計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第02章

第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成2.2協(xié)議與劃分層次2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較2.5客戶–服務(wù)器方式退出第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成 1974年，美國(guó)的IBM公司宣布了它研制的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA(SystemNetworkArchitecture)。現(xiàn)在它是世界上使用得相當(dāng)廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。 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年成立了專門機(jī)構(gòu)研究該問題。不久，他們就提出一個(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，即著名的開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM(OpenSystemsInterconnectionReferenceModel)，簡(jiǎn)稱為OSI。2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成 1974年，美國(guó)的IB第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成2.2協(xié)議與劃分層次2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較2.5客戶–服務(wù)器方式退出第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系2.2協(xié)議與劃分層次 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)或約定即稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下三個(gè)要素組成： （1）語法，即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式； （2）語義，即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)； （3）同步，即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。 兩個(gè)計(jì)算機(jī)可將文件傳送模塊作為最高的一層(如圖2-1所示)。2.2協(xié)議與劃分層次 為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第02章分層可以帶來如下好處：（1）各層之間是獨(dú)立的。（2）靈活性好。（3）結(jié)構(gòu)上可分割開。（4）易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。（5）能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。分層可以帶來如下好處：

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)，也就是說，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是這個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實(shí)現(xiàn)則是具體的，是真正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(arc第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成2.2協(xié)議與劃分層次2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較2.5客戶–服務(wù)器方式退出第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.3.1從OSI體系結(jié)構(gòu)到原理體系結(jié)構(gòu)

OSI的七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)既復(fù)雜又不實(shí)用，但其概念清楚，體系價(jià)格低廉，理論較完整。TCP/IP的協(xié)議現(xiàn)在得到了全世界的承認(rèn)，但它實(shí)際上并沒有一個(gè)完整的體系結(jié)構(gòu)。TCP/IP是一個(gè)四層的體系結(jié)構(gòu)，它包含應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.3.1從OSI體系 但從實(shí)質(zhì)上講，TCP/IP只有三層，即應(yīng)用層、運(yùn)輸層和網(wǎng)際層，因?yàn)樽钕旅娴木W(wǎng)絡(luò)接口層并沒有什么具體內(nèi)容。因此在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理時(shí)往往采取折衷的辦法，也就是綜合OSI和TCP/IP的優(yōu)點(diǎn)，采用一種原理體系結(jié)構(gòu)，它只有五層(如圖2-2所示)，這樣既簡(jiǎn)潔又能將概念闡述清楚[TANE96]。 但從實(shí)質(zhì)上講，TCP/IP只有三層，即應(yīng)用層、運(yùn)輸層和網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第02章1．應(yīng)用層(applicationlayer) 應(yīng)用層是原理體系結(jié)構(gòu)中的最高層。應(yīng)用層確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要(這反映在用戶所產(chǎn)生的服務(wù)請(qǐng)求)。2．運(yùn)輸層(transportlayer) 運(yùn)輸層的任務(wù)就是負(fù)責(zé)主機(jī)中兩個(gè)進(jìn)程之間的通信，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆?bào)文段(segment)。運(yùn)輸層具有復(fù)用(multiplexing)和分用(demultiplexing)的功能。 因特網(wǎng)的運(yùn)輸層可使用兩種不同協(xié)議。即面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP(TransmissionControlProtocol)，和無連接的用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP(UserDatagramProtocol)。1．應(yīng)用層(applicationlayer)3．網(wǎng)絡(luò)層(networklayer) 網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)為分組交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信。在網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)的傳送單位是分組或包。在TCP/IP體系中，分組也叫作IP數(shù)據(jù)報(bào)，或簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)報(bào)。3．網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)4．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層（datalinklayer）

數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的線路上無差錯(cuò)地傳送以幀(frame)為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息。數(shù)據(jù)鏈路層有時(shí)也常簡(jiǎn)稱為鏈路層。

數(shù)據(jù)鏈路層就把一條有可能出差錯(cuò)的實(shí)際鏈路，轉(zhuǎn)變成為讓網(wǎng)絡(luò)層向下看去好像是一條不出差錯(cuò)的鏈路。4．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層（datalinklayer）5．物理層（physicallayer） 物理層的任務(wù)就是透明地傳送比特流?！巴该鳌笔且粋€(gè)很重要的術(shù)語。它表示：某一個(gè)實(shí)際存在的事物看起來卻好像不存在一樣。 圖2-3說明的是應(yīng)用進(jìn)程的數(shù)據(jù)在各層之間的傳遞過程中所經(jīng)歷的變化。這里為簡(jiǎn)單起見，假定兩個(gè)主機(jī)是直接相連的。5．物理層（physicallayer）5432154321H3物理傳輸媒體數(shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分10100110100101比特流11010111010T2計(jì)算機(jī)1H5H4H2首部尾部……AP2AP1應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)2比特幀IP數(shù)據(jù)報(bào)IP分組TCP報(bào)文段UDP報(bào)文段5432154321H3物理傳輸媒體數(shù)據(jù)部

不要誤認(rèn)為“從計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2傳送數(shù)據(jù)時(shí)，是先傳送數(shù)據(jù)部分或尾部，而最后傳送首部?！? 在OSI參考模型中，在對(duì)等層次上傳送的數(shù)據(jù)，其單位都稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU(ProtocolDataUnit)。 在文獻(xiàn)中也還可以見到術(shù)語“協(xié)議?！?protocolstack)。這是因?yàn)閹讉€(gè)層次畫在一起很像一個(gè)棧(stack)。 不要誤認(rèn)為“從計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2傳送數(shù)據(jù)時(shí)，是先傳送數(shù)據(jù)2.3.2實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)

實(shí)體(entity)這一名詞表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。

協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。

在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下面一層所提供的服務(wù)。2.3.2實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn) 一定要弄清楚，協(xié)議和服務(wù)在概念上是很不一樣的。 首先，協(xié)議的實(shí)現(xiàn)保證了能夠向上一層提供服務(wù)。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(duì)上面的服務(wù)用戶是透明的。 其次，協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則。但服務(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。上層使用下層所提供的服務(wù)必須通過與下層交換一些命令，這些命令在OSI中稱為服務(wù)原語。 一定要弄清楚，協(xié)議和服務(wù)在概念上是很不一樣的。 在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互(即交換信息)的地方，通常稱為服務(wù)訪問點(diǎn)SAP(ServiceAccessPoint)。 OSI將層與層之間交換的數(shù)據(jù)的單位稱為服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU(ServiceDataUnit) 在任何相鄰兩層之間的關(guān)系可概括為圖2-4所示的那樣。在服務(wù)提供者的上一層的實(shí)體，也就是“服務(wù)用戶”，它使用服務(wù)提供者所提供的服務(wù)。 在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互(即交換信息)的地方，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第02章……藍(lán)軍聯(lián)合進(jìn)攻白軍——必勝藍(lán)軍單獨(dú)進(jìn)攻白軍——必?cái)∶魅照邕M(jìn)攻?同意收到“同意”收到：收到“同意”協(xié)議無法保證必勝！……藍(lán)軍聯(lián)合進(jìn)攻白軍——必勝明日正午進(jìn)攻?同意收到“同意”收2.3.3面向連接服務(wù)與無連接服務(wù) 從通信的角度看，各層所提供的服務(wù)可分為兩大類，即面向連接的(connection-oriented)與無連接的(connectionless)。

1．面向連接服務(wù) 所謂連接，就是兩個(gè)對(duì)等實(shí)體為進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而進(jìn)行的一種結(jié)合。面向連接服務(wù)是在數(shù)據(jù)交換之前，必須先建立連接。當(dāng)數(shù)據(jù)交換結(jié)束后，則應(yīng)終止這個(gè)連接。 面向連接服務(wù)具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放這三個(gè)階段。 面向連接服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)層中又稱為虛電路服務(wù)。2.3.3面向連接服務(wù)與無連接服務(wù) 2．無連接服務(wù) 在無連接服務(wù)的情況下，兩個(gè)實(shí)體之間的通信不需要先建立好一個(gè)連接，因此其下層的有關(guān)資源不需要事先進(jìn)行預(yù)定保留。這些資源將在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行分配。 無連接服務(wù)的另一特征就是它不需要通信的兩個(gè)實(shí)體同時(shí)是活躍的(即處于激活態(tài))。 （1）數(shù)據(jù)報(bào)(datagram)。 （2）證實(shí)交付(confirmeddelivery)。 （3）請(qǐng)求回答(request-reply)。 2．無連接服務(wù)第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成2.2協(xié)議與劃分層次2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較2.5客戶–服務(wù)器方式退出第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較

OSI參考模型中采用了七個(gè)層次的體系結(jié)構(gòu)，將原理體系結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用層再劃分為應(yīng)用層、表示層和會(huì)話層。 圖2-5畫出了TCP/IP與OSI這兩種體系結(jié)構(gòu)的對(duì)比。2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較 OSI參考模計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第02章 在一些問題的處理上，TCP/IP與OSI是很不相同的。 （1）TCP/IP一開始就考慮到多種異構(gòu)網(wǎng)的互連問題。 （2）TCP/IP一開始就對(duì)面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)并重。 （3）TCP/IP有較好的網(wǎng)絡(luò)管理功能。 在討論兩個(gè)主機(jī)通過兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連在一起時(shí)，可以使用如圖2-6所示的層次關(guān)系。 在一些問題的處理上，TCP/IP與OSI是很不相同的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第02章 還有一種方法，就是用按層次高低的一些協(xié)議來表示TCP/IP協(xié)議族，如圖2-7所示。 還有一種方法，就是用按層次高低的一些協(xié)議來表示TCP計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第02章第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成2.2協(xié)議與劃分層次2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較2.5客戶–服務(wù)器方式退出第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系2.5客戶–服務(wù)器方式 在TCP/IP的進(jìn)程之間的通信經(jīng)常使用客戶–服務(wù)器方式。 應(yīng)用層協(xié)議并不是解決用戶各種具體應(yīng)用的協(xié)議，而是為最終用戶提供服務(wù)。為了解決具體的應(yīng)用問題而彼此通信的進(jìn)程就稱為“應(yīng)用進(jìn)程”。而應(yīng)用層的具體內(nèi)容就是規(guī)定應(yīng)用進(jìn)程在通信時(shí)所遵循的協(xié)議。 客戶(client)和服務(wù)器(server)都是指通信中所涉及的兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程。2.5客戶–服務(wù)器方式 在TCP/IP的進(jìn)程之間的通信客戶與服務(wù)器客戶是服務(wù)請(qǐng)求方，服務(wù)器是服務(wù)提供方。服務(wù)請(qǐng)求方服務(wù)提供方客戶(client)服務(wù)器(server)客戶與服務(wù)器客戶是服務(wù)請(qǐng)求方，服務(wù)器是 客戶軟件和服務(wù)器軟件通常還具有以下一些主要特點(diǎn)。1．客戶軟件 （1）在進(jìn)行通信時(shí)臨時(shí)成為客戶，但它也可在本地進(jìn)行其他的計(jì)算。 （2）被用戶調(diào)用，在用戶的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，在打算通信時(shí)主動(dòng)向遠(yuǎn)地服務(wù)器發(fā)起通信。 （3）可與多個(gè)服務(wù)器進(jìn)行通信。 （4）不需要特殊的硬件和很復(fù)雜的操作系統(tǒng)。 客戶軟件和服務(wù)器軟件通常還具有以下一些主要特點(diǎn)。2．服務(wù)器軟件 （1）是一種專門用來提供某種服務(wù)的程序，可同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)地客戶的請(qǐng)求。 （2）在共享計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)即自動(dòng)調(diào)用，且不斷地運(yùn)行著。 （3）被動(dòng)地等待并接受來自多個(gè)客戶的通信請(qǐng)求。 （4）一般需要強(qiáng)大的硬件和高級(jí)的操作系統(tǒng)支持。 客戶與服務(wù)器的通信關(guān)系一旦建立，通信就可是雙向的，客戶和服務(wù)器都可發(fā)送和接收信息。大多數(shù)的應(yīng)用進(jìn)程都是使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信。圖2-8畫出了這種情況。2．服務(wù)器軟件數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層①發(fā)起連接建立請(qǐng)求應(yīng)用層應(yīng)用層客戶服務(wù)器因特網(wǎng)②接受連接建立請(qǐng)求計(jì)算機(jī)A計(jì)算機(jī)B數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層① 功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)服務(wù)器進(jìn)程(如圖2-9中的計(jì)算機(jī)3)。 由于運(yùn)行服務(wù)器進(jìn)程的機(jī)器往往有許多特殊的要求(不同于普通的PC機(jī))，因此經(jīng)常將主要運(yùn)行服務(wù)器進(jìn)程的機(jī)器(硬件)不嚴(yán)格地稱為服務(wù)器。 功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)服務(wù)器進(jìn)程(如圖2-9中的數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層應(yīng)用層應(yīng)用層計(jì)算機(jī)A計(jì)算機(jī)B計(jì)算機(jī)C客戶1服務(wù)器1服務(wù)器2客戶2因特網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)注意使用計(jì)算機(jī)的人是“用戶”(user)而不是“客戶”(client)?？蛻艉头?wù)器都指的是進(jìn)程，即計(jì)算機(jī)軟件。由于運(yùn)行服務(wù)器進(jìn)程的機(jī)器往往有許多特殊的要求，因此人們經(jīng)常將主要運(yùn)行服務(wù)器進(jìn)程的機(jī)器（硬件）不嚴(yán)格地稱為服務(wù)器。例如，“這臺(tái)機(jī)器是服務(wù)器?！币馑际牵骸斑@臺(tái)機(jī)器（硬件）主要是用來運(yùn)行服務(wù)器進(jìn)程（軟件）?！币虼耍?wù)器(server)一詞有時(shí)指的是軟件，但也有時(shí)指的是硬件。應(yīng)當(dāng)注意使用計(jì)算機(jī)的人是“用戶”(user)而不是“客戶”(第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成2.2協(xié)議與劃分層次2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較2.5客戶–服務(wù)器方式退出第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成 1974年，美國(guó)的IBM公司宣布了它研制的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA(SystemNetworkArchitecture)?，F(xiàn)在它是世界上使用得相當(dāng)廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。 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年成立了專門機(jī)構(gòu)研究該問題。不久，他們就提出一個(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，即著名的開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM(OpenSystemsInterconnectionReferenceModel)，簡(jiǎn)稱為OSI。2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成 1974年，美國(guó)的IB第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成2.2協(xié)議與劃分層次2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較2.5客戶–服務(wù)器方式退出第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系2.2協(xié)議與劃分層次 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)或約定即稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下三個(gè)要素組成： （1）語法，即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式； （2）語義，即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)； （3）同步，即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。 兩個(gè)計(jì)算機(jī)可將文件傳送模塊作為最高的一層(如圖2-1所示)。2.2協(xié)議與劃分層次 為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第02章分層可以帶來如下好處：（1）各層之間是獨(dú)立的。（2）靈活性好。（3）結(jié)構(gòu)上可分割開。（4）易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。（5）能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。分層可以帶來如下好處：

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)，也就是說，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是這個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實(shí)現(xiàn)則是具體的，是真正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(arc第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成2.2協(xié)議與劃分層次2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較2.5客戶–服務(wù)器方式退出第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.3.1從OSI體系結(jié)構(gòu)到原理體系結(jié)構(gòu)

OSI的七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)既復(fù)雜又不實(shí)用，但其概念清楚，體系價(jià)格低廉，理論較完整。TCP/IP的協(xié)議現(xiàn)在得到了全世界的承認(rèn)，但它實(shí)際上并沒有一個(gè)完整的體系結(jié)構(gòu)。TCP/IP是一個(gè)四層的體系結(jié)構(gòu)，它包含應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.3.1從OSI體系 但從實(shí)質(zhì)上講，TCP/IP只有三層，即應(yīng)用層、運(yùn)輸層和網(wǎng)際層，因?yàn)樽钕旅娴木W(wǎng)絡(luò)接口層并沒有什么具體內(nèi)容。因此在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理時(shí)往往采取折衷的辦法，也就是綜合OSI和TCP/IP的優(yōu)點(diǎn)，采用一種原理體系結(jié)構(gòu)，它只有五層(如圖2-2所示)，這樣既簡(jiǎn)潔又能將概念闡述清楚[TANE96]。 但從實(shí)質(zhì)上講，TCP/IP只有三層，即應(yīng)用層、運(yùn)輸層和網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第02章1．應(yīng)用層(applicationlayer) 應(yīng)用層是原理體系結(jié)構(gòu)中的最高層。應(yīng)用層確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要(這反映在用戶所產(chǎn)生的服務(wù)請(qǐng)求)。2．運(yùn)輸層(transportlayer) 運(yùn)輸層的任務(wù)就是負(fù)責(zé)主機(jī)中兩個(gè)進(jìn)程之間的通信，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆?bào)文段(segment)。運(yùn)輸層具有復(fù)用(multiplexing)和分用(demultiplexing)的功能。 因特網(wǎng)的運(yùn)輸層可使用兩種不同協(xié)議。即面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP(TransmissionControlProtocol)，和無連接的用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP(UserDatagramProtocol)。1．應(yīng)用層(applicationlayer)3．網(wǎng)絡(luò)層(networklayer) 網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)為分組交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信。在網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)的傳送單位是分組或包。在TCP/IP體系中，分組也叫作IP數(shù)據(jù)報(bào)，或簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)報(bào)。3．網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)4．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層（datalinklayer）

數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的線路上無差錯(cuò)地傳送以幀(frame)為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息。數(shù)據(jù)鏈路層有時(shí)也常簡(jiǎn)稱為鏈路層。

數(shù)據(jù)鏈路層就把一條有可能出差錯(cuò)的實(shí)際鏈路，轉(zhuǎn)變成為讓網(wǎng)絡(luò)層向下看去好像是一條不出差錯(cuò)的鏈路。4．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層（datalinklayer）5．物理層（physicallayer） 物理層的任務(wù)就是透明地傳送比特流?！巴该鳌笔且粋€(gè)很重要的術(shù)語。它表示：某一個(gè)實(shí)際存在的事物看起來卻好像不存在一樣。 圖2-3說明的是應(yīng)用進(jìn)程的數(shù)據(jù)在各層之間的傳遞過程中所經(jīng)歷的變化。這里為簡(jiǎn)單起見，假定兩個(gè)主機(jī)是直接相連的。5．物理層（physicallayer）5432154321H3物理傳輸媒體數(shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分10100110100101比特流11010111010T2計(jì)算機(jī)1H5H4H2首部尾部……AP2AP1應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)2比特幀IP數(shù)據(jù)報(bào)IP分組TCP報(bào)文段UDP報(bào)文段5432154321H3物理傳輸媒體數(shù)據(jù)部

不要誤認(rèn)為“從計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2傳送數(shù)據(jù)時(shí)，是先傳送數(shù)據(jù)部分或尾部，而最后傳送首部?！? 在OSI參考模型中，在對(duì)等層次上傳送的數(shù)據(jù)，其單位都稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU(ProtocolDataUnit)。 在文獻(xiàn)中也還可以見到術(shù)語“協(xié)議棧”(protocolstack)。這是因?yàn)閹讉€(gè)層次畫在一起很像一個(gè)棧(stack)。 不要誤認(rèn)為“從計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2傳送數(shù)據(jù)時(shí)，是先傳送數(shù)據(jù)2.3.2實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)

實(shí)體(entity)這一名詞表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。

協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。

在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下面一層所提供的服務(wù)。2.3.2實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn) 一定要弄清楚，協(xié)議和服務(wù)在概念上是很不一樣的。 首先，協(xié)議的實(shí)現(xiàn)保證了能夠向上一層提供服務(wù)。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(duì)上面的服務(wù)用戶是透明的。 其次，協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則。但服務(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。上層使用下層所提供的服務(wù)必須通過與下層交換一些命令，這些命令在OSI中稱為服務(wù)原語。 一定要弄清楚，協(xié)議和服務(wù)在概念上是很不一樣的。 在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互(即交換信息)的地方，通常稱為服務(wù)訪問點(diǎn)SAP(ServiceAccessPoint)。 OSI將層與層之間交換的數(shù)據(jù)的單位稱為服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU(ServiceDataUnit) 在任何相鄰兩層之間的關(guān)系可概括為圖2-4所示的那樣。在服務(wù)提供者的上一層的實(shí)體，也就是“服務(wù)用戶”，它使用服務(wù)提供者所提供的服務(wù)。 在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互(即交換信息)的地方，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第02章……藍(lán)軍聯(lián)合進(jìn)攻白軍——必勝藍(lán)軍單獨(dú)進(jìn)攻白軍——必?cái)∶魅照邕M(jìn)攻?同意收到“同意”收到：收到“同意”協(xié)議無法保證必勝！……藍(lán)軍聯(lián)合進(jìn)攻白軍——必勝明日正午進(jìn)攻?同意收到“同意”收2.3.3面向連接服務(wù)與無連接服務(wù) 從通信的角度看，各層所提供的服務(wù)可分為兩大類，即面向連接的(connection-oriented)與無連接的(connectionless)。

1．面向連接服務(wù) 所謂連接，就是兩個(gè)對(duì)等實(shí)體為進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而進(jìn)行的一種結(jié)合。面向連接服務(wù)是在數(shù)據(jù)交換之前，必須先建立連接。當(dāng)數(shù)據(jù)交換結(jié)束后，則應(yīng)終止這個(gè)連接。 面向連接服務(wù)具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放這三個(gè)階段。 面向連接服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)層中又稱為虛電路服務(wù)。2.3.3面向連接服務(wù)與無連接服務(wù) 2．無連接服務(wù) 在無連接服務(wù)的情況下，兩個(gè)實(shí)體之間的通信不需要先建立好一個(gè)連接，因此其下層的有關(guān)資源不需要事先進(jìn)行預(yù)定保留。這些資源將在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行分配。 無連接服務(wù)的另一特征就是它不需要通信的兩個(gè)實(shí)體同時(shí)是活躍的(即處于激活態(tài))。 （1）數(shù)據(jù)報(bào)(datagram)。 （2）證實(shí)交付(confirmeddelivery)。 （3）請(qǐng)求回答(request-reply)。 2．無連接服務(wù)第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成2.2協(xié)議與劃分層次2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較2.5客戶–服務(wù)器方式退出第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較

OSI參考模型中采用了七個(gè)層次的體系結(jié)構(gòu)，將原理體系結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用層再劃分為應(yīng)用層、表示層和會(huì)話層。 圖2-5畫出了TCP/IP與OSI這兩種體系結(jié)構(gòu)的對(duì)比。2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較 OSI參考模計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第02章 在一些問題的處理上，TCP/IP與OSI是很不相同的。 （1）TCP/IP一開始就考慮到多種異構(gòu)網(wǎng)的互連問題。 （2）TCP/IP一開始就對(duì)面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)并重。 （3）TCP/IP有較好的網(wǎng)絡(luò)管理功能。 在討論兩個(gè)主機(jī)通過兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連在一起時(shí)，可以使用如圖2-6所示的層次關(guān)系。 在一些問題的處理上，TCP/IP與OSI是很不相同的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第02章 還有一種方法，就是用按層次高低的一些協(xié)議來表示TCP/IP協(xié)議族，如圖2-7所示。 還有一種方法，就是用按層次高低的一些協(xié)議來表示TCP計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第02章第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成2.2協(xié)議與劃分層次2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.4OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較2.5客戶–服務(wù)器方式退出第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系2.5客戶–服務(wù)器方式 在TCP/IP的進(jìn)程之間的通信經(jīng)常使用客戶–服務(wù)器方式。 應(yīng)用層協(xié)議并不是解決用戶各種具體應(yīng)用的協(xié)議，而是為最終用戶提供服務(wù)。為了解決具體的應(yīng)用問題而彼此通信的進(jìn)程就稱為“應(yīng)用進(jìn)程”。而應(yīng)