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第三讲 计算机网络协议及接入 上节回顾——子网划分的例子 一、主要内容： 网络协议的概念；接入方式等。 二、学习目的： 了解网络协议的基本概念以及接入Internet的基本方法 3.1 网络体系结构及协议的概念 3.1.1 网络体系结构 计算机网络系统是由各种各样的计算机和终端设备通过通信线路连接起来的复杂系统。在这个系统中，由于计算机类型、通信线路类型、连接方式、同步方式、通信方式等的不同，给网络各结点的通信带来诸多不便。要使不同的设备真正以协同方式进行通信是十分复杂的。要解决这个问题，势必涉及通信体系结构设计和各厂家共同遵守约定标准等问题，这也即计算机网络体系结构和协议问题。随着计算机系统网络化互连业务的需求不断增长，世界上一些大的计算机公司在20世纪60年代率先开发出了自己的计算机网络体系结构、协议(Protocol，也称规程)和通信设备，如IBM公司的系统网络体系结构(SNA)、DEC公司的数字网络体系结构(DNA)等。这些公司的产品自成系列，能够方便地实现同类计算机系统的互连成网。 然而，各公司设计的计算机专有系统所用的体系结构、控制机理和信息格式彼此不同、互不兼容，使不同的计算机系统之间的通信变得相当复杂。 网络体系结构(Network Architecture) 完成计算机间的通信合作，把每个计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，并规定同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口服务；将这些同层进程通信的协议以及相邻层的接口统称为网络体系结构。 计算机网络体系结构为网络层次结构模型与各层协议的集合。 网络及其标准化的发展势在必行，其原动力出于两方面： (1)计算机厂商为了拓宽其产品的销路。 (2)用户渴望能得到性能价格比高的兼容设备。 3.1.2 分层 为了减少计算机网络的复杂程度，按照结构化设计方法，计算机网络将其功能划分为若干个层次，较高层次建立在较低层次的基础上，并为其更高层次提供必要的服务功能。 网络中的每一层都起到隔离作用，使得低层功能具体实现方法的变更不会影响到高一层所执行的功能。对于网络结构化层次模型，其特点是每一层都建立在前一层的基础上，较低层只是为较高一层提供服务。这样每一层在实现自身功能时，直接使用较低一层提供的服务，而间接地使用了更低层提供的服务，并向较高一层提供更完善的服务，同时屏蔽了具体实现这些功能的细节。 计算机网络中的分层思想： 当需要有一个不同等级的抽象时就应当有一个相应的层次。 每一层的功能应当非常明确。 层与层的边界应选择得使通过这些边界的信息量尽量少，否则不方便。 层数太少会使每一层的协议太复杂。 层次结构的优点： 1.各层之间相互独立； 2.灵活性好； 3.各层都可以采用最合适的技术来实现； 4.易于实现和维护； 5.有利于促进标准化； 一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议集；对于结构复杂的网络协议来说，最好的组织方式是层次结构模型；计算机网络协议就是按照层次结构模型来组织的。 3.1.3.网络协议(Protocol) ——计算机网络是由多个互连的结点组成的，结点之间需要不断地交换数据与控制信息；要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约定好的规则；这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序；这些为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议。 协议由语法、语义和交换规则三部分组成： (1)语义(Semantics)：定义了用于协调通信双方和差错处理的控制信息，是对构成协议的协议元素含义的解释，即“讲什么”。 (2)语法(Syntax)：规定了通信所用的数据格式、编码与信号电平等；是对所表达内容的数据结构形式的一种规定，即“怎么讲”。 (3)定时规则(Timing)：明确实现通信的顺序、速率适配及排序。 通信协议实质上是实体间通信时所使用的一种语言。计算机通信网的协议包含的内容相当复杂，如何将复杂的问题分解为若干较简明且有利于处理的问题，实践表明，采用网络的分层结构最为有效。 3.1.4 接口(Interface) 分层结构中各相邻层之间要有一个接口，它定义了较低层向较高层提供的原始操作和服务。相邻层通过它们之间的接口交换信息，高层并不需要知道低层是如何实现的，仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务，这样使得两层之间保持了功能的独立性。 3.1.5 范例 分层设计方法就是按照信息的流动过程将网络的整体功能分解成一个个的功能层。不同机器上的同等功能层之间采用相同的协议，同一机器的相邻功能层之间通过接口进行信息传递。 约定——信件的格式和内容 1）用户间的约定：语言文字、字体、称谓、落款； 2）寄信人和邮局之间的约定：规定信封写法并贴邮票； 3）邮局间的约