網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與參考模型

1、Chapter 2 網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與參考模型n2.1 網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成n2.2 網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)n2.3 OSI模型n2.4 TCP/IP模型n2.5 OSI與TCP/IP模型比較n2.6 網(wǎng)絡(luò)的分類2.1 網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成n網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成n端系統(tǒng)（主機(jī)等）：信息的收發(fā)信息的收發(fā)n中間交換系統(tǒng)（路由器等）：信息的轉(zhuǎn)發(fā)信息的轉(zhuǎn)發(fā)n通信鏈路（電纜等）：信息的傳輸信息的傳輸n因特網(wǎng)n主干網(wǎng)（核心網(wǎng)絡(luò)）n接入網(wǎng)（邊緣網(wǎng)絡(luò)）Internet主干網(wǎng)主干網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)（校園網(wǎng)）（校園網(wǎng)）接入網(wǎng)接入網(wǎng)（無(wú)線）（無(wú)線）接入網(wǎng)接入網(wǎng)（有線）（有線）SiSiSiSi2.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)層和協(xié)議的集合1n協(xié)議 (protocol)n什么

2、是協(xié)議？n協(xié)議為什么要分層？n網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖（參見(jiàn)其它文件）時(shí)間時(shí)間時(shí)間時(shí)間TCP連接請(qǐng)求TCP連接響應(yīng)GET http:/ architecture)n網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：是指通信雙方（或多方）關(guān)于如何進(jìn)行通信的一種約定1。n協(xié)議分層：為了降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，增加網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，具有概念化、結(jié)構(gòu)化的優(yōu)點(diǎn)，有利于新業(yè)務(wù)的導(dǎo)入。n分層的原則：n將相似的功能集中在同一層內(nèi)，必要時(shí)可將層的功能再分成子塊，層數(shù)不宜過(guò)多，以避免層間接口的開(kāi)銷變大。n當(dāng)功能差別較大時(shí)應(yīng)分層處理。n各層只對(duì)相鄰的上下層定義接口。n協(xié)議棧（protocol stack)：一個(gè)特定的系統(tǒng)所使用的一組協(xié)議（每一層一個(gè)或幾個(gè)協(xié)議）2.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)

3、構(gòu)層和協(xié)議的集合n層(layer)n協(xié)議(protocol)n服務(wù)(service或業(yè)務(wù))n接口（interface)n原語(yǔ)(primitive)2.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)層和協(xié)議的集合n層(layer)n協(xié)議(protocol)n服務(wù)(service或業(yè)務(wù))n接口（interface)n原語(yǔ)(primitive)不同機(jī)器中對(duì)應(yīng)的層稱為對(duì)等實(shí)體（peer entity)2.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)層和協(xié)議的集合n層(layer)n協(xié)議(protocol)n服務(wù)(service或業(yè)務(wù))n接口（interface)n原語(yǔ)(primitive)第n層的通信規(guī)則和功能由該層的協(xié)議描述2.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)層和協(xié)議的集合n層

4、(layer)n協(xié)議(protocol)n服務(wù)(service或業(yè)務(wù))n接口（interface)n原語(yǔ)(primitive)相鄰上下層之間都有接口，接口定義下層向上層提供的服務(wù)。2.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)層和協(xié)議的集合n層(layer)n協(xié)議(protocol)n服務(wù)(service或業(yè)務(wù))n接口（interface)n原語(yǔ)(primitive)服務(wù)由一組原語(yǔ)描述。如果協(xié)議位于操作系統(tǒng)中，則這些服務(wù)原語(yǔ)通常是一些系統(tǒng)調(diào)用。數(shù)據(jù)單元的名稱與關(guān)系業(yè)務(wù)接入點(diǎn)SAP協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDUN層的PDU=N層PCI+N層SDUN層的SDU=N+1層的PDU協(xié)議控制信息PCIPCIPCIPDU業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU服務(wù)（

5、service)n面向連接的服務(wù)n首先要在信源與信宿之間建立連接，然后在此連接上通信，最后拆除連接。n特點(diǎn)：占用一定的資源，可靠，按序傳送n非連接服務(wù)n傳送數(shù)據(jù)不需要建立連接，即有即送。n將每個(gè)數(shù)據(jù)單元打包，在包頭添加地址信息。n特點(diǎn)：每個(gè)數(shù)據(jù)包獨(dú)自尋路（重復(fù)勞動(dòng)），同一數(shù)據(jù)流的包可能經(jīng)由不同的路徑到達(dá)目的地，到達(dá)的順序也可能顛倒。服務(wù)原語(yǔ)（primitive)n服務(wù)原語(yǔ)分為4種類型：n請(qǐng)求(request):一個(gè)實(shí)體請(qǐng)求做某項(xiàng)服務(wù)n指示(indication)：一個(gè)實(shí)體被告知做某項(xiàng)服務(wù)n響應(yīng)(response)：一個(gè)實(shí)體發(fā)出響應(yīng)n證實(shí)(confirm)：請(qǐng)求得到響應(yīng)n原語(yǔ)一般都攜帶參數(shù)。n證

6、實(shí)型（confirmed）和非證實(shí)型（unconfirmed）服務(wù)的區(qū)別：n證實(shí)型服務(wù)包含所有4種服務(wù)原語(yǔ)。n非證實(shí)型服務(wù)只包含請(qǐng)求和指示2種服務(wù)原語(yǔ)。N+1層協(xié)議實(shí)體N層協(xié)議實(shí)體N-1層協(xié)議實(shí)體響應(yīng)指示N+1層協(xié)議實(shí)體N層協(xié)議實(shí)體N-1層協(xié)議實(shí)體請(qǐng)求證實(shí)使用的服務(wù)提供的服務(wù)服務(wù)原語(yǔ)工作示意圖N+1層N+1層N層requestindicationresponseconfirm計(jì)算機(jī)A計(jì)算機(jī)B服務(wù)原語(yǔ)工作示例1 COENNCT.request dial2 CONNECT.indication ring3 CONNECT.response pick up4 CONNECT.confirm ring

7、ing stops5 DATA.request say something6 DATA.indication hears voice7 DISCONNECT.request caller hangs up8 DISCONNECT.indication busy toneTCP Client-Server交互流程socket()bind()listen()accept()send()recv()recv()TCP Serverclosesocket()socket()TCP Clientconnect()send()recv()closesocket()建立連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)響應(yīng)數(shù)據(jù)文件結(jié)束標(biāo)識(shí)2.2

8、ISO-OSI模型PhysicalPhysicalData linkData linkNetworkNetworkTransportTransportSessionSessionPresentationPresentationApplicationApplicationPhysicalPhysicalData linkData linkNetworkNetworkTransportTransportSessionSessionPresentationPresentationApplicationApplicationAAAAAAPPPPPSSSSTTTNNDDVirtualdata flowA

9、ctual data flowSenderReceiverPhysicalPhysicalData linkData linkNetworkNetworkTransportTransportSessionSessionPresentationPresentationApplicationApplicationPhysicalPhysicalData linkData linkNetworkNetworkTransportTransportSessionSessionPresentationPresentationApplicationApplicationPhysicalPhysicalDat

10、a linkData linkNetworkNetworkTransportTransportSessionSessionPresentationPresentationApplicationApplicationAAAAAAPPPPPSSSSTTTNNDDVirtualdata flowActual data flowSenderReceiverOSIOSImnemonicsmnemonicsA AllP PeopleS SeemT ToN NeedD DataP ProcessingP PleaseD DoN NotT ThrowS SausageP PizzaA Away應(yīng)用層表示層會(huì)話

11、層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Standard Organization)開(kāi)放系統(tǒng)互連（Open System Interconnection)定于1983年，1995年修訂每一層都根據(jù)本層協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)單元 進(jìn)行封裝ISO-OSI模型PDU: Protocol Data Unit 協(xié)議數(shù)據(jù)單元幀分組物理層：纜線，信號(hào)的編碼，網(wǎng)絡(luò)接插件的電、機(jī)械接口數(shù)據(jù)鏈路層：成幀，差錯(cuò)控制、流量控制，物理尋址，媒體訪問(wèn)控制網(wǎng)絡(luò)層：路由、轉(zhuǎn)發(fā)，擁塞控制傳輸層：為會(huì)話層提供與下面網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)的可靠消息傳送機(jī)制 會(huì)話層： 負(fù)責(zé)建立（或清除）在兩個(gè)通信的表示層之間的通信通道，包括

12、交互管理、同步，異常報(bào)告。表示層： 在兩個(gè)應(yīng)用層之間的傳輸過(guò)程中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的表示語(yǔ)法應(yīng)用層：處理應(yīng)用進(jìn)程之間所發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)中包含的信息內(nèi)容。2.4 TCP/IP模型主機(jī)至網(wǎng)絡(luò)層（或網(wǎng)絡(luò)接口層），在TCP/IP模型中很少提及。2.4 TCP/IP模型互連網(wǎng)層：提供非連接的分組交換功能2.4 TCP/IP模型傳輸層：提供可靠的面向連接的傳輸層協(xié)議TCP和不可靠的非連接傳輸層協(xié)議UDP。2.4 TCP/IP模型應(yīng)用層：向用戶提供應(yīng)用服務(wù)。如FTP，TELNET等TCP/IP模型2.4 OSI與TCP/IP模型的比較相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：1.都是基于獨(dú)立的協(xié)議棧概念。2.兩者都有功能相似的應(yīng)用層、傳輸層、

13、網(wǎng)絡(luò)層。不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：1.在OSI模型中，嚴(yán)格地定義了服務(wù)、接口、協(xié)議；在TCP/IP模型中，并沒(méi)有嚴(yán)格區(qū)分服務(wù)、接口與協(xié)議。2.OSI模型支持非連接和面向連接的網(wǎng)絡(luò)層通信，但在傳輸層只支持面向連接的通信；TCP/IP模型只支持非連接的網(wǎng)絡(luò)層通信，但在傳輸層有支持非連接和面向連接的兩種協(xié)議可供用戶選擇。3.TCP/IP模型中不區(qū)分、甚至不提起物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。2.6 網(wǎng)絡(luò)的分類n從網(wǎng)絡(luò)連接的區(qū)域看網(wǎng)絡(luò)可分為：n個(gè)域網(wǎng)（Personal Area Network, PAN ）：只有數(shù)十米的區(qū)域，有藍(lán)牙（802.15）、ZigBee（802.15.4）以及UWB（超寬帶）等技術(shù) n局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN)：10mnkm，大樓，校園n城域網(wǎng)（Metropolitan Area Network，MAN)：城市，幾十公里n廣域網(wǎng)（Wide Area Network，WAN）：國(guó)家和地區(qū)，100km1000kmn互連網(wǎng)（internet）：由眾多網(wǎng)絡(luò)互連而成internetn從傳輸媒體看n有線網(wǎng)絡(luò)n無(wú)線網(wǎng)絡(luò)n從功能上分n主干網(wǎng)(backbone)：高速，功能簡(jiǎn)捷n接入網(wǎng)(access network)：功能復(fù)雜，種類繁多n從網(wǎng)絡(luò)使用者分n公用網(wǎng)（public ne