计算机网络体系结构图文
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
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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。
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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：
计算机网络各章框架图
第一章计算机网络体系结构第二章物理层物理层信源、信道、信宿、宽带、码元、波特、速率产生和发送信息的设备或计算机信号的传输媒质，分为有线信道和无线信道接收和处理信息的设备或计算机代表不同离散数值的基本波形连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率码元传输速度的单位，1波特表示每秒传送1个码元码元传输率奈奎斯特定理(无噪声)：C max=2f×log2N (其中f表示带宽)香农定理（有噪声）: C max = W × log2（1+ S/N）（b/s）其中W为信道的带宽调制编码基带调制：改变波形，调制后仍然是基带信号带通调制：搬移频段，三种方式：调幅、调频、调相模拟数据编码技术：振幅键控、移频键控、移相键控数字数据编码：非归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码脉冲编码调制：采样（参考采样定理）、量化和编码数据交换方式电路交换报文交换分组交换虚电路数据报传输介质：1.双绞线2.同轴电缆3.光纤4.无线传输介质交互方式1.单工2.半双工3.全双工设备：1.转发器2.集线器课本19页第三章数据链路层数据链路层功能设备差错控制流量控制与可靠传输1.检错2.纠错1.单帧滑动窗口与停止等待协议2.多帧滑动窗口与后退N帧协议3.多帧滑动窗口与选择重传协议广域网局域网介质访问控制轮询随机信道令牌传递协议1.ALOHA协议2.CSMA协议3.CSMA/CD协议4.CSMA/CA协议1.频分2.时分3.波分4.码分链路控制1.HDLC2.PPP以太网拓扑无线局域网1.星形2.环形3.总线4.树形IEEE802.11IEEE802.3交换机网桥源选径网桥透明网桥原理算法生成树算法第四章 网络层网络层功能设备路由与转发异构网络互联路由器组成功能拥塞控制IP 地址移动IPIP 组播IPV6IPV4地址协议1.CIDR2.表示法3.三类地址4.NAT1.ARP2.DHCP3.ICMP协议算法动态路由静态路由分层次路由自治系统链路状态路由算法距离-向量路由算法域间路由域内路由BGPOSPF RIP移动IP 的通信过程第五章 传输层传输层服务寻址与端口功能面向连接服务无连接服务TCPUDP数据报校验流量和拥塞控制可靠传输连接管理快重传和快恢复慢开始和拥塞避免连接：3次释放：4次应用层客户服务器模型p2p 模型FTPDNS WWW电子邮件1.层次域名空间2.域名服务器3.域名解析过程1.概念2.组成结构3.HTTP 协议1.组成结构2.电子邮件格式3.协议（MIME 、SMTP 、POP3）1.原理2.连接（包括控制连接和数据连接）第六章应用层应用层客户服务器模型p2p模型FTPDNS WWW电子邮件1.层次域名空间2.域名服务器3.域名解析过程1.概念2.组成结构3.HTTP协议1.组成结构2.电子邮件格式3.协议（MIME、SMTP、POP3）1.原理2.连接（包括控制连接和数据连接）。
计算机网络体系结构
数据传递过程
计算机网络的各个层次以及每个层次协议的集合称为计算机网络体系结构。
各个层次的所有协议也被称为协议栈。
世界上第一个计算机网络体系结构是美国IBM公司于1974年提出的SNA（系统网络体系结构）
其他的网络体系结构：Digital公司的网络体系结构DNA、Honeywell公司的分布式体系结构DSA等
03
04
本章知识点
信息交换过程
信息
数据
信号
通信网络
信息
数据
信号
物理链路是网络通信必备要素，它是信号传播的载体。
3
2
4
1
发送方如何确定接收方愿意接收数据或已经准备好了接收数据？
数据在传输过程中可能会丢失，如何检测丢失，丢失以后如何处理？
发送方和接收方之间可能间隔了多个网络，如何在网络之间找到一条正确的路，使得数据能够到达接收方？
各种 应用服务
TCP/IP 的三个服务层次
F T P
S M T P
T F T P
D N S
T e l n e t
S N M P
TCP UDP
应用层
运输层
TCP和UDP都根据端口(port)号把信息提交给上层对应的协议（进程）。
port
互联网层的四个主要协议
应用层
运输层
计算机网络体系结构
采用不同体系结构的两个网络之间很难通信 。
为使所有的网络都能互连互通，国际标准化组织ISO于1983年提出了开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model，OSI/RM），简称OSI参考模型
计算机网络体系结构
计算机网络体系结构清点人数，组织教学。
复习：计算机网络的定义及系统的组成和功能授新：一、计算机网络体系结构的基本概念1.网络协议在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则、标准或约定称为网络协议，简称协议。
协议组成的三个要素是语法、语义和时序。
语法规定了进行网络通信时，数据的传输和存储格式，以及通信中需要哪些控制信息，它解决了怎么讲的问题。
语义规定了控制信息的具体内容，以及发送主机或接收主机所要完成的工作，它主要解决“讲什么”的问题。
时序规定计算机操作的执行顺序，以及通信过程中的速度匹配，主要解决“顺序和速度”问题。
2．数据封装一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据必须要先打包，打包的过程称为封装，如图10-10所示，封装就是在用户数据前面加上网络协议规定的头部和尾部，这些头信息包括数据包发送主机的源地址、数据接收主机的目的地址、数据包采用的协议类型、数据包大小、数据包的序号、数据包的纠错信息等内容。
而且，在网络通信中，数据往往是多层次的封装的。
3．网络协议的分层为了减少网络协议的复杂性，技术专家们把网络通信问题划分为许多小问题，然后为每一个问题设计一个通信协议。
这样使得每一个协议的设计、分析、编码和测试都比较容易。
协议分层就是按照信息的流动过程，将网络的整体功能划分为多个不同的功能层。
每一层都建立在它的下层之上，每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务。
4．分层原则层次结构虽然有它的优点，但是如果划分的不合理，反而会带来许多负面影响。
通常要遵循如下一些原则：网络协议层次的数量不能过多，真正需要的时候才能划分一个层次。
网络协议层次的数量也不能过少，层次的数量应该保证能从逻辑上将功能分开，不同的功能不要放在同一层。
功能类似的服务应当放在同一层。
在技术经常变化的地方可以适当增加层次。
层次边界的选择要合理，用于信号控制的额外信息流量要尽量少。
5．网络体系结构计算机网络协议的分层方法及其协议层与层之间接口的集合称为网络体系结构。
几种计算机网络体系结构的对比分析
几种计算机网络体系结构的对比分析摘要：在这篇文章中，将要简要的介绍三种不同的计算机体系结构：OSI体系结构、TCP/IP体系结构以及综合在这两个基础上的五层体系结构及工作原理。
此外，还要对这几个体系结构的之间的共同之处以及不同之处进行对比说明。
最后，对比这三个体系结构的优缺点，分别对这三个体系结构进行一些评价以及自己的一些观点。
关键词：：TCP/IP体系结构、OSI体系结构、五层体系结构，优缺点对比一：TCP/IP体系结构：简介：从协议分层模型方面来讲，TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网络层、传输层、应用层（如下图）。
各层功能：网络接口层：网络接口层严格来说不是一个独立的层次只是一个接口，TCP/IP并没有对他定义什么具体的协议。
网络接口层负责将网络层的数据发送出去，或从网络就收数据帧，抽出IP数据报上交网际层。
网络接口层可以使用各种网络，如LAN、MAN、WAN，甚至点对点链路。
网络接口层使得上层的TCP/IP和底层的实际网络无关。
网络层：一：负责相邻计算机之间的通信。
其功能包括三方面。
处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。
二、处理输入数据报：首先检查其合法性，然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。
三、处理路径、流控、拥塞等问题。
网络层包括：IP(InternetProtocol)协议、ICMP(InternetControlMeageProtocol)控制报文协议、ARP(AddreReolutionProtocol)地址转换协议、RARP(RevereARP)反向地址转换协议。
IP是网络层的核心，通过路由选择将下一跳IP封装后交给接口层。
IP数据报是无连接服务。
ICMP是网络层的补充，可以回送报文。
用来检测网络是否通畅。
计算机网络体系结构
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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。
第二章 计算机网络协议的体系结构
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(N)实体
(N)服务: 在(N)协议的控制下,(N)层通过(N)实体的工作,可以 向上一层即(N+1)层提供服务.这种服务称为(N)服务.
开放系统A (N+1)层
(N)服务 (N+1)实体 (N)实体 (N)连接 (N)用户
(N)层 (N-1)层
交换原语
(N-1)实体
(N)服务是由以下三部分组成的: (1)(N)实体自己提供的某些功能; (2) (N-1) (2)从(N-1)层及其以下各层以及本地环境得 到的服务; (3)通过与处在另一开放系统中的对等(N)实 体的通信而得到的服务.
(N)SAP (N)CEP (N)连接
二 数据单元
在用户数据传送的过程中,有两种控制信息 存在:一种用于控制对等(N)层之间的信息传送; 另一种用于控制相邻层之间的信息传送.
当用户数据从发送端的应用层传向物理层时,要带上各层的对等层控制信息; 当其从接送端的物理层传向应用层时,各层要将其对接的同等层附加的控制信息取 走. 用户信息在相邻层间传送时,由相邻层控制信息控制,这些控制信息不参加传 送,也不出现在用户信息中,它们只是局部有效.
OSI环境
网络环境 3 2 1 节点 数据通信网 网络环境 3 2 1 节点
APA 7 6 5 4 3 2 1
AP数据 AP数据 数据单元 数据单元 数据单元
APB 7 6 5 4 3 2 1
数据单元 数据单元 比特流 物理媒体
报文 分组 帧
应用进程APA要在OSI中经过复杂的处理过程才能送到对方的应用进程 APB，但这些复杂过程对用户来说都被屏蔽掉了，应用进程APA的数据 好像直接传递给了应用进程APB。同理，OSI环境中两个同样的层次之间， 也好像可将数据（服务单元）直接传送给对方。
chap1_计算机网络体系结构
• 计算机网络体系结构与参考模型
– 计算机网络分层结构 – 计算机网络协议、接口、服务等概念 计算机网络协议、接口、 – ISO/OSI参考模型和 参考模型和TCP/IP模型 参考模型和 模型
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计算机网络的作用
• 21 世纪的重要特征就是数字化、网络化和 世纪的重要特征就是数字化、 信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。 信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。 • 网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经 济的重要基础。 济的重要基础。 • 网络是指“三网”，即电信网络、有线电视 网络是指“三网” 即电信网络、 网络和计算机网络。 网络和计算机网络。 • 发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。 发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。
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考查目标
• 掌握计算机网络的基本概念、基本原理和基本方法； 掌握计算机网络的基本概念、基本原理和基本方法； • 掌握计算机网络的体系结构和典型网络协议，了解 掌握计算机网络的体系结构和典型网络协议， 典型网络设备的组成和特点， 典型网络设备的组成和特点，理解典型网络设备的 工作原理； 工作原理； • 能够运用计算机网络的基本概念、基本原理和基本 能够运用计算机网络的基本概念、 方法进行网络系统的分析、设计和应用。 方法进行网络系统的分析、设计和应用。
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参考教材3 参考教材
• Andrew S. Tanenbaum. 计算 机网络（ 机网络（第4 ）．潘爱民 版）．潘爱民 北京： 译．北京：清华 大学出版社， 大学出版社， 2004
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第1章 章 计算机网络体系结构
内容提要
• 计算机网络概述
– 计算机网络的概念、组成与功能 计算机网络的概念、 – 计算机网络的分类 – 计算机网络与互联网的发展历史 – 计算机网络的标准化工作及相关组织