計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理和結(jié)構(gòu)講解

1、計 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理和結(jié)構(gòu)講解第 1 章 概述（有 * 號的標(biāo)題表示最基本的內(nèi)容） 1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時代中的作用1.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程*1.2.1 分組交換的產(chǎn)生*1.2.2 因特網(wǎng)時代*1.2.3 關(guān)于因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作 1.2.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展1.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 1.3.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同定義 1.3.2 幾種不同的分類方法第 1 章 概述（續(xù)）*1.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)1.4.1 帶寬1.4.2 時延1.4.3 時延帶寬積和往返時延第 1 章 概述（續(xù)）*1.5 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.5.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成1.5.2 劃分層次的必

2、要性1.5.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)1.5.4 實體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點1.5.5 面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)1.5.6 OSI 與 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)的比較*1.6 應(yīng)用層的客戶-服務(wù)器方式1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時代的作用21 世紀(jì)的一些重要特征就是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化，它是一個以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時代。網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已成為信息社會的命脈和發(fā)展知識經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”，即電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展最快的并起到核心作用的是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 因特網(wǎng)(Internet)的發(fā)展進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以后，以因特網(wǎng)為代表的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到了飛速的發(fā)展。已從最初的教育科研網(wǎng)

3、絡(luò)逐步發(fā)展成為商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。已成為僅次于全球 網(wǎng)的世界第二大網(wǎng)絡(luò)。 因特網(wǎng)的意義因特網(wǎng)是自印刷術(shù)以來人類通信方面最大的變革?，F(xiàn)在人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和交往都已離不開因特網(wǎng)。 1.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程 1.2.1 分組交換的產(chǎn)生是 20 世紀(jì) 60 年代美蘇冷戰(zhàn)時期的產(chǎn)物。60 年代初，美國國防部領(lǐng)導(dǎo)的遠(yuǎn)景研究規(guī)劃局ARPA (Advanced Research Project Agency) 提出要研制一種生存性(survivability)很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的電路交換(circuit switching)的電信網(wǎng)有一個缺點：正在通信的電路中有一個交換機(jī)或有一條鏈路被炸毀，則整個通信電路就要中

4、斷。如要改用其他迂回電路，必須重新?lián)芴柦⑦B接。這將要延誤一些時間。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景新型網(wǎng)絡(luò)的基本特點網(wǎng)絡(luò)用于計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送，而不是為了打 。網(wǎng)絡(luò)能夠連接不同類型的計算機(jī)，不局限于單一類型的計算機(jī)。所有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點都同等重要，因而大大提高網(wǎng)絡(luò)的生存性。計算機(jī)在進(jìn)行通信時，必須有冗余的路由。網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡可能地簡單，同時還能夠非?？煽康貍魉蛿?shù)據(jù)。 回顧一下電路交換的特點 兩部 機(jī)只需要用一對電線就能夠互相連接起來。 更多的 機(jī)互相連通5 部 機(jī)兩兩相連，需 10 對電線。N 部 機(jī)兩兩相連，需 N(N 1)/2對電線。當(dāng) 機(jī)的數(shù)量很大時，這種連接方法需要的電線對的數(shù)量與 機(jī)數(shù)的平方成

5、正比。 使用交換機(jī)當(dāng) 機(jī)的數(shù)量增多時，就要使用交換機(jī)來完成全網(wǎng)的交換任務(wù)。 交換機(jī)“交換”的含義在這里，“交換”(switching)的含義是：轉(zhuǎn)接把一條 線轉(zhuǎn)接到另一條 線，使它們連通起來。從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。 電路交換的特點電路交換必定是面向連接的。 電路交換的三個階段：建立連接通信釋放連接電路交換舉例A 和 B 通話經(jīng)過四個交換機(jī)通話在 A 到 B 的連接上進(jìn)行(交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換舉例C 和 D 通話只經(jīng)過一個本地交換機(jī)通話在 C 到 D 的連接上進(jìn)行(交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶

6、線中繼線中繼線BDCA電路交換傳送計算機(jī)數(shù)據(jù)效率低計算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。報文分組交換的原理（一）在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。 1101000110101010110101011100010011010010假定這個報文較長不便于傳輸數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)報文分組交換的原理（二）每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組 1分組 2分組 3請注意：現(xiàn)在左邊是“前面”分組交換的原理（三）分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù) 據(jù)首部分組 1數(shù) 據(jù)首部分組 2數(shù) 據(jù)首部分組 3分組首部的重要

7、性每一個分組的首部都含有地址等控制信息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點交換機(jī)根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點交換機(jī)。用這樣的存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能到達(dá)最終目的地。分組交換的原理（四）接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。數(shù) 據(jù)首部分組 1數(shù) 據(jù)首部分組 2數(shù) 據(jù)首部分組 3收到的數(shù)據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)分組交換的原理（五）最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來的報文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯，在轉(zhuǎn)發(fā)時也沒有被丟棄。報文1101000110101010110101011100010011010010分組交換網(wǎng)的示意圖H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1 向

8、 H5 發(fā)送分組H2 向 H6 發(fā)送分組注意分組路徑的變化！結(jié)點交換機(jī)主機(jī)注意分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發(fā)送分組結(jié)點交換機(jī)主機(jī)在結(jié)點交換機(jī) A 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點交換機(jī) C 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點交換機(jī) E 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達(dá)目的主機(jī) H5注意結(jié)點交換機(jī)有多個端口ABCDEH1H5H2H4H3H6高速鏈路 結(jié)點交換機(jī)123412341 2 3 41 2 3 41 2 3 4結(jié)點交換機(jī)在結(jié)點交換機(jī)中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。結(jié)點交換機(jī)處理分組的過程是：把收到的分組先放入緩存（暫時存儲）；查找

9、轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個目的地址應(yīng)從哪個端口轉(zhuǎn)發(fā)；把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。 主機(jī)和結(jié)點交換機(jī)的作用不同主機(jī)是為用戶進(jìn)行信息處理的，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組，從網(wǎng)絡(luò)接收分組。結(jié)點交換機(jī)對分組進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，最后把分組交付給目的主機(jī)。分組交換的優(yōu)點高效 動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用。 靈活 以分組為傳送單位和查找路由。迅速 不必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組；充分使用鏈路的帶寬?？煽?完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；自適應(yīng)的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。 分組交換帶來的問題分組在各結(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要排隊，這就會造成一定的時延。 分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。 存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理

10、并非完全新的概念 在 20 世紀(jì) 40 年代，電報通信也采用了基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理的報文交換(message switching)。 報文交換的時延較長，從幾分鐘到幾小時不等?，F(xiàn)在報文交換已經(jīng)很少有人使用了。 三種交換的比較 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報文報文報文A B C D A B C DA B C D報文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報文P2P1連接釋放ARPANET的成功使計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念發(fā)生根本變化 早期的面向終端的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以單個主機(jī)為中心的星形網(wǎng)各終端通過通信線路共享昂貴的中心主機(jī)的硬件和軟件資源。 分組交換網(wǎng)則是以網(wǎng)絡(luò)為中心，主機(jī)都處在網(wǎng)絡(luò)的外圍。用戶通過分

11、組交換網(wǎng)可共享連接在網(wǎng)絡(luò)上的許多硬件和各種豐富的軟件資源。 從主機(jī)為中心到以網(wǎng)絡(luò)為中心主機(jī)終端以主機(jī)為中心以分組交換網(wǎng)為中心主機(jī)分組交換網(wǎng)1.2.2 因特網(wǎng)時代因特網(wǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大體上經(jīng)歷了三個階段的演進(jìn)。但這三個階段在時間劃分上并非截然分開而是有部分重疊的，這是因為網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)是逐漸的而不是突然的。因特網(wǎng)發(fā)展的第一階段第一個分組交換網(wǎng) ARPANET 最初只是一個單個的分組交換網(wǎng)。 ARPA 研究多種網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)。1983 年 TCP/IP 協(xié)議成為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。同年，ARPANET分解成兩個網(wǎng)絡(luò)：ARPANET進(jìn)行實驗研究用的科研網(wǎng)MILNET軍用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)19831984 年，形成了因特網(wǎng) I

12、nternet。1990 年 ARPANET 正式宣布關(guān)閉。 因特網(wǎng)發(fā)展的第二階段1986 年，NSF 建立了國家科學(xué)基金網(wǎng)。 NSFNET。它是一個三級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)： 主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)校園網(wǎng)1991 年，美國政府決定將因特網(wǎng)的主干網(wǎng)轉(zhuǎn)交給私人公司來經(jīng)營，并開始對接入因特網(wǎng)的單位收費(fèi)。1993 年因特網(wǎng)主干網(wǎng)的速率提高到 45 Mb/s（T3 速率）。 三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)各網(wǎng)絡(luò)之間需要使用路由器來連接。有時在結(jié)構(gòu)圖中可不畫出路由器。校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)國家主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)路由器三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)主機(jī)到主機(jī)的通信可能要經(jīng)過多種網(wǎng)絡(luò)。校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)國家主干網(wǎng)地區(qū)

13、網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)因特網(wǎng)發(fā)展的第三階段從1993年開始，由美國政府資助的 NSFNET逐漸被若干個商用的 ISP 網(wǎng)絡(luò)所代替。 1994 年開始創(chuàng)建了 4 個網(wǎng)絡(luò)接入點 NAP (Network Access Point)，分別由 4 個電信公司經(jīng)營。NAP 就是用來交換因特網(wǎng)上流量的結(jié)點。在NAP 中安裝有性能很好的交換設(shè)施。到本世紀(jì)初，美國的 NAP 的數(shù)量已達(dá)到十幾個。從 1994 年到現(xiàn)在，因特網(wǎng)逐漸演變成多級結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。 多級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)大公司地區(qū) ISP網(wǎng)絡(luò)接入點NAP（對等點）公司校園網(wǎng)主干服務(wù)提供者校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)本地 ISP地區(qū) ISP地區(qū) ISP地區(qū) ISP本地 ISP本

14、地 ISP大公司大公司網(wǎng)絡(luò)接入點NAP（對等點）主機(jī)到主機(jī)的通信可能經(jīng)過多種 ISP。今日的多級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)大致上可將因特網(wǎng)分為以下五個接入級 網(wǎng)絡(luò)接入點 NAP國家主干網(wǎng)（主干 ISP）地區(qū) ISP本地 ISP校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或 PC 機(jī)上網(wǎng)用戶1.2.3 關(guān)于因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作因特網(wǎng)協(xié)會 ISOC因特網(wǎng)研究指導(dǎo)小組IRSG 因特網(wǎng)研究部 IRTF 因特網(wǎng)工程部 IETF 因特網(wǎng)工程指導(dǎo)小組IESG RGWGRG領(lǐng)域領(lǐng)域因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究委員會 IAB WGWGWG制訂因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)要經(jīng)過以下的四個階段 因特網(wǎng)草案(Internet Draft) 在這個階段還不是 RFC 文檔。建議標(biāo)準(zhǔn)(P

15、roposed Standard) 從這個階段開始就成為 RFC 文檔。草案標(biāo)準(zhǔn)(Draft Standard)因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(Internet Standard) 各種RFC之間的關(guān)系 因特網(wǎng)草案建議標(biāo)準(zhǔn)草案標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)歷史的 RFC實驗的 RFC提供信息的 RFC6 種 RFC1.2.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展(1) 中國公用計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng) CHINANET(2) 中國教育和科研計算機(jī)網(wǎng) CERNET(3) 中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng) CSTNET(4) 中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng) UNINET(5) 中國網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng) CNCNET(6) 中國國際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng) CIETNET(7) 中國移動互聯(lián)網(wǎng) CMNET(8

16、) 中國長城互聯(lián)網(wǎng) CGWNET（建設(shè)中）(9) 中國衛(wèi)星集團(tuán)互聯(lián)網(wǎng) CSNET（建設(shè)中） 1.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.3.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同定義最簡單的定義：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一些互相連接的、自治的計算機(jī)的集合。因特網(wǎng)(Internet)是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。 1.3.2 幾種不同的分類方法從網(wǎng)絡(luò)的交換功能進(jìn)行分類從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類 1.3.2 幾種不同的分類方法（一）從網(wǎng)絡(luò)的交換功能分類電路交換報文交換分組交換混合交換1.3.2 幾種不同的分類方法（二）從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類廣域網(wǎng) WAN (Wide Area Network)局域網(wǎng) LAN (Local Area

17、Network) 城域網(wǎng) MAN (Metropolitan Area Network)接入網(wǎng) AN (Access Network) 廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及局域網(wǎng)的關(guān)系 城域網(wǎng)城域網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)廣域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)校園網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)1.3.2 幾種不同的分類方法（三）從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類公用網(wǎng) (public network) 專用網(wǎng) (private network) 1.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)1.4.1 帶寬“帶寬”(bandwidth)本來是指信號具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。現(xiàn)在“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義語，單位是

18、“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。 常用的帶寬單位更常用的帶寬單位是千比每秒，即 kb/s （103 b/s）兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）請注意：在計算機(jī)界，K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240。數(shù)字信號流隨時間的變化在時間軸上信號的寬度隨帶寬的增大而變窄。 每秒 106 個比特時間1 0 1 0 1 11 s帶寬為1 Mb/s 時間每秒 4 106 個比特0.25 s帶寬為4 Mb/s 時延(delay 或 latency)發(fā)送時延（傳輸時延 ）

19、發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)塊從結(jié)點進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時間。信道帶寬 數(shù)據(jù)在信道上的發(fā)送速率。常稱為數(shù)據(jù)在信道上的傳輸速率。 發(fā)送時延 = 數(shù)據(jù)塊長度（比特）信道帶寬（比特/秒）時延(delay 或 latency)傳播時延 電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時間。 傳播時延 = 信道長度（米）信號在信道上的傳播速率（米/秒）時延(delay 或 latency)處理時延 交換結(jié)點為存儲轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時間。 結(jié)點緩存隊列中分組排隊所經(jīng)歷的時延是處理時延中的重要組成部分。處理時延的長短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時的通信量。有時可用排隊時延作為處理時延。 時延(delay 或 latenc

20、y)數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時延就是發(fā)送時延、傳播時延和處理時延之和： 總時延 = 發(fā)送時延 + 傳播時延 + 處理時延三種時延所產(chǎn)生的地方 1 0 1 1 0 0 1發(fā)送器隊列在鏈路上產(chǎn)生傳播時延結(jié)點 B結(jié)點 A在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送時延(即傳輸時延)在隊列中產(chǎn)生處理時延數(shù)據(jù)從結(jié)點 A 向結(jié)點 B 發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路容易產(chǎn)生的錯誤概念 對于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。 提高鏈路帶寬減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時延。 1.4.3 時延帶寬積和往返時延（傳播）時延鏈路帶寬時延帶寬積 = 傳播時延 帶寬鏈路的時延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長度。 時延帶寬積往返時延 RTT 往返時延

21、RTT (Round-Trip Time) 表示從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送端收到來自接收端的確認(rèn)（接收端收到數(shù)據(jù)后立即發(fā)送確認(rèn)），總共經(jīng)歷的時延。 1.5 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.5.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成相互通信的兩個計算機(jī)系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當(dāng)復(fù)雜的。 “分層”可將龐大而復(fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。 關(guān)于開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM只要遵循 OSI 標(biāo)準(zhǔn)，一個系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、也遵循這同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。在市場化方面 OSI 卻失敗了。OSI 的專家們在完成 OSI 標(biāo)準(zhǔn)時沒

22、有商業(yè)驅(qū)動力；OSI 的協(xié)議實現(xiàn)起來過分復(fù)雜，且運(yùn)行效率很低；OSI 標(biāo)準(zhǔn)的制定周期太長，因而使得按 OSI 標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的設(shè)備無法及時進(jìn)入市場；OSI 的層次劃分并也不太合理，有些功能在多個層次中重復(fù)出現(xiàn)。 兩種國際標(biāo)準(zhǔn)法律上的(de jure)國際標(biāo)準(zhǔn) OSI 并沒有得到市場的認(rèn)可。是非國際標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 現(xiàn)在獲得了最廣泛的應(yīng)用。TCP/IP 常被稱為事實上的(de facto) 國際標(biāo)準(zhǔn)。1.5.2 劃分層次的必要性計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換必須遵守事先約定好的規(guī)則。 這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問題（同步含有時序的意思）。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

23、即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(network protocol)，簡稱為協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成要素 語法 數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式 。 語義 需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)。 同步 事件實現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。 劃分層次的概念舉例 計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送文件。可以將要做的工作進(jìn)行如下的劃分。第一類工作與傳送文件直接有關(guān)。確信對方已做好接收和存儲文件的準(zhǔn)備。雙方協(xié)調(diào)好一致的文件格式。兩個計算機(jī)將文件傳送模塊作為最高的一層 。剩下的工作由下面的模塊負(fù)責(zé)。兩個計算機(jī)交換文件 文件傳送模塊計算機(jī) 1計算機(jī) 2文件傳送模塊只看這兩個文件傳送模塊好像文件及文件傳送命令是按照水平方向的虛線傳

24、送的把文件交給下層模塊進(jìn)行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊再設(shè)計一個通信服務(wù)模塊 文件傳送模塊計算機(jī) 1計算機(jī) 2文件傳送模塊只看這兩個通信服務(wù)模塊好像可直接把文件可靠地傳送到對方把文件交給下層模塊進(jìn)行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊再設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)接入模塊 文件傳送模塊計算機(jī) 1計算機(jī) 2文件傳送模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接入模塊負(fù)責(zé)做與網(wǎng)絡(luò)接口細(xì)節(jié)有關(guān)的工作例如，規(guī)定傳輸?shù)膸袷?，幀的最大長度等。分層的好處 各層之間是獨(dú)立的。靈活性好。結(jié)構(gòu)上可分割開。易于實現(xiàn)和維護(hù)。能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。 層數(shù)多少要適當(dāng) 若層數(shù)太少，就會使每

25、一層的協(xié)議太復(fù)雜。層數(shù)太多又會在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務(wù)時遇到較多的困難。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。 體系結(jié)構(gòu)就是這個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。實現(xiàn)(implementation)是遵循這種體系結(jié)構(gòu)的前提下用何種硬件或軟件完成這些功能的問題。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實現(xiàn)則是具體的，是真正在運(yùn)行的計算機(jī)硬件和軟件。 1.5.3 五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) TCP/IP 是四層的體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒有具體內(nèi)容。因此往往采取折中的辦法，即綜合 OSI 和 TC

26、P/IP 的優(yōu)點，采用一種只有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) 。 五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) 應(yīng)用層(application layer) 運(yùn)輸層(transport layer) 網(wǎng)絡(luò)層(network layer) 數(shù)據(jù)鏈路層(data link layer) 物理層(physical layer) 數(shù)據(jù)鏈路層5 應(yīng)用層4 運(yùn)輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層 PDU計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2應(yīng)用層 PDU

27、 再傳送到運(yùn)輸層加上運(yùn)輸層首部，成為運(yùn)輸層報文計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2運(yùn)輸層報文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為 IP 數(shù)據(jù)報（或分組）計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2IP 數(shù)據(jù)報再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 應(yīng)用層(application layer) 54321

28、54321物理傳輸媒體計算機(jī) 1AP2AP1電信號（或光信號）在物理媒體中傳播從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層計算機(jī) 2計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊咳〕鰯?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給運(yùn)輸層計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī)

29、2運(yùn)輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞浚〕鰬?yīng)用程序數(shù)據(jù)上交給應(yīng)用進(jìn)程計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2我收到了 AP1 發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)應(yīng)用層首部H5比 特 流 注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒?yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4運(yùn)輸層首部

30、H3網(wǎng)絡(luò)層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2比 特 流 計算機(jī) 2 的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層H2T2H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層H2T2H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2

31、網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運(yùn)輸層H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2運(yùn)輸層剝?nèi)笪氖撞亢蟀褕笪牡臄?shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層 PDU 首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進(jìn)程計算機(jī) 1 向計算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計算機(jī) 1AP2AP1計算機(jī) 2我收到了 AP1 發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！1.5.4 實體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點 實

32、體(entity) 表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。 協(xié)議是控制兩個對等實體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。 在協(xié)議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。要實現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務(wù)。 實體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點（續(xù)） 本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無法看見下面的協(xié)議。下面的協(xié)議對上面的服務(wù)用戶是透明的。 協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對等實體之間通信的規(guī)則。服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過層間接口提供的。同一系統(tǒng)相鄰兩層的實體進(jìn)行交互的地方，稱為服務(wù)訪問點 SAP (Service Access Point)。 實體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點（續(xù)） 協(xié) 議交換原語交換原語服 務(wù) 用 戶提 供 服 務(wù)服 務(wù) 提 供 者第 n 層第 n + 1 層服 務(wù) 用 戶SAPSAP協(xié)議很復(fù)雜 協(xié)議必須將各種不利的條件事先都估計到，而不能假定一切情況都是很理想和很順利的。必須非常仔細(xì)地檢查所設(shè)計協(xié)議能否應(yīng)付所有的不利情況。應(yīng)當(dāng)注意：事實上難免有極個別的不利情況在設(shè)計協(xié)議時并沒有預(yù)計到。在出現(xiàn)這種情況時，協(xié)議就會失敗。因此實際上協(xié)議往往只能應(yīng)付絕大多數(shù)的不利情況。 1.5.5 面向連接服務(wù)與無連接服務(wù)面向連接服務(wù)(conn