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1、Networks Function and Architecture 网络的总功能及功能分层网络的总功能及功能分层：信号的传送与接收信号的传送与接收差错控制差错控制链接管理链接管理数据流控制数据流控制路径选择路径选择 计算机网络系统的设计采用计算机网络系统的设计采用结构化功能分层结构化功能分层的设计的设计方方法，把系统划分为若干层，层与层之间通过接口连接，法，把系统划分为若干层，层与层之间通过接口连接，每层完成上述的部分确定功能，所有各层子功能的集每层完成上述的部分确定功能，所有各层子功能的集合实现总功能。合实现总功能。 计算机网络体系结构：计算机网络体系结构：计算机网络系统中所有功能层计算机
2、网络系统中所有功能层次和对等层通信的协议以及相邻层接口的集合。次和对等层通信的协议以及相邻层接口的集合。顺序控制顺序控制对话控制对话控制信息表示处理信息表示处理应用服务应用服务 7070年代比较著名的网络体系结构有：年代比较著名的网络体系结构有： 19741974年年9 9月月IBMIBM公司首先发表的公司首先发表的“系统网络体系结构系统网络体系结构”SNASNA； 19751975年年DECDEC公司发表的公司发表的DNADNA； 还有还有HPHP公司的公司的DSNDSN，Sperry UnivacSperry Univac公司的公司的 DDADDA，BorroughsBorroughs公公
3、司的司的DNSDNS和和HoneywellHoneywell公司的公司的DSADSA以及日本富士通公司的以及日本富士通公司的FNAFNA等等由于由于这些网络体系结构各自定义的层数、每层所采用的这些网络体系结构各自定义的层数、每层所采用的协议通常不一样，造成彼此之间不兼容，这种系统被称协议通常不一样，造成彼此之间不兼容，这种系统被称为为“封闭封闭”系统。系统。19781978年，国际标准化组织年，国际标准化组织ISOISO的技术委员会的技术委员会TC97TC97建立了建立了一个分委员会一个分委员会SC16SC16，专门研究，专门研究“开放系统互联开放系统互联OSIOSI（Open System
4、InterconnectionOpen System Interconnection）”；并于；并于19831983年春年春季，使季，使“开放系统互联开放系统互联/ /参考模型参考模型” OSI/RMOSI/RM成为正式的成为正式的国际标准。国际标准。OSIOSI的由来的由来开放系统互联开放系统互联/ /参考模型参考模型OSI/RMOSI/RM(OSI Reference Model)(OSI Reference Model)开放系统开放系统(real Open system)(real Open system)是通信时遵守是通信时遵守OSIOSI标标准的实系统。准的实系统。OSIOSI参考模
5、型的目的：参考模型的目的：是为协调系统互联标准的开发提是为协调系统互联标准的开发提供一个共同基础，是对现有计算机网络体系结构在博供一个共同基础，是对现有计算机网络体系结构在博采众长基础上，反映系统互联技术未来发展的产物。采众长基础上，反映系统互联技术未来发展的产物。具有如下特性：具有如下特性： 这是一种将异构系统互联的分层结构；这是一种将异构系统互联的分层结构； 它提供了控制互联系统交互规则的标准骨架；它提供了控制互联系统交互规则的标准骨架； 它定义了一种抽象的功能性结构，并非具体实现描它定义了一种抽象的功能性结构，并非具体实现描述和协议细节的精确定义。述和协议细节的精确定义。 OSI Ref
6、erence Model OSI/RM的七个层次：的七个层次：OSI Layers层层 次次单位单位功功 能能应用层应用层报文报文为用户进程提供访问为用户进程提供访问OSIOSI环境的手段环境的手段, ,负责应用管理、用户负责应用管理、用户信息的语义表示和执行应用程序等。信息的语义表示和执行应用程序等。表示层表示层报文报文处理两个应用实体处理两个应用实体AEAE之间进行数据交换的语法变换。之间进行数据交换的语法变换。 会话层会话层报文报文为表示应用实体组织合作和同步它们间的对话，以及为为表示应用实体组织合作和同步它们间的对话，以及为管理它们间的数据交换提供必要的手段。管理它们间的数据交换提供必
7、要的手段。 传输层传输层报文报文端端端的连接管理，顺序、流量和差错控制，多路复用与端的连接管理，顺序、流量和差错控制，多路复用与分流，以实现端分流，以实现端端的可靠、透明数据传输。端的可靠、透明数据传输。 网络层网络层分组分组路由选择、拥塞控制。路由选择、拥塞控制。数链层数链层帧帧相邻节点间的链路管理、数据的封装与拆装、帧同步、差相邻节点间的链路管理、数据的封装与拆装、帧同步、差错控制和流量控制。错控制和流量控制。 物理层物理层比特比特为在传输介质上建立、维持和终止传输数据比特流的物理为在传输介质上建立、维持和终止传输数据比特流的物理连接定义机械、电气、功能和过程四个接口特性。连接定义机械、电
8、气、功能和过程四个接口特性。 OSI Layers 在通信过程中一台机器的每一层要调用其下一层在通信过程中一台机器的每一层要调用其下一层提供的提供的服务服务。 服务是通过相邻层间的接口实现的。服务是通过相邻层间的接口实现的。 两台机器上特定层次的通信过程称为两台机器上特定层次的通信过程称为对等通信对等通信。 对等层之间的通信由对等层之间的对等层之间的通信由对等层之间的协议协议控制。控制。OSI Peer-to-peer processes 可以将七个层次分为可以将七个层次分为三个子功能组：三个子功能组： 低三层低三层网络支持层：网络支持层：处理从一个设备到另一个设处理从一个设备到另一个设备数据
9、传输的物理方面的问题，软硬件的复合体；备数据传输的物理方面的问题，软硬件的复合体； 高三层高三层用户支持层：用户支持层：允许不相关的软件系统间的允许不相关的软件系统间的互操作，通过软件来实现；互操作，通过软件来实现； 中间层中间层传输层：传输层：将高低两个子功能组连接起来，将高低两个子功能组连接起来，并保证下层以上层能够使用的形式来传输。并保证下层以上层能够使用的形式来传输。Sending a letterAn Exchange Using the OSI ModelThe physical layer is responsible for transmitting individual bi
10、ts from one node to the next.Physical Layer物理层物理层定义了接口与传输介质的定义了接口与传输介质的机械机械和和电气电气特性，以特性，以及设备和接口为了传输而必须执行的及设备和接口为了传输而必须执行的过程过程与与功能功能。物理层要考虑以下一系列问题：物理层要考虑以下一系列问题： 接口与介质的物理特性；接口与介质的物理特性； 数据速率；数据速率； 线路配置；线路配置； 传输方式。传输方式。 比特的表示；比特的表示；位同步；位同步；物理拓扑；物理拓扑；The data link layer is responsible for transmitting f
11、rames from one node to the next.Data Link Layer数据链路层数据链路层将物理层不可靠的传输通道变成可靠的链将物理层不可靠的传输通道变成可靠的链路，并负责节点到节点的传输路，并负责节点到节点的传输，从而将物理层的数据，从而将物理层的数据无差错地传给上层无差错地传给上层。数据链路层的责任如下：数据链路层的责任如下： 成帧；成帧； 流量控制；流量控制； 访问控制。访问控制。 物理寻址；物理寻址；差错控制；差错控制；Node-to-node deliveryIn the following Figure a node with physical addres
12、s 10 sends a frame to a node with physical address 87. The two nodes are connected by a link. At the data link level this frame contains physical addresses in the header. These are the only addresses needed. The rest of the header contains other information needed at this level. The trailer usually
13、contains extra bits needed for error detection.The network layer is responsible for the delivery of packets from the original source to the final destination.Network Layer网络层网络层负责选择一条合适的路径将包从源地址传递到负责选择一条合适的路径将包从源地址传递到目的地址。目的地址。网络层的任务：网络层的任务： 逻辑寻址；逻辑寻址； 路由。路由。 Source-to-destination deliveryIn the fol
14、lowing Figure we want to send data from a node with network address A and physical address 10, located on one LAN, to a node with a network address P and physical address 95, located on another LAN. Because the two devices are located on different networks, we cannot use physical addresses only; the
15、 physical addresses only have local jurisdiction. What we need here are universal addresses that can pass through the LAN boundaries. The network (logical) addresses have this characteristic. Network Layer ExampleThe transport layer is responsible for delivery of a message from one process to anothe
16、r.Transport Layer传输层传输层负责整个报文从源端到目的端的传递过程，保负责整个报文从源端到目的端的传递过程，保证了报文无差错并按顺序地到达目的地，并在信源到证了报文无差错并按顺序地到达目的地，并在信源到信宿的层次进行差错控制和流量控制。信宿的层次进行差错控制和流量控制。传输层的任务：传输层的任务： 服务点寻址；服务点寻址； 连接控制；连接控制； 差错控制。差错控制。 拆分和组装；拆分和组装；流量控制；流量控制；Reliable process-to-process delivery of a messageThe following figure shows an exampl
17、e of transport layer communication. Data coming from the upper layers have port addresses j and k (j is the address of the sending process, and k is the address of the receiving process). Since the data size is larger than the network layer can handle, the data are split into two packets, each packe
18、t retaining the port addresses (j and k). Then in the network layer, network addresses (A and P) are added to each packet.Transport Layer ExampleThe session layer is responsible for setting up, maintaining and synchronizing the interaction of the communication system.Session Layer会话层会话层负责建立、维护以及同步通信
19、系统的交互操作。负责建立、维护以及同步通信系统的交互操作。会话层的任务：会话层的任务： 对话控制（如确定通信方式为半双工）；对话控制（如确定通信方式为半双工）； 同步（插入同步（插入同步点同步点）。）。 The presentation layer is responsible for providing the universal method of information presentation.Presentation Layer表示层表示层是关于两个系统之间交换信息的语义和语法。是关于两个系统之间交换信息的语义和语法。网络层的任务：网络层的任务： 翻译：翻译：发送方表示方式发送方表示方式公共表示方式公共表示方式 接收方表示方式接收方表示方式 加密；加密； 压缩。压缩。 The application layer is responsible for providing services to the user.Application Layer应用层应用层使得用户可以访问网络，提供了用户接口和服使得用户可以访问网络，提供了用户接口和服务支持，如电子邮件、远程文件传输等。务支持，如电子邮件、远程文件传输等。Summary of Layer Functions结束结束