标准化，实质就是从整体上使通信网 最优化。
3.1 概述
3.1.1 网络体系结构定义 3.1.2 网络的分层和分段 3.1.3 网络协议及其功能
3.1.2 网络的分层和分段
1、分层 任意一个网络总可以从垂直方向分解为若 干独立的层，相邻层之间具有客户/服务器 关系
中继开放系统
物理层 主机B
本地开 放系统
3.2 OSI参考模型
（1）应用层（AL：Application Layer） 应用层的作用是提供应用所经常需要的服务。
（2）表示层（PL：Presentation Layer） 表示层的作用是使应用层能独立于不同数据表示方式，它负责定义信息的表示
方法。 （3）会话层（SL：Session Layer）
3.1.3 网络协议及其功能
✓ 封装 在分段后形成的数据块上增加控制信息的过程称为封装，当存在多层协议时，需要 按层次进行封装。 每个协议数据单元包含的控制信息有： ①地址：指出发送端或接收端的地址； ②错误检测码：包含某种校验序列，对收到的一段信息进行校验； ③协议控制：对流量和差错进行控制的信息。
3.1 概述
3.1.1 网络体系结构定义 3.1.2 网络的分层和分段 3.1.3 网络协议及其功能
3.1.3 网络协议及其功能
1、协议
✓ 协议的定义 在现代通信网中，要做到有条不紊地交换信息，每个节点都必须遵守一些事先确 定的规则。这些规则明确规定了通信中同步、时序、错误检测和纠正等所有有 关的细节。这些为网络信息交换而建立的规则、标准或约定就称为协议。
会话层通过对话控制增强传输层所提供的可靠传输服务，利用该层可控制数据 交换方式。 （4）传输层（TL：Transport Layer）
传输层的作用是实现从源端设备会话实体到目的端设备会话实体的端到端间报 文传送。
3.2 OSI参考模型
（5）网络层（NL：Network Layer） 网络层的功能是提供经通信网的分组数据传送，选择通信路由，将分组数据从源节
❖ 可以分为两个层次：
✓ 网络的构建原则，本层次确定了网络的基 本框架；
✓ 功能分解和系统的模块化，本层次指出了 实现网络体系结构的方法。
3.1.1 网络体系结构定义
必须完成的具体工作：
✓ 按一定规则把网络划分成为许多部分，并 明确每一部分所包含的内容；
✓ 建立参考模型，将各部分组合成通信网， 并明确各部分间的参考点；
高功能层
提供网络服务的传送层
②
③
用
应表会传
户
用示话输
3.1.3 网络协议及其功能
✓ 协议的要素 语法：信息与控制信息的结构或格式； 语义：需要发出何种控制信息、完成何种动作，以及做出何种应答； 同步：事件实现的详细说明及严格的同一时刻通信问题。
2、协议的功能
✓ 分段和组装
用户数据
3.1.3 网络协议及其功能
控制 信息
数据 图3.1 数据分段示意图
点通过一个或多个通信网（数据网或电话网等）送到目的节点，在系统间实现“透 明”的数据传送。 （6）数据链路层（DL：Data link Layer） 数据链路层的作用是在直连两节点的传输链路上传送帧或信息块。 （7）物理层
物理层的主要功能是保证要传送的信息比特逐个从链路一端进入物理媒质，到达链 路的另一端。
分层的好处 ✓ 各层相互独立 ✓ 灵活性好 ✓ 实现和维护方便
3.1.2 网络的分层和分段
2、分段 在分层基础上，再从水平方向把每一层网 络化分为若干个分离的部分，这就是分段。
分段的好处 ✓ 允许层网络的一部分被层网络的其余部分看成一
个单独实体，减少层网络管理控制的复杂性，网 络运营可以自由地改变其子网或使其最佳化，而 不影响层网络的其余部分。 ✓ 分段对于在同一层网络内对网络结构进行规定是 十分重要的。
3.1.3 网络协议及其功能
✓ 连接控制 数据通信分为无连接和面向连接两种通信方式。 面向连接的通信过程可以分为连接建立、数据传送、连接拆除三个阶段。
✓ 流量控制 指接收实体对发送实体送出的数据单元数量或速率进行限制。
✓ 差错控制 用来对PDU中的数据和控制信息进行保护。
✓ 寻址 寻址的过程涉及寻址的级别、寻址的范围、连接识别符和寻址的模式几个方面。
应用A
应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
数据链路层
dt
物理层
3.2 OSI参考模型
数据
ah ph sh th nh dh
比特
应用B
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
图3.6 OSI网络数据单元的格式
3.2 OSI参考模型
网络传输部分就好像一根“透明的管道”，将数据单元从信源沿这“管道”路由及时 传送到目的地——信宿；高功能层部分只在于正确地以帧形式收发数据，并不关心网 络传送部分的具体情况。下图为传输网络“透明管道”服务