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第2章 计算机网络体系结构 第2章 计算机网络体系结构 2.1 网络体系结构的基本概念 2.2 OSI/RM参考模型 2.3 TCP/IP参考模型 2.4 OSI/RM与TCP/IP的比较 2.5 网络协议标准化组织和管理机构 2.1 网络体系结构的基本概念 计算机网络的四个重要概念： 协议（protocol） 层次（layer） 接口（interface） 体系结构（architecture） 1. 什么是网络协议 网络协议是为网络数据交换而制定的规则、约定与标准。 网络协议的三要素：语法、语义与时序。 语法（Syntax） ：是用户数据与控制信息的结构与格式、数据编码、电平信号等。 语义（Semantics） ：控制信息的内容，需要做出的动作及响应； 时序（Timing） ：事件实现（信息交流）顺序的详细说明。 2. 层次（layer） 分层是人们处理复杂问题的基本方法： 将总体要实现的很多功能分配在不同层次中； 对每个层次要完成的服务及服务要求作出明确规定； 将不同的系统分成相同的层次； 在不同系统的最低层之间存在着“物理”通信； 不同系统的对等层次之间存在着“虚拟”通信； 对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信规定； 高层使用低层提供的服务时，并不需要知道低层服务的具体实现方法。 邮政系统中的通信过程 分层的好处 各层之间相互独立 各层都可以采用最合适的技术来实现 灵活性好，便于模块化设计 降低了问题的复杂性 易于实现和维护 有利于促进标准化 3. 接口（interface） 接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点; 同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接口，低层向高层通过接口提供服务; 只要接口条件不变、低层功能不变，低层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的工作。 4. 网络体系结构 计算机网络是一种非常复杂的系统，因此连网的计算机之间的通信过程是一个非常复杂的过程。 为了实现这一过程，通常以分层的观点来分析网络的各个组成部分的功能。 计算机网络体系结构是网络层次结构模型与各层协议的集合。 网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精确的定义。 体系结构是抽象的，而实现是指能够运行的一些硬件和软件。 2.2 ISO/OSI参考模型 为了解决各种不同类型的计算机系统和网络之间的互连问题，国际标准化组织ISO提出了开放系统互连的参考模型OSI/RM (Open System Interconnection Reference Mode) 在OSI中 的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其它任何系统进行通信。 OSI/RM分层的原则 网络中各节点都具相同的层次； 不同节点的相同层具有相同的功能； 同一节点内各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，并向其上层提供服务； 不同节点的对等层通过协议来实现对等层之间的通信。 OSI参考模型的结构 物理层的主要功能 实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务； 利用传输介质为通信的网络节点之间建立、管理和释放物理连接； 物理层的数据传输单元是“比特”。 数据链路层的主要功能 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。 在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接； 传输以“帧”为单位的数据包。 网络层的主要功能 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； 为数据在节点之间传输创建逻辑链路； 实现拥塞控制、网络互连等功能； 向传输层提供面向连接或无连接的服务； 数据传输单元是“分组”（包）。 传输层的主要功能 向用户提供可靠端到端（end-to-end）服务； 处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题； 传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机通信体系结构中关键的一层； 传输的数据单元是“报文段”。 OSI模型高层的功能 会话层的主要功能: 负责维护两个节点之间会话连接的建立和管理； 管理数据交换。 表示层的主要功能: 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式； 数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复。 应用层的主要功能: 为各种应用程序提供了网络服务。 OSI/RM的特性 它是一种异构系统互连的分层结构； 提供了控制互连系统交互规则的标准框架； 定义了一种抽象结构，而非具体实现的描述； 不同系统的对等实体之间的通信由该层的协议管理； 同一系统相邻层之间的接口定义了原语操作和低层向高层提供的服务； 定义了面向连接和无连接的数据交换服务； 直接的数据传送仅在最底层实现； 每层完成所定义的功能，修改本层功能并不影响其它层。 OSI层的概念 层 是开放系统的逻辑划分，代表功能上相对独立的一个子