第2讲 计算机网络体系结构.ppt

★ 学习目标 ★ 熟悉网络体系结构的功能及相关概念 掌握OSI七层模型的分层特点 掌握TCP/IP体系的分层特点 掌握IEEE 802局域网体系的分层特点 第2讲 计算机网络体系结构 重点难点 掌握OSI七层模型的分层特点 掌握TCP/IP体系的分层特点 掌握IEEE 802局域网体系的分层特点 第2讲 计算机网络体系结构 2.1 网络体系结构的概念 计算机网络体系结构（简称网络体系结构）描述了计算机网络功能实体的划分原则及其相互之间协同工作的方法和规则。具体来讲，网络体系结构描述了计算机通信过程中使用的机制和协议的基本设计原则，这些原则用以确保网络中实际使用的协议和算法的一致性和连续性，并为产品的开发和使用提供统一的标准。 2.2 OSI七层模型 为解决网络之间不兼容和彼此无法进行通信的问题，国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）于1984年发布了开放系统互联（Open System Interconnect，OSI）模型，该参考模型为厂商提供了系列标准，确保由世界上多家公司所生产的不同类型的网络产品之间能够具有更好的兼容性和互操作性。 2.2.1 OSI的分层特点 图2.1 OSI的7层组成及每层的主要功能 说明：OSI参考模型不是一个产品，它只是一个帮助理解网络中各种设备之间通信的框架。在通信过程中，OSI参考模型不起任何作用，真正的通信是通过适当的软件和硬件来实现的。OSI只是定义了网络中有哪些工作要做，这些工作由七层模型中的哪一层来具体控制和完成。 OSI的分层具有以下的几个特点： （1） 将复杂的网络操作分成几个（7个）简单的部分。 （2） 使开发人员将主要精力集中在各功能模块的开发上。例如网卡的制造，制造商只需要根据第二层（数据链路层）的标准来设计网卡的各项性能，而不需要再涉及其他层的功能实现。 （3） 为不同厂商生产的设备提供了统一标准，使这些设备在互联时的兼容性得到了保障。 2.2.2 OSI参考模型各层功能介绍 OSI参考模型常被用来描述网络环境，各设备生产商根据该模型的标准来设计制造自己的产品。OSI参考模型规定了网络上的各种硬件设备和软件如何用分层的方式来协同工作，完成网络通信；此外，OSI参考模型还提供了一系列参考指标来说明网络设备的工作原理，这有利于排除网络上出现的故障。 1．物理层 物理层负责将二进制的数据位流（bit）从一台计算机发送给另一台计算机。物理层不关心数据位流的具体含义，只关注如何将数据位流通过传输介质（铜缆、光纤或电磁波）从一个节点传输到另一个节点，是完全面向硬件的。物理层定义物理的或电气的特征，包括如何表示数据0和1、网络连接器的接口类型、数据如何同步以及网卡何时发送或接收数据等。 2. 数据链路层 数据链路层位于OSI参考模型中的第二层，在物理层的上方、网络层的下方。它负责建立一条可靠的数据传输通道。发送端的数据链路层将从网络层传来的数据分割成可被物理层所传输的帧，而接收端的数据链路层将由物理层传来的数据帧转换成数据，上传给网络层。 数据帧（如图2.3所示）是用来传输数据的一种结构包，这个结构包中除了包含需要传输的有效数据以外，还包括发送端和接收端的网络地址以及控制信息和错误校验信息。 图2.3 数据帧的结构 图2.4 数据链路层工作特点 3 网络层 网络层位于OSI参考模型的第三层，其作用是保证信息到达预定的目标。它与通过寻址和路由选择引起的数据移动最为相关。网络层负责从发送端到接收端的连接多于一个链路（Link）的数据的传输，这时一个数据包从发送端到接收端要经过路由的选择和包的转发过程。如果网络比较大，在发送者和接收者之间还可能存在中间连接设备（如路由器、交换机等）或子网，通过网络层可以使得传输层（网络层的上一层）能在两个设备之间传输数据而无需关心这两个设备是否在同一网段上。 4 传输层 传输层位于OSI参考模型的第四层，用于计算机间的标准化通信，保证实现数据段无差错、按顺序、无丢失或无冗余的传输。在传输层上，所执行的任务包括检错和纠错。根据所使用的协议，数据段的传输可带保证性，也可以不带保证性。当采用带保证性的数据段传输时，保证性将通过各种误差控制（包括包序列号和其它的协议结构验证）来实现。 说明：为了与数据链路层的帧、网络层的分组相对应，将传输层的数据单位称为数据段。 5 会话层 会话层位于OSI参考模型的第五层，主要负责管理远程用户或进程间的通信。会话层允许在不同的计算机上运行的应用程序共享一个叫会话的连接。该层提供如名字查找和安全等服务，允许两个程序能够相互识别并建立和维护通信连接。 6 表示层 表示层位于OSI参考模型的