第二章 计算机网络体系结构
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网络体系结构参考答案
第二章网络体系结构参考答案简答题1．什么是网络体系结构？为什么要定义网络体系结构？网络的体系结构定义：指计算机网络的各层及其协议的集合(architecture)。
或精确定义为这个计算机网络及其部件所应完成的功能。
计算机网络的体系结构综合了OSI和TCP/IP 的优点，本身由5层组成：应用层、运输层、网络层、物理层和数据链路层。
2．什么是网络协议？它在网络中的作用是什么？在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则。
这些规则明确规定交换数据的格式以及有关的同步问题。
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。
3．什么是OSI参考模型？各层的主要功能是什么？OSI模型基于国际标准化组织ISO的建议，各层使用国际标准化协议。
可理解为当数据从一个站点到达另一个站点的工作分割成7种不同的任务，而且这些任务都是按层次来管理。
这一模型被称作 ISO OSI开放系统互联参考模型，因为它是关于如何把相互开放的系统连接起来的，所以常简称它为OSI模型。
应用层提供与用户应用有关的功能。
包括网络浏览、电子邮件、不同类文件系统的文件传输、虚拟终端软件、过程作业输入、目录查询和其他各种通用和专用的功能等。
表示层完成某些特定功能。
例如，解决数据格式的转换。
表示层关心的是所传输信息的语法和语义，而表示层以下各层只关心可靠地传输比特流。
会话层进行高层通信控制，允许不同机器上的用户建立会话（session）关系。
会话层允许进行类似运输层的普通数据传输，并提供对某些应用有用的增强服务会话，也可用于远程登录到分时系统或在两台机器之间的文件传递。
会话层服务之一是管理对话，会话层允许信息同时双向传输，或只能单向传输。
若属于后者，则类似于“单线铁路”，会话层会记录传输方向。
一种与会话有关的服务是令牌管理（token management）。
运输层基本功能是从会话层接收数据，必要时把它分成较小的单元传递，并确保到达对方的各段信息正确无误。
计算机网络各章框架图
第一章计算机网络体系结构第二章物理层物理层信源、信道、信宿、宽带、码元、波特、速率产生和发送信息的设备或计算机信号的传输媒质，分为有线信道和无线信道接收和处理信息的设备或计算机代表不同离散数值的基本波形连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率码元传输速度的单位，1波特表示每秒传送1个码元码元传输率奈奎斯特定理(无噪声)：C max=2f×log2N (其中f表示带宽)香农定理（有噪声）: C max = W × log2（1+ S/N）（b/s）其中W为信道的带宽调制编码基带调制：改变波形，调制后仍然是基带信号带通调制：搬移频段，三种方式：调幅、调频、调相模拟数据编码技术：振幅键控、移频键控、移相键控数字数据编码：非归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码脉冲编码调制：采样（参考采样定理）、量化和编码数据交换方式电路交换报文交换分组交换虚电路数据报传输介质：1.双绞线2.同轴电缆3.光纤4.无线传输介质交互方式1.单工2.半双工3.全双工设备：1.转发器2.集线器课本19页第三章数据链路层数据链路层功能设备差错控制流量控制与可靠传输1.检错2.纠错1.单帧滑动窗口与停止等待协议2.多帧滑动窗口与后退N帧协议3.多帧滑动窗口与选择重传协议广域网局域网介质访问控制轮询随机信道令牌传递协议1.ALOHA协议2.CSMA协议3.CSMA/CD协议4.CSMA/CA协议1.频分2.时分3.波分4.码分链路控制1.HDLC2.PPP以太网拓扑无线局域网1.星形2.环形3.总线4.树形IEEE802.11IEEE802.3交换机网桥源选径网桥透明网桥原理算法生成树算法第四章 网络层网络层功能设备路由与转发异构网络互联路由器组成功能拥塞控制IP 地址移动IPIP 组播IPV6IPV4地址协议1.CIDR2.表示法3.三类地址4.NAT1.ARP2.DHCP3.ICMP协议算法动态路由静态路由分层次路由自治系统链路状态路由算法距离-向量路由算法域间路由域内路由BGPOSPF RIP移动IP 的通信过程第五章 传输层传输层服务寻址与端口功能面向连接服务无连接服务TCPUDP数据报校验流量和拥塞控制可靠传输连接管理快重传和快恢复慢开始和拥塞避免连接：3次释放：4次应用层客户服务器模型p2p 模型FTPDNS WWW电子邮件1.层次域名空间2.域名服务器3.域名解析过程1.概念2.组成结构3.HTTP 协议1.组成结构2.电子邮件格式3.协议（MIME 、SMTP 、POP3）1.原理2.连接（包括控制连接和数据连接）第六章应用层应用层客户服务器模型p2p模型FTPDNS WWW电子邮件1.层次域名空间2.域名服务器3.域名解析过程1.概念2.组成结构3.HTTP协议1.组成结构2.电子邮件格式3.协议（MIME、SMTP、POP3）1.原理2.连接（包括控制连接和数据连接）。
计算机网络体系结构
在理解问题时忽略中间的过程直接去考虑水平通信会更简单
数据传递过程
计算机网络的各个层次以及每个层次协议的集合称为计算机网络体系结构。
各个层次的所有协议也被称为协议栈。
世界上第一个计算机网络体系结构是美国IBM公司于1974年提出的SNA（系统网络体系结构）
其他的网络体系结构：Digital公司的网络体系结构DNA、Honeywell公司的分布式体系结构DSA等
03
04
本章知识点
信息交换过程
信息
数据
信号
通信网络
信息
数据
信号
物理链路是网络通信必备要素，它是信号传播的载体。
3
2
4
1
发送方如何确定接收方愿意接收数据或已经准备好了接收数据？
数据在传输过程中可能会丢失，如何检测丢失，丢失以后如何处理？
发送方和接收方之间可能间隔了多个网络，如何在网络之间找到一条正确的路，使得数据能够到达接收方？
各种 应用服务
TCP/IP 的三个服务层次
F T P
S M T P
T F T P
D N S
T e l n e t
S N M P
TCP UDP
应用层
运输层
TCP和UDP都根据端口(port)号把信息提交给上层对应的协议（进程）。
port
互联网层的四个主要协议
应用层
运输层
计算机网络体系结构
采用不同体系结构的两个网络之间很难通信 。
为使所有的网络都能互连互通，国际标准化组织ISO于1983年提出了开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model，OSI/RM），简称OSI参考模型
数据传递过程
计算机网络的各个层次以及每个层次协议的集合称为计算机网络体系结构。
各个层次的所有协议也被称为协议栈。
世界上第一个计算机网络体系结构是美国IBM公司于1974年提出的SNA（系统网络体系结构）
其他的网络体系结构：Digital公司的网络体系结构DNA、Honeywell公司的分布式体系结构DSA等
03
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本章知识点
信息交换过程
信息
数据
信号
通信网络
信息
数据
信号
物理链路是网络通信必备要素，它是信号传播的载体。
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1
发送方如何确定接收方愿意接收数据或已经准备好了接收数据？
数据在传输过程中可能会丢失，如何检测丢失，丢失以后如何处理？
发送方和接收方之间可能间隔了多个网络，如何在网络之间找到一条正确的路，使得数据能够到达接收方？
各种 应用服务
TCP/IP 的三个服务层次
F T P
S M T P
T F T P
D N S
T e l n e t
S N M P
TCP UDP
应用层
运输层
TCP和UDP都根据端口(port)号把信息提交给上层对应的协议（进程）。
port
互联网层的四个主要协议
应用层
运输层
计算机网络体系结构
采用不同体系结构的两个网络之间很难通信 。
为使所有的网络都能互连互通，国际标准化组织ISO于1983年提出了开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model，OSI/RM），简称OSI参考模型
第二章网络体系结构与协议全解
1、网络层的主要功能 路径选择：指通信子网中，源节点和中间节 点为将报文分组传送到目的节点而对后继节 点的选择。 流量控制：对进入通信子网的数据量加以控 制，以防止拥塞现象的出现。 数据的传输与中继 清除子网的质量差异
2、网络服务 （1）虚电路服务：面向连接的网络服务， 是网络层向传输层提供的一种使所以分 组按顺序到达目的端系统的可靠的数据 传送方式。
2、网络互联层 其主要功能是负责在互联网上传输数据分组， 它是TCP/IP参考模型中最重要一层，它是通 信的枢纽。 在该层，主要定义了网络互联协议，即IP协 议及数据分组的格式。本层还定义了地址解 析协议ARP，反向地址解析协议RARP及网 际控制报文协议ICMP
3、传输层 也被称为主机至主机层，它主要负责端到端 的对等实体之间进行通信。 该层使用了两种协议支持数据的传输，它们 是TCP协议和UDP协议。 TCP协议是可靠的、面向连接的协议。 UDP协议是不可靠的、无连接协议
OSI参考模型将网络的不同功能划分为7层
7 6
应用层Application
表示层Presentation 会话层session 传输层transport 网络层Network 数据链路层Data Link 物理层Physical
处理网络应用
Байду номын сангаас
数据表示
主机间通信 端到端的连接
5
4 3
寻址和最短路径
介质访问（接入） 二进制传输
2.1.2分层设计
为什么要分层
协议分层与问题简化
硬件故障 网络拥塞
“分而治之” 每一层的目的都是向它的上一层提 供一定的服务而把如何实现这一服 务的细节对上层加以屏蔽。
第2章 计算机网络体系结构
2．1．1．研究制定计算机网络体系结构的科学方法 在初期的自由竞争中，计算机网络体系结构在短时间内得 到了迅速发展，但是伴随着计算机网络形式的多样化、复杂 性，也出现了许多问题。 例如，用户的资源和数据存储在采用不同操作系统的主 机中，这些主机分布在网络的不同地方，需要在不同的传输 媒体上实现采用不同操作系统的主机之间的通信；如何解决 异种机和异种网络互连问题；特别是系统的互连成为一个大 问题。
4．美国电气电子工程师学会 美国电气电子工程师学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)于1963年由美国电气工程师 学会(AIEE)和美国无线电工程师学会(IRE)合并而成，是美 国规模最大的制定标准的专业学会。 IEEE由大约17万名从事电气工程、电子和有关领域的专 业人员组成，分设1O个地区和206个地方分会，设有31个技 术委员会。 IEEE制定的标准内容有：电气与电子设备、试验方法、元 器件、符号、定义以及测试方法等。 IEEE最引人注目的成就之一是通过802方案对LAN和城域网 MAN进行的标准化。802方案含局域网和城域网各方面上百个 单独的规范，符合IEEE的LAN包括以太网(IEEE 802．3)和令 牌环网(802，5)，802系列标准和所有规范限于物理层和／ 或数据链路层。
5．美国电子工业协会 美国电子工业协会(Electronic Industries Association， EIA)创建于1924年，当时名为无线电制造商协会(Radio Manufacturers Association，RMA)，总部设在弗吉尼亚的 阿灵顿。
《计算机网络技术基础》 第2章 计算机网络体系结构与协议 单元测试 附答案
《计算机网络技术基础》第2章计算机网络体系结构与协议单元测试一、判断1、TCP/IP是目前使用较为普遍的网络通信协议。
（）2、在OSI模型中，每一层真正的功能是向下一层提供服务。
（）3、数据链路层传输的数据单位是报文。
（）4、TCP/IP完全符合OSI标准。
（）5、分层是每一层的功能应非常明确，层数越多越好。
（）6、OSI的最高层是应用层，面向用户提供服务。
（）7、物理层直接与传输介质相链接。
（）8、应用层是计算机网络与最终用户的接口。
（）9、TCP/IP只包含TCP和IP两个协议。
10、国际标准化组织OSI提出了开放系统互联参考模型ISO。
（）11、CRC码主要用于数据链路层控制协议中。
（）二、单选1、HDLC是（）。
A.面向字符型的同步协议B.异步协议C.面向字节的技术同步协议D.面向比特型的同步协议2、Internet采用的信息协议是（）A.FTP B.SPX/IPX C.TCP/IP D.WWW3、以下协议中不属于TCP/IP的网络层的协议是（） A.ICMP B.ARP C.PPP D.RARP4、在TCP/IP协议簇中，负责将计算机的互联网地址变换为物理地址的协议是（）。
A.ICMPB.ARPC.PPPD.RARP5、在OSI的模型中，能实现路由选择、拥塞控制与网络互联功能的是（）A.物理层B.网络层C.数据连接层D.传输层6、在开放系统互联参考模型中，把传输的比特流划分为帧的层次是（）。
A.网络层B.数据连接层C.传输层D.分组层7、在OSI模型中，提供建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程的特性层次是（）。
A.网络层B.数据链路层C.物理层D.传输层8、TCP通信建立在面向连接的基础上，TCP连接的建立采用（）次握手的过程。
A.1B.2C.3D.49、OSI参考模型中，（）负责为用户提供可靠的端—端服务。
A.网络层B.传输层C.会话层D.表示层10、下列层次中，属于资源子网的有（） A．网络层 B．数据链路层 C．表示层 D．IP层11、关于OSI参考模型，下列说法不正确的是（）。
第二章计算机网络ppt课件
23
1 计算机网络的分类
24
1 计算机网络的分类
在图1-1中，虚线框外的部分称为资源子网。资源子网中包括 拥有资源的用户主机和请求资源的用户终端，它们都是端节点。 虚线框内的部分叫作通信子网，其任务是在端节点之间传送由信 息组成的报文，主要由转发节点和通信链路组成。
25
1 计算机网络的分类
在图1-1中，按照ARPA网络的术语 把转发节点统称为接口信 息处理机（Interface Message Processor, IMP）0 IMP是一种专 用于通 信的计算机，有些IMP之间直接相连，有些IMP之间必须 经过其他IMP才能相连。当IMP收到一个报文后要根据报文的目 标地址决定把该报文提交给与它相连的主机还是转发到下一个 IMP,这种通信方式叫作存储-转发通信。在广域网中的通信一般都 采用这种方式。
22
1 计算机网络的分类
计算机网络的组成元素可以分为两大类，即网络节点和通信 链路。网络节点又分为端节点和转发节点。端节点指信源和信宿 节点，例如用户主机和用户终端；转发节点指网络通信过程 中控 制和转发信息的节点，例如交换机、集线器、接口信息处理机等 。通信链路是指传输信息的信道，可以是电话线、同轴电缆、无 线电线路、卫星线路、微波中继线路和光纤缆线等。网络节点通 过通信链路连接成的计算机网络如图1-1所示。
规则结构：总线型 规则结构：总线型、
、星型 和环型 星型和 环型
分布式数据处理办 LAN互联，综合声音
公自动化
、视频 和数据业务
不规则的网状结构 远程数据传输
1 计算机网络的分类
按照使用方式可以把计算机网络分为校园网(Campus Network)和企业网(Enterprise Network),前者用于学校内部的教 学科研信息的交换和共享，后者用于企业管理和办公自动化。 — 个校园网或企业网可以由内联网(Intranet)和外联网(Extranet)组 成。内联网是采用Internet 技术(TCP/IP协议和B/S结构)建立的校 园网或企业网，用防火墙限制与外部的信息交换，以确保内部的 信息安全。外联网是校园网或企业网的一部分，通过Internet±的 安全通道与内部网进行通信。
1 计算机网络的分类
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1 计算机网络的分类
在图1-1中，虚线框外的部分称为资源子网。资源子网中包括 拥有资源的用户主机和请求资源的用户终端，它们都是端节点。 虚线框内的部分叫作通信子网，其任务是在端节点之间传送由信 息组成的报文，主要由转发节点和通信链路组成。
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1 计算机网络的分类
在图1-1中，按照ARPA网络的术语 把转发节点统称为接口信 息处理机（Interface Message Processor, IMP）0 IMP是一种专 用于通 信的计算机，有些IMP之间直接相连，有些IMP之间必须 经过其他IMP才能相连。当IMP收到一个报文后要根据报文的目 标地址决定把该报文提交给与它相连的主机还是转发到下一个 IMP,这种通信方式叫作存储-转发通信。在广域网中的通信一般都 采用这种方式。
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1 计算机网络的分类
计算机网络的组成元素可以分为两大类，即网络节点和通信 链路。网络节点又分为端节点和转发节点。端节点指信源和信宿 节点，例如用户主机和用户终端；转发节点指网络通信过程 中控 制和转发信息的节点，例如交换机、集线器、接口信息处理机等 。通信链路是指传输信息的信道，可以是电话线、同轴电缆、无 线电线路、卫星线路、微波中继线路和光纤缆线等。网络节点通 过通信链路连接成的计算机网络如图1-1所示。
规则结构：总线型 规则结构：总线型、
、星型 和环型 星型和 环型
分布式数据处理办 LAN互联，综合声音
公自动化
、视频 和数据业务
不规则的网状结构 远程数据传输
1 计算机网络的分类
按照使用方式可以把计算机网络分为校园网(Campus Network)和企业网(Enterprise Network),前者用于学校内部的教 学科研信息的交换和共享，后者用于企业管理和办公自动化。 — 个校园网或企业网可以由内联网(Intranet)和外联网(Extranet)组 成。内联网是采用Internet 技术(TCP/IP协议和B/S结构)建立的校 园网或企业网，用防火墙限制与外部的信息交换，以确保内部的 信息安全。外联网是校园网或企业网的一部分，通过Internet±的 安全通道与内部网进行通信。
计算机网络体系结构
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
OSI 模型的意义
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
通信子网
Application protocol Representation protocol Session protocol Transport protocol
APDU
PPDU
SPDU
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
专用技术与开放技术的对比
专用（Proprietary）
– 个别厂商开发、拥有并控制 – 一个公司或一个公司集团掌握了整个技术
开放（Open）
– 技术的免费使用是对公众开放的 – 不同厂商的网络产品可以互相兼容，进行 互操作.
Chap2 计算机网络体系结构
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
4、协议（Protocols）和N层协议
定义: 为网络通信所制定的一组规则、约定和 标准。协议可以使通信更有效地进行。协议是 控制两个对等实体进行通信的规则的集合。 在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得 本层能够向上一层提供服务。 要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服 务。 网络通信是一种层到层的对等通信，第N层上 的通信规则或约定称为N层协议
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
第二章 计算机网络体 系结构
Chap2 计算机网络体系结构
计算机通信与网络
主要内容
• • • • 2.1 2.2 2.3 2.4 计算机网络体系结构概述 ISO/OSI网络参考模型 TCP/IP模型 OSI 模型和TCP/IP模型的比较
Chap2 计算机网络体系结构
Chap2 计算机网络体系结构
第二章计算机网络安全体系结构PPT课件
系
结
的共同规则、标准或约定
构
2021/5/21
3
第二章 计算机网络安全体系结构
网络体系结构
一、 网
在网络的实际应用中，计算机系统与
络
计算机系统之间许多的互连、互通、互操
体 作过程，一般都不能只依靠一种协议，而
系 需要执行许多种协议才能完成。全部网络
结 协议以层次化的结构形式所构成的集合，
构
就称为网络体系结构。
第二章
计算机网络安全体系结构
2021/5/21
1
第二章 计算机网络安全体系结构
第一节 网络安全体系结构的概念 第二节 网络安全体系结构的内容 第三节 网络安全的协议与标准 第四节 网络安全的评估
2021/5/21
2
第二章 计算机网络安全体系结构
一、 网
网络协议（protocol）
络
体
为进行网络中的信息交换而建立
表2.2 OSI安全体系结构中安全服务按网络层次的配置
2021/5/21
16
第二章 计算机网络安全体系结构
一、
开
放
2．OSI安全体系结构的安全机制
系
按照OSI安全体系结构，为了提供以上所列６大类安全
统 互
服务，采用下列 8大类安全机制来实现：
连
安 全
加密机制、
数据签名机制、 公证机制、
体
数据完整性机制、交换鉴别机制、 业务流填充机制、
安
大类安全机制和相应的OSI安全管理，并
全 体
且尽可能地将上述安全服务配置于开放系
系
统互连/参考模型（OSI/RM）7层结构的
结
构
相应层之中。
计算机网络技术基础教程(第2章)
图2-5 OSI参考模型中的数据传输
2.3 TCP/IP参考模型 TCP/IP是Internet采用的协议标准，是一种异构网络互联的 通信协议，也适用于在一个局域网中实现异种机的互联通信。 2.3.1 TCP/IP参考模型描述 TCP/IP最早起源于1969年美国国防部赞助研究的网络ARP ANET-世界上第一个采用分组交换技术的计算机通信网。 TCP协议用来为应用程序提供端到端的通信和控制功能， IP协议用来给各种不同的通信子网或局域网提供一个统一的互 联平台，这两者的结合被称为TCP/IP（传输控制协议/网际协议） 协议模型。 TCP/IP协议模型从更实用出发，形成了具有高效的四层体系 结构，与OSI模型的对应关系如图2-6所示。
2.1.3 协议分层 计算机网络的整套协议是一个庞大复杂的体系，为了便 于对协议的描述、设计和实现，目前都采用分层的体系结构。 如图2-2所示： 所谓层次结构就是 指把一个复杂的系统设 计问题分解成多个层次 分明的局部问题，并规 定每层次必须完成的功 能。
图2-2 网络的层次结构
同一体系结构中各相邻层之间的关系是：下层为上层提供 服务，上层利用下层提供的服务完成自己的功能，同时再向更 上一层提供服务。 同一系统相邻层之间都 有一个接口，接口定义了下 层向上层提供的原语操作和 服务。 例：如图2-3所示
第2章 计算机网络体系结构与协议
计算机网络中不同的计算机之间进行通信时， 计算机网络中不同的计算机之间进行通信时，必须遵守 一定的约定，这些约定即为网络协议。 一定的约定，这些约定即为网络协议。 网络协议依赖于网络体系结构， 网络协议依赖于网络体系结构，协议和协议分层是网络 体系结构的基础。 体系结构的基础。
IPX协议与IP协议功能相似，是N0vell NetWare操作系统 的底层协议，负责网络中数据的传输。如果数据在同一网段 内传输，则直接找目的目的计算机的MAC地址，然后将数据 传送到目的计算机；若目的和源计算机不在同一网段内或位于 不同的局域网中，则数据包通过NetWare服务器或路由器中的 网络号，被传输到下一个结点。 SPX协议与TCP协议的功能相似，负责对传输的数据进行 无差错处理，它在发送数据之前需要与接收点建立连接，并检 测数据包是否被正确和完整的传输到了接收方，如果检测到数 据包在传输中被丢失，或被破坏，则SPX会重新发送损坏或丢 失的数据包。因此，SPX是一个面向连接的协议。
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计算机网络体系结构
采用不同体系结构的两个网络之间很难通信 。 为使所有的网络都能互连互通，国际标准化组 织ISO于1983年提出了开放系统互连参考模 型（Open Systems Interconnection Reference Model，OSI/RM），简称OSI 参考模型 TCP/IP协议也在实际的连网实践中发展起 来，并成为了事实上的网络互连协议标准
分层的空中旅行组织: 服务
柜台-to-柜台：“旅客+行李” 票务服务 行李托运-to-行李认领：行李服务 登机入口-to-到达出口：旅客乘务服务 跑道-to-跑道：飞机“航运”服务 从出发地到目的地的航线：导航服务 当某层实现变化时，该系统其余部分保持不变。 注意：一个服务改变实现方式与改变服务本身是极为不同的！
应用层 PDU 再传送到运输层 加上运输层首部，成为运输层报文段
5 4 3 2 1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1 AP1 5 4 3 2 1 计算机 2 AP2 5
运输层报文段再传送到网络层 加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）
4 3 2 1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较
OSI 的体系结构 7 6 5 4 3 应用层 表示层 会话层 运输层 网络层 TCP/IP 的体系结构 应用层 (各种应用层协议如 TELNET, FTP, SMTP 等) 运输层(TCP 或 UDP) 互联网层 IP 网络接口层 TCP/IP 的三个服务层次
本书采用的体系结构
数据在网络中的传递过程
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1 AP1 5 4 3 2 1 计算机 2
应用进程数据先传送到应用层 加上应用层首部，成为应用层 PDU
AP2 5 4 3 2 1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1 AP1 5 4 3 2 1 计算机 2 AP2
网络接口 1
网络接口 2
…
网络接口 3
TCP/IP协议栈
主机A 4 3 2 1 应用层 运输层 互联网层 网络 接口层 网络 1 互联网层 网络 接口层 网络 2 路由器 主机B 应用层 运输层 互联网层 网络 接口层
OSI参考模型和TCP/IP模型比较
OSI参考模型和TCP/IP模型都采用了分层结 构，OSI参考模型分为7层，TCP/IP模型分为 4层 在TCP/IP模型中没有表示层和会话层， TCP/IP模型的应用层相当于综合了OSI参考 模型中应用层、表示层和会话层的功能 TCP/IP模型没有数据链路层和物理层，网络 接口层包含了这两层的功能
应用层剥去首部，取出应用程序数据 5 上交给应用进程
物理层接收到比特流，上交给数据链路层 1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1 AP1 5 4 3 2 1 计算机 2 AP2 5 4 3
数据链路层剥去帧首部和帧尾部 2 取出数据部分，上交给网络层
1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1 AP1 5 4 3 2 1 计算机 2 AP2 5 4
各种 应用服务 运输服务 (可靠或不可靠) 无连接分组交付服务
2 数据链路层 1 物理层
应用层
F T P
T e l n e t
23
S M T P
D N S
T F T P
S N M P
port
21
25
53
69
161
运输层 TCP UDP
TCP和UDP都根据端口(port)号把信息提交给上层对 应的协议（进程）。
OSI参考模型和TCP/IP模型比较
OSI模型体系比较复杂，设计先于实现，完全 实现OSI参考模型的系统并不多，应用的范围 有限，多限于理论研究和教学。 TCP/IP协议是在实践中产生和发展的，在各类 平台中都有稳定的实现，并有简单方便的编程 接口（API），得到了广泛的应用。 TCP/IP协议已成为目前网际互连事实上的国际 标准和工业标准
虚线表示虚拟通信； 实线表示物理通信
哲学家—翻译—秘书结构
理解协议 接口之间的关系 协议是水平的； 服务是垂直的。
协议分层的优点
将复杂的网络通信任务分解为若干个比较容易 处理的子问题，降低了复杂度，易于实现和维 护。 每个层次都可以单独实现，只要提供的服务和 实现的功能不变，与相邻层次的接口也不变， 那么采用何种技术实现是每个层次内部的事 情，更有利于采用新的技术去解决问题。 层次明确也更有利于标准化。
IP over Everything Everything over IP 沙漏计时器形状的 IP 可为各式各样的应用程序提供服务 IP 可应用到各式各样的网络上 TCP/IP协议族
应用层 HTTP HTTP … SMTP SMTP DNS DNS … RTP RTP
运输层
TCP
UDP
网际层
IP
网络接口层
网络层剥去首部，取出数据部分 3 上交给运输层
2 1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1 AP1 5 4 3 2 1 计算机 2 AP2 5
运输层剥去首部，取出数据部分 4 上交给应用层
3 2 1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1 AP1 5 4 3 2 1 计算机 2 AP2
计算机网络
第2章计算机网络体系结构 靳海轶
东软信息学院计算机系网络教研室
本章知识点
理解网络协议与协议分层的原理 掌握计算机网络体系结构 掌握OSI模型和TCP/IP 模型各自特点 和区别 掌握数据在网络中的传递过程
信息交换过程
物理链路是网络通信必备要素，它是信号 传播的载体。 信息 数据 信号 信息 数据 信号
网络协议的必要性和复杂性
在网络通信中双方必须对通信中可能出 现的各种情况进行明确的商定，必须遵 守相同的规则，这些规则称为协议。网 络中的主机、设备必须要遵循相同的协 议才能通信 网络通信是一个非常复杂的问题，这就 决定了网络协议也是非常复杂的
如何构建网络协议？
相互通信的两个计算机系统必须高 度协调工作才行，而这种“协调”是 相当复杂的。 解决：分而治之！ 举例：一个空中旅行的组织
数据传递过程
在概念上可以认为通信是水平的，数据 好像由对等层的一端直接到达了另一端。 通信的目的就是要实现对等层之间的水 平通信，虽然事实上水平通信要依赖垂 直通信来实现 在理解问题时忽略中间的过程直接去考 虑水平通信会更简单
计算机网络体系结构
计算机网络的各个层次以及每个层次协议的集 合称为计算机网络体系结构。 各个层次的所有协议也被称为协议栈。 世界上第一个计算机网络体系结构是美国IBM 公司于1974年提出的SNA（系统网络体系结 构） 其他的网络体系结构：Digital公司的网络体 系结构DNA、Honeywell公司的分布式体系 结构DSA等
Message（报文）
运输层
TCP, UDP
Segment（段）
互联网(网络)层
IP, ICMP, ARP, RARP
Packet（分组） Frame（帧） Bit（比特）
网络接口层(数据链路层+物理层)
PPP, Ethernet, Token ring, ATM
每一层使用自己层的协议与其他系统的对等层相互通信。 每一层的协议在与对等层之间交换的信息称为协议数据单元（PDU）。
空中旅行的组织
机票 (购买) 行李 (托运) 旅客 (出发) 飞机 (起飞) 飞行航线 飞行航线 机票 (投诉) 行李 (认领) 旅客 (到达) 飞机 (着陆) 飞行航线
一系列的步骤
空中旅行的组织: 从另一种不同的角度观察
机票 (购买) 行李 (托运) 旅客 (出发) 飞机 (起飞) 飞行航线 飞行航线 层次的观点： 每层实现一种特定的服务 – 通过自己内部的功能 – 依赖自己的下层提供的服务 机票 (投诉) 行李 (认领) 旅客 (到达) 飞机 (着陆) 飞行航线
层次化方法在其它领域的应用
程序设计
把一个大的程序分解为若干个层次的小模块 来实现，如操作系统。
邮政系统
邮递员、邮政分局、邮政总局、邮政运输
银行系统 物流系统 。。。
划分层次的必要性
计算机网络中也采用了分层方法。—— 把复杂的问题划分为若干个较小的、单 一的局部问题，在不同层上予以解决。 网络的层次结构方法要解决的问题：
数据传递过程
数据传递过程
数据从发送端的最高层开始，层层向下，层层 封装，直到发送方的最底层，转换为电磁信号 后经过物理链路到达接收端的最底层，再层层 向上，层层解封装，最后到达接收方的最高 层，整个通信过程是垂直的 某一层添加的首部，在到达对等层后，就会被 剥掉，剩余的部分会继续向上传递，直至最高 层。 高层使用了低层的服务，低层向高层提供服 务，高层通过低层提供的服务接口访问低层的 服务
OSI参考模型和TCP/IP模型比较
OSI参考模型的网络层可以提供无连接和面向连接的 两种服务，TCP/IP模型的互联网层只提供无连接的数 据报服务 OSI的运输层提供面向连接的可靠的数据传输服务， TCP/IP模型中的运输层有两个协议TCP和UDP，TCP 提供面向连接的可靠的数据传输服务，UDP提供无连 接的不可靠的数据传输服务 OSI参考模型，具有浓厚的通信背景，强调服务质 量，强调对差错的控制，先定义了一套完整的框架， 然后才发展相应的协议。TCP/IP协议产生于因特网的 连网需求，是先有了具体的协议的基础上，进一步完 善了其框架体系，从而也更适合计算机网络的特点。
通信网络
网络通信的复杂性
发送方如何确定接收方愿意接收数据或已经 准备好了接收数据？ 发送方和接收方之间可能间隔了多个网络， 如何在网络之间找到一条正确的路，使得数 据能够到达接收方？ 数据在传输过程中可能受了干扰而产生了差 错，如何检测差错？出了差错如何处理？ 数据在传输过程中可能会丢失，如何检测丢 失，丢失以后如何处理？