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1、章：章：节：节：Slide：2-1一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构本本节节主要内容：主要内容：1.1.通信通信协议协议与网与网络络体系体系结结构基本概念构基本概念2.2.ISO/OSIISO/OSI参考模型参考模型及数据及数据传输过传输过程程3.3.TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型4.4.一种建议的参考模型一种建议的参考模型5.5.各层协议及其功能各层协议及其功能1.3 计算机网络协议与体系结构 中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-2一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构1.
2、3.1 通信协议与网络体系结构基本概念1)网络协议 2)网络协议的层次结构 3)网络体系结构中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-3一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构1)网络协议的基本概念网络体系结构提出的背景网络的复杂性、异质性l不同的通信介质不同的通信介质光纤、同轴电缆、双绞线、无线通信设备光纤、同轴电缆、双绞线、无线通信设备 l不同种类的设备不同种类的设备主机、路由器、交换机、各种外设主机、路由器、交换机、各种外设 l不同的操作系统不同的操作系统UnixUnix、WindowsWindows、l不同的
3、软不同的软/硬件、接口和通信约定（协议）硬件、接口和通信约定（协议）l不同的应用环境不同的应用环境固定、移动、固定、移动、l不同种类业务不同种类业务分时、交互、实时、分时、交互、实时、所以，网络中的多个结点间要做到有条不紊地交换数据，每个所以，网络中的多个结点间要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约定好的规则，也就是结点都必须遵守一些事先约定好的规则，也就是协议协议。？网络组成中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-4一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构实例：邮政系统信件收发示意图协议协议：文字
4、、语言、书写规范；文字、语言、书写规范；层次层次：复杂问题分解处理；复杂问题分解处理；接口：接口：邮箱、信箱、邮局规则。邮箱、信箱、邮局规则。体系体系结构结构中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-5一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构几个重要的概念协议（protocolprotocol）层次（layerlayer）接口（interfaceinterface）对等实体（Peer Entity）体系结构（architecturearchitecture）中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（2009
5、2009）章：章：节：节：Slide：2-6一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构协议（protocol）协议：为网络数据交换而制定的规则、约定与标准。协议具有三要素：语法、语义与时序；语法：规定用户数据与控制信息的结构与格式；语义：语义是指对构成的协议元素含义的解释，即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与作出的响应。时序：对事件实现顺序的详细说明。语义定义了做什么，语法定义了怎么做，而时序关系则定义了什么时候做。中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-7一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结
6、构层次（layer）层次是人们对复杂问题处理的基本方法。层次是人们对复杂问题处理的基本方法。优点：优点：独立性强独立性强耦合程度低耦合程度低上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务黑箱方法。适应性强适应性强只要服务和接口不变，每层的实现方法可任意改变。易于实现和维护易于实现和维护把复杂的系统分解成若干个涉及范围小、功能简单的子单元：使系统的结构清晰，实现、调试和维护变得简单和容易。使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块。中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-8一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构接口（in
7、terface）接口是同一结点内相邻层之间交换信息的规则。接口是同一结点内相邻层之间交换信息的规则。同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接口，低层向高层通过接口提供服务;只要接口条件不变、各层功能不变，各层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的工作。中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-9一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构对等实体在分层结构中，如果每一层次中包括两个实体，在分层结构中，如果每一层次中包括两个实体，称为对等实体称为对等实体（Peer EntityPeer Entity）。中国政法大
8、学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-10一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构网络体系结构（network architecture）一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议集议集;网络协议是按层次结构来组织的；网络协议是按层次结构来组织的；网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络体系结网络体系结构构。网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精确的定义；体系结构是抽象的，而实现是指能够运行的一些硬件和软件。网络的网络的体系结构
9、及协议体系结构及协议中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-11一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构 1.3.2 ISO/OSI参考模型（1974年发布）OSI OSI 参考模型的提出参考模型的提出 OSI OSI 参考模型各层的功能参考模型各层的功能 OSI OSI 环境中的数据传输过程环境中的数据传输过程中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-12一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构 OSI参考模型的提出 pOSI 参考模型
10、的提出背景（参考模型的提出背景（IBM 74IBM 74年年SNASNA；DEC DNADEC DNA；美国国防部的美国国防部的TCP/IP TCP/IP ）pOSIOSI （Open System Open System InterconnectionInterconnection ）-开放系统互连开放系统互连开放系统互联参考模型（开放系统互联参考模型（OSI/RMOSI/RM）中定义：一个系统只要）中定义：一个系统只要能够遵循能够遵循OSIOSI标准，就可以与位于世界任何地方同样遵循这标准，就可以与位于世界任何地方同样遵循这个标准的其他任何系统进行通信。这里提到的系统可以是计个标准的其他任
11、何系统进行通信。这里提到的系统可以是计算机，也可以是这些计算机相关的软件以及其他外部设备等算机，也可以是这些计算机相关的软件以及其他外部设备等集合。集合。p在制定计算机网络标准方面，起着很大作用的两大国际组织在制定计算机网络标准方面，起着很大作用的两大国际组织是：是：l国际电报与电话咨询委员会（国际电报与电话咨询委员会（CCITTCCITT）-主要是考虑通信主要是考虑通信标准的制定；标准的制定；l国际标准化组织（国际标准化组织（ISOISO）-主要是考虑信息处理与网络体主要是考虑信息处理与网络体系结构系结构。中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：
12、Slide：2-13一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构 OSI参考模型结构主机主机A A应用层表示层会话层传输层网络层物理层数据链路层应用层表示层会话层传输层网络层物理层数据链路层网络层物理层数据链路层网络层物理层数据链路层主机主机B B通信控制通信控制处理机处理机通信控制通信控制处理机处理机传输介质传输介质传输介质传输介质传输介质传输介质中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-14一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构OSI参考模型各层功能应用层表示层会话层传输层网络层物理层数据链路层
13、为开放系统与用户应用程序的接口。实现不同语法表示的数据格式转换、数据的加密解密、压缩与恢复等功能。实现两个会话进程之间的数据传输同步，并管理数据交换。提供端到端的可靠、透明的数据传输服务。主要功能是为分组选择最适当的路径。采用差错控制、流量控制为网络层提供无差错的数据传输服务。提供物理连接，通过传输介质传送比特流。中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-15一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构OSI模型的术语-协议数据单元（PDU）协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU）网络体系结构中，对等
14、层之间交换的信息报文统称。PDU由协议控制信息（协议头）和数据组成:协议头部中含有完成数据传输所需的控制信息:地址、序号、长度、分段标志、差错控制信息、地址、序号、长度、分段标志、差错控制信息、传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称：传输层传输层段（段（SegmentSegment）网络层网络层分组分组/包（包（PacketPacket）数据链路层数据链路层帧（帧（FrameFrame）物理层物理层比特（比特（BitBit）协议控制信息协议控制信息数据数据中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-16一一 计算机网络基础计算机
15、网络基础网络体系结构网络体系结构下层把上层的下层把上层的PDUPDU作为本层的数据加以作为本层的数据加以封装封装，然后加入本层的，然后加入本层的协议头部（和尾部）形成本层的协议头部（和尾部）形成本层的PDUPDU。封装：就是在数据前面加上特定的协议头部。因此，数据在源站自上而下递交的过程实际上就是不断封装的因此，数据在源站自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。程。类比：发送信件类比：发送信件数据在传输时，其外面实际上要被包封多层“信封”。数 据协议头数 据N+1层PDUN层PDU中国政法
16、大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-17一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构数据数据 段头段头数据数据 段头段头数据数据包头包头帧头帧头 段头段头数据数据包头包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数据多层封装数据多层封装封装封装拆封拆封中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-18一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构OSI环境中的数据传输过程主机主
17、机A A应用层表示层会话层传输层网络层物理层数据链路层应用层表示层会话层传输层网络层物理层数据链路层网络层物理层数据链路层网络层物理层数据链路层主机主机B B通信控制通信控制处理机处理机通信控制通信控制处理机处理机传输介质传输介质传输介质传输介质传输介质传输介质应用进程A应用进程BOSIOSI环境环境中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-19一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构OSI环境中的数据流传输介质传输介质主机主机A A应用层表示层会话层传输层网络层物理层数据链路层应用层表示层会话层传输层网络层物理层数
18、据链路层主机主机B B应用进程A应用进程B0100101011010101010110100101D：数据H：报头中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-20一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构1.3.3 TCP/IP参考模型开放的协议标准；开放的协议标准；独立于特定硬件；独立于特定硬件；统一的网络地址分配方案；统一的网络地址分配方案；标准化的高层协议。标准化的高层协议。中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-21一一 计算机网络基础计算机网络基础网
19、络体系结构网络体系结构TCP/IP参考模型及功能OSIOSI应用层表示层会话层传输层网络层物理层数据链路层TCP/IPTCP/IP应用层传输层互联层主机网络层 包含所有高层协议。负责在应用进程之间建立端-端通信。负责将源主机的报文分组发送到目的主机。负责通过网络发送和接收IP数据报。中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-22一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较（1 1）对）对OSIOSI参考模型的评价参考模型的评价层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表示层几
20、乎是空的，数据链路层与网络层有很多的子层插入；OSI 参考模型将“服务”与“协议”的定义结合起来，使得参考模型变得格外复杂，实现困难；寻址、流控与差错控制在每一层里都重复出现，降低系统效率；数据安全性、加密与网络管理在参考模型的设计初期被忽略了；参考模型的设计更多是被通信的思想所支配，不适合于计算机与软件的工作方式；严格按照层次模型编程的软件效率很低。中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-23一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构（2 2）对）对TCP/IPTCP/IP参考模型评价参考模型评价在服务、接口与协议
21、的区别上不是很清楚，一个好的软件工程应该将功能与实现方法区分开，参考模型不适合于其它非TCP/IP协议族；TCP/IP参考模型的主机-网络层本身并不是实际的一层；物理层与数据链路层的划分是必要和合理的，但是TCP/IP参考模型却没有做到这点。中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-24一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构1.3.41.3.4 一种建议的参考模型一种建议的参考模型 五层模型五层模型中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-25一一 计算机
22、网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构小结n网络体系结构：分层分层协议协议接口接口n网络体系结构的层次模型：为何要分层？优点是什么？n网络体系结构的一些基本概念n对等层通信的实质：信息是如何在端到端之间传输的？n网络体系结构主要层次的功能：应用层应用层、传输层传输层、网络层网络层、数据链路层数据链路层、物理层物理层nTCP/IP参考模型 中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-26一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构1.3.5 各层协议及其功能OSIOSI模型各层协议模型各层协议 应用层应用层TELNE
23、T FTP TFTP SMTP SNMP HTTP DHCP TELNET FTP TFTP SMTP SNMP HTTP DHCP 表示层表示层 文本：文本：ASCIIASCII，EBCDIC EBCDIC 图形：图形：TIFFTIFF，JPEGJPEG，GIFGIF，PICTPICT声音：声音：MIDIMIDI，MPEGMPEG，QUICKTIME QUICKTIME 会话层会话层 NFS SQL RPC X-WINDOWS ASPNFS SQL RPC X-WINDOWS ASP（APPTALKAPPTALK会会话协议）话协议）SCP SCP 传输层传输层 TCPTCP和和UDP UDP
24、 网络层网络层 IP IPX IP IPX 数据链路层数据链路层 以太网以太网 IEEE802.3 IEEE802.3 令牌环令牌环 IEEE802.5 IEEE802.5 HDLC PPP HDLC PPP 物理层物理层 10BASE T 10BASE TX V.35 RS-232 10BASE T 10BASE TX V.35 RS-232 中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）章：章：节：节：Slide：2-27一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构Tcp/ip各层协议应用层应用层HTTP FTP TELNET HTTP FTP TEL
25、NET SMTP POP3 IMAP4SMTP POP3 IMAP4SNMP DHCP TFTP DNS SNMP DHCP TFTP DNS MSNMSN传输层传输层 TCP TCP UDP UDP网络互连层网络互连层 IPIP、ICMPICMP 、ARPARP、RARPRARP 主机主机网络层网络层以以太太网网令令牌牌环环802.2802.2HDLC PPP FRAME-REALYHDLC PPP FRAME-REALY802.3802.3RS-232 449 V.35 RJ-45RS-232 449 V.35 RJ-45中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009
26、）章：章：节：节：Slide：2-28一一 计算机网络基础计算机网络基础网络体系结构网络体系结构作业 1 1、OSIOSI参考模型层次划分的原则是什么？参考模型层次划分的原则是什么？2 2、结合所学内容，指出网络连接设备中继、结合所学内容，指出网络连接设备中继 器器（repeaterrepeater）、集线器（）、集线器（hubhub）、路由器）、路由器（routerrouter）分别工作在）分别工作在OSIOSI参考模型的哪一层？参考模型的哪一层？3 3、在网上查找、在网上查找IPIP协议的相关资料，写一个简短的协议的相关资料，写一个简短的关于关于IPIP协议的文摘。协议的文摘。中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（20092009）