第二章節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1、第二章節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用22.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念 1 網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu) q計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。為了降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的難度，把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行結(jié)構(gòu)化和模塊化的設(shè)計(jì)，將整體功能分為幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子功能層次，各個(gè)功能層次間進(jìn)行有機(jī)的連接，下層為其上一層提供必要的功能服務(wù)。這種層次結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型。q網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型的好處是：各層之間相互獨(dú)立，各層實(shí)現(xiàn)技術(shù)的改變不影響其他層，易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)，有利于促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供了很大方便。 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用32.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念

2、2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 q 網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)實(shí)體要實(shí)現(xiàn)通信，它們必須具有相同的語(yǔ)言，交流什么、怎樣交流及何時(shí)交流等，必須遵守有關(guān)實(shí)體間某些相互都能接受的一些規(guī)則，這些規(guī)則的集合稱(chēng)為協(xié)議。q 為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定或約定即為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。q 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一般由語(yǔ)法、語(yǔ)義和時(shí)序三要素組成。 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用42.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念3 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) o計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次及各層協(xié)議的集合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次及各層協(xié)議的集合，即是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（Architecture）。具體地說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是關(guān)于計(jì)算網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是關(guān)

3、于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)設(shè)置哪幾層，每個(gè)層次又應(yīng)機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)設(shè)置哪幾層，每個(gè)層次又應(yīng)提供哪些功能的精確定義提供哪些功能的精確定義。 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用52.2 開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型 1 開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型的形成 o 為了使不同體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都能互連，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1977年提出了一個(gè)試圖使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)互連成網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)框架，即著名的開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型（OSI/RM，Open System Interconnection/Reference Model），簡(jiǎn)稱(chēng)為OSI?！伴_(kāi)放”是指：只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、也遵循

4、這同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用62.2 開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型2 OSI參考模型層次劃分的原則o 網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)都劃分為相同的層次結(jié)構(gòu)，每個(gè)相同的層次都有相同的功能 o 同一節(jié)點(diǎn)內(nèi)各相鄰層次之間通過(guò)接口協(xié)議進(jìn)行通信 o 每一層使用下一層提供的服務(wù)，并向它的上層提供服務(wù) o 不同節(jié)點(diǎn)的同等層按照協(xié)議實(shí)現(xiàn)同等層之間的通信 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用72.2 開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型3 OSI參考模型的七層結(jié)構(gòu) 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用82.2 開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型4 OSI參考模型的信息流動(dòng) 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用92.

5、2 開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型5 OSI參考模型各層功能 o 物理層（Physical Layer） 物理層是OSI參考模型的最低層，它建立在傳輸介質(zhì)上，利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接。 物理層的主要功能是在物理介質(zhì)上傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特流；提供為建立、維護(hù)和拆除物理連接所需的機(jī)械、電氣和規(guī)程方面的特性。 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用102.2 開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型5 OSI參考模型各層功能 o 數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer） 在物理層傳送的比特流的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)建立相鄰節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路，提供節(jié)點(diǎn)之間的可靠的數(shù)據(jù)傳輸。這一層將接收到的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流封裝成幀（包

6、含目的地址、源地址、數(shù)據(jù)段以及其他控制信息），然后按順序傳輸幀，并負(fù)責(zé)處理接收端發(fā)回的確認(rèn)幀的信息。 另外，數(shù)據(jù)鏈路層還具有流量控制和檢錯(cuò)功能 。 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用112.2 開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型5 OSI參考模型各層功能 o 網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer） 數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)層被轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)分組，然后通過(guò)路徑選擇、流量、差錯(cuò)、順序、進(jìn)/出路由等控制，將數(shù)據(jù)從物理連接的一端傳送到另一端，并負(fù)責(zé)點(diǎn)到點(diǎn)之間通信聯(lián)系的建立、維護(hù)和結(jié)束。它通過(guò)執(zhí)行路由算法，為分組通過(guò)通信子網(wǎng)選擇最適當(dāng)?shù)穆窂?，還要執(zhí)行擁塞控制與網(wǎng)絡(luò)互連等功能，是OSI參考模型中最復(fù)雜的一層。 2022-2-24計(jì)算機(jī)

7、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用122.2 開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型5 OSI參考模型各層功能 o 傳輸層（Transport Layer） 傳輸層是面向應(yīng)用的高層和與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的低層協(xié)議之間的接口，其下三層與數(shù)據(jù)傳輸有關(guān)，其上三層與應(yīng)用有關(guān)。傳輸層提供在不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，在網(wǎng)內(nèi)兩實(shí)體間建立端到端通信信道，提供兩端點(diǎn)之間的可靠、透明數(shù)據(jù)傳輸；執(zhí)行端到端差錯(cuò)檢測(cè)和恢復(fù)，順序控制和流量控制功能，并管理多路復(fù)用。 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用132.2 開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型5 OSI參考模型各層功能 o 會(huì)話(huà)層（Session Layer） 會(huì)話(huà)層負(fù)責(zé)控制每一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)究竟什么時(shí)間可以傳送與接收數(shù)據(jù)，為不同用

8、戶(hù)提供建立會(huì)話(huà)關(guān)系，并對(duì)會(huì)話(huà)進(jìn)行有效管理。例如，當(dāng)許多用戶(hù)同時(shí)收發(fā)信息時(shí)，該層主要控制、決定何時(shí)發(fā)送或接收信息，才不會(huì)有“碰撞”發(fā)生。 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用142.2 開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型5 OSI參考模型各層功能 o 表示層（Presentation Layer） 表示層是為了在不同系統(tǒng)之間的不同信息表示能夠相互理解對(duì)方數(shù)據(jù)的含義以便進(jìn)行通信而設(shè)置的，它負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為發(fā)送方和接收方都能識(shí)別的格式。 另外，表示層還負(fù)責(zé)諸如數(shù)據(jù)壓縮和恢復(fù)、加密和解密等服務(wù)。 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用152.2 開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型5 OSI參考模型各層功能 o 應(yīng)用層（Appl

9、ication Layer） 應(yīng)用層是OSI參考模型的最高層，它與用戶(hù)直接聯(lián)系，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)之間的聯(lián)系。監(jiān)督并且管理相互連接起來(lái)的應(yīng)用系統(tǒng)以及所使用的應(yīng)用資源。例如為用戶(hù)提供各種服務(wù)，包括文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄、電子郵件及網(wǎng)絡(luò)管理等。2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用166 6、實(shí)例：、實(shí)例： 七層實(shí)例應(yīng)用層比如HTTP協(xié)議 ftp、DNS等表示層比如一些文件格式mp3 avi會(huì)話(huà)層應(yīng)該是窗口程序傳輸層TCP網(wǎng)絡(luò)層IP數(shù)據(jù)鏈路層802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)物理層網(wǎng)卡 rj45插頭等等2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用172.3 TCP/IP體系結(jié)構(gòu) q OSI參考模型試圖達(dá)到一

10、種理想境界，即全世界的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都遵循這統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所有的計(jì)算機(jī)都能方便的互連和交換數(shù)據(jù)，然而由于OSI標(biāo)準(zhǔn)制定周期長(zhǎng)、協(xié)議實(shí)現(xiàn)過(guò)分復(fù)雜及OSI的層次劃分不太合理等原因。當(dāng)?shù)搅?0世紀(jì)90年代初期，雖然整套的OSI標(biāo)準(zhǔn)都已制定出來(lái)，但當(dāng)時(shí)的Internet在全世界的范圍形成規(guī)模，因此網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用的并不是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的OSI，而是應(yīng)用在Internet上的非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用182.3 TCP/IP體系結(jié)構(gòu) 1 TCP/IP與OSI體系結(jié)構(gòu)的對(duì)照關(guān)系2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用192.3 TCP/IP體系結(jié)構(gòu)2 TCP/IP

11、參考模型各層功能o 主機(jī)至網(wǎng)絡(luò)層 (網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)層） 主機(jī)至網(wǎng)絡(luò)層（網(wǎng)絡(luò)接口層）是TCP/IP模型的最低層。它負(fù)責(zé)網(wǎng)際層與硬件設(shè)備間的聯(lián)系，指出主機(jī)必須使用某種協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)相連。o 網(wǎng)際層 它是整個(gè)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，網(wǎng)際層的功能就是把IP分組發(fā)送到它應(yīng)該去的地方，分組路由和避免擁塞是網(wǎng)際層主要解決的問(wèn)題。 網(wǎng)際層使用的主要協(xié)議是IP協(xié)議協(xié)議。 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用202.3 TCP/IP體系結(jié)構(gòu)2 TCP/IP參考模型各層功能o 傳輸層 （主機(jī)主機(jī)層） 傳輸層解決的是“端到端”的通信問(wèn)題。它的功能是使源端和目的端主機(jī)上的對(duì)等實(shí)體可以進(jìn)行會(huì)話(huà)，和OSI的傳輸層一樣，傳輸層定義了兩個(gè)

12、端到端的協(xié)議。第一個(gè)是傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議TCP，它是一個(gè)面向連接的協(xié)議，允許從一臺(tái)機(jī)器發(fā)出的字節(jié)流無(wú)差錯(cuò)地發(fā)往互聯(lián)網(wǎng)上的其他機(jī)器。第二個(gè)協(xié)議是用戶(hù)數(shù)用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議據(jù)報(bào)協(xié)議UDP，它是一個(gè)不可靠的、無(wú)連接協(xié)議。 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用212.3 TCP/IP體系結(jié)構(gòu)2 TCP/IP參考模型各層功能o 應(yīng)用層 應(yīng)用層提供一組常用的應(yīng)用程序給用戶(hù)，應(yīng)用程序和傳輸層協(xié)議相配合，完成發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。每個(gè)應(yīng)用程序都有自己的數(shù)據(jù)格式，它可以是一系列報(bào)文或字節(jié)流，但不管采用哪種格式，都要將數(shù)據(jù)傳送給傳輸層以便交換。 應(yīng)用層包含所有的高層協(xié)議，如文件傳輸協(xié)議FTP、電子郵件協(xié)議SMTP、超

13、文本傳輸協(xié)議HTTP等 。 2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用222.3 TCP/IP體系結(jié)構(gòu)o 3、IP地址 在以TCP/IP為通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)上，每臺(tái)主機(jī)都有唯一的IP地址，IP地址用來(lái)唯一標(biāo)示一臺(tái)主機(jī)，也隱含著網(wǎng)絡(luò)間的路徑信息。IP地址共占用32個(gè)位，一般是以4個(gè)十進(jìn)制數(shù)來(lái)表示，每個(gè)數(shù)字稱(chēng)為一個(gè)字節(jié)，字節(jié)與字節(jié)之間用點(diǎn)隔開(kāi)，例如：，因?yàn)樵赥CP/IP網(wǎng)絡(luò)上是利用IP地址來(lái)標(biāo)示每一臺(tái)主機(jī)，每一臺(tái)主機(jī)都必須擁有唯一的IP地址。2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用23類(lèi) 網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)W取值支持網(wǎng)絡(luò)數(shù)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持主機(jī)數(shù)AWX.Y.Z1-12612616,777,214BW.XY.Z128-1

14、911638465,534CW.X.YZ192-2232,097,152254D224-239E240-2542022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用240 網(wǎng)絡(luò)地址 主機(jī)地址10 網(wǎng)絡(luò)地址 主機(jī)地址110 網(wǎng)絡(luò)地址 主機(jī)地址1110 組播地址11110 保留2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用252.4 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)協(xié)議 o 從總體上看，局域網(wǎng)協(xié)議較為簡(jiǎn)單，一般僅有二層或三層。物理層與OSI定義的類(lèi)似，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)對(duì)物理介質(zhì)、附屬設(shè)備和層間接口做了定義說(shuō)明。由于局域網(wǎng)多采用廣播通信技術(shù)，需要很好地解決信道爭(zhēng)用問(wèn)題，故數(shù)據(jù)鏈路層的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題與OSI定義的不同。OSI的網(wǎng)絡(luò)層主要解決路徑選擇問(wèn)題，而局域網(wǎng)沒(méi)有路由問(wèn)題，一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息其他節(jié)點(diǎn)都可以收到，所以局域網(wǎng)一般不設(shè)該層，OSI網(wǎng)絡(luò)層的其他功能合并到數(shù)據(jù)鏈路層。對(duì)于第四到第七層，局域網(wǎng)系統(tǒng)沒(méi)有明確的定義，故高層仍用OSI的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，多把其他高層作為一層來(lái)處理。2022-2-24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用262.4 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)協(xié)議1 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 o在ISO/OSI參考模型中，其低三層協(xié)議是依賴(lài)具體網(wǎng)絡(luò)的，計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)是一種具體的網(wǎng)絡(luò)，共享信道是它的特性。遵循ISO/OSI參考模