第3章计算机网络协议与体系结构OK祥解.ppt

第3章 计算机网络协议与体系结构 本章主要章节有： 3.1 网络协议 3.2 网络的体系结构 3.3 ISO/OSI参考模型 3.4 TCP/IP参考模型 3.1 网络协议 网络协议是为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。 例如，网络中一个微机用户和一个大型主机的操作员进行通信，由于这两个数据终端所用字符集不同，因此操作员所输入的命令彼此不认识。为了能进行通信，规定每个终端都要将各自字符集中的字符先变换为标准字符集的字符后，才进入网络传送，到达目的终端之后，再变换为该终端字符集的字符。当然，对于不相容终端，除了需变换字符集字符外。其他特性，如显示格式、行长、行数、屏幕滚动方式等也需作相应的变换。 网络协议三要素: （1）语法 ：用来规定信息格式；数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。 （2）语义 ：用来说明通信双方应当怎么做；用于协调与差错处理的控制信息。 （3）同步 ：规定通信事件发生的顺序并详细说明。 3.2网络体系结构 网络体系结构（Network Architecture）是网络层次莫向合格层协议的集合，它是计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义。 要注意的是，这些功能究竟是用何种硬件或软件完成的，则是一个遵循这种体系结构的实现问题。体系结构只对各层功能进行定义，不讨论功能的具体实现问题。所以，体系结构是抽象的，而实现是具体的，是真正参与运行的计算机硬件和软件。 网络层次模型 计算机网络层次结构一般以垂直分层模型来表示 层次结构的要点：　（1）除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余各对等实体间进行的都是虚通信。　（2）对等层的虚通信必须遵循该层的协议。　（3）n层的虚通信是通过n/n-1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信（通常也是虚通信）来实现的。 层次结构划分的原则：　　（1）每层的功能应是明确的，并且是相互独立的。当某一层的具体实现方法更新时，只要保持上、下层的接口不变，便不会对邻居产生影响。　　（2）层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。　　（3）层数应适中。若层数太少，则造成每一层的协议太复杂；若层数太多，则体系结构过于复杂，使描述和实现各层功能变得困难。 网络体系结构特点：　　（1）以功能作为划分层次的基础。　　（2）第n层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第n-1层提供的服务。　　（3）第n层在向第n+1层提供的服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。　　（4）仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。 3.3 ISO/OSI参考模型 ISO（国际标准化组织International Organization for Standardization） 于1981年正式推荐了一个网络系统结构——七层参考模型，叫做开放系统互连模型(Open System Interconnection，OSI)。由于这个标准模型的建立,使得各种计算机网络向它靠拢, 大大推动了网络通信的发展。 OSI 参考模型将整个网络通信的功能划分为七个层次 ： 物理层(PH)、链路层(DL)、网络层(N)、传输层(T)、会议层(S)、表示层(P)、应用层(A)每层完成一定的功能，每层都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持。第四层到第七层主要负责互操作性，而一层到三层则用于创造两个网络设备间的物理连接。 （1）物理层 物理层协议是各种网络设备进行互连时必须遵守的低层协议。 设立物理层的目的是实现两个网络物理设备之间的二进制比特流的透明传输，对数据链路层屏蔽物理传输介质的特性，以便对高层协议有最大的透明性。 ISO对OSI参考模型中的物理层做了如下定义： 物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。物理连接可以通过中继系统，允许进行全双工或半双工的二进制比特流的传输。物理层的数据服务单元是比特，它可以通过同步或异步的方式进行传输。 从以上定义中可以看出，物理层主要特点是： 1、物理层主要负责在物理连接上传输二进制比特流； 2、物理层提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能与规程的特性 （2）数据链路层 数据链路层负责帧在计算机之间的无差错传递。数据链路层还支持工作站的网络接口卡所用的软件驱动程序。桥接器的功能在这一层。 设立数据链路层的主要目的是将一条原始的、有差错的物理线路变为对网络层无差错的数据链路。为了实现这个目的，数据链路层必须执行链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能。 在OSI参考模型中，数据链路层向网络层提供以下基本的服务： 1、数据链路建立、维护与释放的链路管理工作； 2、数据链路层服务数据