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第02章网络体系结构网络层[130页]

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2.1-网络体系结构ppt课件

2.1-网络体系结构ppt课件
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参考模型对比
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01-网络体系结构
END
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树型拓扑结构
优点： 结构灵活，实现容易，可扩充性强。 层次分明，管理方便。 故障检测和隔离相对容易。
缺陷： 过于依赖根节点。
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网状拓扑结构
优点： 多通道传输，可靠性强。 能够实现负载均衡。
缺陷： 实现技术难度高，控制和管理比较 复杂。 当存在多条不同传输路径时，容易 造成传输延迟不确定。
网络层 Network
寻径〔路由选择）、拥塞控制、数据包的分片与重组 数据传输的基本单位是分组
点到点〔帧同步、差错控制和流量控制） 数据传输的基本单位是帧
数据链路层 Data Link 电气接口匹配，传输比特流
物理层 Physical
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OSI模型的数据封装
第7层到第2层都要进行数据封装 ，在上层传来的数据前加封装头〔 Head ）。 第2层为了实现帧同步，不仅要 加封装头〔Head ），而且要加封 装尾〔Tail）。 第１层不再进行封装，直接传输 比特流。
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主要网络拓扑结构
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星型拓扑结构
优点： 方便管理； 故障易于检测和隔离。
缺陷： 由于每个站点直接和中央节点相连，需要 大量的电缆和接口； 中央节点容易成为网络瓶颈； 当中央节点发生故障时，整个网络不能工 作。
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总线型拓扑结构
优点： 结构简单，成本较低，实现方便。
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星型总线 星型环 蜂窝 ……
其它拓扑结构
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按地理范围划分网络

计算机网络体系结构

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

第2讲网络体系结构ppt课件

第2讲网络体系结构ppt课件
通信服务模块
只看这两个通信服务模块 好像可直接把文件 可靠地传送到对方
主机 2 文件传送模块
通信服务模块
把文件交给下层模块 进行发送
把收到的文件交给 上层模块
/49
网络接入模块
主机 1 文件传送模块
主机 2 文件传送模块
通信服务模块 网络接入模块
网络 接口
通信网络
网络 接口
通信服务模块 网络接入模块
主机 1 AP1 5 4 3 2 1
网络层剥去分组首部后 把分组的数据部分交给运输层
H4 H5 应 用 程 序 数 据
H3 H4 H5 应 用 程 序 数 据
主机 2 AP2 5
4 3 2 1
主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1 AP1 5 4 3 2 1
运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层
网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作 例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。
/49
分层的好处及各层要完成的功能
分层的好处
– 各层之间是独立的 – 灵活性好 – 结构上可分割开 – 易于实现和维护 – 能促进标准化工作
各层要完成的功能
– 差错控制 – 流量控制 – 分段与重装 – 复用与分用 – 连接建立与释放
第2讲网络体系结构ppt课件
知识回顾
计算机网络功能 因特网的组成
计算机网络在我国的发展 计算机网络的定义和分类 性能指标：速度、带宽、时延、吞吐量
/49
开放系统互连参考模型OSI/RM
只要遵循 OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上任何 地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。
/49
OSI参考模型各层的功能(续)

2_网络体系结构

2_网络体系结构

26
TCP/IP参考模型
TCP/IP的体系结构:
27
TCP/IP参考模型
• 为ARPANET开发的网 络体系结构。 • 卫星通信技术和无线电 技术用于ARPANET • 用于将不同的通信网络 无缝连接。
应用层 传输层 Internet层 网络接口层
28
TCP/IP参考模型
• 网络接口层与OSI参考模型的数据 链路层和物理层相对应。 • 各种通信网之间的接口
网络体系结构
1
网络体系结构
主要内容：
计算机网络体系结构 OSI网络参考模型 OSI七层模型及各层的功能 层次结构模型中数据的实际传送过程
TCP/IP参考模型
TCP/IP协议簇 TCP/IP体系结构四层模型及各层功能
2
网络体系结构
• 体系结构: 研究系统中各组成成分及其关系的一门学科。 • 计算机网络体系结构:定义和描述一组用于计算机及其通 信设施之间互连的标准和规范的集合，遵循这组规范可 以很方便地实现计算机设备之间的通信。网络体系结构 也就是指网络的分层、各层协议和层间接口的集合，即 网络及其部件应当完成功能的定义。 • 分层体系结构：是为了便于描述、设计和实现网络的整 套协议而采用的。它是将整套协议体系分成不同的层次， 每一层把下面各层包扎起来，并把下一层和上一层相隔 开。每一层都在下层提供的服务上增加一定的功能，一 起为上一层提供服务，从而使最高层能为用户提供一组 完整的服务。
接收I P层I P数 据报并发送 接收物理帧， 抽出I P数据报 交给I P层 设备驱动 程序 数据链路 协议子系 统
网 络 接 口 层
29
TCP/IP参考模型
• 负责相邻结点之间的数 据传送。 • 类似于O S I参考模型中 的网络层。

《网络体系结构》课件

《网络体系结构》课件

网络安全的未来发展
人工智能在网络安 全中的应用
人工智能可用于预测网络攻击
行为，加强网络安全防御。
区块链技术的网络 安全应用
区块链技术可以确保数据的安
全性和不可篡改性，用于加强
网络安全。
云安全的挑战与解决 方案
云安全面临着数据隐私和访问 控制等挑战，而安全监控和加 密技术则是解决这些挑战的关 键。
网络安全Байду номын сангаас决方案
谢谢观看！下次再见
网络体系结构的 演变
网络体系结构的演变从早期的单一主机到分布式计算，从 局域网演变到互联网，从传统的中心化体系结构到边缘计 算。
网络体系结构的演变
单一主机
网络仅由单一主机 组成
互联网
连接全球各地网络
边缘计算
在数据源附近进行 计算
分布式计算
多台计算机共同完 成任务
● 02
第2章 OSI参考模型
OSI参考模型概 述
防火墙
用于控制网络流量， 保护内部网络免受
外部攻击
加密技术
用于保护数据的机 密性和完整性
入侵检测系统
监控网络流量，及 时发现异常行为
01 网络攻击
包括DDoS攻击、恶意软件、黑客攻击等
02 数据泄露
包括敏感数据泄露、隐私泄露等
03 合规要求
如GDPR、HIPAA等要求的合规性
网络安全的未来发展
未来，人工智能将被广泛应用于网络安全领域，帮助提高网 络安全的智能化水平。区块链技术的发展也将为网络安全带 来更多创新。同时，云安全将面临挑战，但也必将迎来更多 解决方案。
网络体系结构的分类
分布式体系结 构
多个网络间互相连 接
对等体系结构

计算机网络第2章网络体系结构

计算机网络第2章网络体系结构

第2章 网络系统结构
2.2
关于物理层的功能, ISO的OSI参考模型和ITU的X.25建议 书都给出相类似的定义。
ISO/OSI参考模型对物理层的定义是: 物理层在数据链路实 体之间合理地通过中间系统, 为位传输所需的物理连接的激活、 保持和取消提供机械的、 电气的、 功能的和规程的手段。
ITU在X.25建议书中对物理层的功能作如下定义: 利用物 理的、电气的、功能的和规程的特性在DTE和DCE之间实现对 物理链路的建立、保持和拆除功能。
⑤ RJ -45。 数据通信用8针DTE/DCE接口连接器。 可用 于由IEEE 802局域网中的10/100 BASE -T网络接口中。
2. 电气特性
电气特性说明了数据交换信号以及有关电路的特性。这 些特性主要包括最大数据传输率的说明、信号状态(逻辑电平, 通/断, 传号/空号)表示电压或电平的说明, 以及接收器和发送器 电路特性的说明, 并给出了与连接电缆相关的规则等。
① ISO - 2110。 数据通信用25针的DTE/DCE接口连接器与 插针分配。EIARS- 232C和EIARS - 366A等均是与ISO - 2110 相兼容的标准, 可用于音频调制解调器、公用数据网络的接口 中。
② ISO - 2593。 数据通信用34针的DTE/DCE接口连接器 与插针分配。可用于ITU V.35建议的宽带调制解调器中。
第2章 网络系统结构
计算机网络第2章网络体系结构
第2章 网络系统结构
第 2 章 网络体系结构
2.1引言
一个计算机网络系统是由各个节点相互连接而成的， 目 的是实现各个节点之间的相互通信和信息交换，这里的节点 是指具有通信功能的计算机系统。那么，怎样构造计算机系 统上的通信功能才能实现计算机系统之间，尤其是异构计算 机系统之间的相互通信呢? 这个问题必须通过网络体系结构 来解决。

计算机网络基础第2章 网络体系结构

TCP/IP参考模型将网络体系结构分成四个层次： 网络接口层、网际层、传输层和应用层。
2.3.1 TCP/IP 参考模型结构图
2.3 TCP/IP协议栈
应用层
Telnet
FTP
SMTP
DNS 其他协议
传输层
TCP
UDP
网际层
IP
ARP
RARP
网络接口层
Ethernet
Token Ring
其他协议
主机和网络设备可以根据实际需要决定其工作的最高层次， 例如主机需要达到应用层，路由器需要达到网络层，交换 机需要达到数据链路层，而中继器只需要达到物理层。
OSI参考模型的结构如图
主机 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
CCCCPP 网络层 数据链路层 物理层
CCCCPP 网络层 数据链路层 物理层
邮局服务业务
邮局服务业务
邮局转送业务
邮局转送业务
运输部门的邮件运输业务
阅读信件
投递信件 分拣信件
分发信件 邮包拆包
转送邮局 接收邮包
网络体系结构中，每一层都向相邻上层提供一定服 务，如何调用这些服务，必须有相应的SAP，并且 具备一定的规则。 SAP是上层调用下层服务的接口,是服务的唯一标识。
网络体系结构中，对等实体之间发送数据前需要附加PCI(ProtocolControlInformation,协议控制信息),PCI和数据一并构成PDU (ProtocolDataUnit,协议数据单 元)。PDU 将委托给下层进行转发,对于下层而言,上层的 PDU 就是 SDU (Service DataUnit,服务数据单元),上层将 SDU 交给下层之前,需要附加ICI (Interface ControlInformation,接 口 控 制 信 息),ICI和 SDU 一 并 构 成 IDU (InterfaceData Unit,接口数据单元)。

第二章网络体系结构-资料


应用层介绍
提供与用户应用有关的功能。
网络浏览 电子邮件 文件传输 虚拟终端软件 过程作业输入 目录查询 各种通用和专用的功能
综合
1－3层通过通信子网链接 4－7层是“端到端”的链接
2.3 TCP/IP分组交换网协议
• TCP/IP（Transmission control protocol/Internet protocol）， 即传输控制协议/网际协议。
请求回答（request-reply）。这种类型的数据报是收端用户每 收到一个报文，就向发端用户发送一个应答报文。事务（即 transaction，又可译为事务处理或交易）中的“一问一答”方式 的短报文，以及数据库中的查询，都很适合使用这种类型的服务。
2.2 OSI参考模型7层层次结构
OSI —Open System Interconnection开放式系统 互连标准（区别:ISO--International Standards Organization国际标准化组织)
表示层
解决数据格
处理语义，而表示层则负责处理语法，由于各种计算 机都可能有各自的数据描述方法，所以不同类型计算 机之间交换的数据，一般需经过格式转换才能保证其 意义不变。表示层要解决的问题是如何描述数据结构 并使之与具体的机器无关，其作用是对原站内部的数 据结构进行编码，使之形成适合于传输的比特流，到 了目的站再进行解码，转换成用户所要求的格式。 表示层的主要功能为：语法转换 、语法协商 、语法 转换 。
DDCMP采用的帧格式
格式中控制字符SOH标志数据帧的起始。Count字段 共有14位，用以指示帧中数据段中数据的字节数，数 据段最大长度为131064位，长度必须为字节(即8位) 的整倍数，DDCMP协议就是靠这个字节计数来确定 帧的终止位置的。

网络技术体系结构与标准PPT课件


29.11.2020
计算机网络技术基础与应用
12
1.标准化的介绍
标准化的优点：能够保证设备或软件的 规范性，使之具有较高的兼容性和适用范围， 以促进大批量的生产，进而降低价格。
标准化的缺点：重点围绕某些特定的技 术加以研究，而对于一些新的、可能更为有 效的技术重视不够。
29.11.2020
计算机网络技术基础与应用
13
1.标准化的介绍
标准化组织： （1）ISO（国际标准化组织） （2）CCITT（国际电报电话咨询委员会） （3）ITU－T（国际电信联盟） （4）ECMA（欧洲计算机制造商协会） （5）ANSI（美国全国标准协会） （6）IEEE（电气和电子工程师协会） （7）EIA（电子工业协会）
29.11.2020
29.11.2020
计算机网络技术基础与应用
7
3.接口
接口是同一节点内相邻层之间交换 信息的连接点。同一个节点的相邻层之 间存在着明确规定的接口，由低层向高 层通过接口提供服务。只要接口条件不 变、低层功能不变，即使低层功能的具 体实现方法与技术发生了变化也不会影 响整个系统的工作。
29.11.2020
计算机网络技术基础与应用
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4.网络体系结构
通常将网络层次结构模型与各层协 议的集合就定义为计算机网络的体系结构。
网络体系结构对计算机网络的功能 进行了精确的定义，至于这些功能是用什 么样的硬件与软件去实现的，则是具体的 实现问题。
29.11.2020
计算机网络技术基础与应用
9
5.网络体系结构的层次结构
计算机网络技术基础与应用
16
物理层
物理层规定了接口的标准，由四个特性来详细说明。
机械特性规定了接插件的尺寸，插头的数目，排列方 法以及插头和插座的尺寸，电缆的长度以及所含导线的数 目等。

计算机网络体系结构完整PPT课件

（1） 计算机网络体系结构的定义和发展。 （2）计算机网络分层体系结构及分层原理。 （3） 计算机网络通信协议的概念，网络通信协议
三要素。
考核要求
领会：网络分层体系结构的概念和计算机网络体系 结构，协议的概念，通信协议三要素：语义、语法、 时序关系。
.
2.1.1协议的要素（领会）
网络协议(Protocol)：为计算机网络中进行数据交换 而建立的规则、标准或约定的集合。
.
学习目的与要求
要求理解计算机网络分层的目的 理解协议的要素、服务、协议与服务的区别、
协议数据单元 理解面向连接的服务和无连接服务的概念 理解ISO基本参考模型与各层的功能 理解TCP/IP参考模型与各层的功能 了解两个参考模型的相同点与不同点。
.
2.1网络的分层体系结构
课程内容与考核知识点
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
传输介质
ISO-OSI模型各层所涉及的问题
应用层： 处理应用进程之间所发送 和接收的数据中包含的信 息内容。 表示层： 会在话两层个：应用层之间的传 负输责过建程立中（负或责清数除据）的在表示 两语个法通信的表示层之间的
传通信输通层道：，包括交O互S管I理环、境
为同会步话，层 异提 常供 报与 告下 。面网络 无关的可靠消息传送机制
网络层：
路数由据、链C转路C发层P，：A 拥塞控制
成帧，差错控制、流量控
物制控网理，制层物络：理寻层址，媒体访问
缆线，信号的编码，网络
接数插据件链的路电、层机械接口
CCP B 网络层 数据链路层
物理层
物理层
主机B
应用进程B
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
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IP地址的指派范围
网络类 别
最大可指派的网 路数
第一个可指派 的网络号
最后一个可指派 的网络号
每个网络中的 最大 主机数
A
126（27-2)
1
126
16777214
B
16383（214-1)
128.1
191.255
65534
C 2097151（221-1)
192.0.1
223.255.255
254
第二，网络号为127保留作为本地软件环回测 试本主机的进程之间的通信用。
采用点分十进制记法能够提高可读性
A类地址的主机号占3个字节，因此每一 个A类网络中的最大主机数是224-2，即 16 777 214。这里减2的原因是：全0的主 机号字段表示该IP地址是“本主机”所连 接到的单个网络地址，而全1表示“所有 的（all）”，因此全1的主机号字段表示 该网络上的所有主机。
④ 总长度。占16位，总长度指IP首部 和数据部分长度之和
⑤ 标识。占16位，IP软件在存储器中 维持一个计数器，每产生一个数据报， 计数器就加1，并将此值赋给标识字段 。
⑥ 标志。占3位，但目前只有两位有意 义。
⑦ 片偏移。占13位，片偏移指出：较长的 分组在分片后，某片在原分组中的相对位 置。
2.2.1 网际协议
网际协议（IP）是TCP/IP体系中两个最主 要的协议之一，也是最重要的因特网标准 协议之一。
与IP配套使用的还有如下4个协议。 ① 地址解析协议 ② 逆地址解析协议 ③ 网际控制报文协议 ④ 网际组管理协议
网际协议及其配套协议
网际协议（IP）的特点包括以下3个方面
图2-1 OSI
2.1.2具有五层协议的体系结构
图2-2 计算机网络体系结构
数据在各层之间的传递过程
图2-3 数据在各层之间的传递过程
2.1.3 TCP/IP的体系结构
图2-4 TCP/IP四层协议的表示方法举例
2-5 沙漏计时器形状的TCP/IP协议族表示
2.2 网络层
网络层是网络体系中通信子网的最高 层。向高层提供合理的路由机制，完 成路由选择，并负责将数据通过合适 的路径传输到目的地，同时对高层屏 蔽低层的传输细节，具有一定的差错 控制功能。
2-7 IP地址中的网络号字段和主机号字段
（2）IP地址的分类
1）A类地址 网络号字段占1个字节，只有7位可供使用（ 该字段的第一位已固定为0），但可指派的网 络号是126个（即27-2）。
减2的原因是：
第一，IP地址中的全0表示“这个（this）”， 网络号字段为全0的IP地址是个保留地址，意 思是“本网络”；
⑧ 生存时间。占8位，生存时间字段，表 明数据报在网络中的寿命。
可以
可以 用作本地软件环同测试之用
2．IP数据报
IP数据报是IP的基本处理单元，由首部和数据两 部分组成
（1）IP数据报首部的固定部分 ① 版本。占4位，用于标识该数据报的IP的版本
信息。 ② 首部长度。占4位，用于表示IP数据报首部的
长度 ③ 区分服务。占8位，用来获得更好的服务。
图2-9 IP数据报的格式
因此，IP地址是Internet中一个非常重要 的概念，IP地址在IP层实现了对底层地 址的统一，屏蔽了不同物理网络的差异， 特别是不同的网络编址方式的差异，使 得Internet的网络层地址具有全局唯一性 和一致性。
（1）IP地址及其表示方法
IP地址的编址方法共经过了3个历史阶段。 ① 分类的IP地址。这是最基本的编址方法， 在1981年就通过了相应的标准协议。 ② 子网的划分。这是对最基本的编址方法 的改进，其标准RFC 950在1985年通过。 ③ 构成超网。这是比较新的无分类编址方 法。1993年提出后很快就得到推广应用。
网络号 0 0 全1
Net-id
主机号 0
Host-id 全1 全1
特殊IP地址
源地址使 目的地址使
用
用
代表的意思
可以
不可 在本可以
在本网络上的某个主机Hostid
只在本网络上进行广播（各 路由器均不转发）
不可
可以 对Net-id上所有主机进行广播
127
非全0或全 1的任何数
但实际上B类网络地址128.0.0.0是不指派的， 而可以指派的B类最小网络地址是128.1.0.0。 因此B类地址可指派的网络数为214-1，即16 383。B类地址的每一个网络上的最大主机数 是216-2，即65 534。这里需要减2是因为要 扣除全0和全1的主机号。整个B类地址空间 共约有230个地址，占整个IP地址空间的 25%。
① 提供无连接的数据传递机制。 ② 不保证数据报传输的可靠性。 ③ 提供尽最大努力的投递机制。
1.IP地址
地址是一种标识符，用于标识系统中的实 体。Internet地址称为IP地址，IP地址用于 标识Internet中的网络和主机。
它应具有以下3个要素： ①是标识的对象是什么； ②是标识的对象在哪里； ③是指示如何到达标识对象的位置。
第二章 计算机网络体 系结构
2.1 网络体系结构基本概念 2.2 网络层 2.3 传输层 2.4 应用层
2.1 网络体系结构基本概念
网络体系结构是指对构成计算机网络 的各组成部分及计算机网络本身所必 须实现的功能的精确定义，即网络体 系结构是计算机网络中层次、各层的 协议以及层间接口的集合。
2.1.1 开放系统互连模型——OSI参考模型
IP地址空间共有232个地址。整个A类地 址空间共有231个地址，占有整个IP地址 空间的50%。
2）B类地址 网络号字段有2个字节，但前面两位已经固定 了，只剩下14位可以进行分配。因为网络号字 段后面的14位无论怎样取值也不可能出现使整 个2字节的网络号字段成为全0或全1，因此这 里不存在网络总数减2的问题。
3）C类地址
有3个字节的网络号字段，最前面的3位是， 还有21位可以进行分配。C类网络地址 192.0.0.0也是不指派的，可以指派的C类最 小网络地址是192.0.1.0，因此C类地址可指 派的网络总数是221-1，即2 097 151。每一个 C类地址的最大主机数是28-2，即254。整个 C类地址空间共约有229个地址，占整个IP地 址空间的12.5%。