第2章 計算機網(wǎng)絡體系結構

ComputerNetworkTechnology計算機網(wǎng)絡技術第3版

第2章計算機網(wǎng)絡體系結構第2章計算機網(wǎng)絡體系結構知識目標領會計算機網(wǎng)絡體系結構的基本概念理解計算機網(wǎng)絡的分層了解網(wǎng)絡協(xié)議的概念技能目標能夠認識網(wǎng)絡的體系結構知道網(wǎng)絡協(xié)議的基本作用素質(zhì)目標培養(yǎng)探索未知世界的興趣養(yǎng)成認識客觀世界的規(guī)則意識

2.1計算機網(wǎng)絡體系結構概述一、背景：計算機網(wǎng)絡國家標準以及類型種類多。異構計算機網(wǎng)絡相互封閉、不能相互通信、無法接入因特網(wǎng)實現(xiàn)資源共享。必須統(tǒng)一網(wǎng)絡協(xié)議，制訂軟硬件標準。精確定義計算機網(wǎng)絡及其部件的功能，使不同的計算機能在相同功能中進行信息對接。

2.1.1劃分層次的必要性二、計算機網(wǎng)絡體系結構：

為使計算機網(wǎng)絡中計算機能相互交流，必須統(tǒng)一網(wǎng)絡協(xié)議、制訂軟、硬件標準，并將計算機網(wǎng)絡及其部件所應完成的功能精確定義，使不同計算機能夠在相同功能中進行信息對接。這就是通常所說的計算機網(wǎng)絡體系結構，簡稱“網(wǎng)絡體系結構”。

計算機網(wǎng)絡可完成的功能精確定義后，進行獨立劃分，按信息交換層次高低分層，每層能完成多個功能，層與層間互相支持又相互獨立。

2.1.1劃分層次的必要性計算機網(wǎng)絡體系分層的好處

(1)

層與層之間相互獨立

(2)

靈活性好

(3)

結構上可分割開

(4)

易于實現(xiàn)和維護

(5)

能促進標準化工作

2.1.2網(wǎng)絡協(xié)議一、計算機網(wǎng)絡協(xié)議

指計算機網(wǎng)絡中的計算機為了進行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定。規(guī)定了所交換數(shù)據(jù)的格式以及有關同步與時序的問題。對計算機網(wǎng)絡通信的數(shù)據(jù)流和通信全程進行約束，網(wǎng)絡同樣也制定了計算機網(wǎng)絡接口等一系列硬件設備的標準。

2.1.2網(wǎng)絡協(xié)議二、網(wǎng)絡協(xié)議三個要素:語法規(guī)定通信雙方“如何講”，即規(guī)定數(shù)據(jù)與控制信息的結構或格式。語義規(guī)定通信雙方“講什么”，即規(guī)定傳輸數(shù)據(jù)的類型以及通信雙方要發(fā)出什么樣的控制信息，執(zhí)行的動作以及做出何種響應。時序規(guī)定了信息交流的順序，即事件實現(xiàn)順序的詳細說明。

2.2OSI參考模型2.2.1OSI參考模型的產(chǎn)生

國際標準化組織InternationalStandardsOrganization（ISO）。1977年成立機構、1983年形成文件開放系統(tǒng)互連基本參考模型InternationalStandardsOrganization/OpenSystemInterconnectReferenceModel（ISO/OSIRM），簡稱OSI。

2.2.1OSI參考模型的產(chǎn)生OSI參考模型共有七層從低到高為：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。

2.2.2OSI參考模型的層次結構1.

物理層英文：PhysicalLayer

功能：解決“物理媒體數(shù)據(jù)傳輸”的問題，實現(xiàn)通信雙方的物理連接，以比特流（bits）形式透明地傳送數(shù)據(jù)信息，并向數(shù)據(jù)鏈路層提供透明的傳輸服務。數(shù)據(jù)單位——比特流（bits）。2.

數(shù)據(jù)鏈路層英文：DataLinkLayer

功能：解決“數(shù)據(jù)每步如何走”的問題，實現(xiàn)在相鄰節(jié)點間點對點的傳送一定格式的單位數(shù)據(jù)——數(shù)據(jù)幀。3．網(wǎng)絡層英文：NetworkLayer

功能：解決“數(shù)據(jù)走哪條路可到達目的地”問題，即尋址和路由。2.2.2OSI參考模型的層次結構3.

網(wǎng)絡層

讓兩終端系統(tǒng)能夠互連互通且決定最佳傳輸路徑，提供路由和尋址的功能，并具有擁塞控制和流量控制的能力?！獢?shù)據(jù)包。4.

傳輸層英文：TransportLayer功能：解決“數(shù)據(jù)傳輸具體到何處”的問題。負責數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)控制，實現(xiàn)兩個用戶進程間端到端的可靠通信，數(shù)據(jù)單元——報文段。5.

會話層

英文：SessionLayer功能：解決“通信時輪到誰講話和從何處講”的問題，用于建立、管理和終止應用程序或進程之間會話。2.2.2OSI參考模型的層次結構6.

表示層

英文：PresentationLayer

功能：解決“讀懂接收到的數(shù)據(jù)”的問題，用于處理兩個通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式，確保一個系統(tǒng)應用層發(fā)送的信息能夠被另外一個系統(tǒng)的應用層識別。7.

應用層

英文：ApplicationLayer

功能：解決“接收到數(shù)據(jù)后該做什么”的問題，是OSI參考模型中的最高層，為應用進程提供服務的。

2.2.2OSI參考模型的層次結構不同節(jié)點同等層之間信息交換與處理

2.3TCP/IP體系結構2.3.1TCP/IP體系結構的產(chǎn)生

20世紀90年代、TCP/IP體系結構、事實國際標準。

主要原因:TCP/IP體系結構簡單、易用、受市場青睞。因特網(wǎng)的推波助瀾作用。OSI參考模型沒建立、TCP/IP體系結構的因特網(wǎng)已大范圍覆蓋。壟斷軟硬件的美國制造商把TCP/IP體系結構固化到網(wǎng)絡設備與網(wǎng)絡軟件中。

2.3.1TCP/IP體系結構的產(chǎn)生

TCP/IP體系結構包括四層。網(wǎng)絡接口層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層。

OSI參考模型與TCP/IP體系結構的對應關系2.3.2TCP/IP的層次結構

一種折中的網(wǎng)絡層次結構，將各個體系結構的優(yōu)點集中，形成五層的體系結構：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、應用層。

2.4數(shù)據(jù)包在計算機網(wǎng)絡中的封裝與傳遞

對等層：兩個網(wǎng)絡設備在相互通信時只有對等層才能讀取和處理對方的數(shù)據(jù)包，才能夠相互溝通。協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ProtocolDataUnit，PDU）：對等層之間需要交換和處理的信息單位。封裝：按照本層協(xié)議的規(guī)定將每個數(shù)據(jù)傳輸單位的頭部和尾部加入特定的協(xié)議頭和協(xié)議尾。虛通信：只有對等層才能夠相互讀取對方發(fā)送的數(shù)據(jù)，通信鏈路是虛擬的。

2.4數(shù)據(jù)包在計算機網(wǎng)絡中的封裝與傳遞

數(shù)據(jù)傳輸

2.4數(shù)據(jù)包在計算機網(wǎng)絡中的封裝與傳遞數(shù)據(jù)包的封裝數(shù)據(jù)包解封裝

2.4數(shù)據(jù)包在計算機網(wǎng)絡中的封裝與傳遞

虛通信

本章小結本章主要介紹了計算機網(wǎng)絡的體系結構與計算機網(wǎng)絡協(xié)議,即討論了計算機網(wǎng)絡的層次