2.1 计算机网络协议和体系结构的概念
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：
第二章网络体系结构与协议全解
1、网络层的主要功能 路径选择：指通信子网中，源节点和中间节 点为将报文分组传送到目的节点而对后继节 点的选择。 流量控制：对进入通信子网的数据量加以控 制，以防止拥塞现象的出现。 数据的传输与中继 清除子网的质量差异
2、网络服务 （1）虚电路服务：面向连接的网络服务， 是网络层向传输层提供的一种使所以分 组按顺序到达目的端系统的可靠的数据 传送方式。
2、网络互联层 其主要功能是负责在互联网上传输数据分组， 它是TCP/IP参考模型中最重要一层，它是通 信的枢纽。 在该层，主要定义了网络互联协议，即IP协 议及数据分组的格式。本层还定义了地址解 析协议ARP，反向地址解析协议RARP及网 际控制报文协议ICMP
3、传输层 也被称为主机至主机层，它主要负责端到端 的对等实体之间进行通信。 该层使用了两种协议支持数据的传输，它们 是TCP协议和UDP协议。 TCP协议是可靠的、面向连接的协议。 UDP协议是不可靠的、无连接协议
OSI参考模型将网络的不同功能划分为7层
7 6
应用层Application
表示层Presentation 会话层session 传输层transport 网络层Network 数据链路层Data Link 物理层Physical
处理网络应用
Байду номын сангаас
数据表示
主机间通信 端到端的连接
5
4 3
寻址和最短路径
介质访问（接入） 二进制传输
2.1.2分层设计
为什么要分层
协议分层与问题简化
硬件故障 网络拥塞
“分而治之” 每一层的目的都是向它的上一层提 供一定的服务而把如何实现这一服 务的细节对上层加以屏蔽。
二计算机网络体系结构与协议
IP
Ethermet X.25
2.2.2 模型中的数据传输
协议数据 单位名称 APDU 发送进程 用户数据 应用层 表示层 H7 数据 应用层 表示层 接收进程
PPDU
SPDU
H6
H5
数据
数据
会话层
传输层
会话层
传输层
TPDU 数据分组
数据帧
H4
H3 H2
数据
数据 数据 T2
网络层
数据链路层
网络层
数据链路层
2.3.2 比较OSI与TCP/IP
OSI 的体系结构 TCP/IP 的体系结构
7
应用层 表示层 会话层 运输层 网络层
4 应用层 (各种应用层协议如 TELNET, FTP, SMTP 等) 3 运输层(TCP) 2 网际层 IP 1 网络接口层
6
5 4 3
2 数据链路层 1 物理层
2.3.2 比较OSI与TCP/IP
表示层 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，数 据格式转换，数据加密与解密，数据压缩与恢复。 应用层 应用层是OSI参考模型的最高层，它与用户直接联系， 负责网络中应用程序与网络操作系统之间的联系。监督并 且管理相互连接起来的应用系统以及所使用的应用资源。 例如为用户提供各种服务，包括文件传输、远程登录、电 子邮件及网络管理等。
计算机A
虚通信
计算机B
（n+1层协议）
n+1层
（n层协议）
n+1层 n层
（n-1层协议）
n层 n-1层
n-1层
虚通信
物理介质
实通信
层次结构的要点归纳： 1、除在网络介质上进行的是实通信以外，其它各对等 实体间进行的都是虚通信。 2、对等的虚通信必须遵循该层协议。 3、n层的虚通信是通过n/n-1层接口处n-1层提供的服 务，以及n-1层的通信来实现的。
2.1网络协议的基本概念
网络技术与应用南京邮电大学计算机学院Computer Network Technology and Application1第2章网络协议与计算机网络体系结构邮局分类打包填好信封写好一封信运输部门打包邮局拆包分类根据地址投递收到一封信运输部门拆包发信方收信方•简单地说，协议是指通信双方必须遵循的、控制信息交换的规则的集合，是一套语义和语法规则，用来规定有关功能部件在通信过程中的操作，它定义了数据发送和接收工作中必经的过程。
协议规定了网络中使用的格式、定时方式、顺序和检错。
1、协议的定义2、协议的组成•语法：指数据与控制信息的结构或格式，确定通信时采用的数据格式，编码及信号电平等，回答“怎么讲”。
•语义：协议的语义是指对构成协议的协议元素含义的解释“讲什么”•同步：规定了事件的执行顺序3、网络体系结构的定义•网络体系结构是计算机网络的分层、每层的功能以及每层使用到的协议的集合。
1969年，世界上公认ARPANET是第一个计算机网络；☐资源共享☐分布式控制☐分组交换方式☐从逻辑上分为通信子网和资源子网☐采用层次化网络结构ARPANET1974年，IBM公司首先公布了SNA（系统网络体系结构）SNAISO/OSI-RM 1977年，ISO网络标准化，设SC16，1984年制定OSI-RM计算机A 计算机B┆n+1层n层n-1层┆(n+1)层与n层协议接口，n层提供服务n层与(n-1)层协议接口，(n-1)层提供服务┆n+1层n层n-1层┆n层协议n+1层协议n-1层协议对等端虚通信物理媒体实通信4、协议层次模型服务上层下层2.1 网络协议与分层体系结构5、分层的原则•按功能分层、归类，每层功能应明确、独立。
•层与层的接口适合于标准化，其边界的信息流应尽可能少。
•每一层只与相邻层有边界。
•为满足各种通信服务需要，在一层内可形成若干子层。
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。
第2章：网络体系结构
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《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
体系结构
开放系统的层次结构、层次之间的相互关系 及各层所包括的可能的服务；
作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；
对网络内部结构最精炼地概括与描述。
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《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
服务定义
详细地说明了各层所提供的服务； 某一层的服务就是该层及其以下各层的一种 能力； 低层的服务是通过接口向上一层提供的; 各层所提供的服务与这些服务是如何实现的 无关； 定义了层与层之间的接口与各层使用的原语， 但不涉及接口的具体实现方法。
第2章 网络体系结构 与网络协议
本章学习要求：
掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念 掌握：网络体系结构的层次化研究方法 掌握：OSI参考模型及各层的基本服务功能 掌握：TCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本服务 功能与主要协议 了解：OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 了解：网络协议标准组织，RFC文档、Internet草案与 Internet协议标准的制定过程
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数据链路层 物 理 层
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数据链路层 物 传输介质 理 层
《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
2. OSI环境中的数据传输过程
主机A 应用 进程A 应 表 会 传 网 用 示 话 输 络 层 层 层 层 层 数据 主机B 应用 进程B 应 表 会 传 网 用 示 话 输 络 层 层 层 层 层
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《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
2.1.3 网络体系结构的研究方法
计算机网络技术基础教程(第2章)
图2-5 OSI参考模型中的数据传输
2.3 TCP/IP参考模型 TCP/IP是Internet采用的协议标准，是一种异构网络互联的 通信协议，也适用于在一个局域网中实现异种机的互联通信。 2.3.1 TCP/IP参考模型描述 TCP/IP最早起源于1969年美国国防部赞助研究的网络ARP ANET-世界上第一个采用分组交换技术的计算机通信网。 TCP协议用来为应用程序提供端到端的通信和控制功能， IP协议用来给各种不同的通信子网或局域网提供一个统一的互 联平台，这两者的结合被称为TCP/IP（传输控制协议/网际协议） 协议模型。 TCP/IP协议模型从更实用出发，形成了具有高效的四层体系 结构，与OSI模型的对应关系如图2-6所示。
2.1.3 协议分层 计算机网络的整套协议是一个庞大复杂的体系，为了便 于对协议的描述、设计和实现，目前都采用分层的体系结构。 如图2-2所示： 所谓层次结构就是 指把一个复杂的系统设 计问题分解成多个层次 分明的局部问题，并规 定每层次必须完成的功 能。
图2-2 网络的层次结构
同一体系结构中各相邻层之间的关系是：下层为上层提供 服务，上层利用下层提供的服务完成自己的功能，同时再向更 上一层提供服务。 同一系统相邻层之间都 有一个接口，接口定义了下 层向上层提供的原语操作和 服务。 例：如图2-3所示
第2章 计算机网络体系结构与协议
计算机网络中不同的计算机之间进行通信时， 计算机网络中不同的计算机之间进行通信时，必须遵守 一定的约定，这些约定即为网络协议。 一定的约定，这些约定即为网络协议。 网络协议依赖于网络体系结构， 网络协议依赖于网络体系结构，协议和协议分层是网络 体系结构的基础。 体系结构的基础。
IPX协议与IP协议功能相似，是N0vell NetWare操作系统 的底层协议，负责网络中数据的传输。如果数据在同一网段 内传输，则直接找目的目的计算机的MAC地址，然后将数据 传送到目的计算机；若目的和源计算机不在同一网段内或位于 不同的局域网中，则数据包通过NetWare服务器或路由器中的 网络号，被传输到下一个结点。 SPX协议与TCP协议的功能相似，负责对传输的数据进行 无差错处理，它在发送数据之前需要与接收点建立连接，并检 测数据包是否被正确和完整的传输到了接收方，如果检测到数 据包在传输中被丢失，或被破坏，则SPX会重新发送损坏或丢 失的数据包。因此，SPX是一个面向连接的协议。
计算机网络技术计算机网络体系结构与协议
计算机网络技术计算机网络体系结构与协议计算机网络技术: 计算机网络体系结构与协议计算机网络技术是现代社会不可或缺的一部分，它推动着信息交流和全球化。
计算机网络体系结构和协议是构建计算机网络的基础。
本文将介绍计算机网络体系结构的三层模型和常见的网络协议。
一、计算机网络体系结构计算机网络体系结构是指计算机网络中不同层次的组织和协调关系。
最常见的计算机网络体系结构是OSI（开放式系统互联）参考模型和TCP/IP（传输控制协议/互联网协议）模型。
1. OSI参考模型OSI参考模型是计算机网络体系结构的一种标准化框架，它将计算机网络划分为七个层次：（1）物理层：负责传输物理位，控制硬件设备之间的电信号传输。
（2）数据链路层：将物理传输的数据分组组装成帧，并提供错误检测和纠正。
（3）网络层：负责在网络中寻找最佳路径，并进行路由和转发。
（4）传输层：提供端到端的可靠数据传输，并进行流量控制和拥塞控制。
（5）会话层：负责建立、管理和终止应用程序之间的会话。
（6）表示层：处理数据的格式，进行数据压缩和加密。
（7）应用层：提供应用程序之间的通信，并实现特定协议的功能。
2. TCP/IP模型TCP/IP模型是互联网通信协议族的基础，它将计算机网络划分为四个层次：（1）网络接口层：与物理网络硬件交互，提供数据链路和物理地址。
（2）网络层：进行源到目的地的传输，提供IP地址和路由功能。
（3）传输层：提供端到端的数据传输，包括TCP和UDP。
（4）应用层：实现特定的网络应用，包括HTTP、FTP、SMTP等。
二、常见的网络协议网络协议是计算机网络中进行通信和数据交换的规则和标准。
下面介绍几个常见的网络协议。
1. HTTP（超文本传输协议）HTTP是一种用于传输超文本的协议，它是Web应用的基础。
通过HTTP，客户端（浏览器）可以向服务器发送请求，并获取服务器返回的数据。
2. FTP（文件传输协议）FTP是一种用于在计算机之间传输文件的协议。
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计算机网络协议和OSI参
玉林师范学院 物理与信息科学系 吴兰岸 wlafan@
2.1 计算机网络协议和体系结 构的概念
教学目标与要求
网络协议的定义与关键成分（复习1.4节） 协议分层的必要性、分层的基本思想、基本原则、 好处 网络体系结构的定义 OSI/RM（ Open System Interconnection/Reference Model,开放系统互 联参考模型） （复习1.4节）
本节小结
网络协议的定义与关键成分（复习1.4节） 协议分层的必要性（简化复杂性）、分层的基本 思想（把整套协议体系分成一些小块，各层功能 不同）、基本原则（下层为上层服务）、好处 （独立、灵活、标准化） 网络体系结构的定义：网络协议中各层及其协议 的集合 OSI/RM（ Open System Interconnection/Reference Model,开放系统互 联参考模型） （复习1.4节）
协调工作。
计算机网络的层次模型
计算机A 计算机B
1.分层的基本思想
分层的基本思想是把整套协议体系分成一些小块。 下层对其上层提供服务，每一层本身的功能与下 层提供的服务叠加在一起，从而使最高层能为用 户提供一组完整的服务，以便实现通信和分布应 用 分层的协议体系结构将复杂的协议分成不同的层 次，每一层的功能是不同的，低层功能主要用来 对用户提供通信连接，而高层功能保证数据以正 确的形式进行交换并有序的处理数据
1.分层的基本原则
分层的基本原则是定义每一层向上层提供的服务， 以保证每层的功能相互独立，但不规定如何完成 这些服务。允许每层在不改变所提供的服务的前 提下，改变其实现所规定的服务的方法，而不会 影响其他层次
1.分层的好处
计算机网络中的协议采用层次结构有如下好处：
各层之间相互独立：某层只要了解下一层通过接口提供的 服务，而不需要了解其实现细节。 灵活性好：若某层的内容发生变化，只要接口关系不变 上下层均不受影响。这样便于程序的实现、调试和维护。 有利于促进标准化：由于采用模块化结构，各层都可以 选择最合适的技术实现。而且各层的功能和所提供的服 务都有精确的说明，便于人们理解和实现。2Fra bibliotek1.1 网络协议
网络协议也就是网络传输协议的简称 网络传输协议是网络上所有设备之间通信规则的 集合，它定义了通信时信息必须采用的格式和这 些格式的意义。 协议的关键成分：语法、语义、同步
分层的必要性：
为了简化网络设计的复杂性，通信协议采用分层
的结构，各层协议之间既相互独立又相互高效的
2.1.2 网络体系结构
网络体系结构：网络协议中各层及其协议的集合 例如：OSI/RM（ Open System Interconnection/Reference Model,开放系统互联参 考模型）是一种国际化的体系结构标准，我们前面提 到的TCP/IP协议也属于一种网络体系结构。 开放式系统互联（OSI，Open System Interconnection 的缩写）参考模型描述了信息如何从 一台计算机的应用层软件通过网络媒体传输到另一台 计算机的应用层软件中，它是由七层协议组成的概念 模型，每一层说明了特定的网络功能。OSI参考模型 现在已被公认为计算机互联通信的基本体系结构模型。