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1、 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 第2章 计算机网络体系结构与协议 1 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 OSIOSI七层参考模型七层参考模型应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层通信通信子网子网面向通信面向通信面向面向服务服务面向应用面向应用应用程序：应用程序：FTP、E-mail、Telnet数据结构表示、数据转换、加密、压缩数据结构表示、数据转换、加密、压缩进程管理、双工、半双工、单工、断点续发进程管理、双工、半双工、单工、断点续发将数据传给正确的应用程序，提供可靠的数据传输将数据传给正确的应用程序，提供可靠的数据传
2、输将包传给正确的主机，数据分组、路由选择将包传给正确的主机，数据分组、路由选择将数据组成帧，差错控制、流量控制、媒体访问控制将数据组成帧，差错控制、流量控制、媒体访问控制规定物理信号、接口、信号形式、速率规定物理信号、接口、信号形式、速率 计算机网络 第3章 计算机网络体系结构与协议 开放系统互联参考模型（开放系统互联参考模型（OSI/RM）2 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 1 1、物理层物理层 物理层的主要功能是实现通信结点之间物理层的主要功能是实现通信结点之间的物理连接，在物理传输介质上传输接，在物理传输介质上传输非结构化的非结构化的“0 0”和和“1 1”二进制比特流二进
3、制比特流。物理层并不是指物理传输介质物理层并不是指物理传输介质，它是介于数据链路层和物理传输介质之间的一层，是OSI参考模型的最底层，起着数据链路层到物理传输介质之间的逻辑接口的作用。物理层向数据链路层提供的服务物理层向数据链路层提供的服务包括：包括：物理连接服务物理连接服务 指向数据链路层提供物理连接，数据链路层通过接口将数据传送给物理层，物理层就物理层就通过传输介质一位一位地送到对等的数据链路层实体通过传输介质一位一位地送到对等的数据链路层实体；至于数据是如何传送的，数据链路层并不关心。物理服务数据单元服务物理服务数据单元服务 是在物理介质上传输非结构化的比特流传输非结构化的比特流，所谓非
4、结构化的比特流，指顺序地传输“0”、“1”信号，而不必考虑这些“0”、“1”信号表示什么意义。顺序化服务顺序化服务 是指“0”、“1”信号一定要按照原顺序传送给对方按照原顺序传送给对方，而不必考虑这些“0”、“1”信号表示什么意义。3 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 物理层协议的设计问题主要是建立、维护和释放物理链路物理层协议的设计问题主要是建立、维护和释放物理链路所需的机械的、电气的所需的机械的、电气的/光学的、功能的和规程的特性。光学的、功能的和规程的特性。OSIOSI参考模型中并未定义实际的物理层协议，具体的物理层协议如参考模型中并未定义实际的物理层协议，具体的物理层协议如
5、EIAEIA组织制定的组织制定的RS-232CRS-232C协议、协议、CCITTCCITT的的X.21X.21协议等。协议等。机械特性机械特性指网络接口形状指网络接口形状等。在等。在RS-232CRS-232C中，规定采用的连接器接口中，规定采用的连接器接口有有2525根针，接口形状为根针，接口形状为D D形接口。形接口。电气特性电气特性包括信号电压、持续时间等包括信号电压、持续时间等。目前计算机的二进制信号多数。目前计算机的二进制信号多数是用电信号表示的，当然在用到光纤传输的时候也有光信号和光电转是用电信号表示的，当然在用到光纤传输的时候也有光信号和光电转换问题。换问题。RS-232CRS
6、-232C规定，对数据信号，以规定，对数据信号，以+12V+12V或或+8V+8V表示表示“0 0”，-12V-12V或或-8V-8V表示表示“1 1”，对控制信号，对控制信号，“0 0”表示表示“开开”，“1 1”表示表示“断断”，数据速率数据速率0-20Kbps(0-20Kbps(比特每秒比特每秒)。功能特性功能特性描述物理设备的功能描述物理设备的功能，如，如RS-232-CRS-232-C的第二根针是用于发送数的第二根针是用于发送数据的，第三根针是用于接收数据的，第四根针表示请求发送，第五根据的，第三根针是用于接收数据的，第四根针表示请求发送，第五根针表示允许发送。针表示允许发送。规程特
7、性规程特性指事件发生的合法顺序指事件发生的合法顺序。例如，。例如，RS-232-CRS-232-C的一段规程为：的一段规程为：第四根针置位，请求发送第四根针置位，请求发送第五根针置位，允许发送第五根针置位，允许发送数据通过第二根针数据通过第二根针发送。发送。4 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 数据链路层功能：1、链路管理：数据链路的建立、维持和释放2、帧同步：收方应当能从收到的比特流中准确地区分 出一帧开始和结束的地方3、流量控制：发方发送数据的速率必须使收方来得及 接收。4、差错控制：利用编码技术，保证极低的比特差错率。a.前向纠错。b.检错重传。5、将数据和控制信息分开：将混
8、合在帧内一起的数据 和控制信息分开。6、透明传输：不论所传输的数据是什么样的比特组合，都能在链路上传送。7、寻址：保证每一帧都发送到正确的目的地。5 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 数据链路层的简化模型(续）局域网广域网主机 H1主机 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3电话网局域网主机 H1 向 H2 发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2仅从数据链路层观察帧的流动6 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 完全理想化的数据传输数据链路层主机 A缓存主机 B数据链路
9、AP2AP1缓存发送方接收方帧高层帧7 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 两种情况的对比（传输均无差错）ABDATADATADATADATA送主机 B送主机 B送主机 B送主机 BABDATA送主机 BDATA送主机 B时间不需要流量控制需要流量控制8 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 实用的停止等待协议时间ABDATA0送主机ACKDATA1送主机ACK(a)正常情况ABDATA0DATA0送主机ACK(c)数据帧丢失重传tout丢失！ABDATA0送主机ACKDATA0丢弃ACK(d)确认帧丢失重传tout丢失！ABDATA0NAKDATA0送主机ACK(b)数据帧
10、出错重传出错四种情况9 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 停止等待协议 ARQ 的优缺点 优点：比较简单。缺点：通信信道的利用率不高，也就是说，信道还远远没有被数据比特填满。为了克服这一缺点，就产生了另外两种协议，即连续 ARQ 和选择重传 ARQ。10 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 连续 ARQ 协议在发送完一个数据帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送若干个数据帧。如果这时收到了接收端发来的确认帧，那么还可以接着发送数据帧。由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提高了。连续 ARQ 协议的工作原理11 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 连续
11、ARQ 协议的工作原理 DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5重传 DATA2重传 DATA3ACK1ACK2ACK1 确认 DATA0ACK2 确认 DATA1DATA2 出错，丢弃DATA3 不按序，丢弃，重传 ACK2DATA4 不按序，丢弃，重传 ACK2DATA5 不按序，丢弃，重传 ACK2ACK3ACK3 确认 DATA2ACK4 确认 DATA3ACK4重传 DATA5重传 DATA4超时重传时间ABtout送交主机送交主机?ACK2ACK2ACK212 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 选择重传 ARQ 协议 可加大接收窗口，先收下发送序号不
12、连续但仍处在接收窗口中的那些数据帧。等到所缺序号的数据帧收到后再一并送交主机。选择重传 ARQ 协议可避免重复传送那些本来已经正确到达接收端的数据帧。但我们付出的代价是在接收端要设置具有相当容量的缓存空间。对于选择重传 ARQ 协议，若用 n 比特进行编号，则接收窗口的最大值受下式的约束WR 2n/2 (3-18)13 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 PPP 协议的帧格式PPP 有一个 2 个字节的协议字段。当协议字段为 0 x0021 时，PPP 帧的信息字段就是IP 数据报。若为 0 xC021,则信息字段是 PPP 链路控制数据。若为 0 x8021，则表示这是网络控制数据
13、。IP 数据报1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF03FACFCSF7E协议信 息 部 分首部尾部14 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 3 3、网络层网络层网络层（Network Layer）的核心任务就是控制通信子网的运行。具体说是进行路由选择、拥塞控制和网络互连。它可以为传输层提供面向连接的网络服务及无连接的网络服务。网络层控制子网运行的关键任务是选择路径，它管理的是网络信息包，信息包的路径选择又叫路由选择，有各种各样的路由选择算法，但总体上分为静态和动态两大类，静态路由就好像乘坐公交车辆，709路一定要走洪山广场，无论怎样堵车也不能改变行车路线，但
14、如果你是在一辆出租车上，你可以选择任何一条认为好走的路线行使，网络层的动态路由算法就是这样的，信息包的路由选择根据当时的网络负载情况动态变化。15 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 3 3、网络层网络层网络层的第二个任务是拥塞控制，通过某种拥塞控制机制，尽量避免拥塞的发生，以及尽快缓解已经发生的拥塞情况。网络层的第三个任务网络互连问题。当数据包从一个网络传输到另一个网络，会面临诸如数据包大小、网络速度、甚至协议可能不同的，这些都是网络层需要解决的问题。网络层的第四个任务是要有统计、控制功能。如统计那些用户需要的网络流量比较多，访问那些站点比较频繁，或者禁止用户访问某些非法站点需要控
15、制；记帐功能一般也在此层解决。16 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 4、传输层传输层（Transport Layer）的任务是向用户提供可靠的、透明的端到端的数据传输，以及差错控制和流量控制机制。由于它的存在，网络硬件技术的任何变化对高层都是不可见的，也就是说会话层、表示层、应用层的设计不必考虑低层硬件细，因此传输层的作用十分重要。所谓端到端(End to End)是相对链接(Chained)而言的。OSI参考模型的四层到七层属于端到端的方式，而一到三层属于链接的方式。在传输层，通信双方的两机器之间，有一对应用程序或进程直接对话，它们并不关心低层的实现细节。低层的链接方式就不一样
16、，它要负责处理通信链路中的任何相邻机器之间的通信。17 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 5、会话层,表示层和应用层会话层的功能会话层的功能 在在不不同同的的机机器器之之间间提提供供会会话话进进程程的的通通信信。如如建建立立、管管理理和和拆除会话进程拆除会话进程。与与传传输输层层的的进进程程通通信信不不同同的的是是它它还还提提供供了了许许多多增增值值服服务务，如如：交交互互式式对对话话管管理理，允允许许一一路路交交互互、两两路路交交换换和和两两路路同同时时会会话话，类类似似于于数数据据通通信信里里的的单单工工、半半双双工工和和全全双双工工方方式式管管理理用用户户登登录录远远程程分分
17、时时系系统统；在在两两机机器器之之间间传传输输文文件件，进进行行同同步步控制等控制等。表示层的功能表示层的功能 处处理理通通信信进进程程之之间间交交换换数数据据的的表表示示方方法法，包包括括语语法法转转换换、数据格式的转换、加密与解密、压缩与解压缩等。数据格式的转换、加密与解密、压缩与解压缩等。18 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 应用层的功能应用层的功能 负责管理应用程序之间的通信。应用层为用负责管理应用程序之间的通信。应用层为用户提供最直接的服务户提供最直接的服务，包括虚拟终端、文件传输、，包括虚拟终端、文件传输、事务处理、网络管理等大量的网络协议事务处理、网络管理等大量的网
18、络协议。应用层是应用层是OSIOSI参考模型的最高层，低层所有参考模型的最高层，低层所有协议的最终目的都是为应用层提供可靠的传输手协议的最终目的都是为应用层提供可靠的传输手段，低层协议并没有直接满足用户的任何实际需段，低层协议并没有直接满足用户的任何实际需求。我们日常使用的电子邮件程序、文件传输、求。我们日常使用的电子邮件程序、文件传输、WWWWWW浏览器、多媒体传输等都属于应用层的范畴。浏览器、多媒体传输等都属于应用层的范畴。5、会话层,表示层和应用层19 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 OSIOSI参考模型中的数据传输参考模型中的数据传输20 计算机网络 第2章 计算机网络体
19、系结构与协议 物理传输媒体1212AP1543AP25431010011比特流010111010H2数据部分T2数据部分数据部分数据部分数据部分H4H3H5计算机1计算机2数据在各层之间的传递过程21 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 OSIOSI参考模型中的数据传输参考模型中的数据传输 所谓数据单元是指各层传输数据的最小单位。图中最左边一列交换数据单元名称，是指各个层次对等实体之间交换的数据单元的名称。PDU-协议数据单元，就是对等实体之间通过协议传送的数据。APDU-应用层的协议数据单元。PPDU-表示层的用户数据单元。直到网络层的协议数据单元，除了NPDU外，通常我们叫它数据
20、分组或数据包（Packet），数据链路层是数据帧（Frame），物理层是比特。22 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 发送进程需要发送某些数据到达目标系统的接收进程，数据首先要经过本系统的应用层，应用层在用户数据前面加上自己的标识信息（H7），叫做头信息。H7加上用户数据一起传送到表示层，作为表示层的数据部分，表示层并不知道哪些是原始用户数据、那些是H7，而是把它们当作一个整体对待。同样，表示层也在数据部分前面加上自己的头信息H6，传送到会话层，并作为会话层的数据部分。这个过程一直进行到数据链路层，数据链路层除了增加头信息H2以外，还要增加一个尾T2，然后整个作为数据部分传送到物理
21、层。物理层不再增加信息，而是直接将二进制数据通过物理介质发送到目的结点的物理层。目的结点的物理层收到该数据后，逐层上传到接收进程，其中数据链路层负责去掉H2和T2，网络层负责去掉H3，一直到应用层去掉H7，把最原始用户数据传递给了接收进程。OSIOSI参考模型中的数据传输参考模型中的数据传输23 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 OSIOSI参考模型中的数据传输参考模型中的数据传输这个在发送结点自上而下逐层增加头（尾）信息，而在目的结点又自下而上逐层去掉头（尾）信息的过程叫做封装（encapsulation），封装是在网络中很常用的手段。协议数据单元(PDU)主要用于描述同一层次中
22、的对等实体之间的虚连接，图中的横向带箭头虚线所示。纵向传输的数据用接口数据单元（IDU）表示。接口数据单元指相邻层次之间通过接口传递的数据，它分为两部分，即接口控制信息（ICI)和服务数据单元(SDU)，其中接口控制信息只在接口局部有效，不会随数据一起传递下去，而服务数据单元，是真正提供服务的有效数据，它的内容基本上与协议数据单元(PDU)一致。24 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 我们不妨将控制信息、服务数据单元与C语言里面的局部变量和全程变量作一类比。接口数据单元的控制信息就好比局部变量，只在特定的某两层接口有效，如二、三层接口的控制信息与三、四层接口的控制信息完全不同；服务
23、数据单元就好比全程变量，从应用层到物理层一直传递下去，而且每层都要加一些自己的内容进去。服务数据单元与协议数据单元的关系？服务数据单元是用于层与层接口的概念，而协议数据单元用于描述同一层次对等实体之间交换的数据，是一个逻辑上的概念，实际上，第n层的协议数据单元要作为n层与n-1层接口的服务数据单元传递给n-1层。25 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 数据数据 段头段头数据数据 段头段头数据数据网络头网络头帧头帧头 段头段头数据数据网络头网络头帧尾帧尾数据数据段段数据包数据包帧帧比特比特电脉冲电脉冲011101000011000010100101111010110拆封拆封封装封装示
24、例：示例：26 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 分层软件的工作原理分层软件的工作原理 整套通信协议的实现称为整套通信协议的实现称为栈栈（StackStack）。数据从发送方向下通过协议栈的每一层，数据从发送方向下通过协议栈的每一层，又从接收方向上通过协议栈的每一层。每又从接收方向上通过协议栈的每一层。每一层在把数据传送到低一层之前在数据前一层在把数据传送到低一层之前在数据前面附加一些控制信息，称为面附加一些控制信息，称为协议头部协议头部，接，接收方收到数据之后先分析相应头部的信息，收方收到数据之后先分析相应头部的信息，然后卸掉头部提交上一层。然后卸掉头部提交上一层。27 计算机网
25、络 第2章 计算机网络体系结构与协议 对等实体之间的通信都是遵守同层对等实体之间的通信都是遵守同层协议进行的，只存在一层是物理通信，协议进行的，只存在一层是物理通信，其余各层之间的通信都是虚拟通信。其余各层之间的通信都是虚拟通信。层间通信即相邻层实体之间进行的通信层间通信即相邻层实体之间进行的通信是遵循层间协议（接口）进行的。是遵循层间协议（接口）进行的。分层原理：在目标计算机上的第分层原理：在目标计算机上的第N N层软件层软件必须恰好接收由在发送计算机上的第必须恰好接收由在发送计算机上的第N N层层软件所发送的数据。软件所发送的数据。计算机网络 第3章 计算机网络体系结构与协议 28 计算机
26、网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型 众众所所周周知知，ARPANETARPANET是是国国际际互互联联网网的的前前身身。它它的的主主要要目目的的是是为为了了应应付付战战时时的的需需要要，希希望望一一旦旦受受到到部部分分破破坏坏，其其他他部部分分仍仍然然能能够够工工作作，当当时时已已经经实实现现了了异异种种机机互互连连，而而且且数数据据传传输输方方式式也也多多种种多多样样。最最初初，它它的的网网络络连连接接方方式式只只有有租租用用线线路路一一种种，后后来来随随着着卫卫星星等等通通信信手手段段的的加加盟盟，最最初初的的协协议议出出现现了了问问题题。因因
27、此此，一一种种灵灵活活的的、可可靠靠的的、能能够够对对异异种种网网络络实实现现无无缝缝连连接接的的体体系系结结构构出出现现了了，它它就就是是TCP/IPTCP/IP参参考考模模型型。TCP/IPTCP/IP模模型型包包含含了了一一族族网网络络协协议议，TCPTCP和和IPIP是是其其中中最最重重要要的的两两个个协议。协议。TCP/IPTCP/IP参参考考模模型型中中的的各各个个协协议议在在RFCRFC文文档档中中都都有有详详细细的的定定义义。RFCRFC的的全全称称是是Internet Internet Request Request For For CommentsComments，主主要要
28、是是关关于于国国际际互互联联网网协协议议标标准准以以及及建建议议草草案案等等的的介介绍绍，它它由由两两千千多多个个较较为为独独立立的的文文档档组组成成，目目前前数数量量还还在在不不断断增增加加。这这些些文文档档有有些些是是建建议议，有有些些是是对对早早期期文档的补充，有些已经形成了标文档的补充，有些已经形成了标准。29 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 SMTPUDPTCPRARPARPIPFDDI以太网X.25ATTELNEFTPDNS应用层传输层互连层网络接口层TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型30 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 实际例子：实际例子：TCP
29、/IP协议的封装协议的封装 TCP头头应用层数据应用层数据应用层数据应用层数据 TCP头头应用层数据应用层数据IP头头帧头帧头 TCP头头IP头头应用层应用层 传输层传输层 网际层网际层 数链层数链层 帧尾帧尾31 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 网络接口层网络接口层 网网络络接接口口层层（Host-to-network Host-to-network LayerLayer），也也有有翻译成主机翻译成主机网络层的。网络层的。在在TCP/IPTCP/IP参参考考模模型型中中并并没没有有详详细细定定义义这这一一层层的的功功能能，只只是是指指出出通通信信主主机机必必须须采采用用某某种种
30、协协议议连连接接到到网网络络上上，并并且且能能够够传传输输网网络络数数据据分分组组。具具体体使使用用那那种种协协议议，在在本本层层里里并并没没有有规规定定。实实际际上上根根据据主主机机与与网网络络拓拓扑扑结结构构的的不不同同，局局域域网网基基本本上上采采用用了了802802系系列列的的协协议议，如如802.3802.3以以太太网网协协议议、802.5802.5令令牌牌环环网网协协议议；广广域域网网较较常常采采用用的的协协议议有有帧帧中中继继、X.25X.25等。等。32 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 互联层互联层 互互连连层层（Internet Internet LayerLa
31、yer）的的主主要要功功能能是是负负责责在在互互连连网网上上传传输输数数据据分分组组。互互连连层层与与OSIOSI参参考考模模型型的的网网络络层层相相对对应应，相当于相当于OSIOSI参考模型中网络层的无连接网络服务。参考模型中网络层的无连接网络服务。互互连连层层是是TCP/IPTCP/IP参参考考模模型型中中最最重重要要的的一一层层，它它是是通通信信的枢纽：的枢纽：从从底底层层来来的的数数据据包包要要由由它它来来选选择择继继续续传传给给其其他他网网络络结结点点或或是直接交给传输层是直接交给传输层 对对从从传传输输层层来来的的数数据据包包，要要负负责责按按照照数数据据分分组组的的格格式式填填充
32、充报头，选择发送路径，并交由相应的线路发送出去。报头，选择发送路径，并交由相应的线路发送出去。在在互互连连层层，主主要要定定义义了了互互连连协协议议（IPIP）以以及及数数据据分分组组的的格格式式。它它的的主主要要功功能能是是路路由由选选择择和和拥拥塞塞控控制制。另另外外，本本层层还还定定义义了了地地址址解解析析协协议议ARPARP和和反反向向地地址址解解析析协协议议RARPRARP以以及及ICMPICMP协议。协议。33 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 传输层传输层 传传输输层层（Transport Transport LayerLayer）的的主主要要功功能能是是负负责责端端
33、到到端端的的对对等等实实体体之之间进行通信间进行通信。它它与与OSIOSI参参考考模模型型的的传传输输层层功功能能类类似似，也也对对高高层层屏屏蔽蔽了了低低层层网网络络的的实实现现细细节节，同同时时它它真真正正实实现现了了源源主主机机到到目目的的主主机机的的端端到到端端的的通通信信。TCP/IPTCP/IP参参考考模模型型的的传传输输层完全是建立在包交换通信子网基础之上的。层完全是建立在包交换通信子网基础之上的。TCP/IPTCP/IP的传输层定义了两个协议的传输层定义了两个协议：传输控制协议（传输控制协议（Transport Control ProtocolTransport Control
34、 Protocol），），简称简称TCPTCP，详细定义参详细定义参 见见RFC793RFC793；用户数据报协议（用户数据报协议（User Datagram ProtocolUser Datagram Protocol），），简称简称UDPUDP，详细定义参见详细定义参见 RFC768RFC768。TCPTCP协协议议是是可可靠靠的的、面面向向连连接接的的协协议议。它它用用于于包包交交换换的的计计算算机机通通信信网网络络、互互连系统以及类似的网络上，保证通信主机之间有连系统以及类似的网络上，保证通信主机之间有可靠的字节流传输可靠的字节流传输。UDPUDP是是一一种种不不可可靠靠的的、无无连连
35、接接协协议议。它它最最大大的的优优点点是是协协议议简简单单，额额外外开开销销小小，效效率率较较高高；缺缺点点是是不不保保证证正正确确传传输输，也也不不排排除除重重复复信信息息的的发发生生。UDPUDP不不是是面面向向连连接的。接的。需需要要可可靠靠数数据据传传输输保保证证的的应应用用应应选选用用TCPTCP协协议议；相相反反，对对数数据据精精确确度度要要求求不不是是太太高高，而而对对速速度度、效效率率要要求求很很高高的的环环境境，如如声声音音、视视频频的的传传输输，应应该该选选用用UDP UDP 协议。协议。34 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 应用层应用层 应用层（应用层（Ap
36、plication LayerApplication Layer）是）是TCP/IPTCP/IP协议族的最高层。它包含了所有协议族的最高层。它包含了所有OSIOSI参考模型中会话层、表示层和应用层这些的高层的协议的功能参考模型中会话层、表示层和应用层这些的高层的协议的功能。到目前为止，。到目前为止，互连网络上将建的应用层协议有下面几种：互连网络上将建的应用层协议有下面几种：电子邮件电子邮件协议（协议（SMTPSMTP），），负责互联网中电子邮件的传递。负责互联网中电子邮件的传递。超文本传超文本传输协议（输协议（HTTPHTTP），），提供提供WWWWWW服务。服务。网络网络终端协议终端协议（T
37、ELNETTELNET），），实现远程登录功能，我们常用的电子公告牌系实现远程登录功能，我们常用的电子公告牌系统统BBSBBS使用的就是这个协议。使用的就是这个协议。文件传输文件传输协议（协议（FTPFTP），），用于交互式文件传输，下载软件就是使用这个协议。用于交互式文件传输，下载软件就是使用这个协议。网络新闻传输网络新闻传输协议（协议（NNTPNNTP），），为用户提供新闻订阅功能，它是网上特殊的为用户提供新闻订阅功能，它是网上特殊的一种功能强大的新闻工具，每个用户既是读者又是作者。一种功能强大的新闻工具，每个用户既是读者又是作者。DNSDNS，负责机器名字到负责机器名字到IPIP地址的转
38、换地址的转换 SNMPSNMP，负责网络管理负责网络管理 RIP/OSPFRIP/OSPF，负责路由信息的交换负责路由信息的交换 其中，网络用户经常直接接触的协议是其中，网络用户经常直接接触的协议是SMTPSMTP、HTTPHTTP、TELNETTELNET、FTPFTP、NNTPNNTP；另外，还有许多协议是最终用户不需直接了解但又必不可少的，如另外，还有许多协议是最终用户不需直接了解但又必不可少的，如DNSDNS、SNMPSNMP、RIP/OSPFRIP/OSPF等。随着计算机网络技术的发展，还不断有新的协议加入。等。随着计算机网络技术的发展，还不断有新的协议加入。35 计算机网络 第2章
39、 计算机网络体系结构与协议 36 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 37 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 38 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 39 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 TCP/IO与OSI体系结构的对比物理层数据链路层网络层会话层表示层应用层运输层OSIOSITCP/IPTCP/IP网络接口层互连层传输层应用层40 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 如图所示，如图所示，OSIOSI参考模型与参考模型与TCP/IPTCP/IP参考模型都采参考模型都采用了层次结构，但用了层次结构，但OSIOSI采用的采用的七层模型七层
40、模型，而，而TCP/IPTCP/IP是四层结构是四层结构。在前面我们讲到了，在前面我们讲到了，TCP/IPTCP/IP参考模型的网络接口参考模型的网络接口层实际上并没有真正的定义，只是一些概念性的层实际上并没有真正的定义，只是一些概念性的描述描述。而而OSIOSI参考模型不仅分了两层参考模型不仅分了两层，而且每一层，而且每一层的功能都很详尽，甚至在数据链路层又的功能都很详尽，甚至在数据链路层又分出一个分出一个介质访问子层介质访问子层，专门解决局域网的共享介质问题。，专门解决局域网的共享介质问题。TCP/IPTCP/IP的的互连层互连层相当于相当于OSIOSI参考模型网络层中的参考模型网络层中的
41、无连接网络服务无连接网络服务。41 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 OSIOSI参考模型与参考模型与TCP/IPTCP/IP参考模型的参考模型的传输层功能基本类似传输层功能基本类似，都是负责为用户提供真正的端到端的通信服务，也对高层都是负责为用户提供真正的端到端的通信服务，也对高层屏蔽了底层网络的实现细节屏蔽了底层网络的实现细节。所不同的是所不同的是TCP/IPTCP/IP参考模型的传输层是建立在互连层参考模型的传输层是建立在互连层基础之上的，而互连层只提供无连接的服务，基础之上的，而互连层只提供无连接的服务，所以面向连所以面向连接的功能完全在接的功能完全在TCPTCP协议中实现
42、，协议中实现，当然当然TCP/IPTCP/IP的传输层还提的传输层还提供无连接的服务，如供无连接的服务，如UDPUDP；相反相反OSI OSI 参考模型的传输层是建立在网络层基础之上参考模型的传输层是建立在网络层基础之上的，网络层既提供面向连接的服务，又提供无连接服务，的，网络层既提供面向连接的服务，又提供无连接服务，但传输层只提供面向连接的服务。但传输层只提供面向连接的服务。在在TCP/IPTCP/IP参考模型种，没有参考模型种，没有会话层和表示层会话层和表示层，事实证明，事实证明，这两层的功能确实很少用到。因此，这两层的功能确实很少用到。因此，OSIOSI中这两个层次的划中这两个层次的划分
43、显得有些画蛇添足分显得有些画蛇添足。42 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 OSIOSI七层模型与七层模型与TCP/IPTCP/IP四层模型的比较四层模型的比较 OSIOSI引入了服务、接口、协议、分层的概念，引入了服务、接口、协议、分层的概念，TCP/IPTCP/IP正是借鉴了正是借鉴了OSIOSI的这些概念建模的的这些概念建模的 OSIOSI先有模型，后有协议，先有模型，后有协议，TCP/IPTCP/IP则相反则相反 OSIOSI先有标准后有实现，先有标准后有实现，TCP/IPTCP/IP则相反则相反OSI OSI 花了很长时间的标准化，而同时花了很长时间的标准化，而同时TCP
44、/IPTCP/IP已已经被广泛使用经被广泛使用 OSI OSI 太复杂，太复杂，TCP/IPTCP/IP简单却并不全面简单却并不全面要替代要替代TCP/IPTCP/IP很难很难43 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较OSITCP/IP抽象能力强,适合于描述各种网络,采用自顶向下的设计方法,先定义参考模型,再逐步去定义各层的协议,可能造成协议与模型的脱节。先有协议，后制定TCP/IP模型。模型与TCP/IP的各个协议吻合地很好。概念划分清晰，定义了服务、接口和协议的关系，适应性好。但过于繁杂，实现起来很困难，效率低。在服务、接口和协议的区别上不清楚，功能描述和实现细节混在一起，新技术设计网络的指导意义不大。层次太多，会话层和表示层划分意义不大。网络接口并不是真正的一层，在数据链路层和物理层的划分上基本是空白，而这两个层次的划分是十分必要的。44 计算机网络 第2章 计算机网络体系结构与协议 作业：1、计算机网络采用层次结构有什么好处？2、说明osi参考模型中数据的传输方式，并解释封 装的概念。3、试设计一个邮政系统的通信结构模型。要求画 出层次结构示意图，并简单说明各层的功能。理解本章中与协议有关的概念（如：SDU，PDU等等）。4、简单比较OSI参考模型和TCP/IP参考模型的异同。45