第3章 计算机网络体系结构与OSI参考模型
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第3章OSI参考模型
（3）服务与协议的关系
服务是各层向它上层提供的一组原语。服务定义了两 层之间的接口，上层是服务用户，下层是服务提供者。 协议是定义同层对等实体之间交换的帧、分组和报文 格式及意义的一组规则。实体利用协议来实现它们的服务 定义。 只要不改变提供给用户的服务，实体可以任意地改变它 们的协议。 n层实体利用n－1层实体提供的服务并执行n 层协议来完成对n＋1层提供服务。
OSI参考模型
OSI体系结构是七层模型，用于进程间通信和协调各 层标准的制定； 服务定义描述了各层所提供的服务，以及层与层之间 的抽象接口和交互的服务原语； 各层的协议规范精确定义了发送的控制信息及解释该 控制信息的过程。 7层的体系结构：物理层、数据链路层、网络层、传输 层、会话层、表示层和应用层
连接映射特性
一对一映射： 一条（N）连接被映射成唯一的（N-1）连接。
多对一映射： 多个（N）连接被映射成一个（N-1）连接。这时，在发送 方，一个（N-1）连接支持多个（N）连接，称为（N）实体的 多个（N）连接复用一个（N-1）连接（Multiplexing）。在接收 方必须要有一个解复用（de-multiplexing）的过程。复用可以 更有效和经济地使用连接。
协议分层原则
在进行计算机网络层次结构的划分时，应遵循一定 的分层原则，包括 ①必须使每层的功能明确、相互独立，各层具体实 现的方法和更新不对相邻层产生影响； ②层间接口必须清晰，跨过接口的信息量应尽可能 少； ③层数应当适中。
接口和服务
接口和服务是层次结构中的两个基本概念。所谓接口，是 指相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的原语操作及 下层对上层的服务；而服务是指某一层及其以下各层的一种能 力，通过接口提供给其相邻上层。
数据链路层 物 理 层
第3章 计算机网络体系结构 Microsoft Word 文档
第3章计算机网络体系结构〖主要内容〗计算机网络体系结构概述，各层功能的简单介绍，主要介绍物理层和数据链路层及网络层。
〖教学重点〗OSI参考模型的七层功能，物理层概念，数据链路层的流量控制方法，HDLC概念。
计算机网络由多个互连的结点组成，结点之间要不断地交换数据和控制信息，要做到有条不紊地交换数据，每个结点就必须遵守一整套合理而严谨的结构化管理体系。
计算机网络就是按照高度结构化设计方法采用功能分层原理来实现的，即计算机网络体系结构的内容。
3.1 网络体系结构及协议的概念3.1.1 网络体系和网络体系结构网络体系（Network Architecture）：是为了完成计算机间的通信合作，把每台计算机互连的功能划分成有明确定义的层次，并规定了同层次进程通信的协议及相邻之间的接口及服务。
网络体系结构：是指用分层研究方法定义的网络各层的功能、各层协议和接口的集合。
3.1.2 计算机网络体系结构计算机的网络结构可以从网络体系结构、网络组织和网络配置三个方面来描述，网络组织是从网络的物理结构和网络的实现两方面来描述计算机网络；网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局、硬件、软件和和通信线路来描述计算机网络；网络体系结构是从功能让来描述计算机网络结构。
网络体系结构最早是由IBM公司在1974年提出的，名为SNA计算机网络体系结构：是指计算机网络层次结构模型和各层协议的集合结构化是指将一个复杂的系统设计问题分解成一个个容易处理的子问题，然后加以解决。
层次结构是指将一个复杂的系统设计问题分成层次分明的一组组容易处理的子问题，各层执行自己所承担的任务。
计算机网络结构采用结构化层次模型，有如下优点：●各层之间相互独立，即不需要知道低层的结构，只要知道是通过层间接口所提供的服务●灵活性好，是指只要接口不变就不会因层的变化（甚至是取消该层）而变化●各层采用最合适的技术实现而不影响其他层●有利于促进标准化，是因为每层的功能和提供的服务都已经有了精确的说明3.1.3 网络协议1.协议(Protocol)网络中计算机的硬件和软件存在各种差异，为了保证相互通信及双方能够正确地接收信息，必须事先形成一种约定，即网络协议。
《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
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03
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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。
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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。
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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。
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
第三章 网络体系结构
《计算机网络基础》第三章
3.2.3 模型中的数据传输
所谓数据单元是指各层传输数据的最小单位。图 中最左边一列交换数据单元名称，是指各个层次 对等实体之间交换的数据单元的名称。 所谓协议数据单元PDU(Protocol Data Unit) 就是对等实体之间通过协议传送的数据。 这个在发送节点自上而下逐层增加头（尾）信息， 而在目的节点又自下而上逐层去掉头(尾)信息的 过程叫做封装。
网络中同等层之间的通信规则就是该层使用的协议，如有 关第N层的通信规则的集合，就是第Ｎ层的协议。 而同一计算机功能层之间的通信规则称为接口，如在第N 层和第(N+1)层之间的接口称为N/(N+1)层接口。 总的来说，协议是不同机器同等层之间的通信约定；而接 口是同一机器相邻层之间的通信约定。不同的网络体系结 构中，分层的数量、各层的名称和功能及协议都各不相同。 但是，在所有的网络中，每一层的目的都是向它的上一层 提供一定的服务。
《计算机网络基础》第三章
3.2.1 模型结构
发送进程 应用层协议 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层 表示层协议 表示层 会话层协议 会话层 传输层协议 传输层 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层 物理介质 路由器 主机A 通信子网 路由器 路由器 主机B 应用层 接收进程
《计算机网络基础》第三章
3.1.2 协议分层与体系结构
计算机网络采用分层结构还有利于交流、理解和标 准化。具体优点如下： （1）各层之间是独立的。 （2）灵活性好。 （3）结构上可以分割开。 （4）易于实现和维护。 （5）能促进标准化工作。
《计算机网络基础》第三章
第3章 计算机网络体系结构-TCPIP
子网掩码( Mask) 子网掩码(Subnet Mask)
子网划分后,如何识别不同的子网呢? 子网划分后,如何识别不同的子网呢? 解决办法:采用子网掩码来分离网络号和主机号. 解决办法:采用子网掩码来分离网络号和主机号. 子网掩码格式: 个比特 网络号(包括子网号 个比特, 包括子网号)部分全 子网掩码格式 : 32个比特 , 网络号 包括子网号 部分全 为"1",主机号部分全为"0". ,主机号部分全为" .
00100000 11000000 00001010 00000001 00100000 -01000000 11000000 00001010 00000001 01000000 -01100000 11000000 00001010 00000001 01100000 -10000000 11000000 00001010 00000001 10000000 -10100000 11000000 00001010 00000001 10100000 -11000000 11000000 00001010 00000001 11000000 -192.10. 192.10.1.32 192.10. 192.10.1.64 192.10. 192.10.1.96 192.10. 192.10.1.128 192.10. 192.10.1.160 192.10. 192.10.1.192
3,TCP/IP协议族 , 协议族——传输层协议 协议族 传输层协议
◆传输控制协议(TCP) 传输控制协议(
一种面向连接的传输协议.TCP打开并维护网 络上两个通信主机间的连接.使用端口号(相当 于邮箱)建立虚拟连接.传输IP数据报时,一个 包含流量控制,排序和差错校验的TCP报头被附 加在数据报上. ◆用户数据报协议(UDP) 用户数据报协议( 一种无连接传输协议,UDP仅负责传输数据报. 虽然也使用端口号,但不需要对应一个虚拟连接.
03第3章 网络体系结构与OSI参考模型PPT课件
在物理信道实体之间，合理地通过中间系统，为 比特传输所需的物理连接的建立、维持和拆除提供机 械性的、电气性的、功能性的和规程性的手段。
21
• 物理层的3个基本功能 – 物理连接的建立、维持和拆除 – 数据传输Байду номын сангаас– 物理层管理
• 物理层模型 —— DTE/DCE 模型 DTE（Data Terminal Equipment）：数据终端设备 DCE（Data Communication Equipment）：数据通信设备 详见课本P72 图3-8
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学习内容： 3.1.1 网络协议与网络体系结构的基本概念 3.1.2 网络体系结构的分层及其分析 3.1.3 OSI 参考模型概述 3.1.4 对OSI参考模型的评价
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3.1.1 网络协议与网络体系结构的基本概念
1. 网络协议
• 计算机网络中相互通信的对等实体之间交换数 据或通信时所必须遵守的规则或标准，称为网 络协议。
• 一个网络协议主要由以下三个要素组成： （1）语法，即数据与控制信息的结构或格式； （2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何
种动作以及做出何种响应； （3）同步，即事件实现顺序的详细说明。
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2. 网络体系结构
网络体系结构 ＝ { 层 ＋ 协议 ＋ 接口 }
特点：
▪ 每层向上层提供服务。 ▪ 网络体系结构与具体的物理实现无关。 ▪ 每层协议是透明的，高层屏蔽低层的细节问题。 ▪ 任意两个实端系统之间的通信，可分解为网络各层 对等实体之间的分层通信。 ▪ 虚通信：对等层之间 ▪ 实通信：物理层之间
计算机网络与通信
挫折其实就是迈向成功所应缴的学费。
1
整体概况
概况一
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• 物理层的3个基本功能 – 物理连接的建立、维持和拆除 – 数据传输Байду номын сангаас– 物理层管理
• 物理层模型 —— DTE/DCE 模型 DTE（Data Terminal Equipment）：数据终端设备 DCE（Data Communication Equipment）：数据通信设备 详见课本P72 图3-8
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学习内容： 3.1.1 网络协议与网络体系结构的基本概念 3.1.2 网络体系结构的分层及其分析 3.1.3 OSI 参考模型概述 3.1.4 对OSI参考模型的评价
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3.1.1 网络协议与网络体系结构的基本概念
1. 网络协议
• 计算机网络中相互通信的对等实体之间交换数 据或通信时所必须遵守的规则或标准，称为网 络协议。
• 一个网络协议主要由以下三个要素组成： （1）语法，即数据与控制信息的结构或格式； （2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何
种动作以及做出何种响应； （3）同步，即事件实现顺序的详细说明。
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2. 网络体系结构
网络体系结构 ＝ { 层 ＋ 协议 ＋ 接口 }
特点：
▪ 每层向上层提供服务。 ▪ 网络体系结构与具体的物理实现无关。 ▪ 每层协议是透明的，高层屏蔽低层的细节问题。 ▪ 任意两个实端系统之间的通信，可分解为网络各层 对等实体之间的分层通信。 ▪ 虚通信：对等层之间 ▪ 实通信：物理层之间
计算机网络与通信
挫折其实就是迈向成功所应缴的学费。
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整体概况
概况一
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中职计算机网络-第3章-计算机网络技术基础
填空1、常见的三种拓扑结构总线型、星状、环状。
2、建立计算机网络的根本目的是实现数据通信和资源共享。
3、OSI参考模型共七层，由低到高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层和表示层。
4、OSI模型的原语有四种类型，即请求、指示、响应和确认。
5、下层能够向上层提供的服务有两种基本形式：面向连接和无连接的服务，面向连接的服务又称为虚电路服务，无连接服务又称为数据报服务。
6、通信用的互联设备指数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）间的互联设备。
7、每次通信都要经过建立通信链路和拆除通信链路两过程，这种建立起来的数据收发关系就称为数据链路。
8、数据链路层的数据传输单位是帧。
9、常见的数据链路层设备有网卡、网桥和交换机。
10、数据链路层将本质上不可靠的传输介质变成可靠的传输通路提供给网络层。
11、数据链路层分为两个子层：逻辑链路控制子层和介质访问控制子层。
12、网络层的主要功能是路由选择、流量控制、传输确认、中断、差错及故障的恢复等。
13、路由选择算法一类是自适应算法，另一类是非自适应算法。
14、传输层是资源子网与通信子网的界面和桥梁。
传输层下面三层面向数据通信，上面三层面向数据处理。
15、数据传送包括语义和语法两个方面的问题。
语义即与数据内容、意义有关的方面；语法则是与数据表示形式有关的方面。
16、传统局域网采用共享介质方式的CSMA/CD、令牌传递控制等方法。
17、在传统的广域交换网络的通信子网中，使用的数据交换技术有两种：电路交换技术和存储转发交换技术。
存储转发交换技术又包括报文交换和分组交换两种。
18、局域网标准主要是由IEEE制定的IEEE802系列标准。
19、常见的局域网标准有以太网、FDDI、ATM、无线局域网。
20、ATM信元结构由53B组成，53B被分成5B的头部和被称为载荷的48B信息部分。
21、在FDDI网络中，工作站、集中器和FDDI互连设备等都被称为站点。
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章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
教
程
第 计 算 机 网 络
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4 、从OSI体系结构到原理体系结构
OSI的七层协议体系结构既复杂又不实用，但其概念清
章
教
程
网 络 楚，体系价格低廉，理论较完整。TCP/IP的协议现在得到 协 议 了全世界的承认，但它实际上并没有一个完整的体系结构。 与 TCP/IP是一个四层的体系结构，它包含应用层、运输层、 体 系 网际层和网络接口层。 结 构
第 计 算 机 网 络
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章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
教
程
第 计 算 机 网 络
分层可以带来如下好处： 3
章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
（1）各层之间是独立的。
（2）灵活性好。 （3）结构上可分割开。 （4）易于实现和维护。 （5）能促进标准化工作。
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第 计 算 机 网 络
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H4
H3 H4
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应用程序数据
应用程序数据
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
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计算机 1
AP1 5
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层
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应用程序数据
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应用程序数据
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
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章 网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
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应用层 PDU 再传送到运输层 加上运输层首部，成为运输层报文
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
第 计 算 机 网 络
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不同的计算机网络具有不同的网络体系结 构。其层次的数量和名字、内容、功能以及相 邻层间的接口都是不一样的。 在任何网络中，每一层协议都向它的相邻 的上层协议提供一定的服务。相邻的高层通过 使用低层提供的服务完成本层的功能，再向上 层提供服务。 网络体系结构的分层需要最基本的三层： 最高层的用户服务层，中间层的网络服务层和 低层的通信服务层
称为协议.
第 计 算 机 网 络
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或 约定即称为网络协议。一个网络协议主要由以下三个 要素组成： 3
2、协议与划分层次
章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
（1）语法，即数据与控制信息的结构或格式；
（2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何种 动作以及做出何种响应；
章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
第 计 算 机 网 络
但从实质上讲，TCP/IP只有三层，即应用层、运 输层和网际层，因为最下面的网络接口层并没有什么 具体内容。 3
章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
采用一种原理体系结构，综合OSI和TCP/IP的优
点，它只有五层(如图2-2所示)，这样既简洁又能将概 念阐述清楚。
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链路层 首部
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链路层 尾部
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10100110100101 比 特 流 110101110101
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
章 网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
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计算机 2 的物理层收到比特流后 交给数据链路层
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3 将复杂的计算机网络进行分层设计的方法。 计 章 1974年，美国的IBM公司宣布了它研制的 算 系 统 网 络 体 系 结 构 SNA (System Network 网 络 Architecture)。 机
网 络
国际标准化组织ISO于1977年成立了专门机 构研究该问题。
1980年就提出一个试图使各种计算机在世 界范围内互连成网的标准框架，即著名的开放 系统互连基本参考模型OSI/RM (Open Systems Interconnection Reference Model)，简称为OSI。
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第 计 算 机 网 络
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
章 网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
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电信号（或光信号）在物理媒体中传播 从发送端物理层传送到接收端物理层 应用层(application layer) 物理传输媒体
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第3章 网络体系结构与OSI参考模 型
3.1网络协议与网络体系结构 3.2层次划分及其协议
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章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
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退出
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3.1网络协议与网络体系结构
1、 计算机网络体系结构的形成
第
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章 网 络 协 议 与 体 系 结 构
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相互通信的两个计算机系统必须高 度协调工作才行，而这种“协调”是相当 复杂的。 “分层”可将庞大而复杂的问题， 转化为若干较小的局部问题，而这些较小 的局部问题就比较易于研究和处理。
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（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。
两个计算机可将文件传送模块作为最高的一层(如 图2-1所示)。
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计算机 1 文件传送模块 把文件交给下层模块 进行发送
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两个计算机交换文件
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 计算机 2 文件传送模块 把收到的文件交给 上层模块
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 应用层剥去首部，取出应用程序数据 5 与 上交给应用进程 体 4 系 3 结 构 2
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！
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应用程序数据 应用程序数据
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
网络层剥去分组首部后 把分组的数据部分交给运输层
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应用程序数据
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 系 3 结 构 2
层数多少要适当
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网 若层数太少，就会使每一层的协 络 协 议太复杂。 议 层数太多又会在描述和综合各 与 体 层功能的系统工程任务时遇到较多 系 结 的困难。 构
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3、网络体系结构
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计算机网 网 络的各层及其协议的集合称为网络体 络 系结构(architecture)，也就是说，计 协 议 算机网络的体系结构就是这个计算机 与 网络及其部件所应完成的功能的精确 体 系 定义。体系结构是抽象的，而实现则 结 是具体的，是真正在运行的计算机硬 构 件和软件。
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
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应用层剥去应用层 PDU 首部后 把应用程序数据交给应用进程
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 体 4 运输层报文再传送到网络层 系 结 加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组） 3 构 2
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
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网 计算机 2 络 AP2 协 议 5 与 运输层剥去首部，取出数据部分 体 4 上交给应用层 系 3 结 构 2
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计算机 1 向计算机 2 发送数据
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协 议 与 体 系 结 构
第 计 算 机 网 络 划分层次的必要性
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网 计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定络 协 好的规则。 议 这些规则明确规定了所交换的数据的格式以与 及有关的同步问题（同步含有时序的意思）。 体 为进行网络中的数据交换而建立的规则、 系 标准或约定即网络协议(network protocol)，简 结 构