大學計算機-計算思維視角 課件 6.3 網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構

網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構計算機網(wǎng)絡概述章名：節(jié)名：什么是網(wǎng)絡協(xié)議什么是網(wǎng)絡體系結構OSI與TCP/IP參考模型123網(wǎng)絡協(xié)議什么是協(xié)議？人們在各種社會活動中，經(jīng)常要簽訂一些協(xié)議(合同)，就是協(xié)作各方為達到某種目的所制定的需要共同遵守的規(guī)則、約定和承諾。網(wǎng)絡協(xié)議的定義在計算機網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡協(xié)議是通信雙方對所傳輸信息的格式、控制信息的含義以及在信息傳輸過程中應如何操作的約定。人際交流協(xié)議和網(wǎng)絡通信協(xié)議的對比網(wǎng)絡協(xié)議網(wǎng)絡協(xié)議網(wǎng)絡協(xié)議的三要素協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)的結構與格式(報文格式)，如：HDLC：

協(xié)議數(shù)據(jù)單元各部分的含義，如：HDLC協(xié)議中，標志Flag表示報文的開始和結束。

通信過程中，通信雙方操作的執(zhí)行步驟和順序，如：A和B完成一個通信，當A發(fā)出請求B才會發(fā)出確認信息。FlagAdressCtrlDataFCSFlag語法：語義：時序：層次化的網(wǎng)絡體系結構計算機網(wǎng)絡是一個復雜的系統(tǒng)：包含不同的傳輸介質(zhì)(有線、無線)運行不同的操作系統(tǒng)(Windows、Unix)涵蓋不同的應用環(huán)境(移動、本地、遠程)承載不同種類業(yè)務(分時、交互、實時)實現(xiàn)方案：分而治之！分層處理：將復雜的問題分解成若干個小的簡單問題。網(wǎng)絡協(xié)議層次化的例子：郵政系統(tǒng)網(wǎng)絡體系結構計算機網(wǎng)絡被設計成一種層次結構——把復雜的信息傳輸劃分為若干個相對簡單的子功能，在不同層次上予以實現(xiàn)。每一層包含若干個協(xié)議，用于實現(xiàn)本層的功能。協(xié)議是按層次結構來組織的。協(xié)議定義了對等層之間通信規(guī)則。網(wǎng)絡層次結構模型與各層協(xié)議的集合稱為計算機網(wǎng)絡體系結構。層次化的網(wǎng)絡體系結構分層的好處：獨立性強各層都可以采用最合適的技術來實現(xiàn)。某層技術的改進不會影響其它層。上層只需關心下層能夠提供什么服務，而無需關心其實現(xiàn)方法。層次化的網(wǎng)絡體系結構分層的好處：適應性強只要提供的服務和接口不變，每層的實現(xiàn)方法可任意改變。結構清晰，使系統(tǒng)的設計、實現(xiàn)、調(diào)試和維護變得簡單和容易使相關人員能將精力集中于所關心的功能模塊。降低開發(fā)工作量和開發(fā)難度。網(wǎng)絡體系結構數(shù)據(jù)封裝就是在數(shù)據(jù)前面加上用于控制傳輸過程的控制信息，是協(xié)議語法的具體實現(xiàn)。過程如下：當某一層實體要進行通信時，它將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(即協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU)通過層間接口提交給下一層。下層收到上層的PDU后，將其加上報文頭部(header)形成本層PxiDU，然后將其傳遞給下一層。給下層數(shù)據(jù)加上header的過程稱為封裝(encapsulation)。網(wǎng)絡體系結構每一層都按此法，在最底層將逐層封裝后的數(shù)據(jù)傳送到目的端。目的端的每一層只處理本層的header，并將去掉header后的數(shù)據(jù)部分提交給其上層，本層不對數(shù)據(jù)部分作任何處理。去掉header的過程稱為解封裝(decapsulation)封裝的過程類似于在郵寄信件前需要在外面套上信封。解封裝的過程類似于收信人拆開信封取出信件。網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳送的封裝與解封裝常見的網(wǎng)絡體系結構OSI參考模型：下4層規(guī)定了計算機之間如何建立連接；上3層規(guī)定了應用程序之間以及應用程序和用戶之間如何進行交互。OSI參考模型各層體系結構應用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：負責在結點間接受和發(fā)送比特流。定義介質(zhì)和連接器類型定義信號類型定義信號電平、數(shù)據(jù)速率、傳輸距離網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡體系結構OSI參考模型各層體系結構應用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：在結點間可靠地傳輸數(shù)據(jù)幀。提供物理地址組幀差錯控制網(wǎng)絡體系結構OSI參考模型各層體系結構應用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：在計算機之間傳輸分組。提供邏輯地址實現(xiàn)路由選擇網(wǎng)絡體系結構OSI參考模型各層體系結構應用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：不同計算機的進程之間的通信。擁塞控制差錯控制網(wǎng)絡體系結構OSI參考模型各層體系結構應用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：在用戶間建立、維持和終止會話關系；區(qū)分不同的應用程序建立的連接，將通信流引導到正確的應用程序。網(wǎng)絡體系結構OSI參考模型各層體系結構應用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：負責數(shù)據(jù)編碼方式，將發(fā)送方應用層的數(shù)據(jù)轉換為接收方應用層能夠識別的格式。不同OS的數(shù)據(jù)格式轉換數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)壓縮網(wǎng)絡體系結構OSI參考模型各層體系結構應用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：為網(wǎng)絡用戶和網(wǎng)絡應用程序提供網(wǎng)絡服務和操作界面。網(wǎng)絡體系結構TCP/IP參考模型：TCP/IP參考模型是國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)的標準，與OSI不同，采用四層體系結構。網(wǎng)絡體系結構TCP/IP是一個協(xié)議簇的總稱;如：TCP、IP、UDP、ICMP等。應用層(Application)FTP(文件傳輸)、SMTP(郵件傳輸)、POP3(郵局)、HTTP(超文本傳輸)、Telnet(遠程登錄)、DNS(域名解析)傳輸層(Transport)TCP(傳輸控制)、UDP(用