計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議

第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議問題原由計算機網(wǎng)絡經過40年的發(fā)展,使得計算機網(wǎng)絡已經成為一個海量、多樣化的復雜系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡的實現(xiàn)需要解決很多復雜的技術問題:支持多種通信介質;支持多廠商和異種機互聯(lián);支持人機接口等。本章重點討論計算機網(wǎng)絡體系結構的形成、OSI/RM與TCP/IP模型、網(wǎng)絡地址的形成、域名地址、子網(wǎng)技術等。教學重點能力要求掌握：計算機網(wǎng)絡體系結構的基本概念、IP地址、

子網(wǎng)技術、域名地址的使用等。熟悉：OSI/RM參考模型、TCP/IP模型。了解：OSI/RM與TCP/IP的相同點和不同點。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!§3.1體系結構的形成§3.5IP地址和域名§3.4TCP/IP與OSI/RM的比較§3.3TCP/IP參考模型§3.2開放系統(tǒng)互連/參考模型本章內容計算機網(wǎng)絡基礎計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!知識結構網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議體系結構的形成IP地址與域名OSI/RM的層次結構OSI/RM的基本概念OSI/RM各層的功能TCP/IP與OSI/RM的比較開放系統(tǒng)互連/參考模型域名系統(tǒng)子網(wǎng)技術IP編址網(wǎng)絡系統(tǒng)的體系結構網(wǎng)絡系統(tǒng)的層次結構通信系統(tǒng)的層次結構OSI/RM的數(shù)據(jù)傳輸TCP/IP的層次結構TCP/IP的基本概念TCP/IP各層的功能TCP/IP協(xié)議棧TCP/IP參考模型TCP/IP與OSI/RM的不同點TCP/IP與OSI/RM的共同點IPv6協(xié)議計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!3.1.1通信系統(tǒng)的層次結構為了便于理解，我們以郵政通信系統(tǒng)為例，以此引出計算機網(wǎng)絡通信和網(wǎng)絡體系結構的概念，這一概念對計算機網(wǎng)絡中電子郵件的發(fā)送和接收有著重要的參考意義。圖3-1實際郵政系統(tǒng)信件發(fā)送、接收過程示意圖發(fā)信者收信者通信人活動郵局轉送業(yè)務通信人活動運輸部門的郵件運輸業(yè)務郵局服務業(yè)務郵局服務業(yè)務郵局轉送業(yè)務書寫信件貼郵票送入郵箱收集信件蓋郵戳信件分揀郵件打包郵件運輸路郵選擇運輸閱讀信件信件投遞信件分揀分發(fā)郵件郵件拆包轉送郵局接收郵包計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!3.1.2網(wǎng)絡系統(tǒng)的層次結構

2、

網(wǎng)絡分層結構

計算機之間相互通信涉及到許多復雜的技術問題，而解決這一復雜問題十分有效的方法是分層解決。為此，人們把網(wǎng)絡通信的復雜過程抽象成一種層次結構模型，如圖3-2所示。圖

3-2

層次結構模式工作示意圖用戶2用戶1A：應用管理層A：應用管理層B：對話管理層B：對話管理層C：傳輸管理層D：網(wǎng)絡接口層（公用載波線路）C：傳輸管理層計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!3.1.3網(wǎng)絡系統(tǒng)的體系結構1、網(wǎng)絡體系結構的定義

計算機網(wǎng)絡體系結構＝｛系統(tǒng)、實體、層次、協(xié)議｝

⑴系統(tǒng)：是計算機網(wǎng)絡構成的系統(tǒng)通常是包括一個或多個實體的具有信息處理和通信功能的物理整體。

⑵實體：在網(wǎng)絡分層體系結構中，每一層都由一些實體組成。在一個計算機系統(tǒng)中,能完成某一特定功能的進程或程序都可成為一個邏輯實體。

⑶層次：是人們對復雜問題的一種處理方法。通常將系統(tǒng)中能提供某種或某類型服務功能的邏輯構造稱為層。

⑷協(xié)議：是指兩個實體間完成通信或服務所必須遵循的規(guī)則和約定。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!靈活性好易于實現(xiàn)和維護各層之間相互獨立易于實現(xiàn)和維護2、網(wǎng)絡體系結構的優(yōu)點計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)采用層次化網(wǎng)絡體系結構具有以下優(yōu)點。3.1.3網(wǎng)絡系統(tǒng)的體系結構計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!3.2.1

OSI/RM的基本概念2、定義方法在OSI標準中，采用的是三級抽象：體系結構（Architecture）服務定義（ServiceDefinition）協(xié)議規(guī)格說明（ProtocolSpecification）OSI標準可分為三大類型：（1）總體標準：具有總的指導作用；（2）功能標準：為滿足特定應用而從基本標準中選擇接口關系和通信規(guī)則等方面的匯集。（3）應用標準：為基本應用定義層與層之間的接口關系和不同系統(tǒng)之間同層的通信規(guī)則。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!3.2.2

OSI/RM的層次結構2、層間通信關系

OSI/RM的最高層為應用層，面向用戶提供應用服務；最低層為物理層，連接通信媒體實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。層與層之間的聯(lián)系是通過各層之間的接口來進行的，上層通過接口向下層提出服務請求，而下層通過接口向上層提供服務。兩個用戶計算機通過網(wǎng)絡進行通信時,除物理層之外,其余各對等層之間均不存在直接的通信關系，而是通過各對等層的協(xié)議來進行通信。比如，兩個對等的網(wǎng)絡層使用網(wǎng)絡層協(xié)議通信，只有兩個物理層之間才通過媒體進行真正的數(shù)據(jù)通信。在實際中。當兩個通信實體通過一個通信子網(wǎng)進行通信時，必然會經過一些中間結點。一般來說，通信子網(wǎng)的結點只涉及到低3層的結構。

計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!3.2.3OSI/RM各層的功能2、數(shù)據(jù)鏈路層

比特流被組織成數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)單元(幀)進行傳輸，實現(xiàn)二進制正確的傳輸。將不可靠的物理鏈路改造成對網(wǎng)絡層來說無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層還要協(xié)調收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率，即進行流量控制，以防止接收方因來不及處理發(fā)送方來的高速數(shù)據(jù)而導致緩沖器溢出及線路阻塞。

3、網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡協(xié)議數(shù)據(jù)單元(分組)為單位進行傳輸。主要解決如何使數(shù)據(jù)分組跨越各個子網(wǎng)從源地址傳送到目的地址的問題，這就需要在通信子網(wǎng)中進行路由選擇。另外，為避免通信子網(wǎng)中出現(xiàn)過多的分組而造成網(wǎng)絡阻塞，需要對流入的分組數(shù)量進行控制。當分組要跨越多個通信子網(wǎng)才能到達目的地時，還要解決網(wǎng)際互連的問題。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!3.2.3OSI/RM各層的功能5、會話層會話層的主要任務是實現(xiàn)會話進程間通信的管理和同步,允許不同機器上的用戶建立會話關系，允許進行類似傳輸層的普通數(shù)據(jù)的傳輸。會話層的具體功能是：①提供進程間會話連接的建立、維持和中止功能，可以提供單方向會話或雙向同時進行會話。②在數(shù)據(jù)流中插入適當?shù)耐近c，當發(fā)生差錯時，可以從同步點重新進行會話，而不需要重新發(fā)送全部數(shù)據(jù)。6、表示層

表示層的主要任務是完成語法格式轉換，在計算機所處理的數(shù)據(jù)格式與網(wǎng)絡傳輸所需要的數(shù)據(jù)格式之間進行轉換。表示層的具體功能是：計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!3.2.3OSI/RM各層的功能OSI提供的常用應用服務有：①目錄服務。記錄網(wǎng)絡對象的各種信息，提供網(wǎng)絡服務對象名字到網(wǎng)絡地址之間的轉換和查詢功能。②電子郵件。提供不同用戶間的信件傳遞服務，自動為用戶建立郵箱來管理信件。③文件傳輸。包括文件傳送、文件存取訪問和文件管理功能。④作業(yè)傳送和操作。將作業(yè)從一個開放系統(tǒng)傳送到另一個開放系統(tǒng)去執(zhí)行；對作業(yè)所需的輸入數(shù)據(jù)進行定義；將作業(yè)的結果輸出到任意系統(tǒng)；對作業(yè)進行監(jiān)控等。⑤虛擬終端。將各種類型實標終端的功能一般化、標準化后得到的終端類型。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!3.2.4

OSI/RM的數(shù)據(jù)傳輸

2、數(shù)據(jù)傳輸過程在OSI中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑袋c和終點要具備OSI參考模型中的7層功能,圖3-4表示系統(tǒng)A與系統(tǒng)B通信時數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。圖3-4OSI中的數(shù)據(jù)流計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!數(shù)據(jù)的實際傳遞過程

物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層應用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層應用層01010101010101010（比特流）IP數(shù)據(jù)報TCP報文段MAC幀MAC尾應用數(shù)據(jù)TCP頭IP頭MAC頭發(fā)送方接收方3.2.4

OSI/RM的數(shù)據(jù)傳輸計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!3.3.2

TCP/IP的層次結構

1、結構模型TCP/IP參考模型分為四層：應用層、傳輸層、互聯(lián)層、網(wǎng)絡接口層。TCP/IP的結構與OSI結構的對應關系如圖3-5所示。圖3-5TCP/IP模型與OSI模型對照網(wǎng)絡互連層是整個TCP/IP協(xié)議棧的核心。它的功能是把分組發(fā)往目標網(wǎng)絡或主機。應用層面向不同的網(wǎng)絡應用引入不同的應用層協(xié)議。主機到網(wǎng)絡層網(wǎng)絡互連層傳輸層應用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層應用層表示層這一層次未被定義，所以其具體的實現(xiàn)方法將隨著網(wǎng)絡類型的不同而不同。傳輸層的功能是使源端主機和目標端主機上的對等實體可以進行會話。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!應用層傳輸層互聯(lián)層主要功能是為用戶提供網(wǎng)絡服務，比如FTP、Telnet、DNS和SNMP等。主要功能是提供可靠的數(shù)據(jù)流傳輸服務,確保端到端應用進程間無差錯地的通信,常稱為端到端（End-to-End）通信。負責異構網(wǎng)或同構網(wǎng)進程間的通信,將傳輸層分組封裝為數(shù)據(jù)報格式進行傳送,每個數(shù)據(jù)報必須包含目的地址和源地址。網(wǎng)絡接口層是網(wǎng)絡訪問層，其主要功能是負責與物理網(wǎng)絡的連接。3.3.3

TCP/IP各層的功能計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!§3.4TCP/IP與OSI/RM的比較3.4.1

TCP/IP與OSI/RM共同點

OSI參考模型和TCP/IP參考模型有很多相似之處：它們都是基于獨立的協(xié)議棧的概念，而且各層的功能大體相似。國際通信標準基于一種協(xié)議實現(xiàn)異構網(wǎng)互聯(lián)各協(xié)議層功能相似兩種通信機制共同點主要體現(xiàn)在5個方面計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!§3.5IP地址和域名

在日常生活中，通信雙方借助于彼此的地址和郵政編碼進行信件的傳遞。Internet中的計算機通信與此相類似，網(wǎng)絡中的每臺計算機都有一個網(wǎng)絡地址，發(fā)送方在要傳送的信息上寫上接收方計算機的網(wǎng)絡地址信息才能通過網(wǎng)絡傳遞到接收方。基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡系統(tǒng)中，連接在網(wǎng)絡上的每臺計算機與設備都被稱為“主機”,主機之間的溝通是通過IP地址、子網(wǎng)掩碼和IP路由交換這三個“橋梁”實現(xiàn)的。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!3.5.1

IP地址網(wǎng)絡號主機號地址類型舉例用途全0全0本機地址啟動時使用任意全0網(wǎng)絡號標識一個網(wǎng)絡任意全1直接廣播地址55在特定網(wǎng)上廣播全1全1有限廣播地址55在本網(wǎng)段上廣播段為127任意回送地址測試A類私有地址

～54保留的內部地址

B類私有地址

～54保留的內部地址C類私有地址

到54保留的內部地址

2、IP地址的分類

IP地址分為A類、B類、C類、D類和E類共五類。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!3.5.2子網(wǎng)技術00010250計算機系的主機通信系的主機1200機電系的主機1網(wǎng)絡Internet圖3-10某校網(wǎng)絡IP地址示意圖計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!3.5.2子網(wǎng)技術網(wǎng)絡類別

子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼A11111111.00000000.00000000.00000000

B11111111.11111111.00000000.00000000

C11111111.11111111.11111111.00000000

2、子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼能分出IP地址中哪些位是網(wǎng)絡ID，哪些位是主機ID。通過它和IP地址進行按位“邏輯與（AND）”運算,可以屏蔽掉IP地址中的主機部分，得到IP地址的網(wǎng)絡ID。子網(wǎng)掩碼的另一個作用是將一個網(wǎng)絡ID再劃分為若干個子網(wǎng)，以解決網(wǎng)絡地址不夠的問題。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!3.5.3域名系統(tǒng)國內外常用域名結構情況美國商業(yè)組織政府組織教育機構中國電信網(wǎng)頂層域goveducn第二層ibm（IBM公司）net(郵電網(wǎng)),edu(教育系統(tǒng)網(wǎng))第三層(IBM的web服務器)Szptt(深圳電信局),pku(北京大學)第四層nenpub(北大web主機)第五層1、域名地址

Internet采用了一套和IP地址對應的地址表示方法，稱為域名系統(tǒng)(DNS)。DNS使用與主機位置、作用、行業(yè)有關的一組字符來表示IP地址，這組字符類似于英文縮寫或漢語拼音。

2、域名結構Internet的域名系統(tǒng)和IP地址一樣,采用典型的層次結構，每一層由域或標號組成，其結構如下表所示。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!3.5.3域名系統(tǒng)4、DNS服務

用戶使用域名訪問Internet上的主機時,需要通過提供域名服務的DNS服務器將域名解析（轉換）成對應的IP地址。主機消息主機Internet路由器查詢響應6名字查詢轉發(fā)查詢請求主DNS服務器其他DNS服務器圖3-22DNS服務器把域名解析為IP地址計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!3.5.4

IPv6協(xié)議1、IPv6的研究背景

由于IPv4本身存在一些局限性，因而面臨著以下問題。⑴IP地址的消耗引起地址空間不足：IP地址只有32位,可用的地址有限，最多接入的主機數(shù)不超過232。⑵IPv4缺乏對服務質量優(yōu)先級、安全性的有效支持。⑶lPv4協(xié)議配置復雜,特別是隨著個人移動計算機設備上網(wǎng)、網(wǎng)上娛樂服務的增加、多媒體數(shù)據(jù)流的加入,以及出于安全性等方面的需求，迫切要求新一代IP協(xié)議的出現(xiàn)。

為此,互聯(lián)網(wǎng)工程任務組IETE開始著手下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的制定工作。IETE于1991年提出了請求說明，1994年9月提出了正式草案，1995年底確定了IPng的協(xié)議規(guī)范,被稱為“IPv6”，1995年12月開始進入Internet標準化進程。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!3.5.4

IPv6協(xié)議版本優(yōu)先級流標記負載長度下一頭標跳數(shù)限制源地址目的地址

4、IPv6擴展頭結構IPv6將IPv4首部中選項的功能都放在擴展首部中,并將擴展首部留給路徑兩端的源站和目的站的主機來處理,而數(shù)據(jù)報途中經過的路由器都不處理這些擴展首部,這樣就大大提高了路由器的處理效率。44241688128128圖3-23ipv6數(shù)據(jù)報格式

3、IPv6數(shù)據(jù)報格式IPv6數(shù)據(jù)報的報頭長度為40字節(jié)（320位），數(shù)據(jù)報格式由8部分組成，如圖3-23所示。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!3.5.4

IPv6協(xié)議這樣，上述地址就可以表示為：

21DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A其實還可以一步簡化IPv6地址的表示,冒號十六進制數(shù)格式中被設置為0的連續(xù)16位信息段可以被壓縮為::(即雙冒號)。例如EF70:0:0:0:2AA:FF:FE9A:4CA2可以被壓縮為：EF70::2AA:FF:FE9A:4CA2

⑶內嵌格式：這是作為過渡機制中使用的一種特殊表示方法。IPv6地址的前面部分使用十六進制表示,而后面部分使用IPv4地址的十進制表示。例如：

0:0:0:0:0:0:01

或::01

0:0:0:0:0:ffff:01或::ffff:01計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!3.5.4

IPv6協(xié)議7、IPv6域名系統(tǒng)的體系結構IPv6網(wǎng)絡中的DNS與IPv4中的DNS在體系結構上是一致的，都是采用樹形結構的域名空間。雖然IPv6協(xié)議與IPv4協(xié)議不同，但并不意味著需要單獨設置IPv6DNS體系和IPv4DNS體系。相反，只有是同一體系，才能共同擁有統(tǒng)一的域名空間。也只有這樣，在IPv4到IPv6的過渡階段，域名可以同時對應于多個IPv4和IPv6的地址。總之，IPv6與IPv4相比，在地址空間、地址設定、路由地址構造、安全保密性、網(wǎng)絡多媒體等方面有了明顯的改進和提高。隨著IPv6網(wǎng)絡的普及，IPv6地址將逐漸取代IPv4地址。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!§3.1網(wǎng)絡體系結構的形成網(wǎng)絡體系結構是為了完成計算機間的協(xié)同工作，把計算機間互連的功能劃分成具有明確定義的層次，規(guī)定了同層次進程通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口服務。網(wǎng)絡體系結構是網(wǎng)絡各層及其協(xié)議的集合,所研究的是層次結構及其通信規(guī)則的約定。公用電話網(wǎng)InternetLAN用戶服務器LAN防火墻遠程移動用戶路由器主交換機部門交換機計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!3.1.2網(wǎng)絡系統(tǒng)的層次結構

1、網(wǎng)絡層次概念

計算機網(wǎng)絡是將獨立的計算機及其終端設備等實體通過通信線路連接起來的復雜系統(tǒng)。為了實現(xiàn)彼此間的通信，采用的基本方法是針對計算機網(wǎng)絡所執(zhí)行的各種功能，設計出一種網(wǎng)絡系統(tǒng)結構層次模型，這個層次模型包括兩個方面的內容：①將網(wǎng)絡功能分解為許多層次,在每個功能層次中，通信雙方必須共同遵守許多約定和規(guī)程，以免混亂。②層次之間逐層過渡，前一層次做好進入下一層次的準備工作。這個層次之間逐層過渡可以用硬件來完成,也可以采用軟件方式實現(xiàn)。采用層次結構的目的是使各廠家在研制計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)時由一個共同遵守的標準。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!3.1.2網(wǎng)絡系統(tǒng)的層次結構

3、通信規(guī)則約定從以上郵政通信過程與網(wǎng)絡通信過程分析可知，在一定意義上，它們兩者的信息傳遞過程有很多相似之處。（1）郵政通信與網(wǎng)絡通信兩個系統(tǒng)都是層次結構,可等價成4層結構的系統(tǒng)。（2）不同的層次有不同的功能任務,但相鄰層的功能動作密切相關。（3）在郵政通信系統(tǒng)中,寫信人要根據(jù)對方熟悉的語言，確定用哪種語言；在書寫信封時，國家不同規(guī)定也不同。（4）計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)中,必須規(guī)定雙方之間通信的數(shù)據(jù)格式、編碼、信號形式；要對發(fā)送請求、執(zhí)行動作及返回應答予以解釋；事件處理順序和排序。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!3.1.3網(wǎng)絡系統(tǒng)的體系結構協(xié)議通常分為對等層間對話協(xié)議和相鄰層間的接口協(xié)議。網(wǎng)絡協(xié)議主要由以下三個要素組成：

①語法。規(guī)定如何進行通信，即對通信雙方采用的數(shù)據(jù)格式、編碼等進行定義。

②語義。規(guī)定用于協(xié)調雙方動作的信息及其含義，它是發(fā)出的命令請求、完成的動作和返回的響應組成的集合,即對發(fā)出的請求、執(zhí)行的動作以及對方的應答做出解釋。

③時序。規(guī)定事件實現(xiàn)順序的詳細說明，即確定通信狀態(tài)的變化和過程,例如通信雙方的應答關系、是采用同步傳輸還是異步傳輸?shù)取Ｓ纱丝梢?計算機網(wǎng)絡體系結構是系統(tǒng)、實體、層次、協(xié)議的集合，是計算機網(wǎng)絡及其部件所應完成功能的精確定義。

計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!§3.2開放系統(tǒng)互聯(lián)/參考模型1、問題的提出OSI是OpenSystemInterconnection的縮寫，意為開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型。在OSI出現(xiàn)之前，計算機網(wǎng)絡中存在眾多的體系結構，其中以IBM公司的SNA和DEC公司的數(shù)字網(wǎng)絡體系結構最為著名。為了解決不同體系結構的網(wǎng)絡的互聯(lián)問題,國際標準化組織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。

OSI/RM標準為連接分布式應用處理的“開放”系統(tǒng)提供了基礎,“開放”這個詞表示能使任何兩個遵守參考模型和有關標準的系統(tǒng)都具備互聯(lián)的能力。3.2.1

OSI/RM的基本概念計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!3.2.2

OSI/RM的層次結構物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層通信介質（物理媒體）開放系統(tǒng)A開放系統(tǒng)B應用層協(xié)議表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議圖3-3OSI/RM結構示意圖1、層次結構模型OSI/RM整個網(wǎng)絡按照功能劃分成7個層次，如圖3-3所示。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!3.2.3OSI/RM各層的功能OSI參考模型是一個在制定標準時所使用的概念性框架，沒有確切地描述用于各層的協(xié)議和服務，也沒有提供一個可以實現(xiàn)的方法，它僅僅告訴我們每一層應該做什么，但其本身不含網(wǎng)絡體系結構的全部內容。不過，ISO已為各層制定了標準，但它不是參考模型的一部分，而是作為獨立的國際標準公布的。1、物理層定義了為建立、維護和拆除物理鏈路所需的機械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性，其作用是使原始的數(shù)據(jù)比特流能在物理媒體上傳輸。具體涉及接插件的規(guī)格、“0”、“1”信號的電平表示、收發(fā)雙方的協(xié)調等內容。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!3.2.3OSI/RM各層的功能4、傳輸層（TransportLayer）

傳輸層的主要任務是完成同處于資源子網(wǎng)中的源主機和目的主機之間的連接和數(shù)據(jù)傳輸，具體功能是：①為高層數(shù)據(jù)傳輸建立、維護和拆除傳輸連接，實現(xiàn)透明的端到端數(shù)據(jù)傳送。②提供端到端的錯誤恢復和流量控制。③信息分段與合并，將高層傳遞的大段數(shù)據(jù)分段形成傳輸層報文。④考慮復用多條網(wǎng)絡連接，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝?。傳輸層主要關心的問題是建立、維護和中斷虛電路、傳輸差錯校驗和恢復以及信息流量控制等。它提供“面向連接”（虛電路）和“無連接”（數(shù)據(jù)報）兩種服務。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!3.2.3OSI/RM各層的功能

①語法變換。表示層接收到應用層傳遞過來的以某種語法形式表示的數(shù)據(jù)之后，將其轉變?yōu)檫m合在網(wǎng)絡實體之間傳送的以公共語法表示的數(shù)據(jù)。具體包括數(shù)據(jù)格式轉換;字符集轉換；圖形、文字、聲音的表示；數(shù)據(jù)壓縮與恢復;數(shù)據(jù)加密與解密；協(xié)議轉換等。②選擇并與接收方確認采用的公共語法類型。③表示層對等實體之間連接的建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放。

7、應用層應用層是OSI模型的最高層,是計算機網(wǎng)絡與用戶之間的界面，由若干個應用進程(或程序)組成，包括電子郵件、目錄服務、文件傳輸?shù)葢贸绦?。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!3.2.4

OSI/RM的數(shù)據(jù)傳輸

1、數(shù)據(jù)傳輸單元

在OSI/RM中,被傳送的信息稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)，由數(shù)據(jù)服務單元和控制信息單元組成。

⑴服務數(shù)據(jù)單元(ServiceDataUnit，SDU)：用戶數(shù)據(jù)，是上一層傳下來的數(shù)據(jù)單元。

⑵協(xié)議控制信息(ProtocolControlInformation，PCI）:本層的控制信息，用來協(xié)調本層對等實體之間的通信。PDU、PCI和ICI共同組成了接口數(shù)據(jù)單元（InterfaceDataUnit，IDU）。下層接收到IDU后，從IDU中去掉ICI,這時的數(shù)據(jù)包被稱為服務數(shù)據(jù)單元（ServiceDataUnit，SDU）；隨著SDU一層層向下傳送,每一層都要加入自己的信息。當SDU較長時,要分成幾段,每段加上本層的控制信息,構成多個PDU。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!3.2.4

OSI/RM的數(shù)據(jù)傳輸物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層應用層表示層數(shù)據(jù)應用層數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)11001110001110表示層頭會話層頭TCP頭IP頭幀頭數(shù)據(jù)應用層數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)11001110001110表示層頭會話層頭TCP頭IP頭幀頭計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!§3.3TCP/IP參考模型

1、TCP/IP協(xié)議的起源美國國防部高級研究計劃局(ARPA)從20世紀60年代開始致力于研究不同類型計算機網(wǎng)絡之間的相互聯(lián)接問題,并成功開發(fā)出了著名的傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TCP/IP）協(xié)議。

2、TCP/IP協(xié)議的特點

⑴開放的協(xié)議標準：可以免費使用，并且獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng)。

⑵獨立于特定的網(wǎng)絡硬件：可以運行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng),更適用于互聯(lián)網(wǎng)中。

⑶統(tǒng)一的網(wǎng)絡地址分配方案：使得整個TCP/IP設備在網(wǎng)中都具有唯一的IP地址。

⑷標準化的高層協(xié)議：可以提供多種可靠的用戶服務。3.3.1

TCP/IP的基本概念計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!3.3.2

TCP/IP的層次結構TCP/IP協(xié)議也采用對等層通信的模式，封裝和解除封裝也在各層進行。發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)時，應用程序將要發(fā)送的數(shù)據(jù)加上應用層頭部交給傳輸層，TCP或UDP再將數(shù)據(jù)分成大小一定的數(shù)據(jù)段，然后加上本層的報文頭。數(shù)據(jù)傳輸如下圖所示。應用層數(shù)據(jù)TCP11001110001110IPETH應用層數(shù)據(jù)應用層數(shù)據(jù)TCP應用層數(shù)據(jù)TCPIP應用層數(shù)據(jù)TCP11001110001110IPETH應用層數(shù)據(jù)應用層數(shù)據(jù)TCP應用層數(shù)據(jù)TCPIP數(shù)據(jù)交換計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!3.3.4

TCP/IP協(xié)議棧應用層FTP、TELNET、HTTPSNMP、TFTP、NTP傳輸層TCPUDP網(wǎng)絡互連層IP主機到網(wǎng)絡層以太網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)802.2HDLC、PPP、FRAME-RELAY802.3EIA/TIA-232、499、V.35、V.211969年美國國防部高級研究計劃局（ARPA）按照層次結構思想進行計算機網(wǎng)絡模塊化研究，開發(fā)了一組從上到下單向依賴關系的協(xié)議棧（ProtocolStack），也叫做協(xié)議族。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!3.4.2TCP/IP與OSI/RM的不同點效率和性能上的差別層數(shù)和層間調用關系不同對可靠性要求的差別最初設計的差別模型設計的差別不同點主要體現(xiàn)在6個方面市場應用和支持的差別雖然OSI和TCP/IP存在著不少的共同點，但也存在很大的區(qū)別。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!3.5.1

IP地址

1、IP地址的概念

在Internet網(wǎng)上，每臺主機、終端、服務器、以及路由器都有自己的IP地址，這個IP地址是全球唯一的，用于標識該機在Internet網(wǎng)中的位置。IP地址與IP地址的分類如下圖所示。類別網(wǎng)絡號主機號IP地址字節(jié)1（8位）字節(jié)4（8位）字節(jié)3（8位）字節(jié)2（8位）0網(wǎng)絡號主機號10網(wǎng)絡號主機號110網(wǎng)絡號主機號1110組播地址1111保留地址A：0-127B:128-191C:192-223D:224-239E:240-255IP地址類計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!3.5.2子網(wǎng)技術

1、子網(wǎng)的劃分雖然網(wǎng)絡地址類別的劃分為信息傳遞帶來了許多方便,但也帶來了一些問題，比如有的單位雖然獲取了一個A類地址,但永遠不會有16777214臺主機,這說明IP地址的設計不盡合理。據(jù)統(tǒng)計，有超過半數(shù)的B類地址所連接的主機不到50臺，而一個B類網(wǎng)絡卻可以容納65534臺主機,這就意味著有6萬多個IP地址被浪費掉了。這種不合理的地址方案一方面造成了極大的地址浪費，另一方面又使IP地址緊缺。為此，將網(wǎng)絡按照一定的原則劃分為不同的部分，每一部分都是一個獨立的邏輯網(wǎng)絡,我們將其稱為子網(wǎng)(subnetwork).利用子網(wǎng)解決IP地址不合理問題的方案兩種。兩種方案的具體實現(xiàn)技術分別如圖3-10和3-11所示。計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!3.5.2子網(wǎng)技術圖3-11劃分子網(wǎng)后的校園網(wǎng)示意圖通信系網(wǎng)絡120000150計算機系網(wǎng)絡機電系網(wǎng)絡0Internet計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!3.5.2子網(wǎng)技術3、IP路由交換同一個網(wǎng)絡區(qū)域內的主機可以直接相互通信，而不同網(wǎng)絡區(qū)域內的主機則無法直接相互通信，必須通過IP路由器進行中轉。兩個使用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡之間的連接通常依靠IP路由器來完成。例如，利用路由器X和路由器Y來連接甲、乙兩個網(wǎng)絡的實現(xiàn)如圖3-14所示。圖3-14利用路由器連接甲、乙兩個網(wǎng)絡PCF202,197,0,4PCB192,168,0,3乙網(wǎng)絡PCE202,197,0,3PCD202,197,0,2路由器Y2002,197,0,1PCA192,168,0,2甲網(wǎng)絡PCC192,168,0,4路由器X192,168,0,1計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!3.5.3域名系統(tǒng)圖3-21域名結構示意圖域名:域名：rootpkucneduhnrtuNet…域名：pub.hn.Nethnpubcom163sohu域名：163.com域名:3、域名分配域名的層次結構給域名的管理帶來了方便，每一部分授權給某個機構管理，授權機構可以將其所管轄的名字空間進一步劃分，最后形成樹形的層次結構，如圖3-21所示.

計算機網(wǎng)絡基礎教程-第3章網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議共52頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!3.5.3域名系統(tǒng)5、域名管理機構

域名地址由國際組織網(wǎng)絡信息中心（NIC）集中管理,統(tǒng)一分配。各級域名的管理權授予相應的機構，各管理機構可以將管轄內的各域進一步劃分成若干個子域管理權再授予相應的子機構，以完成所屬主機名和主機IP地址的管理。目前全世界共有三個這樣的網(wǎng)絡信息中心：

⑴InterNIC：負責美國及其它地區(qū)

⑵ENIC：負責歐洲地區(qū)。

⑶APNIC：負責亞太地區(qū)