第三章 计算机网络体系结构-基本概念

计算机网络技术基础任课老师: 田家华第3章计算机网络体系结构本章要点3.1 网络体系结构概述3.2 OSI七层协议模型3.3 TCP/IP的体系结构本章要点：网络体系结构的概念物理层、数据链路层、网络层、传输层、高层的功能TCP/IP体系结构3.1.1 网络体系结构的概念高层不需要知道低层是如何实现的，只需要知道低层所提供的服务，以及本层向上层提供的服务，各层独立性强。

当任何一层发生变化时，只要层间接口不发生变化，那么这种变化就不会影响到其他层，适应性强。

整个系统已被分解为若干易于处理的部分，这种结构使得一个庞大而又复杂的系统实现和维护起来更容易。

每层的功能与所提供的服务都有精确的定义和说明，有利于促进标准化。

邮政服务的层次模型3.1.2网络协议网络协议的定义为实现网络通信而建立的关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等方面的一组规则、标准或约定，统称为网络协议(Protocol)网络协议的三要素语法：用于确定协议元素的格式，即数据与控制信息的结构和格式。

语义：用于确定协议元素的类型，即规定了通信双方需要发出何种控制信息，完成何种动作，以及做出何种应答。

定时：用于确定通信速度的匹配和时序，即对事件实现顺序的详细说明。

3.1.2网络协议TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议3.1.3 OSI参考模型1 OSI参考模型概述OSI参考模型是标准化的、开放式的计算机网络层次结构模型。

“开放”的含义是：任何两个遵守OSI参考模型和有关标准的系统都可以进行互连。

这里的“系统”指的是计算机、终端或其他外部设备等。

OSI参考模型将计算机网络分成了互相独立的7层，从下到上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层2 OSI参考模型中的数据传输过程在OSI参考模型中，不同主机对等层之间按相应协议进行通信，同一主机不同层之间通过接口进行通信。

除了最底层的物理层是通过传输介质进行物理数据传输外，其他对等层之间的通信均为逻辑通信。

第三章作业参考答案1.什么是网络体系结构？网络体系结构中的基本原理是什么？答：（1）计算机网络中，层、协议和层间接口的集合被称为计算机网络体系结构（2）网络体系结构中的基本原理是分层原理：计算机网络中采用了分层方法，把复杂的问题划分为若干个较小的、单一的局部问题，在不同的层次上予以解决。

2.什么是实体？什么是对等实体？什么是服务数据单元？什么是协议数据单元？答：（1）实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程；（2）对等实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体；（3）服务数据单元：指定层的接口数据的总和；（4）协议数据单元：网络体系结构中，对等层之间交换的信息报文统称为协议数据单元。

3．什么是网络协议？它在网络中的作用是什么？网络协议的三要素是什么？答：（1）网络协议：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;(2)作用：约定通信双方在通信时必须遵守的规则;(3)三要素：语法、语义、时序（“同步”也可以，但不如“时序”更贴切）。

4. 协议与服务之间的区别是什么？答：协议：对等实体间通信时必须遵守的规则；服务：某一层向它的上一层提供的一组操作，定义了该层要代表其用户执行哪些操作；协议是不同网络系统对等层之间的关系，而服务则是相同网络系统上下层之间的关系。

5. 服务分哪两类？有什么区别？比较数据报与虚电路两种服务各自的优缺点及适用场合？答：（1）服务分为：面向连接服务和无连接服务；区别如下：1）面向连接服务：在数据交换之前，必须先建立连接，当数据交换结束后，则应终止这个连接；具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段；静态分配资源，传输前需建立连接；提供可靠的传输服务，无错、按序、无丢失、不重复；仅在连接阶段需要完整的目的地址；适用在一段时间内向同一目的地发送大量报文，实时性要求高的场合。

2）无连接服务：两个实体在数据传输时动态地进行分配通信时所需的资源。

动态分配资源，不能防止报文的损失、失序、丢失和重复；需要为每一个报文提供完整的目的地址，适用少量零星报文的场合。

计算机网络原理网络体系结构的基本概念网络体系结构是指通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。

OSI参考模型用物理层、数据链路层、网络层、传送层、对话层、表示层和应用层七个层次描述网络的结构，它的规范对所有的厂商是开放的，具有知道国际网络结构和开放系统走向的作用。

它直接影响总线、接口和网络的性能。

目前常见的网络体系结构有FDDI、以太网、令牌环网和快速以太网等。

从网络互连的角度看，网络体系结构的关键要素是协议和拓扑。

下面我们首先来学习网络体系结构的一些基本概念，其中包含了实体、协议、网络体系结构等等1．实体在计算机网络中，其主要功能是网络资源共享，因此，在网络中不同系统通过实体间来进行通信的。

在计算机网络中，实体是指系统中能够收发信息和处理信息的任何东西。

实体可以包括应用程序、电子邮件设备、数据库管理程序和终端等。

系统可以包含一个或者多个实体，指各种终端设备等。

2．协议计算机网络中，两个实体间要进行通信时，双方之间必须所采用的一种通信语言，遵守相同的通信规则。

这些规则的集合称为协议。

协议通常被认为两实体之间控制数据交换的规则的集合。

简单的说，协议就是通信双方的约定。

网络协议含有三个要素即语义、语法和时序。

●语义指构成协议的协议元素的含义，不同类型的协议元素规定了通信双方所要表达的不同内容，而协议元素是指控制信息或命令及应答。

●语法指数据或控制信息的数据结构形式或格式。

●时序也称规则，即事件的执行顺序。

在通信过程中，我们通常所说的规则和约定，一般包含有通信内容、通信形式和通信时间。

3．网络体系结构网络体系结构是从体系结构的角度来设计网络体系，其核心是网络系统的逻辑结构和功能分配定义，即描述实现不同终端设备之间互连和通信的方法和结构，是层和协议的集合。

通常采用结构化设计方法，将计算机网络系统划分成若干个模块，形成层次分明的网络体系结构。

在分层过程中，通常采用自顶向下逐步求精的方法采用分层式网络结构，可以使每一层实现一种相对独立的功能，从而将一个难以处理的复杂问题分解为若干较容易处理的小问题，而且每一层都是向它的上一层提供服务。

第3章计算机网络的体系结构学习要点1.理解网络体系的概念2.理解网络协议的概念3.掌握ISO/OSI参考模型的层次结构和各层功能4.掌握TCP/IP体系结构的各层功能5.了解OSI与TCP/IP参考模型的区别6.了解TCP/IP主要的功能及特点3.1 网络体系结构的基本概念1.网络体系结构的形成计算机网络的体系结构采用了层次结构的方法来描述复杂的计算机网络，把复杂的网络互连问题划分为若干个较小的、单一的问题，并在不同层次上予以解决。

2.网络体系的分层结构图3-1 网络体系的层次结构模型3.层次结构中的相关概念（1）实体（2）协议：一个网络协议主要由以下3个要素组成：<1>语法（Syntax）：指数据与控制信息的结构或格式，如数据格式、编码及信号电平等；<2>语义（Semantics）：指用于协调与差错处理的控制信息，如需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答<3>定时（Timing）：指事件的实现顺序，如速度匹配、排序等。

（3）接口（4）服务（5）层间通信图3-2对等实体通信实例实际上，每一层必须依靠相邻层提供的服务来与另一台主机的对应层通信，这包含了下面两方面的通信：<1>相邻层之间通信<2>对等层之间通信3.2 开放系统互连参考模型1.OSI参考模型OSI参考模型采用了层次结构，将整个网络的通信功能划分成七个层次，每个层次完成不同的功能。

这七层由低层至高层分别是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层，如图所示。

2.OSI/RM各层的主要功能（1）物理层物理层（Physical Layer）处于OSI参考模型的最低层。

物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明地传送“比特”流。

物理层传输的单位是比特（Bit），不去考虑比特流的意义和结构。

（2）数据链路层在物理层提供比特流传输服务的基础上，数据链路层（Data Link Layer）通过在通信的实体之间建立数据链路连接，传送以“帧”为单位的数据，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路，保证点到点（point-to-point）可靠的数据传输。