第03章 计算机网络体系结构

3-2接口 3-2接口 3-2接口 数据链路层协议 数据链路层协议 数据链路层 数据链路层 数据链路层 2-1接口 物理层 物理层协议 物理传输信道 2-1接口 物理层 物理层协议 物理传输信道 2-1接口 物理层
两个通信实体之间的层次结构
OSI各层的主要功能 各层的主要功能
层 号 7 6 5 4 3 2 1 层的名 称 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链 路层 物理层 层的英文名 称 Application Layer Presentation Layer Session Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer 功 能 简 述 在用户进程之间交互用户信息，直接为用户提供 服务 处理两个通信系统中交换信息的表示方式，对 用户数据进行格式转换、数据加密与解密、数 据压缩与恢复等 组织两个会话进程之间的通信，管理数据的交 换 从端到端经网络透明地传送数据，建立、维护 并终止两台计算机之间的通信 实现路由选择、拥塞控制和网络互联等功能 建立数据链路连接，进行信息帧传送，采用差 错和数据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 利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接， 以便透明地传输比特流 下 层
上 层
4. OSI/RM的信息流动 的信息流动
系统A 系统A 系统B 系统B 应用进程 应用进程
数据 交换数据 单元的名称 报文 报文 报文 报文 数据包 数据帧 比特 DT 数据 AH PH SH TH NH DH L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1 L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1 DH NH TH SH PH
会话层(Session Layer)： 会话层 ： 为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能， 为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能，并提 供会话管理服务等功能。 供会话管理服务等功能。 表示层(Presentation Layer)： 表示层 ： 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，主要 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式， 包括数据格式变换、数据加密与解密、 包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等 功能。 功能。 应用层(Application Layer)： 应用层 ： 为网络用户或应用程序提供各种服务，如文件传输 为网络用户或应用程序提供各种服务，如文件传输(FTP)、 、 电子邮件(E－ 电子邮件 －mail)、分布式数据库以及网络管理等。 、分布式数据库以及网络管理等。
3. OSI各层的功能概述 各层的功能概述 物理层(Physical Layer)：利用传输介质为数据链路层提供 物理层 ： 物理连接，实现比特流的透明传输。 物理连接，实现比特流的透明传输。 数据链路层(Data Link Layer)：在物理层提供比特流服务 数据链路层 ： 的基础上，线路变成无差错的数据链路。 的基础上，线路变成无差错的数据链路。 网络层(Network Layer)：为数据在结点之间传输创建逻辑 网络层 ： 链路， 链路，通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当 的路径，以及实现拥塞控制授、网络互连功能。 的路径，以及实现拥塞控制授、网络互连功能。 传输层(Transport Layer)：向用户提供端到端 最终用户到 传输层 ：向用户提供端到端(最终用户到 最终用户)的透明的 可靠的数据传输服务。 的透明的、 最终用户 的透明的、可靠的数据传输服务。
3.1 网络体系结构的基本概念
3.1.1 网络协议的概念 协议（ 协议（protocol）:是通信双方为了实现通信所进行的 ） 是通信双方为了实现通信所进行的 约定或所作的对话规则 网络协议的优劣直接影响网络的性能 网络协议的组成 语义：做什么（ 语义：做什么（what to do） ） 语法：怎么做（ 语法：怎么做（how to do） ） 定时关系：何时做（ 定时关系：何时做（when to do） ）
收信者
通信者活动
通信者活动
阅读信件
邮局服务业务
邮局服务业务
信件投递 信件分拣
信件打包 送运输部门
邮局转送业务
邮局转送业务
分发邮件 邮件拆包
路由选择 运输
运输部门的邮件运输业务
转送邮局 接收邮包
Hale Waihona Puke 实际邮政系统信件发送、 实际邮政系统信件发送、接收过程示意图
3.1.2 几个重要的概念 协议(Protocol) ：它是一种通信规约。在邮政通信系统中，就 协议 它是一种通信规约。在邮政通信系统中， 它是一种通信规约 存在着很多的通信规约。 存在着很多的通信规约。 层次(Layer)：它是人们对复杂问题处理的基本方法。 ：它是人们对复杂问题处理的基本方法。 层次 接口(Interface)：它是同一结点内相邻层之间交换信息的连接 ： 接口 点。 体系结构(Architecture)：计算机网络协议就是按照层次结构模 ： 体系结构 型来组织的。 型来组织的。我们将网络层次结构模型与各层协议的集合定义 为计算机网络体系结构。 为计算机网络体系结构。
3.1.3 网络体系结构的提出
计算机网络中采用层次结构，它有以下一些好处 计算机网络中采用层次结构，它有以下一些好处： 各层之间相互独立。 各层之间相互独立。 灵活性好。 灵活性好。 各层实现技术的改变不影响其他层。 各层实现技术的改变不影响其他层。 易于实现和维护。 易于实现和维护。 有利于促进标准化。 有利于促进标准化。
系统A 系统A
中间节点 应用层协议 表示层协议 会话层协议 传输层协议 网络层协议 网络层 网络层协议
系统B 系统B
第7 层 第6 层 第5 层 第4 层 第3 层 第2 层 第1 层
应用层 7-6接口 表示层 6-5接口 会话层 5-4接口 传输层 4-3接口 网络层
应用层 7-6接口 表示层 6-5接口 会话层 5-4接口 传输层 4-3接口 网络层
3.2 开放系统互连参考模型 开放系统互连参考模型(OSI/RM)
3.2.1 概述 1.OSI参考模型的提出 参考模型的提出 2.OSI参考模型的概念 参考模型的概念 OSI/RM中的“开放”是表示任何两个遵守OSI/RM的系统 中的“开放”是表示任何两个遵守 中的 的系统 都可以进行互连，当一个系统能按 都可以进行互连，当一个系统能按OSI/RM与另一个系统 与另一个系统 进行通信时，就称为该系统为开放系统。 进行通信时，就称为该系统为开放系统。 OSI/RM只给出了一些原则性的说明，它并不是一个具体 只给出了一些原则性的说明， 只给出了一些原则性的说明 的网络。它将整个网络的功能划分成 个层次 个层次， 的网络。它将整个网络的功能划分成7个层次，而且在两 个通信实体之间的通信必须遵循这7层结构， 个通信实体之间的通信必须遵循这 层结构， 层结构
发送端网络层的数据 L3 DATA 接收端网络层的数据 L3 DATA
数据链路层 DT
数据帧 DH
数据帧 DH
数据链路层 DT
11010111……0101011 11010111……0101011 …… 发送端物理层
11010111……0101011 11010111……0101011 …… 接收端物理层
OSI参考模型的基本思想 参考模型的基本思想: 参考模型的基本思想
网络中各节点具有相同的层次； 网络中各节点具有相同的层次； 不同节点的同等层具有相同的功能； 不同节点的同等层具有相同的功能； 同一节点内相邻层之间通过接口通信； 同一节点内相邻层之间通过接口通信； 每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供 每一层可以使用下层提供的服务， 服务； 服务； 不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。 不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。
3.2.2 物理层 物理层是OSI/RM的最低层，物理层保证通信信道上传输 的最低层， 物理层是 的最低层 0和1二进制比特流，用以建立、维护和释放数据链路实体 二进制比特流， 和 二进制比特流 用以建立、 间的连接。 间的连接。 物理层并不是指物理传输介质， 物理层并不是指物理传输介质，它是介于数据链路层和 物理传输介质之间的一层， 物理传输介质之间的一层，起着数据链路层到物理传输介 质之间的逻辑接口的作用。 质之间的逻辑接口的作用。
数据链路层涉及到的具体内容有以下几点： 数据链路层涉及到的具体内容有以下几点： 1.成帧 成帧 数据链路层要将网络层的数据分成可以管理和控制的数据单元， 数据链路层要将网络层的数据分成可以管理和控制的数据单元，称其为 帧。
2.物理地址寻址 物理地址寻址 数据帧在不同的网络中传输时，需要标识出发送数据帧和接收数据帧的节点。 数据帧在不同的网络中传输时，需要标识出发送数据帧和接收数据帧的节点。 3.流量控制 流量控制 数据链路层对发送数据帧的速率必须进行控制，如果发送的数据帧太多， 数据链路层对发送数据帧的速率必须进行控制，如果发送的数据帧太多，就会 使目的节点来不及处理而造成数据丢失。 使目的节点来不及处理而造成数据丢失。 4.差错控制 差错控制 为了保证物理层传输数据的可靠性， 为了保证物理层传输数据的可靠性，数据链路层需要在数据帧中使用一些控制 方法，检测出错或重复的数据帧，并对错误的帧进行纠错或重发。 方法，检测出错或重复的数据帧，并对错误的帧进行纠错或重发。 5.接入控制 接入控制 当两个或者更多的节点共享通信链路时， 当两个或者更多的节点共享通信链路时，由数据链路层确定在某一时间内该由 哪一个节点发送数据，接入控制技术也称为媒体访问控制技术。 哪一个节点发送数据，接入控制技术也称为媒体访问控制技术。
系统B 系统B 应用层 7-6接口 接口 表示层 6-5接口 接口 会话层 5-4接口 接口 传输层 4-3接口 接口 网络层 3-2接口 接口 数据链路层 2-1接口 接口 物理层
OSI/RM
OSI参考模型以及两个通信实体之间的通信分层结构 参考模型以及两个通信实体之间的通信分层结构
ISO/OSI的7层参考模型