計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)第1講

計算機基礎(chǔ)課程內(nèi)容支配1計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2物理通信3局域網(wǎng)4廣域網(wǎng)及IP地址5VLAN及路由（配置）1第1章計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2主要內(nèi)容1.1網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)1.2開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型(OSI/RM)1.3TCP/IP參考模型1.4OSI與TCP/IP參考模型的比較1.1網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容1.1.1定義1.1.2協(xié)議1.1.3協(xié)議分層1.1.4相關(guān)概念

3網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)(NetworkArchitecture)是計算機網(wǎng)絡的分層、各層協(xié)議、功能和層間接口的集合。不同的計算機網(wǎng)絡具有不同的體系結(jié)構(gòu)，其層的數(shù)量、各層的名稱、內(nèi)容和功能以及各相鄰層之間的接口都不一樣。然而，在任何網(wǎng)絡中，每一層都是為了向它相鄰的上層供應確定的服務而設置的，而且每一層都對上層屏蔽實現(xiàn)協(xié)議的具體細微環(huán)節(jié)。這樣，網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)就能做到與具體的物理實現(xiàn)無關(guān)，哪怕連接到網(wǎng)絡中的主機和終端的型號及性能各不相同，只要它們共同遵守相同的協(xié)議就可以實現(xiàn)互通信和互操作。41.1.1定義計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)（NA－NetworkArchitecture）

是層和協(xié)議的集合51.1.1定義1.1.2協(xié)議1.定義

協(xié)議是計算機網(wǎng)絡中實體之間有關(guān)通信規(guī)則約定的集合

協(xié)議是關(guān)于通信雙方通信過程的一組約定和規(guī)則61.1.2

協(xié)議協(xié)議是指通信雙方就如何進行通信的一種約定。作個比方，當一個女士被介紹給一位先生時，她可能會選擇伸出她的手；然后，這位男士可以握她的手或者親吻她的手，具體的行為要取決于（比如說）她是一次商務會議中的美國律師還是一場正式舞會上的歐洲公主。任何一方違反協(xié)議將使得通信更加困難，假如不是完全不行能的話。--《ComputerNetworks》AndrewS.Tanenbaum著71.1.2協(xié)議2.協(xié)議三要素（關(guān)鍵成分）

1)語法（Syntax）-----------握手或親吻手 數(shù)據(jù)與限制信息的格式、數(shù)據(jù)編碼、信號電平2)語義（Semantics）------握手或親吻手全部表達的意思 限制信息的內(nèi)容，須要做出的動作及響應3)時序（Timing）-----------握手或親吻手的時機 事務先后依次和速度匹配一些規(guī)則、規(guī)定81.1.3協(xié)議分層網(wǎng)絡分層結(jié)構(gòu)中，每一層都由一些實體組成，這些實體抽象地表示了通信時的軟件元素(如進程或子程序)或硬件元素(如智能I/O芯片等)。實體是通信時能發(fā)送和接收信息的任何軟硬件設施。系統(tǒng)的頂層執(zhí)行用戶要求做的工作，干脆與用戶接觸，可以是用戶編寫的程序或發(fā)出的吩咐。除頂層外，各層都支持其上一層的實體進行工作，這就是服務。(下層對上一層供應服務)分層結(jié)構(gòu)中各相鄰層之間要有一個接口，它定義了較低層向較高層供應的原始操作和服務。相鄰層通過它們之間的接口交換信息，高層并不須要知道低層是如何實現(xiàn)的，僅須要知道該層通過層間的接口所供應的服務，這樣使得兩層之間保持了功能的獨立性。（層與層之間的通道）9舉例：10

發(fā)報人語言、格式等規(guī)則收報人編碼編碼規(guī)則

譯碼發(fā)報文傳輸方式、電平

收報文電報網(wǎng)1.1.3協(xié)議分層總體上來講，接受層次化結(jié)構(gòu)方法來設計實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：（1）各層之間相互獨立，高層不必關(guān)切低層的實現(xiàn)細微環(huán)節(jié)，可以真正作到各盡其職。（2）某個層次實現(xiàn)細微環(huán)節(jié)的變更不會對其他層次產(chǎn)生影響。（3）結(jié)構(gòu)上可以分割，各層都可以接受最合適的技術(shù)來實現(xiàn)。（4）各層的功能簡潔，易于實現(xiàn)和維護。（5）有利于促進標準化。111.1.4相關(guān)概念實體和系統(tǒng)協(xié)議棧接口和服務 面對連接服務和無連接服務服務原語協(xié)議數(shù)據(jù)單元服務和協(xié)議的關(guān)系121.1.4相關(guān)概念1.實體和系統(tǒng)實體－能夠發(fā)送和接收信息的任何物體 軟件實體：應用程序 硬件實體：網(wǎng)卡 對等實體－位于不同系統(tǒng)的同一層次的實體系統(tǒng)－包涵一個或多個實體，而且在物理上是實 際存在的物體。 計算機網(wǎng)絡設備131.1.4相關(guān)概念2.協(xié)議棧 協(xié)議－同一層次的對等實體之間的通信協(xié)議

協(xié)議棧－特定系統(tǒng)中全部層次的協(xié)議集合141.1.4相關(guān)概念3.接口和服務

接口－相鄰兩層之間的邊界，低層通過接口為上 層供應服務，上層通過接口調(diào)用低層供應的服務。服務訪問點（SAP－ServiceAccessPoint） 相鄰兩層實體之間通過接口調(diào)用服務或供應服務的聯(lián)系點151.1.4相關(guān)概念16IDUICISDUICISDUSAP接口n+1層n層服務提供者服務用戶1.1.4相關(guān)概念4.面對連接服務和無連接服務面對連接服務－建立連接、維護連接和拆除連接 電話系統(tǒng) TCP協(xié)議無連接的服務－不須要建立、維持連接的開銷 電報系統(tǒng) UDP協(xié)議171.1.4相關(guān)概念5.服務原語 懇求（Request）： 表示某實體希望起先調(diào)用服務 指示（Indication）： 表示某實體被通知有事務發(fā)生 響應（Response）： 表示某實體對事務做出響應 確認（Confirm）： 表示對發(fā)回響應的確認。181.1.4相關(guān)概念6.協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU) PDU－ProtocolDataUnit

對等實體之間通過協(xié)議傳送的數(shù)據(jù)單元191.1.4相關(guān)概念7.服務和協(xié)議的關(guān)系 服務－同一開放系統(tǒng)中相鄰層之間的操作，它 由一系列服務原語組成，位于層接口 ，表示低層為上層供應哪些操作功能 協(xié)議－同一層次對等實體之間，有關(guān)協(xié)議數(shù) 據(jù)單元的格式、意義及限制規(guī)則的集合服務是由協(xié)議支持的2021計算機網(wǎng)絡的層次模型圖既然我們已經(jīng)探討了抽象的層次網(wǎng)絡，現(xiàn)在看一些網(wǎng)絡實例。我們將探討兩個重要的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)：OSI參考模型和TCP/IP參考模型。雖然與OSI模型相關(guān)的協(xié)議沒有被任何人所用，但事實上，該參考模型本身具有相當普遍意義，并仍舊有效；它對探討網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)中每一層的功能還是很重要的。TCP/IP協(xié)議模型則具有相反的特性：模型本身沒有多大用處，但它的協(xié)議卻已經(jīng)廣為流傳。正是基于這樣的緣由，我們將具體考察這兩個模型。221.2開放系統(tǒng)互連（OSI）參考模型主要內(nèi)容

1.2.1

OSI參考模型概述

1.2.2物理層

1.2.3數(shù)據(jù)鏈路層

1.2.4網(wǎng)絡層

1.2.5傳輸層

1.2.6會話層1.2.7表示層1.2.8應用層1.2.9OSI參考模型的數(shù)據(jù)傳輸

1.2.10OSI參考模型的意義及缺陷231.2.1概述開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI/RM） OSI－OpenSystemInterconnection RM–ReferenceModel OSI參考模型定義了開放系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和各層所供應的服務，而它僅僅定義每層應當“作什么”（支配），而沒有明確制定每一層的服務和協(xié)議（實施細微環(huán)節(jié)）241.2.1概述25數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層7-6接口6-5接口5-4接口4-3接口3-2接口2-1接口物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層7-6接口6-5接口5-4接口4-3接口3-2接口2-1接口物理層系統(tǒng)A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)議網(wǎng)絡層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議物理層協(xié)議物理傳輸信道應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層第7層第6層第5層第4層第3層第2層第1層OSI1.2.1概述OSI參考模型幾個特點：每個層次的對應實體之間通過各自的協(xié)議通信各個計算機系統(tǒng)都有相同的層次結(jié)構(gòu)不同系統(tǒng)的相應層次有相同的功能同一系統(tǒng)的各層次之間通過接口聯(lián)系相鄰的兩層之間，下層為上層供應服務，同時上層運用下層供應的服務261.2.2物理層27這是OSI模型的最低層，向下干脆與物理傳輸介質(zhì)相連接，它不是軟件。物理協(xié)議是各種網(wǎng)絡設備進行互連時必需遵守的低層協(xié)議。設立物理層的目的是實現(xiàn)兩個物理設備之間二進制比特流的透亮傳輸，對數(shù)據(jù)鏈路層屏蔽物理傳輸介質(zhì)的特性，以便對高層協(xié)議有最大的透亮性。在發(fā)送端，物理層將來自鏈路層的比特流逐位發(fā)送給傳輸介質(zhì)；在相鄰的下一個節(jié)點，物理層逐位接收比特流。無論是發(fā)送端還是接收端，物理層都并不過問這些比特流的結(jié)構(gòu)與含義。物理層規(guī)定了傳輸介質(zhì)的接口特性，包括機械、電氣、功能與規(guī)程特性，以建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路實體之間的物理連接。其基本功能包括：物理連接的建立、保持和釋放，比特的發(fā)送和接收，差錯限制以及內(nèi)部管理等。該層涉及通信介質(zhì)的機電、特性參數(shù)與規(guī)格，包括介質(zhì)，數(shù)據(jù)傳輸速率及特性阻抗，連接器的引腳數(shù)目及功能安排，信號的約定、信號允許傳輸?shù)淖畲缶嚯x及其調(diào)制或編碼方式等。1.2.2物理層物理層（physicallayer)

負責在計算機之間傳遞數(shù)據(jù)位（即，比特），它為在物理媒體上傳輸?shù)谋忍亓鹘⒁?guī)則。

1.主要作用建立物理連接，確保二進制比特流的正確傳輸281.2.2物理層2.主要功能負責建立、維持和釋放物理連接，供應建立物理連接所須要的接口特性在物理連接上進行二進制比特流（“1”、“0”）的傳輸為數(shù)據(jù)鏈路層供應物理連接、物理服務數(shù)據(jù)單元、依次化、錯誤指示等服務物理層管理291.2.2物理層3.物理接口的四個特性物理層協(xié)議規(guī)定了DTE與DCE之間標準接口的特性

機械特性 電氣特性 功能特性 規(guī)程特性30DTEDCE交換機RJ-451.2.2物理層31DTE（數(shù)據(jù)終端設備）DataTerminalEquipment）具有確定數(shù)據(jù)處理實力和發(fā)送、接收數(shù)據(jù)的實力 計算機(Computer) 網(wǎng)卡(NIC) 路由器(Router)DCE（數(shù)據(jù)電路端接設備）DataCircuit-TerminalEquipment在DTE與介質(zhì)之間供應信號變換和編碼功能，并負責建立、維護和釋放物理連接。 調(diào)制解調(diào)器（Modem）交換機（Switch） 集線器（HUB）1.2.2物理層1）機械特性 規(guī)定了物理連接時所運用的可接插連接器（接口）的形態(tài)和規(guī)格尺寸，連接器中引腳的數(shù)量與排列依次、固定和鎖定裝置等2)電氣特性 規(guī)定在物理連接上傳輸二進制位流時，線路上的信號電平，輸出阻抗、輸入阻抗、平衡特性、負載要求、傳輸速率和連接距離限制距離等321.2.2物理層33DCE側(cè)插孔（母）DTE側(cè)插針（公）1.2.2物理層3)功能特性 規(guī)定了物理接口上各條信號線的功能安排和準確定義。 數(shù)據(jù)線 限制線 定時線 地線4)規(guī)程特性 定義了利用信號線進行二進制比特流傳輸?shù)囊唤M操作過程，包括各信號線的工作規(guī)則和時序341.2.3數(shù)據(jù)鏈路層35鏈路層軟件運行于插入主機與插入路由器的網(wǎng)卡中。在發(fā)送端，鏈路層將來自網(wǎng)絡層的分組，加上幀頭、幀尾組織成一幀，向下發(fā)送給物理層；在相鄰的接收節(jié)點，鏈路層將來自物理層的比特流重新組織成一幀，并校驗其是否正確。若正確，則剝?nèi)^、幀尾，再向上傳送給網(wǎng)絡層，并向相鄰的前一節(jié)點發(fā)回正確收到該幀的應答；若不正確，則向相鄰的前一節(jié)點發(fā)回收到錯誤幀的應答。前一節(jié)點若收到正確應答，則發(fā)送下一幀；若收到錯誤應答，則重發(fā)該幀。節(jié)點每發(fā)出一個幀，就啟動定一個時器，若定時時間到還沒有收到應答，也重發(fā)該幀。若節(jié)點收到正確的幀，但應答幀丟失，前一節(jié)點也會重發(fā)該幀。這樣，接收節(jié)點將會收到重復的幀，并將其丟棄。定時器的定時時間是系統(tǒng)依據(jù)相鄰的下一節(jié)點的距離自動計算出來的，是傳送一個幀、并收到應答幀的來回時間之和。設立數(shù)據(jù)鏈路層的主要目的是將一條原始的、有差錯的物理線路變?yōu)閷W(wǎng)絡層無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。為了實現(xiàn)這個目的，數(shù)據(jù)鏈路層必需具備以下基本功能：在相鄰的兩個網(wǎng)絡實體之間建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路，確定信息怎樣在鏈路中傳輸、信息的格式、成幀和拆幀、產(chǎn)生校驗碼、差錯限制、數(shù)據(jù)流量限制及鏈路管理等。1.2.3數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層（Data-linklayer)

負責幀在計算機之間的無差錯傳遞

1.主要作用 將一條原始的、有差錯的物理線路變?yōu)閷W(wǎng)絡層無差錯的數(shù)據(jù)鏈路,確保在一段物理鏈路上數(shù)據(jù)幀的正確傳輸

361.2.3數(shù)據(jù)鏈路層2.主要功能

數(shù)據(jù)鏈路建立、維護與釋放的鏈路管理數(shù)據(jù)鏈路層服務數(shù)據(jù)單元幀的傳輸差錯檢測與限制數(shù)據(jù)流量限制在多點連接或多條數(shù)據(jù)鏈路連接的狀況下，供應數(shù)據(jù)鏈路端口標識的識別，支持網(wǎng)絡層實體建立網(wǎng)絡連接幀接收依次限制371.2.3數(shù)據(jù)鏈路層3.幀（Frame) 是數(shù)據(jù)鏈路層的基本數(shù)據(jù)單位 是具有確定長度和格式的信息塊 是放置數(shù)據(jù)的、邏輯的、結(jié)構(gòu)化的包HDLC協(xié)議的幀格式38幀標志字段F幀標志字段F地址A控制C信息Info校驗和FCS888可變1681.2.3數(shù)據(jù)鏈路層4.數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議1）面對字符型協(xié)議協(xié)議：ANSIX3.28 ISO1745 BSC（BinarySynchronousCommunication） 391.2.3數(shù)據(jù)鏈路層

特點：通信線路利用率低只適于停止等待協(xié)議半雙工方式數(shù)據(jù)傳輸不透亮系統(tǒng)通信效率低401.2.3數(shù)據(jù)鏈路層

2）面對比特型協(xié)議協(xié)議SDLC-SynchrononsDataLinkControl 同步數(shù)據(jù)鏈路限制（IBM公司）HDLC-High-levelDataLinkControl 高級數(shù)據(jù)鏈路限制（美國國家標準化協(xié)會ANSI）411.2.3數(shù)據(jù)鏈路層

特點：支持全雙工傳輸有較高的吞吐率傳輸效率高牢靠性好，可接受循環(huán)冗余校驗傳輸透亮性好，數(shù)據(jù)、限制信息可以有相同格式421.2.4網(wǎng)絡層43網(wǎng)絡層軟件通常運行于全部主機及路由器上。在源端主機中，它接收來自傳輸層的分組，依據(jù)分組上標記的目標主機，從路徑表中找尋路徑，確定應當發(fā)送去往的下一個節(jié)點并標記在分組頭上，再將分組向下發(fā)送給鏈路層。在中間節(jié)點（路由器），網(wǎng)絡層先是收到來自鏈路層的一個分組，依據(jù)分組上標記的目標主機，從路徑表中找尋路徑，確定應當發(fā)送去往的下一個節(jié)點并修改分組頭上的標記，再將分組向下發(fā)送給鏈路層。在目標端主機中，網(wǎng)絡層先是收到來自鏈路層的一個分組，再將分組頭剝?nèi)ィ⑾蛏蟼魉徒o傳輸層。網(wǎng)絡層也叫通信子網(wǎng)層，主要負責對通信子網(wǎng)進行監(jiān)控。其基本功能是：在兩個通信的端系統(tǒng)之間，為建立、保持及釋放連接和數(shù)據(jù)傳送而供應路由選擇、數(shù)據(jù)交換、流量限制、擁塞限制、差錯限制及復原等功能。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是兩個干脆連接的節(jié)點間的通信協(xié)議，他不能解決數(shù)據(jù)經(jīng)過通信子網(wǎng)中多個轉(zhuǎn)接節(jié)點的通信問題。設置網(wǎng)絡層的主要目的就是要為報文分組以最佳路徑通過通信子網(wǎng)到達目的主機供應服務，而網(wǎng)絡用戶不必關(guān)切網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)與所運用的通信介質(zhì)1.2.4網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層（Networklayer) 網(wǎng)絡層主要負責限制通信子網(wǎng)的運行1.主要作用 要為報文分組以最佳路徑通過通信子網(wǎng)到達目的主機供應服務。 將源端發(fā)出的分組經(jīng)各種途徑送到目的端。

441.2.4網(wǎng)絡層2.主要功能

路徑選擇與中繼（數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)）流量限制與擁塞限制網(wǎng)絡連接建立與管理供應數(shù)據(jù)分組/重組功能，形成網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)單元（包－packet)差錯的檢測與訂正計帳功能網(wǎng)絡互連451.2.4網(wǎng)絡層3.網(wǎng)絡層向傳輸層供應服務的類型

面對連接服務（虛電路） 三個階段： 網(wǎng)絡連接建立 數(shù)據(jù)傳輸 網(wǎng)絡連接釋放類型 永久虛電路（PVC) 交換虛電路（SVC)461.2.4網(wǎng)絡層無連接服務（數(shù)據(jù)報）特點： 不須要事先建立好一個連接 每個分組都有完整的目的地址信息 每個分組都可以獨立選擇不同的路由類型： 數(shù)據(jù)報（datagram） 確認交付（confirmeddelivery） 懇求回答（requestreply）471.2.4網(wǎng)絡層3.主要協(xié)議

IP、ARPR、ARP（TCP/IP) IPXX.25DECNETAppletalk

RIPOSPFIGRPBGP4（路由選擇協(xié)議）481.2.5

傳輸層49只運行于全部主機上。在源端主機中，傳輸層將來自會話層的報文，依據(jù)當前網(wǎng)絡的要求分成若干分組。每個分組都要標記上目標主機及分組序號，再依據(jù)依次將一個分組向下發(fā)送給網(wǎng)絡層。在目標端主機中，當傳輸層收到來自網(wǎng)絡層的分組后，要依據(jù)分組序號將其重新組裝成報文，然后向上傳送給會話層(把網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)包進行拆分及組裝)。傳輸層是七層模型中最關(guān)鍵的一層，其基本功能是：將報文分割為分組或?qū)⒎纸M組織成報文；為會話實體供應傳輸連接的建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放，為源主機和目的主機之間供應牢靠透亮的數(shù)據(jù)傳送。該層位于面對通信業(yè)務的通信子網(wǎng)和面對網(wǎng)絡應用的資源子網(wǎng)之間，同時也是主機與通信處理機（網(wǎng)卡）的界面。

1.2.5傳輸層50

傳輸層的任務是向用戶供應牢靠的、透亮的、端到端（EndtoEnd）的數(shù)據(jù)傳輸，以及差錯限制和流量限制機制。由于它的存在，網(wǎng)絡硬件技術(shù)的任何變更對高層都是不行見的。也就是說，會話層、表示層、應用層的設計不必考慮底層硬件細微環(huán)節(jié)。所謂端到端是相對鏈接而言的。OSI參考模型的四層到七層屬于端到端方式（端口號），而一層到三層屬于鏈接方式（源、目的地址）。在通信雙方的兩機器之間，有一對應用程序或進程干脆對話，他們并不關(guān)切底層的實現(xiàn)技術(shù)，這是端到端的；底層的鏈接方式就不一樣，他要負責處理通信鏈路中的任何相鄰機器之間的通信。一般狀況下，傳輸層為每一條傳輸連接生成一條網(wǎng)絡連接，而須要高吞吐率的傳輸連接可以同時占用多條網(wǎng)絡連接，相反，為了節(jié)約網(wǎng)絡帶寬及降低費用，也可以有多條傳輸連接復用同一條網(wǎng)絡連接。

1.2.5傳輸層傳輸層（TransportLayer) 負責向用戶供應牢靠的、透亮的、端到端的數(shù)據(jù)傳輸，以及差錯限制和流量限制機制1.主要作用 要為報文分組以最佳路徑通過通信子網(wǎng)到達目的主機供應服務。 將源端發(fā)出的分組經(jīng)各種途徑送到目的端。511.2.5傳輸層2.主要功能1）為高層供應端到端的、牢靠的、數(shù)據(jù)傳輸服務 端到端是一對應用程序或進程的干脆對話服務類型： 面對連接服務 無連接服務2）流量限制521.2.5傳輸層3）建立與釋放傳輸連接建立連接 依據(jù)傳輸層地址建立兩個傳輸用戶之間的連接 傳輸?shù)刂稵SAP=IP地址＋端口號保持連接，進行數(shù)據(jù)交換釋放連接4）差錯檢測5）依次限制531.2.5傳輸層3.主要協(xié)議

Internet傳輸層協(xié)議：TCPUDP TCP面對連接 連接建立，三次握手 數(shù)據(jù)傳輸 連接釋放 UDP 無連接 541.2.6會話層在OSI環(huán)境中，一次會話（會見）是指兩個用戶進程之間為完成一次完整的通信而建立的會話連接。反過來說，應用進程之間為完成某項處理任務就要進行一系列內(nèi)容相關(guān)的信息交換，會話層的目的就是為有序地、便利地進行這種信息交換，供應有效的限制和管理機制。會話層允許在不同機器上的兩個應用建立、運用和結(jié)束會話，在會話的兩臺機器之間建立對話限制，管理哪邊發(fā)送、何時發(fā)送、占用多長時間等。當兩個應用進程進行相互通信時，希望有第三者的進程能組織他們的通話，協(xié)調(diào)他們之間的數(shù)據(jù)流，以便使應用進程專注于信息交互，這就是設立會話層的目的。從OSI參考模型上看，會話層之上各層是面對應用的，會話層之下各層是面對通信的。會話層在兩者之間起到連接的作用。會話層的主要功能是向會話的應用進程之間供應會話組織和同步服務，對數(shù)據(jù)的傳送供應限制和管理，以達到協(xié)調(diào)會話過程、為表示層實體供應更好的服務。（經(jīng)紀人）551.2.6會話層會話層（SessionLayer) 會話層負責管理在不同機器上的兩個應用進程之間會話的建立、運用和結(jié)束，管理表示層實體之間的數(shù)據(jù)交換。1.主要作用 組織、協(xié)商和管理兩個應用進程之間的會話，并管理它們之間的數(shù)據(jù)交換561.2.6會話層2.主要功能建立、管理和終止應用程序的會話限制和管理表示層實體之間的數(shù)據(jù)交換會話連接同步會話交互管理異樣報告571.2.7表示層58表示層包含了處理網(wǎng)絡應用程序數(shù)據(jù)格式的協(xié)議。表示層從應用層獲得數(shù)據(jù)并將其格式化（排成一個有含義的格式）并傳送給會話層，供網(wǎng)絡通信運用。這一層也供應諸如數(shù)據(jù)加密的服務來負責處理平安問題，供應壓縮數(shù)據(jù)的服務以盡量削減網(wǎng)絡上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。比表示層低的層次用于將數(shù)據(jù)從源端主機傳送到目的端主機，而表示層則要保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)傳送后其意義不變。因此，表示層要解決的問題是如何描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使之與機器無關(guān)。各個不同的端系統(tǒng)可能有不同的數(shù)據(jù)表示：不同的機器字長、不同的浮點數(shù)格式以及不同的字符編碼等。因此，同一個信息在不同的端系統(tǒng)上會表現(xiàn)為不同的內(nèi)部形式。明顯這些不同的內(nèi)部數(shù)據(jù)表示不能用來在開放系統(tǒng)之間交換。開放系統(tǒng)之間必需有一種共同的語言作為信息交換的工具，這種工具應當與任何實際系統(tǒng)無關(guān)，即具有抽象性，有很強的表達實力，還能便利地轉(zhuǎn)變成各種具體形式。（掩蓋機器真相）1.2.7表示層表示層（ProsentationLayer)

負責處理網(wǎng)絡應用程序的數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)壓縮與加密1.主要作用

供應數(shù)據(jù)表示、代碼格式和數(shù)據(jù)傳輸語法協(xié)商，保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)傳送后其意義不變更591.2.7表示層2.主要功能

轉(zhuǎn)換信息的格式和編碼，負責將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成接收端設備可以識別的數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)語法的轉(zhuǎn)換 標準語法－傳輸語法（TransferSyntax)

語法：數(shù)據(jù)的表示形式

語義：數(shù)據(jù)所包含的內(nèi)容和意義601.2.7表示層

數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)格式和結(jié)構(gòu)表示連接管理機制為應用層供應表示連接服務原語611.2.7表示層4.表示層協(xié)議

1）文字表示

EBCDIC

ASCII

2）圖像表示

PICT

TIFF JPEG

621.2.7表示層3）聲音、影像表示

MIDI(數(shù)字化音樂) MPEG(動態(tài)影像的壓縮和編碼標準) QuickTime(操作系統(tǒng)的音頻和視頻標準）

631.2.8應用層64應用層是OSI模型的最高層，它為用戶的應用進程訪問OSI環(huán)境供應服務，是最終用戶應用程序訪問網(wǎng)絡服務的地方。OSI關(guān)切的主要是進程之間的通信行為，因而對應用進程所進行的抽象只保留了應用進程與應用進程間交互行為的有關(guān)部分。經(jīng)過抽象后的應用進程就是應用實體（AppilcationEntity，AE）。對等應用實體間的通信運用應用協(xié)議。應用協(xié)議的困難性差別很大，有的涉及兩個實體，有的涉及多個實體，而有的應用協(xié)議則涉及兩個或多個系統(tǒng)。為完成作業(yè)所必需的、用于這一連串處理的實體（例如計算機程序）稱為應用進程（AppilcationProcess，AP）。在OSI的AP功能中，對與通信有關(guān)的功能進行了模塊化處理，以使得他無論在什么計算機系統(tǒng)中，都可以同樣運用。這些與通信有關(guān)的功能稱為應用實體。可以說，AE是AP中通信功能的代辦。1.2.8應用層應用層（AoolicationLayer) 是唯一向應用程序供應服務的層，它負責整個網(wǎng)絡應用程序一起很好地工作1.主要作用

實現(xiàn)開放系統(tǒng)中的應用進程的相互通信，為用戶的應用進程訪問OSI環(huán)境供應服務651.2.8應用層2.主要功能應用層干脆把網(wǎng)絡服務供應應用戶，包含很多用戶須要的應用服務完成一系列與處理業(yè)務有關(guān)的服務功能給應用進程訪問OSI環(huán)境供應手段661.2.8應用層3.OSI標準的應用層協(xié)議文件傳送、訪問與管理協(xié)議（FTAM）公共管理信息協(xié)議（CMIP）虛擬終端協(xié)議（VTP）事務處理協(xié)議（TP）遠程數(shù)據(jù)庫訪問協(xié)議（RDA）制造業(yè)報文規(guī)范協(xié)議（MMS）書目服務協(xié)議（DS）報文處理系統(tǒng)協(xié)議（MHS）671.2.9 OSI模型中的數(shù)據(jù)傳輸

1.數(shù)據(jù)單元 是指各層傳輸數(shù)據(jù)的最小單位1)類型 接口數(shù)據(jù)單元(IDU－InterfaceDataUnit)

服務數(shù)據(jù)單元（SDU－ServiceDataUnit） 協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU－ProtocolDataUnit）681.2.9 OSI模型中的數(shù)據(jù)傳輸

2）各層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元 數(shù)據(jù)(DATAStream) 應用層 數(shù)據(jù)(DATAStream) 表示層 數(shù)據(jù)(DATAStream) 會話層 數(shù)據(jù)段(DATA) 傳輸層 數(shù)據(jù)包（Packet） 網(wǎng)絡層 數(shù)據(jù)幀（Frame） 數(shù)據(jù)鏈路層 比特(bit) 物理層691.2.9 OSI模型中的數(shù)據(jù)傳輸

2.實際數(shù)據(jù)傳輸路途

發(fā)送端 應用層表示層會話層....物理層接收端 物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層….應用層701.2.9 OSI模型中的數(shù)據(jù)傳輸

711.2.10 OSI參考模型的意義72OSI參考模型為促進網(wǎng)絡標準化，從而促進網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展、網(wǎng)絡應用的普及，起過特別重要的主動作用。OSI模型僅僅告知我們每一層應當做什么，它并未準確地描述用于各層的協(xié)議和服務。雖然ISO已經(jīng)為各層制定了標準，但它們并不是參考模型的一部分，而是作為獨立的國際標準公布的。因此，OSI模型本身不是網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的全部內(nèi)容。然而，它精確地描述了計算機網(wǎng)絡的功能特性，即計算機網(wǎng)絡是怎樣在兩個端用戶之間供應訪問通路的，從而清晰地刻畫了計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)，深刻地揭示了網(wǎng)絡運行的根本原理，因此對于探討計算機網(wǎng)絡是特殊有用的。OSI模型提出了三個明確區(qū)分的主要概念：服務、接口和協(xié)議。每一層都為它上面的層供應一些服務，服務定義這一層做些什么，而不管上面的層如何訪問它或該層如何工作。一層的接口告知鄰近的上層進程如何訪問它，它定義須要的一些參數(shù)并預期其結(jié)果。它也與該層如何工作無關(guān)。一個層次中運用的對等協(xié)議是這一層的內(nèi)部事務。只要能完成工作，它可以運用任何協(xié)議；也可以變更協(xié)議而不會影響到它上面的層。因此，OSI模型中的協(xié)議具有更好的隱藏性，在技術(shù)發(fā)生變更時比較簡潔被替換。OSI模型產(chǎn)生在協(xié)議獨創(chuàng)之前，所以它沒有偏向任何特定的協(xié)議，故特別通用。1.2.10 OSI參考模型的缺陷73OSI模型自推出后漸漸成為網(wǎng)絡技術(shù)界所公認的標準，一些知名的協(xié)議（如TCP/IP）也力圖修改自己以便更接近OSI。當前流行的大多數(shù)協(xié)議都遵守該標準。它的成功可以歸結(jié)為這樣一些主要因素：ISO是一個各國專家參與的組織，這些專家為各行各業(yè)的權(quán)威，他們所制定的標準當然具有權(quán)威性。OSI模型只是一種風格，一種思索問題的方式，不包含具體協(xié)議。這就是說，他只規(guī)定了各層的任務，至于怎樣完成這些任務卻沒有具體規(guī)定，這就給技術(shù)進步帶來的變革留出了余地，從而充分顯示了模型的生命力，它所接受的思維方式將使它自己長存。OSI模型的開放特點使得它不會拘泥于一家之言，不會被某一廠家壟斷。最終，ISO組織是一個非盈利組織，不必考慮利潤問題，這就使得它不易受大公司利益的左右。很多專家曾經(jīng)認為，OSI模型及其協(xié)議將取代全部其它模型及協(xié)議，然而這并未成為事實。其主要緣由可歸結(jié)如下。（1）標準建立的時間不巧。（2）協(xié)議和模型都有缺陷。（3）由于OSI模型和協(xié)議太困難了，因此最初的實現(xiàn)又大、又笨拙，并且很慢。（4）人們認為，OSI是歐洲電信部門、歐共體以及美國政府官員的產(chǎn)物。這雖然并不完全正確，但產(chǎn)生了不利影響的普遍心理：政府官員試圖把技術(shù)上不足的標準強加給探討人員或程序員以推動計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，這種想法明顯是不切實際的。1.3 TCP/IP參考模型74TCP/IP模型包含了一簇網(wǎng)絡協(xié)議，TCP和IP是其中最重要的兩個協(xié)議。這一簇協(xié)議產(chǎn)生的時間早于OSI模型，他們工作得很好，已經(jīng)被公認為事實上的標準，是國際互連網(wǎng)所接受的標準協(xié)議。TCP/IP模型由四個層次組成，如圖1.3.1所示。下面我們依次簡要介紹網(wǎng)絡接口層、網(wǎng)絡互連層、傳輸層及應用層。1.3 TCP/IP參考模型TCP/IP參考模型

75圖.1 網(wǎng)絡接口層76網(wǎng)絡接口層（Host-to-networkLayer）也稱為主機-網(wǎng)絡層。在TCP/IP參考模型中沒有具體定義這一層的功能，只是指出通信主機必需接受某種協(xié)議連接到網(wǎng)絡上，并且能夠傳輸網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分組。具體運用哪種協(xié)議，在本層里沒有規(guī)定。事實上依據(jù)主機、網(wǎng)絡類型與網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的不同，局域網(wǎng)基本上接受了IEEE802系列的協(xié)議，如IEEE802.3以太網(wǎng)協(xié)議、IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)協(xié)議；廣域網(wǎng)較常接受的協(xié)議有PPP（Point-to-Point）、幀中繼、X.25等。事實上，網(wǎng)絡接口層運行的協(xié)議就是原來物理網(wǎng)絡所運行的低兩層協(xié)議（如以太網(wǎng)）或低三層協(xié)議（如X.25）。一般地說，網(wǎng)絡接口層協(xié)議就運行在網(wǎng)卡中，即網(wǎng)卡驅(qū)動程序。1.3.1 網(wǎng)絡接口層網(wǎng)絡接口層（Host-to-networkLayer）功能：與OSI協(xié)議中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及網(wǎng)絡層的一部分功能相對應協(xié)議：各通信子網(wǎng)本身固有的協(xié)議

IEEE802.3IEEE802.5…….771.3.2 網(wǎng)絡互連層78網(wǎng)絡互連層（InternetLayer）協(xié)議即IP協(xié)議（InternetProtocol），運行在IP網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡接口層協(xié)議之上，供應無連接的網(wǎng)絡服務。它跨接了兩個不同的或相同的網(wǎng)絡，如下圖所示。這一層是整個體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，分組路由和避開堵塞是其主要任務。TCP/IP協(xié)議連接X.25分組交換網(wǎng)和局域網(wǎng)LANIP網(wǎng)關(guān)DCEYDCEX分組交換網(wǎng)主機AX.25-3X.25-2X.25-1IPTCP主機BLLCMACPHYIPTCPX.25-3X.25-2X.25-1X.25-3X.25-2X.25-1X.25-3X.25-2X.25-1LLCMACPHYIP1.3.2 網(wǎng)絡互連層79IP協(xié)議實現(xiàn)了不同物理網(wǎng)絡的無縫連接，屏蔽了不同物理網(wǎng)絡的細微環(huán)節(jié)。在用戶看來，Internet是一個單一的網(wǎng)絡，因為在IP層，我們看到的是全網(wǎng)（Internet）統(tǒng)一格式的IP分組。事實上，IP分組必須要通過實際的物理網(wǎng)絡來傳送。不同的物理網(wǎng)絡要求有不同的幀格式和幀長度。IP層從網(wǎng)絡接口層收到的是前一物理網(wǎng)絡的一個去掉了幀頭和幀尾的IP分組，這個分組在前一網(wǎng)絡中是作為數(shù)據(jù)被封裝的。IP層下面要進行的工作是間接尋徑，即找尋為了將此分組送到目標主機，應當將該分組傳送到下面哪個IP網(wǎng)關(guān)。在確定了下一個網(wǎng)關(guān)后，就要確定應當將此分組發(fā)送到哪一個物理網(wǎng)絡上，這步操作稱為干脆尋徑，如圖1.3.2所示1.3.2 網(wǎng)絡互連層80圖1.3.2說明IP協(xié)議的示意圖主機B物理網(wǎng)絡Internet路由器主機Aabdf1324e5c1.3.3 傳輸層81傳輸層（TransportLayer）的主要功能是負責端到端的對等實體之間進行通信，對高層屏蔽了底層網(wǎng)絡的實現(xiàn)細微環(huán)節(jié)。TCP/IP參考模型的傳輸層完全是建立在包交換通信子網(wǎng)基礎(chǔ)之上的，他定義了兩個協(xié)議：傳輸限制協(xié)議（TransportControlProtocol，TCP）與用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UserDatagramProtocol，UDP）。TCP協(xié)議是牢靠的、面對連接的協(xié)議。它用于包交換的計算機通信網(wǎng)絡、互連系統(tǒng)及類似的網(wǎng)絡上，保證通信主機之間有牢靠的字節(jié)流傳輸。UDP協(xié)議是一種不行靠的、無連接協(xié)議。他最大的優(yōu)點是協(xié)議簡潔，額外開銷小，效率較高；缺點是不保證正確傳輸，也不解除重復信息的發(fā)生。須要牢靠數(shù)據(jù)傳輸保證的應用應選擇TCP協(xié)議；相反，對數(shù)據(jù)精度要求不是太高，而對速度、效率要求很高的環(huán)境，如音頻和視頻的傳輸，應當選用UDP協(xié)議。1.3.4 應用層82應用層（ApplicationLayer）是TCP/IP協(xié)議簇的最高層，他包含了OSI參考模型中會話層、表示層和應用層這些高層協(xié)議的全部功能。目前，互聯(lián)網(wǎng)上常用的應用層協(xié)議有下面幾種。（1）簡潔郵件傳輸協(xié)議（SMTP）：負責互聯(lián)網(wǎng)中電子郵件的傳遞。（2）超文本傳輸協(xié)議（HTTP）：供應Web服務。（3）遠程登錄協(xié)議（TELNET）：實現(xiàn)對主機的遠程登錄功能，常用的電子公告牌系統(tǒng)BBS運用的就是這個協(xié)議。（4）文件傳輸協(xié)議（FTP）：用于交互式文件傳輸，如下載軟件運用的就是這個協(xié)議。（5）網(wǎng)絡新聞傳輸協(xié)議（NNTP）：為用戶供應新聞訂閱功能，每個用戶既是讀者又是作者（6）域名服務（DNS）：實現(xiàn)邏輯地址（如IP地址）到域名地址的轉(zhuǎn)換。（7）簡潔網(wǎng)絡管理協(xié)議（SNMP）：對網(wǎng)絡設備和應用供應相應的管理。（8）路由協(xié)議（如RIP/OSPF）：完成網(wǎng)絡設備間路由信息的交換和更新。這些協(xié)議中用戶常常接觸到的有SMTP、HTTP、TELNET、FTP、NNTP。一些協(xié)議是最終用戶不須要干脆了解但