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第2章 计算机网络的体系结构 计算机网络体系结构概述 计算机网络体系结构的定义 定义：计算机网络层次结构模型以及各层协议的集合称为计算机网络体系结构。 物理结构 物理结构元素是完成一定功能的物理部件。 逻辑结构（逻辑模块） 逻辑结构元素决定输入、存储、发送、处理货信息传递的基本操作功能。 软件结构 软件结构元素就是各种程序，程序之间的相互作用保证了必要的信息处理任务的正确执行。 总结：逻辑结构是指执行各种网络操作任务所需的功能；物理结构是指实现网络逻辑功能最优分配的各种网络子系统和设备；软件结构是指网络软件的结构，这些网络软件就是在各种网络部件中执行网络功能的程序。 世界上第一个计算机网络体系结构是美国IBM公司于1947年提出的，它取名为系统网络体系结构（SNA）。 计算机网络体系层次结构划分原则 通用原则：各层之间相互独立，高层不必关心低层的实现细节。 计算机网络体系结构中每一层都是建立在下一层的基础上，下一层为上一层提供服务，上一层在实现本层功能时会充分利用下一层提供的服务。 信息在发送过程中是从高层向低层逐层传递的，在接收过程中则是从低层到高层逆向传递。 计算机网络体系结构分层的优点 各层之间是独立的 灵活性好 结构上可分割 易于实现和维护 能促进标准化工作 计算机网络体系结构分层的注意点 层次的数量不能过多，真正需要的时候才划分一个层次。 层次的数量也不能过少，应该保证能够从逻辑上将功能分开，截然不同的功能不要合并在同一层。 类似的功能应该放在同一层。 实现技术经常变化的地方应该增加层次。 层次要选的合理，使层次之间的信息流量最小。这里不是要求数据流量小，而是指用于控制、交流的额外信息流量要尽量小。 有些功能会在不同的层次中重复出现，因而产生了额外的开销。 计算机网络体系结构的主要功能 差错控制 流量控制 分段和重装 复用和分用 连接建立和释放 开放系统互联参考模型 ISO/OSI的一些基本概念 OSI参考模型主要包括三个层面的内容：OSI参考模型、各层的协议和各层的服务。 实体与对等实体 实体是每一层中实现该功能的软件或硬件或它们的结合。 在发送端与接收端同一层次的实体成为对等实体。 协议和协议数据单元 协议是某一个层次中指导实体之间通信的规则。实体与对等实体之间 语法 规定传输信息的数据结构形式 语义 对构成协议的各个协议元素的含义的解释。 同步 规定实体之间通信的操作执行顺序 网络上的数据传输看成是各层对等实体之间在协议控制下的数据交换，所交换的数据称为协议数据单元（PDU）。PDU由两部分组成：本层的协议控制信息和用户数据。本层的用户数据一般就是上层的PDU。 服务、服务访问点和服务原语 上一层服务用户能看到下一层服务，而看不到下一层协议。 服务有两种形式： 面向连接的服务：传输服务在一条事先建立好的链路上进行。 无连接服务：传输前不需要事先建立连接。 在同一节点中，相邻两层的实体相互作用的地方称为服务访问点（SPA），是上下层实体之间信息交换的接口。每个SPA有一个标识它的唯一地址。典例：TCP/IP体系中的协议端口。 服务原语描述提供的服务，定义服务规范，而规范规定SAP所必须传递的信息。它是描述服务的一种简洁的语句形式，是不可执行的程序语言。 一个完整的原语包括原语名字、类型和参数。 OSI规定了以下4种原语： 请求：上一层实体请求下一层实体提供服务 指示：下一层实体通知上一层实体发生了某一件事。 响应：上一层实体对下一层实体指示的响应。 证实：下一层实体向上一层实体确认，由上一层实体请求的服务已经完成。 服务分类： 证实服务：使用以上四种原语； 非证实服务：只使用前两种原语。 DTE和DCE 数据终端设备（DTE）：具有一定数据处理能力和具有发送、接收数据能力的设备。 数据电路端接设备（DCE）：介于DTE与传输介质之间的设备，提供信号变换和编码功能，并负责建立、维护和释放物理连接。 DTE和DCE都属于用户设施。但用户环境只包括DTE。 在DTE与DCE之间既有数据信息传输，也有控制信息传输，这就需要制定DTE与DCE接口标准，而这些标准就是物理接口标准。 OSI参考模型结构 共7层。第4层到第7层主要负责控制网络的连通性能，而1-3层则用于创造两个网络设备间的物理连接。 物理层 任务：利用物理传输介质为数据链路层提供连接，以透明地传送比特流。 协议(标准)：规定了物理接口的各种特性： 机械：物理连接器的尺寸、形状、规格 电气：信号电平，信号的脉冲宽度和频率，数据传送速率，最大传输距离等 功能：接口引（线）脚的功能和作用 规程：信号时序，应答关系，操作过程 物理层的作用： 定义了光学、电气以及机械特性和通过网络设备发送数据的物理方式； 作为网络媒介和设备间的接口，主要负责在物理介质上传输二进制比特