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1、第二部分第二部分 计算机网络协议的体系结构计算机网络协议的体系结构 主要内容主要内容1网络协议体系结构概述网络协议体系结构概述 2OSI参考模型的基本概念参考模型的基本概念 主要内容主要内容1网络协议体系结构概述网络协议体系结构概述 2OSI参考模型的基本概念参考模型的基本概念“协议协议”的提出的提出 1.为何需要协议？例如：烽火台，旗语。为何需要协议？例如：烽火台，旗语。2.定义：为进行网络数据交换而建立的规则、约定定义：为进行网络数据交换而建立的规则、约定或标准就称为或标准就称为网络协议网络协议。3.网络协议的三个要素：网络协议的三个要素：u语法，即数据与控制信息的结构或格式；语法，即数据
2、与控制信息的结构或格式；u语义，即需要何种控制信息、完成何种动作以及做语义，即需要何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答；出何种应答；u同步，即事件实现顺序的详细说明。同步，即事件实现顺序的详细说明。4.是不是设计一个单一、巨大的协议来为所有的通是不是设计一个单一、巨大的协议来为所有的通信规定完整的细节？信规定完整的细节？“分层分层”的提出的提出 1.两个用户终端实现互访的基本要求：两个用户终端实现互访的基本要求：u在两节点之间确实存在有物理的传输线路；在两节点之间确实存在有物理的传输线路；u如传输线路为模拟线路，要进行模数转换和数如传输线路为模拟线路，要进行模数转换和数模转换；模转换；u
3、不同码型、格式和控制方法的用户终端仍能通信。不同码型、格式和控制方法的用户终端仍能通信。2.“分层分层”：一种结构技术，把网络在逻辑上视为由一种结构技术，把网络在逻辑上视为由若干相邻的层组成的。通过将大而复杂的问题转化为若干相邻的层组成的。通过将大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题，从而使得问题比较易于研究和若干较小的局部问题，从而使得问题比较易于研究和处理。处理。分分层层实实例例|补补充充分层给计算机网络协议带来的好处分层给计算机网络协议带来的好处u各层之间是独立的；各层之间是独立的；u灵活性强；灵活性强；u结构上可分割；结构上可分割；u易于实现和推广；易于实现和推广；u能促进标准化工作。
4、能促进标准化工作。计算机网络体系结构与计算机网络体系结构与OSI n计算机网络层次结构模型和各层协议的集合定义为计算机网络层次结构模型和各层协议的集合定义为计算机网络体系结构计算机网络体系结构。n不同厂家对各自生产的计算机系统层次的划分、功不同厂家对各自生产的计算机系统层次的划分、功能的分配和技术术语等都不相同。能的分配和技术术语等都不相同。（补充）（补充）uIBM公司：系统网络体系结构公司：系统网络体系结构SNA；uDEC公司：数字网络体系结构公司：数字网络体系结构DNA。3.开放开放系统互连基本参考模型（系统互连基本参考模型（OSI/RM）的提出）的提出u提供概念性和功能性结构，同时确定研
5、究和改进标准的提供概念性和功能性结构，同时确定研究和改进标准的范围，并为维持所有有关标准的一致性提供共同的参考。范围，并为维持所有有关标准的一致性提供共同的参考。uOSI参考模型及其各有关标准都只是技术规范，而不是参考模型及其各有关标准都只是技术规范，而不是工程规范。工程规范。OSI的三级抽象（的三级抽象（p51）nOSI体系结构：即体系结构：即OSI参考模型。参考模型。nOSI的服务：详细的定义了各层所提供的服务。的服务：详细的定义了各层所提供的服务。nOSI协议：精确地定义发送控制信息的形式，解释信协议：精确地定义发送控制信息的形式，解释信息控制的过程。息控制的过程。主要内容主要内容1网络
6、协议体系结构概述网络协议体系结构概述 2OSI参考模型的基本概念参考模型的基本概念 OSIRM的体系结构（的体系结构（p52-54）u应用层：与用户应用进程的接口应用层：与用户应用进程的接口u表示层：数据格式的转换表示层：数据格式的转换u会话层：会话管理与数据传输的会话层：会话管理与数据传输的同步同步u运输层：端到端经网络透明地传运输层：端到端经网络透明地传送报文送报文u网络层：分组传送、路由选择和网络层：分组传送、路由选择和流量控制流量控制u数据链路层：在链路上无差错地数据链路层：在链路上无差错地传送帧传送帧u物理层：经物理链路透明传送比物理层：经物理链路透明传送比特流特流按习惯把按习惯把O
7、SI-RM七个层次分为低层和高层，一至四层为低层，面向七个层次分为低层和高层，一至四层为低层，面向通信的；五至七层为高层，面向信息处理。（通信的；五至七层为高层，面向信息处理。（P54）OSI与与TCP/IP体系结构的比较（补充）体系结构的比较（补充）nTCP/IP体系结构图体系结构图数据在各层之间传递的过程（补充）数据在各层之间传递的过程（补充）n对等层：系统之间地位、作用相同的层次。对等层：系统之间地位、作用相同的层次。n每层加上的控制信息由它的对等层接收并处理。每层加上的控制信息由它的对等层接收并处理。n对对AP1和和AP2来说，数据在各层中的复杂处理过程是透明的。来说，数据在各层中的复
8、杂处理过程是透明的。n参考参考 p57 图图 3-7帧帧分组分组比特比特报文报文实体、协议和服务实体、协议和服务u实体代表了该层在完成某功能过程中的分布处理能力。实体代表了该层在完成某功能过程中的分布处理能力。位于不同子系位于不同子系统的同一层相互交互的实体，就构成了对等实体。统的同一层相互交互的实体，就构成了对等实体。u协议是定义同层对等实体间交换帧、数据包的格式和意义的一组规则。协议是定义同层对等实体间交换帧、数据包的格式和意义的一组规则。u服务是网络体系结构中各层向它的上层提供的一组原语（操作）。但服服务是网络体系结构中各层向它的上层提供的一组原语（操作）。但服务是对该层所能完成操作的定
9、义，不涉及这些操作的实现。务是对该层所能完成操作的定义，不涉及这些操作的实现。u服务访问点服务访问点SAP：同一系统中两相邻层的实体进行交互的地方。：同一系统中两相邻层的实体进行交互的地方。u网络各层实体利用协议来实现它们的服务。只要不改变提供给用户的服网络各层实体利用协议来实现它们的服务。只要不改变提供给用户的服务和接口，实体可以随意地改变它们所使用的协议。务和接口，实体可以随意地改变它们所使用的协议。协议协议u(N)协议：为了协调协议：为了协调(N)实体之间的工作，必须制定出一实体之间的工作，必须制定出一定的规则和格式定的规则和格式(语义和语法语义和语法)，由各，由各(N)实体共同遵守。实
10、体共同遵守。这些规则和语法被称之为这些规则和语法被称之为(N)协议协议。u(N)协议在语法方面规定了所交换的信息的格式，在语义协议在语法方面规定了所交换的信息的格式，在语义方面规定了发送者或接收者要完成的操作。方面规定了发送者或接收者要完成的操作。u两个两个(N)实体必须使用相同的实体必须使用相同的(N)协议才能够进行通信。协议才能够进行通信。u在在(N)层中可存在多个层中可存在多个(N)协议，以控制协议，以控制(N)实体进行不同实体进行不同目的的通信。目的的通信。服务服务u在在(N)协议的控制下，协议的控制下，(N)层通过层通过(N)实体的工作向实体的工作向(N+1)层提供层提供的服务，称为
11、的服务，称为(N)服务服务。u(N)服务是在服务是在(N)层中，所有层中，所有(N)实体遵守实体遵守(N)协议能够提供给协议能够提供给(N+1)层的能力。它可由三部分组成。层的能力。它可由三部分组成。u服务访问点服务访问点SAP：同一系统中两相邻层的实体进行交互的地方。：同一系统中两相邻层的实体进行交互的地方。一个一个(N)SAP只能由一个只能由一个(N)实体提供服务，且只能为一个实体提供服务，且只能为一个(N+1)实体所使用。实体所使用。复用复用分裂分裂服务类型服务类型1.面向连接服务面向连接服务u具有连接建立、数据传送和连接释放三个阶段。具有连接建立、数据传送和连接释放三个阶段。u适合于在
12、一定期间内向同一目的地连续发送较多报文的适合于在一定期间内向同一目的地连续发送较多报文的情况。情况。u实例：电话系统服务实例：电话系统服务2.无连接服务无连接服务 u两个实体之间的通信不需要事先建立好一个连接，但每两个实体之间的通信不需要事先建立好一个连接，但每个报文都必须提供完整的接收端用户的地址。两个进行个报文都必须提供完整的接收端用户的地址。两个进行通信的实体不需同时处于激活状态。通信的实体不需同时处于激活状态。u适合于传送少量零星报文。适合于传送少量零星报文。u包括包括“数据报、证实交付、请求回答数据报、证实交付、请求回答”u实例：邮政系统服务实例：邮政系统服务服务原语服务原语n定义：
13、是引用服务的工具，它的内容是服务用户与服务提供者在定义：是引用服务的工具，它的内容是服务用户与服务提供者在进行交互时所要交换的一些必要信息。进行交互时所要交换的一些必要信息。n类型（意义归纳见表类型（意义归纳见表3-3）u请求原语：由请求原语：由(N+1)实体向实体向(N)实体发出的，请求这个实体发出的，请求这个(N)实体向它实体向它提供提供(N)服务。服务。u指示原语：由指示原语：由(N)实体向实体向(N+1)实体发出的，通知这个实体发出的，通知这个(N+1)实体某实体某个特定的个特定的(N)服务已经开始。服务已经开始。u响应原语：由响应原语：由(N+1)实体向实体向(N)实体发出的，表示对
14、这个实体发出的，表示对这个(N)实体送实体送来的指示原语的响应。来的指示原语的响应。u证实原语：由证实原语：由(N)实体向实体向(N+1)实体发出的，表示它请求的实体发出的，表示它请求的(N)服务服务已经完成。已经完成。n 一个完整的服务原语在使用时应包括：原语名字、原语类型和原一个完整的服务原语在使用时应包括：原语名字、原语类型和原语参数。例如：一个运输连接请求原语的写法是：语参数。例如：一个运输连接请求原语的写法是：T_CONNECT.request（被叫地址、主叫地址、（被叫地址、主叫地址、）uT_CONNECT是原语名字；是原语名字；urequest是原语类型；是原语类型；u被叫地址、
15、主叫地址等是原语参数。被叫地址、主叫地址等是原语参数。服务原语服务原语主主叫叫回回铃铃音音停停 证证实实原原语语被被叫叫应应答答 响响应应原原语语被被叫叫用用户户振振铃铃 指指示示原原语语主主叫叫用用户户拨拨号号 请请求求原原语语例例如如：打打电电话话空空间间表表示示法法时时间间表表示示法法服务与协议（小结）服务与协议（小结）u服务是网络体系结构中各层服务是网络体系结构中各层向它的上层提供的一组原语向它的上层提供的一组原语（操作）。但服务是对该层（操作）。但服务是对该层所能完成操作的定义，不涉所能完成操作的定义，不涉及这些操作的实现。及这些操作的实现。（p59）u协议是定义同层对等实体间协议是
16、定义同层对等实体间交换帧、数据包的格式和意交换帧、数据包的格式和意义的一组规则。义的一组规则。u网络各层实体利用协议来实网络各层实体利用协议来实现它们的服务。只要不改变现它们的服务。只要不改变提供给用户的服务和接口，提供给用户的服务和接口，实体可以随意地改变它们所实体可以随意地改变它们所使用的协议。使用的协议。数据单元数据单元n协议数据单元协议数据单元PDUu不同端点的各层对等实体之间不同端点的各层对等实体之间为实现该层协议所交换的信息为实现该层协议所交换的信息单元。单元。u(N)PDU (N)SDU(N)PCI n接口数据单元接口数据单元IDUu同一系统中的两相邻层的实体同一系统中的两相邻层
17、的实体之间的一次交互中，经过层间之间的一次交互中，经过层间接口的信息单元。接口的信息单元。u(N)IDU (N+1)PDU(N)ICI n服务数据单元服务数据单元SDU u(N)实体为完成实体为完成(N)服务用户所服务用户所请求的功能所需要的数据单元。请求的功能所需要的数据单元。u(N)PDU不一定不一定=(N-1)SDU （参见图3-15）图3-14 PDU、IDU和SDUPCI：协议控制信息：协议控制信息ICI：接口控制信息：接口控制信息本部分小结本部分小结1.计算机网络协议的概念及网计算机网络协议的概念及网 络协议的组成；络协议的组成；2.计算机网络协议体系结构的概念；计算机网络协议体系结构的概念；3.OSI参考模型各层功能；参考模型各层功能；4.OSI中服务与协议的概念；中服务与协议的概念；5.三种数据单元的功能、组成及相互关系；三种数据单元的功能、组成及相互关系；6.服务原语的类型及其应用服务原语的类型及其应用。