计算机网络的体系结构 (2).ppt

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1、 笫二讲笫二讲 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 本讲内容第一章 概述1.2 计算机网络的体系结构 1.2.1 层次模型层次模型 1.2.2 开放系统互连基本参考模型 1.2.3 因特网络参考模型 1.2.4 网络通信标准化组织*1.3 因特网的发展及其应用 1.4 计算机网络的分类1.2.1 层次模型 图1.7 计算机网络的层次模型1.2.1 层次模型（续）u层次模型特点：除了在物理媒体上进行的是实通信外，其余各对等层实体间进行的都是虚通信 对等层的虚通信必须遵循该层的协议。n层的虚通信是通过n-1n层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信(通常也是虚通信)来实现的。1.2.1

2、 层次模型（续）u层次模型分层的原则：每层的功能应是明确的，并且相互独立的。当某一层具体实现方法更新时，只要保持层间接口不变，不会对邻层造成影响；层间接口清晰，跨越接口的信息量应尽可能少；层数应适中。若太少，则层间功能划分不明确，多种功能混杂在一层中，造成每一层的协议太复杂。若太多，则体系结构过于复杂，各层组装时的任务要困难得多；本讲内容第一章 概述1.2 计算机网络的体系结构 1.2.1 层次模型 1.2.2 开放系统互连基本参考模型开放系统互连基本参考模型 1.2.3 因特网络参考模型 1.2.4 网络通信标准化组织*1.3 因特网的发展及其应用 1.4 计算机网络的分类1.2.2 开放系

3、统互连基本参考模型 uOSI模型共分为七层从下到上依次为物理层(physical layer)、数据链路(data link)层、网络(network)层、运输(transport)层、会话(session)层、表示(presentation)层和应用(application)层。u在主机中要有七层，但通信子网中的IMP中却不一定要有七层，通常只有下三层，甚至可以只有下两层 用英语首字母缩写PH,DL，N，T，S，P和A来代表从下到上的物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层七个层次 图1.8 ISOs OSI层次模型1.2.2 开放系统互连基本参考模型(续)u各层功能物理层

4、：在物理媒体上传输原始的数据比特流信号 物理层的功能是为在物理媒体上建立、维持和终止传输数据比特流信号的物理连接提供机械、电气、功能和过程的手段。机械：比如插头、插座的机械形状、大小，插针的个数、排列等。电气：代表“0”和“1”的电压，持续时间。功能：针脚的定义，发送数据、接收数据等 过程特性：即时序。EIA-RS-232C、X.21、V.35等1.2.2 开放系统互连基本参考模型(续)数据链路层：将比特组合成数据链路协议数据单元DL-PDU-帧帧(frame)功能：（1）链路管理（2）帧同步（3）流量控制（4）差错控制（5）将数据与控制信息分开（6）透明传输（7）寻址协议：高级数据链路控制H

5、DLC(High-level Data Link Control)规程，1.2.2 开放系统互连基本参考模型(续)网络层 通信子网的运行控制，主要解决如何把网络协议数据单元(通常我们称为分组)从源传送到目标。其间要为主机和中间设备分配地址，制定路由策略。1.2.2 开放系统互连基本参考模型(续)运输层 第一个端对端，也就是主机到主机的层次 高层用户就可利用运输层的服务直接进行端到端的数据传输，从而不必知道通信子网的存在 分流分流(splitting):用于提高吞吐量复用复用(multiplexing)：将多个运输通信合用一条网络连接 处理端到端的差错控制和流量控制的问题 总之，运输层为上层用户

6、提供端对端的透明优化的数据传输服务1.2.2 开放系统互连基本参考模型(续)会话层允许不同主机上各种进程之间进行会话，通过会话连接实现进程之间的信息数据交换。运输层是主机到主机的层次，而会话层是进程到进程之间的层次。会话层组织和同步进程间的对话（会话连接的建立、使用和释放）。全双工或半双工 提供同步服务（解决出现错误时，如何实现数据重传，通过在会话中插入同步点实现）1.2.2 开放系统互连基本参考模型(续)表示层，处理通信双方的数据表示问题。功能：（1）表示实体之间的连接建立、释放（2）数据语法和图象语法的表示和转换（3）数据变换的特殊处理，例如代码压缩、密码转换。1.2.2 开放系统互连基本

7、参考模型(续)应用层（没有定义标准）开放系统互连环境的最高层 网络环境下不同主机间的文件传送、访问和管理文件传送、访问和管理FTAM(File Transfer,Access and Management)；网络环境下传送标准电子邮件的文电处理系统文电处理系统MHS(Message Handling System)；方便不同类型终端和不同类型主机间通过网络交互访问的虚拟虚拟终端终端VT(Virtual Terminal)协议等，都属于应用层的范畴 1.2.2 开放系统互连基本参考模型(续)u基本概念基本概念服务访问点服务访问点SAP(Service Access Point)：接口处提供服务的

8、地方 服务是通过一组服务原语服务原语来执行的。OSI模型中，将服务原语划分为四类 请求请求(request)：由服务用户发往服务提供者，请求它完成某项工作，如发送数据。指示指示(indication)：由服务提供者发往服务用户，指示发生了某些事件。响应响应(response)：由服务用户发往服务提供者，作为对前面发生的指示的响应。证实证实(confirm)：由服务提供者发往服务用户，作为对前面发生的请求的证实。1.2.2 开放系统互连基本参考模型(续)图1.9四类服务原语1.2.2 开放系统互连基本参考模型(续)服务原语的一个简单例子（1）连接请求）连接请求：呼叫方服务用户请求建立一个连接。（

9、2）连接指示）连接指示：连接请求通过服务提供者的虚通信传到被叫方后，被叫方服务提供者向被叫方服务用户指示有建立连接的请求。（3）连接响应）连接响应：若被叫方服务用户准备建立连接，则通过此原语告诉本方服务提供者。（4）连接证实）连接证实：呼叫方服务提供者通过虚通信得知被叫方同意建立连接后，由此原语告知呼叫方服务用户。通过以上四步就建立了一条呼叫方与被叫方间的连接，可在其中传输数据（5）数据请求）数据请求：呼叫方服务用户通过此原语请求本方服务提供者将数据送给被叫方。（6）数据指示）数据指示：被叫方服务提供者收到对方送来的数据后通知服务用户。（7）断连请求）断连请求：任何一方用户可通过此原语请求释放

10、连接，由服务提供者传至对等方。（8）断连指示）断连指示：对等方服务提供者通过此原语告诉本方服务用户释放连接。1.2.2 开放系统互连基本参考模型(续)服务分证实和非证实证实：如连接服务，要使用请求、指示、响应和证实四类原语 非证实：数据传送服务和断连服务，只使用请求和指示两类原语 图1.10 数据的实际传递过程本讲内容第一章 概述1.2 计算机网络的体系结构 1.2.1 层次模型 1.2.2 开放系统互连基本参考模型 1.2.3 因特网络参考模型因特网络参考模型 1.2.4 网络通信标准化组织*1.3 因特网的发展及其应用 1.4 计算机网络的分类*是要求同学了解的，这些内容在本电子教案中并未

11、讲解而是要求同学自己阅读教材。1.2.3 因特网络参考模型 图1.11 Internet 层次参考模型1.2.3 因特网络参考模型（续）u基本概念Internet 实际上不是一个单一的网络，网际网 互连网层：互连各种各样的通信子网，该层运行IP协议Internet实际上并没有具体规定子网层运行的协议，任何一种通信子网只要在其上的服务可以支持IP协议，都可接入Internet，并通过它互连 通信子网在ISOs OSI模型中对应于物理层、数据链路层和部分网络层的功能，Internet层次模型中的互连网层大致对应于ISOs OSI模型网络层中高层子层的功能。Internet中的运输层与ISOs OS

12、I中的运输层几乎是完全对应的，在两个模型中都是第一个完成端到端数据传输的层次。1.2.3 因特网络参考模型（续）TCP和UDP间的主要区别在于，前者提供的是面向连接的服务面向连接的服务（connection-oriented service），而后者提供的是无连接的服务无连接的服务（connectionless service）在OSI的网络层中同样允许有两种服务，即提供面向连接的网络服务或者是无连接的网络服务。但是，在Internet的互连网层提供的仅是无连接的服务.1.2.3 因特网络参考模型（续）Internet应用层中常用的三个协议的名称，即文件传送协议文件传送协议FTP（File T

13、ransfer Protocol）、简单报文传送协议简单报文传送协议SMTP(Simple Message Transfer Protocol)和远程网络登录协议远程网络登录协议TELNET（TELecommunication NETwork）1.2.3 因特网络参考模型（续）图1.12 Internet 使用的协议及与OSI的关系1.2.3 因特网络参考模型（续）uOSI与因特网参考模型的相同点：它们都是层次结构的模型；其最低层都是面向通信子网的；它们都有运输层，且都是第一个提供端到端数据传输服务的层次，都能提供面向连接或无连接两种运输服务；其最高层都是向各种用户应用进程提供服务的应用层等

14、1.2.3 因特网络参考模型（续）uOSI与因特网参考模型的不同点：两者所划分的层次数不同；Internet中没有表示层和会话层；Internet没有明确规定通信子网的协议，也不再区分通信子网中的物理层、数据链路层和网络层；还有，Internet中特别强调了互连网层，其中运行的IP协议是Internet的核心协议，且互连网层向上只提供无连接的服务，而不提供面向连接的服务 1.2.4网络通信标准化组织1、ISO2、ITU3、CCITT（International Telephone and Telegraph Consultative Committee 国际电话与电报顾问委员会）4、IETF（

15、Internet Engineering Task Force）本讲内容第一章 概述1.2 计算机网络的体系结构 1.3 因特网的发展及其应用 1.3.1 因特网的发展过程因特网的发展过程1.3.2 Internet的主要功能1.3.3 Internet的工作原理1.4 计算机网络的分类 1.3.1 因特网的发展过程u历史：前身ARPANET研究如何将各种LAN和广域网(WAN)互连起来，非常重要的成果就是称为网际协议IP和传输控制协议TCP以这两个协议为核心、以ARPANET为主干网开始将许多不同的网络互连在一起，构成了Internet的原型，并对TCP/IP协议及技术进行试验 NSFNET

16、：美国国家科学基金，国家科学基金，(National Science Foundation)，推动了Internet的商业化和普及1.3.1 因特网的发展过程（续）Internet的规模不断地在扩大，连接到Internet上的计算机的数目也正在以指数速率增长。图1.13给出了从1984年到2004年20年间连到Internet上计算机的大致数量。图1.13 1984-2004年连到Internet上计算机的数量 本讲内容第一章 概述1.2 计算机网络的体系结构 1.3 因特网的发展及其应用 1.3.1 因特网的发展过程1.3.2 Internet的主要功能的主要功能1.3.3 Internet

17、的工作原理1.4 计算机网络的分类 1.3.2 Internet的主要功能u主要功能远程登录Telnet文件传输FTP(File Transfer Protocol)电子邮件电子公告牌与网络新闻 bbs,网络新闻(network news)1.3.2 Internet的主要功能（续）查找文件查找人员，Whois 以菜单方式浏览信息 按内容自动查找，WAIS(Wide Area Information Server)全球范围的超媒体信息浏览服务 超文本(hypertext)WWW(World Wide Web)，万维网 浏览器（browser）超文本描述语言超文本描述语言HTML(HyperTe

18、xt Makeup Language)、超超文本传输协议文本传输协议HTTP(HyperText Transmission Protocol)和统统一的资源定位格式一的资源定位格式URL（Uniform Resource Locator）本讲内容第一章 概述1.2 计算机网络的体系结构 1.3 因特网的发展及其应用 1.3.1 因特网的发展过程1.3.2 Internet的主要功能1.3.3 Internet的工作原理的工作原理1.4 计算机网络的分类 1.3.3 Internet的工作原理u工作方式（类似邮政-存储转发模式）信息封装成包(package),又称分组IP协议就是关于在Inter

19、net中传递的分组封装格式的约定 分组在Internet中是通过若干路由器路由器(router)间转发来传递到目的地 图1.14 Internet连接的一个例子1.3.3 Internet的工作原理（续）Internet的地址是用数字来表示的，称为IP地址。IP地址共含有四个字节，32个二进制位。在书写时，通常每个字节都用十进制表示，而字节之间用小圆点分隔开来 域名域名(domain name) M 1.3.3 Internet的工作原理（续）域名中的最后一个域有时也称为顶级域名顶级域名，以区分机构或组织的性质。早期常用的有 edu教育机构 com商业机构 mil军事部门 gov政府机关 or

20、g非盈利性组织名字仅是为了帮助人们记忆和输入，在IP分组中使用的仍然是IP地址。在Internet中有许多称为域名服务器域名服务器DNS(Domain Name Server)的系统可以帮助你自动地从域名来找到其相应的IP地址 研究和试验新一代的IP协议，即第六版的IP v6（目前广泛采用的是IPv4，即第四版的IP）。在IPv6中，地址已从32位扩展到128位（IP V4地址将用尽、安全性、Qos）本讲内容第一章 概述1.2 计算机网络的体系结构 1.3 因特网的发展及其应用 1.4 计算机网络的分类1.4.1 按拓扑构形分类按拓扑构形分类1.4.2 按地理范围分类1.4.3 其它分类1.4

21、.1 按拓扑构形分类u按照网络的物理形状或称为拓扑构形来对网络进行分类 图1.15网络的拓扑构形1.4.1 按拓扑构形分类（续）广域网 不规则的网形 局域网 星形总线形环形 本讲内容第一章 概述1.2 计算机网络的体系结构 1.3 因特网的发展及其应用 1.4 计算机网络的分类1.4.1 按拓扑构形分类1.4.2 按地理范围分类按地理范围分类1.4.3 其它分类1.4.2 按地理范围分类u 若按计算机网络覆盖的地理范围来细致区分，可分为：局域网局域网LAN(Local Area Network)约0.1公里 校园网校园网CAN(Campus Area Network)约1公里 城域网城域网MA

22、N(Metropolitan Area Network)约10公里 广域网广域网WAN(Wide Area Network)约1001000公里 全球网全球网GAN(Global Area Network)1000公里图1.16 LAN，WAN和多处理机系统的比较1.4.2 按地理范围分类（续）存储区域网存储区域网SAN(Storage Area Network)前面介绍的计算机网络是用來连接各种计算机的,而存储区域网则主要是用來连接多个大容量存储设备的,两者作用完全不同 可以看成计算机网络是前端网络,而存储区域网则为后端网络,不是一回事 本讲内容第一章 概述1.2 计算机网络的体系结构 1.

23、3 因特网的发展及其应用 1.4 计算机网络的分类1.4.1 按拓扑构形分类1.4.2 按地理范围分类1.4.3 其它分类其它分类1.4.3 其它分类从网络中用来传输信息的物理信道是用什么媒体媒体(medium,有时也译为介质)来区分，是双绞线网、同轴电缆网、光纤网或无线网等。可以从网络是通过点到点的信道通过不断转接或通过共享的信道这两种传输技术来区分,通常广域网是前者,而局域网则是后者。若从网络的使用范围来区分，则可划分为公用网和专用网两大类。公用网是为全社会所有的人提供服务的，凡是愿意按规定交纳费用的人都可以使用。专用网则是某个单位、部门或行业为特殊业务需要而组建的网络。练习题1.4 计算机网络有哪些应用功能1.6 简述开放系统互连参考模型及各层的主要功能。1.9,1)、2）3）1.13举出3个在数据通信和计算网络标准化方面最有影响的国际组织。1.19 简述可以从几种不同角度来对计算机网络分类。补充题简述Internet参考模型及各层的主要功能。