計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第4版）課件

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第4版）課件

第1章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

郭慶北

Iseguo〉b@uin.edu.cn

2009-02-25

第1章概述

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)

1.5.6OSI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)絡(luò)逐步發(fā)展成為

商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

■已成為僅次于全球電話網(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。

■現(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

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景

■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(AdvancedResearchProjectAgency)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(circuitswitching)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。

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

打電話。

■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

常可靠地傳送數(shù)據(jù)。

請注意名詞“結(jié)點”

■“結(jié)點”的英文名詞是node。

-雖然node有時也可譯為“節(jié)點，但這是

指像天線上的駐波的節(jié)點，這種節(jié)點很

像竹竿上的“節(jié)，

-在網(wǎng)絡(luò)中的node的標(biāo)準(zhǔn)譯名是“結(jié)點”而

不是“節(jié)點點

回顧一下電路交換的特點

1

■兩部電話機(jī)只需要用一對電線就能夠互

相連接起來。

更多的電話機(jī)互相連通

1

■5部電話機(jī)兩兩相連，需10對電線。

■/V部電話機(jī)兩兩相連，需/V(N-D/2對電線。

■當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時，這種連接方法需要的電線

對的數(shù)量與電話機(jī)數(shù)的平方成正比。

使用交換機(jī)

■當(dāng)電話機(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”的含義

■在這里，“交換”(switching)的含義是：

■轉(zhuǎn)接——把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話

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

1

■A和B通話經(jīng)過四個交換機(jī)

電路交換舉例

■C和D通話只經(jīng)過一個本地交換機(jī)

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。

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。

------------------報文------------------

1101000110101010110101011100010011010010

假定這個報文較長

不便于傳輸

分組交換的原理（二）

1

■每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。

------------------報文------------------

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）。

龍組1

<-----------------------

-------------------分組2

________________________________人_______________________________

ail~i~i-

-------------------優(yōu)組3

aS~i~i-

分組首部的重要性

1

■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。

筆且1

首部數(shù)據(jù)

分組2

_____八------------

首部數(shù)據(jù)

分組3

首部數(shù)據(jù)

收到的數(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。

------------------報文------------------

1101000110101010110101011100010011010010I

■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。

45分鐘

分組交換網(wǎng)的示意圖

H」

注意分組路徑的變化!I

結(jié)點交換機(jī)

B

主機(jī)6

H

EH向H發(fā)送分組

A26

向發(fā)送分組

HH1H5

c5

分組交換網(wǎng)

H3

注意分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程

注意結(jié)點交換機(jī)有多個端口

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。

-可靠完善的網(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

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)o

■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。

ARPANET的成功使

j.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

以主機(jī)為中心以分組交換網(wǎng)為中心

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)

■19833984年，形成了因特網(wǎng)Internet。

■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)。

NSFNETo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。

■1993年因特網(wǎng)主干網(wǎng)的速率提高到45Mb/s

（T3速率）o

三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

1?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。

三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

1

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

(NetworkAccessPoint),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)

■主機(jī)到主勺通信可能經(jīng)過多ISPo

大公司地區(qū)ISP

網(wǎng)絡(luò)接入點網(wǎng)絡(luò)接入點

NAP主干服務(wù)NAP

（對等點）提供者（對等點）

地區(qū)ISP地區(qū)

本地公司本地4sp

校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)

45分鐘

J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

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(InternetDraft)———在這

個階段還不是RFC文檔。

■建議標(biāo)準(zhǔn)(ProposedStandard)-----從

這個階段開始就成為RFC文檔。

■草案標(biāo)準(zhǔn)(DraftStandard)

■因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(InternetStandard)

1.2.4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

⑵中國教育和科研計算機(jī)網(wǎng)CERNET

⑶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)中國長城互聯(lián)網(wǎng)CGWNET

(9)中國衛(wèi)星集團(tuán)互聯(lián)網(wǎng)CSNET

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）

1

-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

i~~———

-從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類

■廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)

■局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)

■城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)

■接入網(wǎng)AN(AccessNetwork)

廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及

局域網(wǎng)的關(guān)系

廣域網(wǎng).

/、

城域網(wǎng)--------城域網(wǎng)

C/?二\—

接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)

局域網(wǎng)校園網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)局域網(wǎng)

1.3.2幾種不同的分類方法

?!_____________________

■從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類

■公用網(wǎng)(publicnetwork)

■專用網(wǎng)(privatenetwork)

1.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)

L1.4.1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“比特每秒、

或b/s(bit/s)o

常用的帶寬單位

1

■更常用的帶寬單位是

■千比每秒，即kb/s(103b/s)

■兆比每秒，即Mb/s(106b/s)

■吉比每秒，即Gb/s(109b/s)

■太比每秒，即Tb/s(ab/s)

-請注意：在計算機(jī)界，K=21。1024

M=22。,G=23。,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

0.25jus

Tt7范為時間

4Mb/s

每秒4x106個比特

1.4.2時延(delay或latency)

■發(fā)送時延（傳輸時延）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。

數(shù)據(jù)塊長度（比特）

發(fā)送時延=

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

定的距離而花費的時間。

■信號傳輸速率（即發(fā)送速率）和信號在

信道上的傳播速率是完全不同的概念。

信道長度（米）

傳播時延=

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latency)

1

■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：

|總時延二發(fā)送時延+傳播時延+處理時延|

三種時延所產(chǎn)生的地方

1

在隊列中產(chǎn)生從結(jié)點A向結(jié)點B發(fā)送數(shù)據(jù)

處理時延

在鏈路上產(chǎn)生

在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送時延傳播時延

（即傳輸時延）

數(shù)據(jù)

隊列鏈路

結(jié)點A發(fā)送器結(jié)點B

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

1

（傳播）時延，

1HI?lA?

市范

鏈路

■鏈路的時延帶寬積又稱為以比特為單位

的鏈路長度。

往返時延RTT

■往返時延RTT(Round-TripTime)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

■網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)哪康模簩?shù)據(jù)盡可能高效，但必須

正確無誤的從源端傳輸?shù)侥康亩恕?/p>

■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(dejure)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例如)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。

以太網(wǎng)幀（示例）

DestinatioSoursetypeCRC

addr

ad;

6246-15004

TypeIPdatagram

0800

TypeARPPAD

0806request/reply

TypeRARPPAD

0835request/reply

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

只看這兩個文件傳送模塊

計算機(jī)1好像文件及文件傳送命令計算機(jī)2

把文件交給下層模塊把收到的文件交給

進(jìn)行發(fā)送上層模塊

虛擬通信

再設(shè)計一個通信服務(wù)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

通信服務(wù)模塊

把文件交給下層模塊把收到的文件交給

進(jìn)行發(fā)送上層模塊

再設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)接入模塊

計算機(jī)1計算機(jī)2

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)是抽象的，而實現(xiàn)則是具體的，是真

正在運行的計算機(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

TCP/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)

1

■應(yīng)用層(applicationlayer)

■運輸層(transportlayer)

■網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)

■數(shù)據(jù)鏈路層(datalinklayer)

■物理層(physicallayer)

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

"^1---------------------------

計算機(jī)1計算機(jī)2

1.計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機(jī)1計算機(jī)2

ARAP2

55

4運輸層報文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層4

Z

3,加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為IP數(shù)據(jù)報（或分組）3

22

11

Q□

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機(jī)1計算機(jī)2

ARAP2

55

44

3IP數(shù)據(jù)報再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層3

2加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀2

11

0□

1.計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機(jī)1計算機(jī)2

叫

5

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

0

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

務(wù)

計算機(jī)1計算機(jī)2

ARAP2

55

44

33

2電信號（或光信號）在物理媒體中傳播2

從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層1

0—物理傳輸媒體

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機(jī)1計算機(jī)2

ARAP2

55

44

33

22

1物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層1

0

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

務(wù)

計算機(jī)1計算機(jī)2

ARAP2

55

44

3

數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊?/p>

22

取出數(shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層

11

0□

1.計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機(jī)1計算機(jī)2

ARAP2

C7I

55

4

網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分

3

上交給運輸層

22

11

Q□

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

"^1--------------

計算機(jī)1計算機(jī)2

ARAP2

55

運輸層剝?nèi)ナ撞浚〕鰯?shù)據(jù)部分

4上交給應(yīng)用層4

33

22

11

0

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機(jī)1計算機(jī)2

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

務(wù)

計算機(jī)1注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟斡嬎銠C(jī)2

5

4

3

2

1

Q

封裝

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機(jī)1計算機(jī)2

5

4

計算機(jī)2的物理層收到比特流后

3交給數(shù)據(jù)鏈路層

2H2H3H4H5.應(yīng)用程序數(shù)據(jù)T2

110100110100101比特流110101110101

Q

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機(jī)1計算機(jī)2

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機(jī)1計算機(jī)2

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機(jī)1計算機(jī)2

//

叫

5

4應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層PDU首部后4

把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進(jìn)程二

3

2

1

Q

計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

-Jr-

計算機(jī)1計算機(jī)2

我收到了AP1發(fā)來的//

AR應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！，AP2

55

44

33

22

11

0□

1.5.4實體、協(xié)議、服務(wù)

和服務(wù)訪問點

-實體(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(ServiceAccessPoint)。

實體、協(xié)議、服務(wù)

和服務(wù)訪問點（續(xù)）

第n+1層

/r/r|~?

弟n層

服務(wù)原語

■服務(wù)在形式上是由一組原語(或操作)來描述

的

■請求(request)：一個實體希望得到完成某些

操作的服務(wù)；

■指示(indication)：通知一個實體,有某個

事件發(fā)生；

■響應(yīng)(response)：一^個實體希望響應(yīng)一1個事

庫；

■證實(confirm)：返回對先前請求

■服務(wù)原語（續(xù)）

------------------------------------

■服務(wù)有“有證實”和“無證實”之分，有證實服務(wù)

包括請求、指示、響應(yīng)和證實，如CONNECT服

務(wù)；無證實服務(wù)則只有請求和指示，如無確認(rèn)

數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)

服務(wù)原語(續(xù))

OSI相鄰層通信

開放系統(tǒng)1開放系統(tǒng)2

服務(wù)用戶I(N+1)層服務(wù)用戶

1請求3響應(yīng)

▲

.........HSAPj-............................SAP

'，

2指示

4證實

服務(wù)提供商N層服務(wù)提供商

1.5.5面向連接服務(wù)與

無連接服務(wù)_

■面向連接月艮務(wù)(connection?oriented)

■面向連接服務(wù)具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連

接釋放這三個階段。

■無連接月艮務(wù)(connectionless)

■兩個實體之間的通信不需要先建立好連接。

■是一種不可靠的服務(wù)。這種服務(wù)常被描述為

“盡最大努力交付”(besteffortdelivery域“盡

力而為”。

面向連接的服務(wù)特征

■數(shù)據(jù)傳輸之前建立連接，需要一些連接建立時

間（所建立的連接稱為虛擬路徑或虛擬通路）

■網(wǎng)絡(luò)中的路由器不需要進(jìn)行路由決定

■分組的額外開銷較少，因為只需要電路編號，

而不需要IP地址

■使用確認(rèn)，以使更高層確保數(shù)據(jù)傳遞到目的地

■適合于非突發(fā)性的業(yè)務(wù)，即較長的穩(wěn)定發(fā)送

面向連接（圖示）

Router

Host

工連接的服務(wù)

■每個數(shù)據(jù)報分組都分別處理，從而增加了額外

開銷

■存儲和轉(zhuǎn)發(fā)處理將分組從一個路由器移動到另

一個路由器，而移動過程中每個路由器都必須

為每個分組進(jìn)行獨立的路由決定

■分組可能不按順序到達(dá)目的地，接收方需花費

一些時間進(jìn)行重組

■使用確認(rèn)，以使更高層確保數(shù)據(jù)傳遞到目的地

Router

1.5.6OSI與TCP/IP

體系結(jié)構(gòu)的比較

OSI的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP的三個服務(wù)層次

應(yīng)用層

各種

（各種應(yīng)用層協(xié)議如應(yīng)用服務(wù)

TELNET,FTP,

SMTP等）

/運輸服務(wù)）

運輸層（TCP或UDP）/一（可靠或不可靠）//

無連接分組交付服務(wù)

網(wǎng)際層IP//

網(wǎng)絡(luò)接口層Ethernet,802.3,802.5,FDDI等等

JTCP〃岐持所有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)鏈路

/層和物理層協(xié)議

TCP/IP四層協(xié)議

的表示方法舉例

主機(jī)A主機(jī)B

/~/~

4應(yīng)用層路由器應(yīng)用層

3運輸層2^7運輸層

2網(wǎng)際層網(wǎng)際層網(wǎng)際層

網(wǎng)絡(luò)

1網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)

接口層接口層/接口層

網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2

a3

IPoverEverything

IP可應(yīng)用到各式各樣的網(wǎng)絡(luò)上

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?

*

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?

*也區(qū)兩的6

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)各層功能簡介

■物理層（0/1）

■涉及到通信在信道上傳輸

的原始比特流

■物理層主要處理機(jī)械的、

電氣的、光學(xué)的功能的和

過程的（協(xié)議）接口，如定

義了電纜如何與網(wǎng)絡(luò)適配

卡、路由器、交換機(jī)等網(wǎng)

絡(luò)傳輸設(shè)備相連

數(shù)據(jù)鏈路層

■數(shù)據(jù)鏈路層（frame）

■1:成幀

■2：差錯控制

■3：流量控制

■4：尋址

數(shù)據(jù)鏈路層（續(xù)）

■數(shù)據(jù)鏈路層：（LLC、MAC）

■1.邏輯鏈路控制層（LLC）：

■為網(wǎng)絡(luò)層的各層協(xié)議提供服務(wù)，而上層可能運

行不同的協(xié)議，通過SAP訪問上層不同協(xié)議；

差錯檢驗和流量控制

■2.介質(zhì)訪問控制層（MAC）:

■為和物理層通訊而存在，如何訪問傳輸介質(zhì)

網(wǎng)絡(luò)層

■網(wǎng)絡(luò)層（分組）

■1:路由選擇（靜態(tài)路由、動態(tài)路由選擇算法）

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議、外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議）

■2：擁塞控制（擁塞控制算法）

■3：異種網(wǎng)絡(luò)的互連

■4：記賬功能

網(wǎng)絡(luò)層的主要協(xié)議

■IP本層提供無連接的傳輸服務(wù)(不保證送

達(dá)，不保序)。本層的主要功能是尋找一條能

夠把分組送到目的地的路徑。

■ICMP(InternetControlMessageProtocol)提

供控制和傳遞消息的功能；

■ARPAddressResolutionProtocol)為已知的

IP地址確定相應(yīng)的MAC地址；

■RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)

根據(jù)MAC地址確定相應(yīng)的IP地址。

IP分組結(jié)構(gòu)

--------------------------------------------------------------32Bits-------------------------------------------------------------->

VersionIHLTypeofserviceTotallength

IdentificationFFFragmentoffset

TimetoliveProtocolHeaderchecksum

Sourceaddress

Destinationaddress

二Options(0ormorewords);

傳輸層

■傳輸層（數(shù)據(jù)包）

■“點到點”與“端到端”

■1:網(wǎng)絡(luò)連接管理

■2：差錯控制應(yīng)用層

■3：流量控制面向連接的

傳輸層?TCP

無連接的

網(wǎng)絡(luò)層?UDP

傳輸層提供了兩種

網(wǎng)絡(luò)接口

傳輸協(xié)議

會話層和表示層

■會話層

■允許不同的計算機(jī)建立、管理和終止應(yīng)用程序

之間的會話

■表示層

■保證一個系統(tǒng)應(yīng)用層送出的信息可被另一個系

統(tǒng)的應(yīng)用程序所讀??；主要說明文件的格式、

圖形格式、多媒體格式、標(biāo)記語言格式以及解

釋數(shù)據(jù)加密和數(shù)據(jù)壓縮

?SNMP

網(wǎng)絡(luò)管理

名字管理

?Telnet、rlogin

?DNS