计算机网络技术及应用第03章计算机网络体系结构课件教学.pptVIP

计算机网络体系结构 本章要点： 网络体系结构概述 OSI体系结构 Internet体系结构 3.1 网络体系结构概述 国际标准化组织（International Organization for Standardization, ISO）和电气与电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE） 一般采用分层结构来描述这些复杂的网络体系结构 1．分层原理 计算机网络通信是一个非常复杂的过程，将一个复杂过程分解为若干个容易处理的部分，然后依次分析处理，这种结构化设计方法是工程设计中经常用到的手段。分层就是系统分解的最好方法之一，如何表达信息、交流什么、怎样交流及何时交流，都必须遵循某种互相都能接受的规则。把计算机网络系统的功能分解为多个子功能，将网络协议分成若干层，每层对某个子功能作出规定。这种分层实现的方法降低了设计的复杂程度。 分层可以将一个难以处理的复杂问题分解为若干个较为容易处理的小问题。这种分层带来的好处是:（1）独立性。（2）灵活性。（3）结构上可分割开。（4）易于实现和维护。（5）能促进标准化工作。 2．协议 协议是对等层实体之间的通信制定的有关通信规则和约定的集合。这些规则主要包括：数据的传输方式、数据的接收和发送、数据的完整性（所有数据值均为正确的状态）检查、硬件网络元件的形态（如网线、网卡等）、协议本身层次的定义。 网络协议的3个组成要素 语义（Semantics）是对协议元素的含义所进行的解释，不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。例如，需要发出何种控制信息、完成何种动作及得到的响应等。 语法（Syntax）是将若干个协议元素和数据组合在一起用来表达一个完整的内容所应遵循的格式，也就是对信息的数据结构所做的一种规定。例如，在某个协议中，第一个字节表示源地址，第二个字节表示目的地址，其余字节为要发送的数据等。 时序（Timing）是收发双方或多方在收发时间和速度上的严格匹配，即对事件实现顺序的详细说明。例如，在双方进行通信时，发送方发出一个数据报文，如果接收方正确收到，则回答接收正确；如果接收到错误信息，则要求重发一次。 3．计算机网络体系结构 计算机网络体系结构（Network Architecture）是计算机网络的层次、各层次的功能、网络拓扑结构、每层协议和相邻层接口的总称。 层次结构一般以垂直分层模型来表示。如果两个网络的体系结构不完全相同就称为异构网络。异构网络之间的通信需要相应的连接设备来进行协议的转换。 3.2 OSI体系结构 20世纪70年代后期，国际标准化组织（ISO）制定了一个参考模型，称为ISO开放系统互连参考模型（Open System Interconnection/Reference Model, OSI/RM）。“开放”的含义就是指OSI所遵循的标准是开放的，任何人都可以参照；遵循标准开发的系统是开放的，可以同任何地方、任何与该系统遵循相同标准的系统进行通信。所以该模型是一个逻辑结构，不涉及具体计算机通信网络的应用，与任何具体厂商的设备或规约无关，以便各网络设备厂商遵照共同的标准来开发网络产品，实现彼此兼容。 OSI/RM模型采用了分层构造技术，如图3-1所示，从下到上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层共七层。每层执行一种明确的功能，并由较低层为较高层提供服务。其中低三层依赖于网络，涉及计算机网络数据通信的相关协议。高三层面向应用，涉及终端用户应用进程交互作用的协议。中间的传输层建立在低三层提供的服务上，为面向应用的高层提供与网络无关的信息交换服务。 图3-1 OSI参考模型结构图 1．OSI/RM模型各层的功能和作用 OSI/RM参考模型中的1～3层主要负责通信功能，一般称为通信子网层。 上三层即5～7层属于资源子网的功能范畴，称为资源子网层。 传输层起着衔接上下三层的作用。 （1）物理层 物理层（Physical Layer, PH）是OSI参考模型的最低层，它建立在物理通信介质的基础上，作为系统和通信介质的接口，提供网络设备数据传输规则。 物理层的主要功能是完成相邻节点之间原始比特（bit）流的传输。物理层协议关心的是使用何种物理信号来表示数据“1”和“0”，一位数据持续的时间，数据传输是否可以双向进行，连接的建立和完成通信后连接的终止，物理接口（插头和插座）的引脚数量及各引脚的功能。 物理层的设计主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和过程特性，以及物理层接口连接的传输介质等问题。 （2）数据链路层 数据链路层（Data Link Layer, DL）是OSI/RM模型的第二层，介于物理层与网络层之间。 数据链路层的主要功能是如何在