計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用 課件 模塊二：主題1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層結(jié)構(gòu)

規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)宏偉藍(lán)圖-網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用學(xué)習(xí)情境計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要標(biāo)準(zhǔn)化，確保不同類型網(wǎng)絡(luò)之間具有良好的兼容性和互操作性?；趯哟谓Y(jié)構(gòu)思想，不同公司、機(jī)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)化組織定義了不同的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。1983年發(fā)布的OSI開放系統(tǒng)互連參考模型，為各個(gè)廠商提供了一套國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。1983年被ARPANET所采用的TCP/IP模型，是最成功的通信協(xié)議模型。學(xué)習(xí)路線課前回顧課前回顧1.如圖所示為三國(guó)時(shí)期“曹沖稱象”的場(chǎng)景，從這個(gè)故事中我們得到什么啟示？在現(xiàn)實(shí)生活中，人們?cè)诿鎸?duì)復(fù)雜問題時(shí)也采用了與此類似的方法來處理，你能舉例說明嗎？享用牛奶的人未必了解其生產(chǎn)過程我不管怎么做的，好喝就行。6

分而治之使用網(wǎng)絡(luò)的人未必知道數(shù)據(jù)的傳輸過程我不管怎么傳的，能聊就行。7

分而治之寫信人收信人郵局收發(fā)郵件郵局收發(fā)郵件郵局分揀郵件郵局分揀郵件寫信、貼郵票收集信件、蓋郵戳分揀信件運(yùn)輸郵件拆信、閱讀信件分發(fā)郵件分揀信件運(yùn)輸郵件通信者之間約定收件規(guī)則分揀規(guī)則運(yùn)輸部門之間的約定信紙信信袋信紙信信袋郵局運(yùn)輸部門郵局運(yùn)輸部門接口8

分而治之四川重慶郵政通信系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)課前回顧2．假如你在重慶，需要通過書信與美國(guó)芝加哥的朋友進(jìn)行溝通交流。考慮到通信距離較遠(yuǎn)，信件無法直接由你自己交到你的朋友手中，信件的分揀和投遞需要交給郵政局來處理，信件的轉(zhuǎn)送和運(yùn)輸需要交給運(yùn)輸部門來處理，如圖所示。請(qǐng)根據(jù)郵政通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)運(yùn)行過程，回答下列問題。課前回顧（1）根據(jù)圖中提示，將空白處補(bǔ)充完整。（2）通信雙方需要知道去對(duì)方的具體路徑嗎？郵政局或運(yùn)輸部門需要了解通信雙方的信件內(nèi)容嗎？（3）郵政通信系統(tǒng)從邏輯上劃分為幾個(gè)步驟或幾個(gè)層次的優(yōu)點(diǎn)是什么？（4）將郵政通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)運(yùn)行過程進(jìn)一步抽象，畫出抽象模型圖。網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)的好處11

層次結(jié)構(gòu)01各層的功能獨(dú)立復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化02實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)03易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)04有利于標(biāo)準(zhǔn)化05各層的功能、結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定06實(shí)現(xiàn)功能分工N+1層N層N-1層實(shí)體實(shí)體實(shí)體實(shí)體實(shí)體實(shí)體N+1層N層N-1層N+1層協(xié)議N層協(xié)議N-1層協(xié)議接口接口接口接口12

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層抽象模型學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)本節(jié)目標(biāo)1.了解分層結(jié)構(gòu)的好處。2.理解協(xié)議對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的作用和遵守規(guī)則的意義。3.掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念。1.通過介紹網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的內(nèi)涵，引導(dǎo)學(xué)生遵守規(guī)則和紀(jì)律的重要性，養(yǎng)成遵守法律或約定俗成的社會(huì)規(guī)則的意識(shí)。2.通過學(xué)習(xí)協(xié)議分層和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念，培養(yǎng)學(xué)生化繁為簡(jiǎn)、分而治之、從抽象到具體的分析與解決問題的思維方法。素質(zhì)目標(biāo)能力目標(biāo)1.能夠安裝和使用協(xié)議分析工具。主題1：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層結(jié)構(gòu)郵政系統(tǒng)的分層設(shè)計(jì)方法，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了思路。15

層次結(jié)構(gòu)（理論來源于實(shí)踐，反過來指導(dǎo)實(shí)踐）發(fā)信者→郵遞分揀員→打包員→運(yùn)輸員

收信者←郵遞分揀員←拆包員←運(yùn)輸員通信者郵局服務(wù)郵局轉(zhuǎn)送郵局運(yùn)輸分而治之將復(fù)雜問題轉(zhuǎn)換為若干小問題郵政系統(tǒng)的分層設(shè)計(jì)方法，為設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供了思路。16

（1）主機(jī)和端系統(tǒng)與通信子網(wǎng)，以及網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的物理連接處，用于實(shí)現(xiàn)物理連接。（2）網(wǎng)絡(luò)中相鄰節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。（3）源主機(jī)和目的主機(jī)節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸。（4）源主機(jī)和目的主機(jī)上實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用進(jìn)程的可靠傳輸。（5）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用之間的可靠傳輸。層次結(jié)構(gòu)風(fēng)馬牛不相及的會(huì)話17

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議你好Hello語(yǔ)言不通無法溝通協(xié)議不一致無法通信AB網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（NetworkProtocol）是為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對(duì)等實(shí)體之間數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合AHelloHelloB語(yǔ)言一樣方可溝通協(xié)議一致才能通信Internet網(wǎng)絡(luò)中的通信就需要網(wǎng)絡(luò)協(xié)議18

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議課堂同步19

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)合左圖，理解協(xié)議的含義。協(xié)議是指在（

）之間進(jìn)行通信的規(guī)則或約定。A．不同節(jié)點(diǎn) B．同一節(jié)點(diǎn)的上下層C．相鄰實(shí)體

D．不同節(jié)點(diǎn)的對(duì)等實(shí)體數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式，表示要怎么做。如對(duì)能夠上路的汽車的要求，不符合條件的車輛是不能上路的。語(yǔ)法20

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議三要素（協(xié)議之“形”）TCP的報(bào)文格式就是由TCP協(xié)議的語(yǔ)法定義的。用來說明通信雙方應(yīng)當(dāng)怎么做。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)。如看到紅燈需要停下，變道的時(shí)候需要提前打轉(zhuǎn)向燈等。語(yǔ)義21

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議三要素TCP的3次握手時(shí)執(zhí)行的操作就是由TCP協(xié)議的語(yǔ)義定義的。又稱同步，對(duì)事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明，表示要什么時(shí)候做。如救護(hù)車變道打轉(zhuǎn)向燈，目的是告訴車道上的相關(guān)車輛需減速讓行，這就是體現(xiàn)了順序問題，應(yīng)該被有行車道德的人所遵守。時(shí)序22

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議三要素討論：如果通信具備了“語(yǔ)法、語(yǔ)義、時(shí)序”三要素，是否稱之為協(xié)議呢？建立TCP連接的3次握手操作的時(shí)序關(guān)系就是由TCP協(xié)議的同步定義的。23

協(xié)議之“神”-處理各種異常情況明日正午進(jìn)攻，同意？同意你確認(rèn)“同意”？我確認(rèn)“同意”你真的確認(rèn)“同意”？我真的確認(rèn)“同意”你真的確認(rèn)“同意”？我真的確認(rèn)“同意”你真的確認(rèn)“同意”？我真的確認(rèn)“同意”這樣的協(xié)議無法實(shí)現(xiàn)！沒有一種協(xié)議能夠使藍(lán)軍100%獲勝。協(xié)議很復(fù)雜，要應(yīng)付所有異常情況考研考點(diǎn)：全國(guó)統(tǒng)考、院校自主命題均有涉及24

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議1.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的主要要素為（

）?！?016年桂林電子科技大學(xué)】A．?dāng)?shù)據(jù)格式、編碼、信號(hào)電平 B．?dāng)?shù)據(jù)格式、控制信息、時(shí)序C．語(yǔ)法、語(yǔ)義、時(shí)序

D．編碼、控制信息、數(shù)據(jù)格式2.下列有關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的描述，正確的是（

）?！?015年武漢大學(xué)】A．從網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)可以看出，一個(gè)協(xié)議是可以分層的B．協(xié)議是控制同一系統(tǒng)中兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合C．協(xié)議數(shù)據(jù)單元就是報(bào)文或報(bào)文段D．簡(jiǎn)單地說，協(xié)議就是通信實(shí)體需要遵守的通信規(guī)則25

一系列網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的集合。提供了使用計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的軟件。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧(誰(shuí)來制定標(biāo)準(zhǔn))26

TCP/IP協(xié)議棧的特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧(誰(shuí)來制定標(biāo)準(zhǔn))是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議集是可路由協(xié)議具有健壯、可伸縮、跨平臺(tái)結(jié)構(gòu)是Internet訪問通用協(xié)議集PDU是在不同節(jié)點(diǎn)的各層對(duì)等實(shí)體之間，為實(shí)現(xiàn)該層協(xié)議所交換的信息單元PDU由控制部分和數(shù)據(jù)部分組成控制部分由若干字段組成，表示通信中用到的雙方可以理解和遵循的協(xié)議和規(guī)則

PDU是各層功能的集中體現(xiàn)者27

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的格式每一層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都需要重新封裝，封裝的目的是適合這一層傳輸，因此每一層的PDU是不同的以下列出了常見計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型各層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，需要記住TCP報(bào)文段/UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)IP數(shù)據(jù)包（分組）以太網(wǎng)MAC幀比特流用戶數(shù)據(jù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用層傳輸層應(yīng)用層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層傳輸層報(bào)段數(shù)據(jù)鏈路層IP分組FCSMAC幀首部源MAC目的MAC…IP首部源IP目的IP首部檢驗(yàn)和……TCP/UDP首部源端口目的端口檢驗(yàn)和……物理層以太網(wǎng)幀幀定界碼28

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的格式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)功能的分層，以及每一層需要完成的工作定義及其協(xié)議、接口的集合考研考點(diǎn)：全國(guó)統(tǒng)考、院校自主命題均有涉及30

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.下列選項(xiàng)中，不屬于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)所描述的內(nèi)容是（）?！?010全國(guó)統(tǒng)考】A．網(wǎng)絡(luò)的層次 B．每一層使用的協(xié)議 C．協(xié)議的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié) D．每一層必須完成的功能2.同層實(shí)體交換的數(shù)據(jù)單元稱為（

）。【2011年重慶大學(xué)】A．接口數(shù)據(jù)單元 B．服務(wù)數(shù)據(jù)單元C．協(xié)議數(shù)據(jù)單元 D．訪問數(shù)據(jù)單元3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)涉及的3個(gè)主要概念是（

）。A．子網(wǎng)、層次、端口 B．廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)C．結(jié)構(gòu)、模型、交換 D．服務(wù)、接口、協(xié)議國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出試圖使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)互聯(lián)成網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)框架。于1983年正式發(fā)布著名的ISO7498國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。也就是所謂的七層協(xié)議體系架構(gòu)。OSI開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型1984年，美國(guó)國(guó)防部將TCP/IP作為所有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。1985年，因特網(wǎng)架構(gòu)理事會(huì)舉行了關(guān)于計(jì)算產(chǎn)業(yè)使用TCP/IP的工作會(huì)議，幫助TCP/IP協(xié)議成為商業(yè)應(yīng)用最廣泛的協(xié)議。