第二章-計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二章 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議講課人：董學(xué)超網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)新課導(dǎo)入人類的溝通方式越來越來越多，寫信、電報、有線電話、手機(jī)等等，都有特定的規(guī)則計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信也是一種從無到有的通信方式，也需要科學(xué)家嚴(yán)格制定一套通信規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)掌握協(xié)議的概念掌握協(xié)議三要素及其功能理解協(xié)議分層的意義教學(xué)重點協(xié)議的組成要素和功能教學(xué)難點協(xié)議的概念網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、協(xié)議1、定義：協(xié)議是指為網(wǎng)絡(luò)中兩臺通信設(shè)備之間管理數(shù)據(jù)交換而建立的一整套規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)、約定。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、協(xié)議2、協(xié)議三要素及功能：任何一種通信協(xié)議都包括三個組成部分：語法、語義和定時網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、協(xié)議2、協(xié)議三要素及

2、功能：任何一種通信協(xié)議都包括三個組成部分：語法、語義和定時語法：規(guī)定數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式。例如：計算機(jī)通信只能是0和1，不能是其它數(shù)字；就像各小組設(shè)定的動作只能用手勢不能說話，這就是信息格式，即語法。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、協(xié)議2、協(xié)議組成及功能：任何一種通信協(xié)議都包括三個組成部分：語法、語義和定時語法：規(guī)定數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式語義：規(guī)定通信雙方發(fā)出信息，動作的含義例如：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的二進(jìn)制串每一部分的含義是不一樣的，就像各組設(shè)定的手勢含義也是不一樣的，這就是語義。 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、協(xié)議2、協(xié)議組成及功能：任何一種通信協(xié)議都包括三個組成部分：語法、語義和定時語法：規(guī)定數(shù)據(jù)

3、與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式語義：規(guī)定通信雙方發(fā)出信息，動作的含義定時：規(guī)定事件的實現(xiàn)順序例如：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)應(yīng)答關(guān)系具有一定的順序，就好像各小組規(guī)定的各個動作是在對方做出某個動作后才做出相應(yīng)的反應(yīng)，這種相應(yīng)順序就是定時。 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、協(xié)議2、協(xié)議組成及功能：任何一種通信協(xié)議都包括三個組成部分：語法、語義和定時語法：規(guī)定數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式語義：規(guī)定通信雙方發(fā)出信息，動作的含義定時：規(guī)定事件的實現(xiàn)順序網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、協(xié)議2、協(xié)議組成及功能：任何一種通信協(xié)議都包括三個組成部分：語法、語義和定時語法：格式語義：含義定時：順序網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、協(xié)議的分層A老板今晚想請B

4、老板吃飯A秘書按老板的意思寫好請柬A勤務(wù)員負(fù)責(zé)送達(dá)B老板得到消息B秘書閱讀請柬內(nèi)容，告知B老板B勤務(wù)員收信交給秘書網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、協(xié)議分層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、協(xié)議分層分層的優(yōu)點 各層之間相互獨立，高層不必關(guān)心低層的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，只要知道低層所提供的服務(wù)，經(jīng)及本層向上層所提供的服務(wù)即可，能真正做到各司其職。 有利于實現(xiàn)和維護(hù)，某個層次實現(xiàn)細(xì)節(jié)的變化不會對其他層次產(chǎn)生影響。 易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、協(xié)議分層分層的原則1）每一個節(jié)點都具有相同的分層結(jié)構(gòu)2）每一層協(xié)議相同，功能明確3）同一節(jié)點不能跨層通信；不同節(jié)點對等層（除最底層）不能直接通信4）層次不能太多，也不能太少網(wǎng)絡(luò)體

5、系結(jié)構(gòu)知識小結(jié)1、協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)通信的規(guī)則2、三要素：語法即數(shù)據(jù)格式；意義即數(shù)據(jù)含義；定時即應(yīng)答順序網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課后作業(yè)1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定義2、網(wǎng)絡(luò)三要素及功能3、課后題一、1、二、2、3三、6網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)知識回顧1、協(xié)議2、三要素網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)掌握體系結(jié)構(gòu)的概念掌握OSI參考模型的定義了解OSI參考模型中的術(shù)語教學(xué)重點 OSI參考模型教學(xué)難點體系結(jié)構(gòu)的概念網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)層和協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提出問題：網(wǎng)絡(luò)通信過程的分層操作使各公司產(chǎn)生了共識，于是，他們紛紛推出自己的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其中以IBM公司的SNA和DEC公司的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（DNA）最為著名，但他

6、們都著眼于公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的鏈接，不同廠商的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)則不能通信。所以需要提出一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，讓大家都來遵守。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、OSI參考模型1、定義為了解決不同體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)問題,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(注意不要與OSI搞混）于1981年制定了開放系統(tǒng)互連參考模型 ，被稱為OSI參考模型，英文簡稱OSI/RM“開放”是指任何兩個遵守OSI/RM的系統(tǒng)都可以進(jìn)行互聯(lián)，當(dāng)一系統(tǒng)能按OSI/RM與另一個系統(tǒng)通信時，稱為開放系統(tǒng)。 OSI參考模型并沒有提供一個可以實現(xiàn)的方法，而是描述了一些概念 。即OSI參考模型并不是一個標(biāo)準(zhǔn)，而是一個在制定標(biāo)準(zhǔn)時所使用的概念性框架。 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、OS

7、I參考模型2、各層名稱及順序七子真言：物數(shù)網(wǎng)傳會表應(yīng)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層通信介質(zhì)（物理媒體）開放系統(tǒng)A開放系統(tǒng)B應(yīng)用層協(xié)議表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議OSI參考模型教學(xué)過程二、OSI參考模型2、各層名稱及順序第七層：應(yīng)用層第六層：表示層第五層：會話層第四層：傳輸層第三層：網(wǎng)絡(luò)層第二層：數(shù)據(jù)鏈路層第一層：物理層資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)銜接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、OSI參考模型2、各層名稱及順序七子真言：物數(shù)網(wǎng)傳會表應(yīng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、OSI參考模型3、OSI參考模型的特點1）每層的對應(yīng)實體之間都通過各自的協(xié)議進(jìn)行通信2）各個

8、計算機(jī)系統(tǒng)都有相同的層次結(jié)構(gòu)3）不同系統(tǒng)的相應(yīng)層次具有相同的功能4）同一計算機(jī)的各層次之間通過接口聯(lián)系5）相鄰的兩層之間，下層為上層提供服務(wù)，上層使用下層提供的服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程三、 OSI參考模型的術(shù)語 1、源和目標(biāo)源：通信過程中，數(shù)據(jù)的發(fā)送方目標(biāo)：通信過程中，數(shù)據(jù)的接收方 2、實體和對等實體實體：每一層中活躍的元素，即實現(xiàn)該層功能的軟件或硬件對等實體：又叫同層實體，在不同計算機(jī)上同一層的實體網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程三、 OSI參考模型的術(shù)語3、服務(wù)、接口、協(xié)議服務(wù)：每一層為上一層提供的功能接口：同一節(jié)點內(nèi)相鄰層之間交換信息的連接點，底層通過接口向高層提供服務(wù)。協(xié)議：同層實體交換數(shù)據(jù)的規(guī)

9、則網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)新課導(dǎo)入OSI參考模型的提出旨在解決不同廠商通信的固有問題，它并不是一個真實的產(chǎn)品，只是一個概念性的設(shè)想，但這種設(shè)想對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到了重要的知指導(dǎo)意義。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)了解物理層的概念掌握物理層的功能掌握物理層的功能教學(xué)重點 物理層功能教學(xué)難點物理層的概念網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)新課導(dǎo)入OSI參考模型的提出旨在解決不同廠商通信的固有問題，它并不是一個真實的產(chǎn)品，只是一個概念性的設(shè)想，但這種設(shè)想對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到了重要的知指導(dǎo)意義。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)新課講授一、物理層的概念并不是指具體的設(shè)備或傳輸介質(zhì)，而是為實現(xiàn)物理上系統(tǒng)互聯(lián)及信息傳輸做的相關(guān)規(guī)定。1、最基礎(chǔ)的一層、純硬件層。2、傳輸

10、的數(shù)據(jù)單位是比特。3、為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接，實現(xiàn)比特流的透明傳輸。4、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備主要有：中繼器、光纖收發(fā)器。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)新課講授二、物理層的主要功能設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。1、建立物理連接2、傳輸數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)新課講授三、通信接口與傳輸媒體的物理特性通信設(shè)備主要包括：通信終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備(DCE)1、機(jī)械特性規(guī)定物理連接使用的連接器形狀、尺寸、針腳數(shù)、排列情況2、電氣特性規(guī)定物理信道上傳輸比特流時信號電平的大小、編碼、阻抗、傳輸速率、距離限制等。3、功能特性規(guī)定物理接口上各條信號線的功能分配和確切定義。4、規(guī)程特性規(guī)定各信

11、號線的工作規(guī)則和時序。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)新課講授三、物理層常見協(xié)議1、RS-232/C/D2、V.243、RS4494、X.21網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)了解數(shù)據(jù)鏈路層的概念掌握數(shù)據(jù)鏈路層的功能掌握數(shù)據(jù)鏈路層的功能教學(xué)重點 數(shù)據(jù)鏈路層的功能教學(xué)難點數(shù)據(jù)鏈路層的概念網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、數(shù)據(jù)鏈路層概述將物理層的原始比特流打包成幀，建立一條可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道，在計算機(jī)之間無差錯的傳遞。其主要目的是將一條原始的，有差錯的物理線路變成對網(wǎng)絡(luò)層無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能數(shù)據(jù)鏈路層提供在相鄰兩節(jié)點間進(jìn)行數(shù)據(jù)塊可靠傳輸?shù)墓δ?，就是利用物理層所建立的鏈路，將?shù)據(jù)從一個節(jié)點傳至下一個節(jié)

12、點 鏈路管理 幀同步 流量控制 差錯控制 透明傳輸 尋址計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能1、鏈路管理：即數(shù)據(jù)鏈路層連接的建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路層提供在相鄰兩節(jié)點間進(jìn)行數(shù)據(jù)塊可靠傳輸?shù)墓δ?，就是利用物理層所建立的鏈路，將報文從一個節(jié)點傳至下一個節(jié)點 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能2、幀同步：接收方能分辨出收到的比特流中幀的開始和結(jié)束。下面以以太網(wǎng)為例，了解下以太網(wǎng)幀格式，其中幀定界符能是接收方準(zhǔn)確區(qū)分出一幀的開始和結(jié)束，就是幀同步。前導(dǎo)碼幀開始符 目標(biāo)mac地址源mac地址類型幀數(shù)據(jù)幀校驗7166246-15004用于幀同步指明下字節(jié)為目標(biāo)地址目標(biāo)節(jié)點地址

13、源節(jié)點地址幀中數(shù)據(jù)的協(xié)議類型 高層的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)單元用于差錯控制計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能3、尋址：數(shù)據(jù)幀在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時，需要標(biāo)識出發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點的節(jié)點地址。所謂節(jié)點地址就是我們常說的做物理地址、mac地址、硬件地址、網(wǎng)卡地址。它是網(wǎng)卡出廠時分配的全球唯一的硬件編號，有48位二進(jìn)制組成，通常用十六進(jìn)制書寫，由“-”分為6份00-06-1B-E3-90-60前24位是供應(yīng)商標(biāo)識，后24位是供應(yīng)商為網(wǎng)卡分配的唯一編號。數(shù)據(jù)鏈路層將包含了源節(jié)點和目標(biāo)節(jié)點的MAC地址加入到幀頭部的控制信息里。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能4、流量控制：發(fā)送方發(fā)送

14、數(shù)據(jù)的速率必須是接收方來得及接收。當(dāng)接收方來不及接收時，就必須及時控制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。常見的流量控制法是滑動窗口協(xié)議計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能5、差錯控制：保證所有的幀最中能夠按照正確的順序交付給目的機(jī)。幀在傳輸過程中可能出現(xiàn)差錯，如錯位、丟幀、重復(fù)、失序等等，數(shù)據(jù)鏈路層可以根據(jù)一些偵錯機(jī)制檢測出是否出錯，但不能檢查出哪錯了，所以要求發(fā)送方對出錯幀進(jìn)行從發(fā)。接收方在正確受到幀后向發(fā)送方發(fā)回確認(rèn)控制幀，否則發(fā)回否定控制幀；如果幀完全丟失，則引入計時器，在規(guī)定時間內(nèi)接收方?jīng)]有收到幀或發(fā)送方?jīng)]有收到確認(rèn)幀，則發(fā)送方重新發(fā)送。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程三、數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備網(wǎng)

15、卡、網(wǎng)橋（橋接器）、二層交換機(jī)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程四、數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)類型1、 下層向上層提供的服務(wù)有兩種類型面向連接：類似于電話系統(tǒng)，通信分為建立連接、使用通信、終止連接，信息的發(fā)送和送達(dá)順序一致。面向無連接：類似于郵政系統(tǒng)，每個報文帶有完整的地址，發(fā)送時不需要事先通知對方，信息的發(fā)送與送達(dá)順序不一定一致2、服務(wù)根據(jù)其質(zhì)量特性又分為可靠和不可靠?？煽康姆?wù)需要接受方在收到信息后向發(fā)送方反饋確認(rèn)信息。不可靠的無連接服務(wù)叫做數(shù)據(jù)報服務(wù)，猶如電報?？煽康臒o連接服務(wù)稱為有確認(rèn)的數(shù)據(jù)報服務(wù)，猶如回執(zhí)掛號信。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程五、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議1、協(xié)議分類：面向字符型和面向比特型面向字符：

16、使用非打印字符作為幀分界符面向比特：使用特殊二進(jìn)制串作為分界符，例如：使用01111110表示幀的開始和結(jié)束，所以要求幀中不允許再出現(xiàn)類似的二進(jìn)制串，當(dāng)發(fā)送方出現(xiàn)5個連續(xù)的“1”時，強(qiáng)制插入“0”，接收方發(fā)現(xiàn)5個連續(xù)的“1”時，去掉“0”。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程五、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議2、面向比特型典型協(xié)議高級數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議HDLC1)三種站類型主站、次站、組合站2)兩種鏈路結(jié)構(gòu)不平衡鏈路結(jié)構(gòu)和平衡鏈路結(jié)構(gòu)3)三種數(shù)據(jù)響應(yīng)模式正常響應(yīng)方式、異步平衡方式、異步響應(yīng)方式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課堂小結(jié)1、數(shù)據(jù)鏈路層主要功能：保證數(shù)據(jù)正確的順序、無差錯和完整 2、數(shù)據(jù)鏈路層工作范圍：相鄰節(jié)點間3、數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)

17、據(jù)單位：幀4、數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備：網(wǎng)卡、網(wǎng)橋、二層交換機(jī)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握網(wǎng)絡(luò)層的功能掌握網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)單元名稱了解網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)過程學(xué)習(xí)重點網(wǎng)絡(luò)層的功能學(xué)習(xí)難點網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)過程計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)一、網(wǎng)絡(luò)層概述將數(shù)據(jù)包或分組通過一條或多條鏈路從源網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)層關(guān)系到通信子網(wǎng)的運行控制，其主要功能是實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的連接，為傳輸層提供全網(wǎng)范圍內(nèi)兩個終端用戶之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?。?shù)據(jù)單位為分組或包計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)二、網(wǎng)絡(luò)層的功能1、路徑選擇（路由）指源節(jié)點和中間節(jié)點為將報文分組傳送到目的節(jié)點而對后繼節(jié)點的選擇。路由的依據(jù)是IP地址。網(wǎng)絡(luò)通信過程中的源端和目標(biāo)端往往不相

18、鄰，它們之間還要經(jīng)過很多個中間節(jié)點，所以必須決定通過什么樣的路徑進(jìn)行聯(lián)系，又稱為路由。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)二、網(wǎng)絡(luò)層的功能2、擁塞控制網(wǎng)絡(luò)擁塞是指在通信子網(wǎng)有限的資源下，因數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不斷增加而出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過大現(xiàn)象。網(wǎng)絡(luò)層擁塞控制是在路由過程中動態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)資源， 這些資源包括信道、通信節(jié)點設(shè)備的處理機(jī)和緩沖區(qū)大小。注意：擁塞控制不同于數(shù)據(jù)鏈路層的流量控制，前者是對整個通信路線（從源主機(jī)到目標(biāo)主機(jī)）的動態(tài)資源分配；后者是為了匹配相鄰節(jié)點之間的收發(fā)速度。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)二、網(wǎng)絡(luò)層的功能3、傳輸與中繼數(shù)據(jù)鏈路層已經(jīng)保證了相鄰節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)層只要按照選定的路徑不斷中繼就可以了。計

19、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)三、網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù)1、虛電路服務(wù)2、數(shù)據(jù)報服務(wù) ABC1.3 1.2 1.12.3 2.2 2.11.3 1.2 1.12.3 2.2 2.1A B C 1345VC1:A-1-2-4-BVC2:A-1-3-5-CA B C B3B2B1C3C2C1B3B2B1C3C2C1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)四、網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備主要有：路由器、三層交換機(jī)（有路由功能）。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)知識小結(jié)1、網(wǎng)絡(luò)層主要功能：將數(shù)據(jù)包或分組通過一條或多條鏈路從源網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)2、網(wǎng)絡(luò)層工作范圍：兩個網(wǎng)絡(luò)間3、網(wǎng)絡(luò)層層數(shù)據(jù)單位：分組或包4、網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備：路由器、三層交換機(jī)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體

20、系結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握傳輸層的功能掌握傳輸層的數(shù)據(jù)單元名稱了解傳輸層服務(wù)過程學(xué)習(xí)重點傳輸層的功能學(xué)習(xí)難點傳輸層服務(wù)過程計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)一、傳輸層概述主要功能是為兩個用戶進(jìn)程之間建立、管理和拆除可靠而有效的端到端（端就是進(jìn)程）連接，以及為會話層提供進(jìn)程間連接的接口和服務(wù)。傳輸數(shù)據(jù)單位是報文傳輸層有軟件，通常是操作系統(tǒng)的一部分。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)二、傳輸層存在的意義1、傳輸層的地位與作用傳輸層是OSI/RM的核心層，承上啟下層。只存在與通信子網(wǎng)以外的主機(jī)，并不在通信子網(wǎng)中出現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)二、傳輸層存在的意義2、通信子網(wǎng)的存在差異和不足通信子網(wǎng)根據(jù)可靠性可分為三類A、完

21、善的、理想的、可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，少數(shù)局域網(wǎng)可以實現(xiàn)B、面向連接的服務(wù)，提示出錯不能恢復(fù)，多為面向連接的廣域網(wǎng)C、面向不連接的服務(wù)，分組丟失、失序，多為無連接的廣域網(wǎng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)二、傳輸層存在的意義3、傳輸層協(xié)議的分類作為通信子網(wǎng)的用戶，人們希望看到的是端到端的可靠通信服務(wù)。傳輸層利用本層協(xié)議屏蔽通信子網(wǎng)差異，為會話層提供統(tǒng)一的服務(wù)和接口。傳輸層協(xié)議分為5類，即0類4類計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)三、傳輸層的服務(wù)傳輸層屏蔽了通信子網(wǎng)差異，為會話層提供了標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)和接口1、尋址傳輸?shù)刂?網(wǎng)絡(luò)號+主機(jī)號+端口號每一個進(jìn)程（應(yīng)用程序）都對應(yīng)一個唯一端口號，保證了信息進(jìn)入目標(biāo)進(jìn)程而不會與其它程

22、序混淆。數(shù)據(jù)鏈路層：MAC地址網(wǎng)絡(luò)層：IP地址傳輸層：端口號計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)三、傳輸層的服務(wù)傳輸層屏蔽了通信子網(wǎng)差異，為會話層提供了標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)和接口2、建立連接3、流量控制（保證接收端數(shù)據(jù)接收率高于發(fā)送端）4、崩潰恢復(fù)5、多路復(fù)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)知識小結(jié)1、傳輸層主要功能：保證端到端的可靠傳輸2、傳輸層工作范圍：兩個進(jìn)程間3、傳輸層層數(shù)據(jù)單位：報文計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握會話層、表示層、應(yīng)用層的功能理解OSI七層工作流程學(xué)習(xí)重點會話層、表示層、應(yīng)用層的功能學(xué)習(xí)難點 OSI七層工作流程計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、會話層1、功能：會話層的主要功能是在兩個節(jié)點間建立、維護(hù)和釋放面

23、向用戶的連接，并對會話進(jìn)行管理和控制，保證會話數(shù)據(jù)可靠傳送，例如：斷點續(xù)傳。 一次會話，就是兩個用戶進(jìn)程之間完成一次完整的通信而進(jìn)行的建立、維護(hù)、結(jié)束會話的過程。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、會話層2、操作：網(wǎng)絡(luò)用戶訪問“共享文件”時，兩臺計算機(jī)之間就建立起了一個會話。右鍵單擊“我的電腦”-選擇“管理”，在管理對話框中單擊“共享文件夾”下的“會話”，就能看到都是哪些用戶在訪問共享文件夾。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、會話層3、會話連接和傳輸連接到底有什么區(qū)別 ：假設(shè)你對你的秘書說，給張三先生打個電話，這時你相當(dāng)于會話層，而秘書相當(dāng)于傳輸層。你提出建立連接的要求，但不必自己動手查找電話號碼、撥

24、號等。接著秘書著手打電話，開始建立傳輸連接。當(dāng)撥號成功，對方拎起話筒，傳輸連接就建立起來了。然后，你接過電話，此時會話層(連接)建立成功。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、會話層4、會話建立過程：(a) 請求一次會話層連接 (b) 請求一次傳輸層連接(c) 傳輸層連接建立(d)會話層連接建立計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、表示層1、概述表示層是為在應(yīng)用進(jìn)程之間傳送的信息提供表示方法的服務(wù)等。 主要功能：保證一個系統(tǒng)應(yīng)用程序發(fā)出的信息能被另一個系統(tǒng)的應(yīng)用程序讀出。編碼（解碼）、加密（解密）、壓縮（解壓縮）。表示層以下只關(guān)心可靠的數(shù)據(jù)傳輸，而表示層關(guān)心的是所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的語法和語義。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教

25、學(xué)過程二、表示層2、具體功能：編碼/解碼如基于ASCII 碼的計算機(jī)將信息“HELLO”的ASCII 編碼發(fā)送出去。但因為接收方使用E B C D I C 編碼，所以數(shù)據(jù)必須加以轉(zhuǎn)換。因此，傳送的是十六進(jìn)制字符48454C4C4 F，接收到的卻是C8C5D3D3D6。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、表示層2、具體功能：加密/解密以在數(shù)據(jù)的傳輸過程對其進(jìn)行保護(hù)。數(shù)據(jù)在發(fā)送端被加密，在接收端解密。使用加密密鑰來對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、表示層2、具體功能：壓縮/解壓縮通過算法來壓縮文件的大小，降低傳輸費用。例如，假設(shè)要傳輸一個包含n 個字符的文件，采用EBCDIC 編碼，

26、那就有8n 個比特位。如果會話層重新定義代碼，用0 代表A，1 代表B，以此類推，一直到25 代表Z，那么用5 位（存儲02 5 所需要的最少位數(shù)）就可以表示一個大寫字母。這樣一來，實際上可以少傳送3 8的比特位。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程三、應(yīng)用層功能：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與最終用戶之間的接口。向用戶提供各種應(yīng)用服務(wù)，如文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程登錄等。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程四、OSI參考模型總結(jié)1、數(shù)據(jù)封裝發(fā)送方數(shù)據(jù)自上而下每一次都要加入一部分?jǐn)?shù)據(jù)頭信息，稱為數(shù)據(jù)封裝。接收方數(shù)據(jù)自下而上每一層去掉一部分頭信息，稱為數(shù)據(jù)解封裝。物理層不對數(shù)據(jù)封裝，而是直接轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程四、

27、OSI參考模型總結(jié)1、數(shù)據(jù)封裝計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程四、OSI參考模型總結(jié)2、數(shù)據(jù)單元計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程四、OSI參考模型總結(jié)3、七層分別解決什么問題應(yīng)用層：說的什么？表示層：怎么說？會話層：跟誰在通話，說到哪了？傳輸層：目標(biāo)程序是誰？（端口號）網(wǎng)絡(luò)層：目標(biāo)主機(jī)在哪？（IP地址）數(shù)據(jù)鏈路層：下一個節(jié)點在哪？（mac地址）物理層：怎么傳輸？計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程四、OSI參考模型總結(jié)4、工作過程演示1、 當(dāng)A打開了QQ這個軟件，相當(dāng)就到達(dá)應(yīng)用層了；因為軟件會根據(jù)你的操作調(diào)動機(jī)器底層的硬件工作了。2、 當(dāng)A往QQ這個軟件的聊天窗口里面輸入信息，按下“輸入”按鈕，用戶的操作就完結(jié)了，

28、剩下都是機(jī)器自己的操作了。QQ會以某種格式編碼/保存將這個信息保存在本地聊天記錄文件MSGEX.db，這可以理解為表示層了。3、 實際傳輸之前QQ會先建立A與B的會話連接，才真正開始傳輸信息/數(shù)據(jù)，這算會話層了。4、 傳輸層將這句話斬成“你”“吃”“了”“飯”“沒”“有”6個數(shù)據(jù)段，標(biāo)記號使用的端口號，然后準(zhǔn)備發(fā)出去。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程四、OSI參考模型總結(jié)4、工作過程演示5、 接上一層，信息還未發(fā)出去，這時候在網(wǎng)絡(luò)層做路由選路，可以理解為，從A家出去，可以分別經(jīng)“聯(lián)通”“電信”“移動”3個網(wǎng)絡(luò)中的一個再到B家。網(wǎng)絡(luò)層根據(jù)路由協(xié)議負(fù)責(zé)選路。假設(shè)最后選了2條，可能就A-聯(lián)通-B發(fā)送“你”

29、“吃”“了”3個數(shù)據(jù)段，A-電信-B發(fā)送“飯”“沒”“有”3個數(shù)據(jù)段。選路后，這一層要標(biāo)記IP包頭，包頭主要內(nèi)容是源IP地址，目的IP地址，使用什么協(xié)議。6、 數(shù)據(jù)鏈路層，主要是負(fù)責(zé)相鄰節(jié)點通信的。這一層打的是MAC地址的幀頭，對于上述通信過程來說，就是為數(shù)據(jù)幀打上A的機(jī)器的MAC與下一節(jié)點的MAC。7、 最后一層了，經(jīng)過上述斬件、打完各層標(biāo)簽后的6個數(shù)據(jù)幀，物理層將他們翻譯文6段0、1表示的比特流，然后通過光纖、銅纜進(jìn)行傳輸。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)新課導(dǎo)入OSI參考模型是ISO為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)推薦的一種網(wǎng)絡(luò)體系機(jī)構(gòu)，但遺憾的是市場上并沒有出現(xiàn)相應(yīng)的產(chǎn)品。然而，這并不代表計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不需要標(biāo)準(zhǔn)，于是另一

30、種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)由于先有了為大家所公認(rèn)的協(xié)議集，而逐漸成為了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這就是TCP/IP協(xié)議集，或稱TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)掌握TCP/IP協(xié)議的概念掌握TCP/IP協(xié)議的分層，及其與OSI參考模型的對應(yīng)關(guān)系教學(xué)難點TCP/IP協(xié)議的分層與OSI參考模型的分層對應(yīng)關(guān)系教學(xué)重點TCP/IP協(xié)議的分層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、起源TCP/IP協(xié)議起源于美國國防部的ARPANET。當(dāng)時APRA為了實現(xiàn)異種網(wǎng)之間的互聯(lián)，大力資助網(wǎng)間網(wǎng)技術(shù)，斯坦福大學(xué)兩名研究員提出了TCP/IP協(xié)議集合。二、作用用于不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和計算機(jī)之間的相互通信，它是Internet網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)通信協(xié)議。計

31、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程三、核心思想TCP/IP協(xié)議的核心思想是隱藏具體物理網(wǎng)絡(luò)的差異，而提供透明、一致及標(biāo)準(zhǔn)的邏輯網(wǎng)絡(luò)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程四、分層第四層：應(yīng)用層第三層：傳輸層第二層：網(wǎng)際層第一層：網(wǎng)絡(luò)接口層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程四、分層第一層：網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層是TCP/IP協(xié)議的最底層，它包括邏輯鏈路控制和媒體訪問控制協(xié)議等，用于連接物理網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備?？梢允歉鞣N通信網(wǎng)絡(luò)，沒有具體要求。第二層：網(wǎng)際層負(fù)責(zé)解決網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)與主機(jī)間的通信，包括路徑、流量和擁塞控制等計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程四、分層第三層：傳輸層負(fù)責(zé)解決網(wǎng)絡(luò)端到端的通信，也就是計算機(jī)程序到計算機(jī)程序之間的通信 第四

32、層：應(yīng)用層提供一組常用的應(yīng)用程序給用戶使用，如文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄和收發(fā)郵件等。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程五、TCP/IP協(xié)議與OSI參考模型分層的關(guān)系對應(yīng)關(guān)系：上三層、下兩層、中間層對層。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)新課導(dǎo)入 TCP/IP協(xié)議是一組協(xié)議集，包含多個協(xié)議,其中TCP和IP是兩個重要協(xié)議。TCP/IP也引入了分層思想，所以我們可以稱之為一種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)掌握TCP/IP協(xié)議集的典型協(xié)議了解TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)流動工作過程。教學(xué)重點 TCP/IP協(xié)議集的典型協(xié)議教學(xué)難點 TCP/IP協(xié)議集的典型協(xié)議計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、常見協(xié)議及所在層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過

33、程一、常見協(xié)議及所在層1、應(yīng)用層協(xié)議簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）：主要負(fù)責(zé)互聯(lián)網(wǎng)中電子郵件的傳遞超文本傳輸協(xié)議（HTTP）：提供web服務(wù)遠(yuǎn)程登錄協(xié)議（Telnet）：實現(xiàn)對主機(jī)的遠(yuǎn)程登錄功能文件傳輸協(xié)議（FTP）：用于交互式文件傳輸域名解析（DNS）：實現(xiàn)邏輯地址到域名地址的轉(zhuǎn)換計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、常見協(xié)議及所在層2、傳輸層協(xié)議傳輸控制協(xié)議 （TCP）：提供面型連接的服務(wù)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 （UDP）：提供主機(jī)間無連接的數(shù)據(jù)報服務(wù)3、網(wǎng)際層地址解析協(xié)議 （ ARP ）：用于將IP地址翻譯成MAC地址逆向地址解析協(xié)議 （RARP ）：用于將 MAC地址翻譯成 IP地址網(wǎng)際互連協(xié)議 （IP

34、）：用于提供無連接數(shù)據(jù)包服務(wù)和網(wǎng)際路由服務(wù)控制報文協(xié)議 （ICMP）：用于傳輸網(wǎng)絡(luò)中的控制信息計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、協(xié)議繼承關(guān)系計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)新課導(dǎo)入 TCP/IP協(xié)議是一組協(xié)議集，包含多個協(xié)議,其中TCP和IP是兩個重要協(xié)議。TCP/IP也引入了分層思想，所以我們可以稱之為一種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)掌握IP協(xié)議功能了解數(shù)據(jù)報的分段和重組教學(xué)重點 IP協(xié)議功能教學(xué)難點數(shù)據(jù)報的分段和重組計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、IP協(xié)議概述IP協(xié)議基本任務(wù)是通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)報，提供關(guān)于數(shù)據(jù)應(yīng)如何傳輸以及傳輸?shù)胶翁幍男畔?，各個數(shù)據(jù)報之間是互相獨立的。 IP是一種使TCP/IP可用

35、于網(wǎng)絡(luò)連接的子協(xié)議，可以跨越多個局域網(wǎng)段或通過路由器跨越多種類型的網(wǎng)絡(luò)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、IP數(shù)據(jù)報結(jié)構(gòu)網(wǎng)際層的IP部分被稱為一個IP數(shù)據(jù)報。總長不超過65335字節(jié)，報頭占24個字節(jié)。數(shù)據(jù)報 = 報頭 + 數(shù)據(jù)報頭格式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、IP數(shù)據(jù)報結(jié)構(gòu)報頭格式1、版本號(4位)：目前常見的有IPv4、IPv62、頭部長度（4位）：標(biāo)識報頭長度3、服務(wù)類型（8位）：是否優(yōu)先級4、總長度（16位）：表示數(shù)據(jù)報總長，以字節(jié)為單位5、標(biāo)識符（16位）：確定該分段屬于哪個數(shù)據(jù)報6、標(biāo)志（3位）：標(biāo)識一個消息是否被分段7、偏移量（13位）：表示該分段在數(shù)據(jù)報中的位置8、生存期（8位

36、）：每過一個網(wǎng)關(guān)就減1，到0便放棄數(shù)據(jù)報，避免由于循環(huán)路由出現(xiàn)的死循環(huán)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程二、IP數(shù)據(jù)報結(jié)構(gòu)報頭格式9、協(xié)議：標(biāo)識將接收數(shù)據(jù)報的傳輸層協(xié)議（tcp或udp）10、報頭校驗和：保證報頭信息的完整性11、源/目標(biāo)地址（各32位，共64位）：標(biāo)識信源機(jī)與信宿機(jī)IP地址計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程三、數(shù)據(jù)報分段與重組1、分段由于不同 的通信子網(wǎng)所支持幀的大小不一樣，所以IP協(xié)議需要根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)決定是否、如何將上次傳下來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分段。2、重組 重裝是分段的反過程。在接收端，IP協(xié)議將低層提交的IP數(shù)據(jù)報，根據(jù)報頭內(nèi)的標(biāo)示符、標(biāo)志、段偏移量將分段信息進(jìn)行重裝并交給傳輸層。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過程四、IP協(xié)議的主要功能IP協(xié)議主要承擔(dān)了在網(wǎng)際進(jìn)行數(shù)據(jù)報無連接的傳送、尋址和差錯控制，統(tǒng)一各種網(wǎng)絡(luò)的差異性。借助中間的一個或多個IP網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)從源網(wǎng)絡(luò)（信源機(jī)）到目的網(wǎng)絡(luò)（信宿機(jī)）的尋址。將上層數(shù)據(jù)封裝在IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分中。數(shù)據(jù)報服務(wù)是面向無連接的，網(wǎng)際層個節(jié)點設(shè)備不關(guān)心傳輸?shù)目煽啃?，只?fù)責(zé)“存儲-尋址-轉(zhuǎn)發(fā)”。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)掌握TCP協(xié)議功能了解TCP報頭格式教學(xué)重點 TCP協(xié)議功能教學(xué)