计算机网络的体系结构 (2)

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

第三章计算机网络的体系结构

1

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 第三章计算机网络的体系结构

2

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。

计算机网络的体系结构

计算机网络的体系结构是指计算机网络的分层结构或组织结构，它将网络功能划分为多个层次，在每个层次上实现特定的功能，并通过不同层次之间的接口进行通信和协作。常见的计算机网络体系结构包括TCP/IP参考模型和OSI参考模型。下面我将详细介绍这两种体系结构。

1.TCP/IP参考模型

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）参考模型是最常用的计算机网络体系结构之一，它有四个层次：物理层、数据链路层、网络层和传输层。

-物理层：物理层负责比特流的传输，它定义了电器、光学和无线信号等在传输媒介中的传输规范，如电压、编码和信号时钟等。

-数据链路层：数据链路层在物理层之上建立了可靠的数据传输通道，它将比特流划分为数据帧，并进行错误检测和错误纠正。常见的数据链路层协议有以太网和Wi-Fi。

- 网络层：网络层负责将数据分组从发送端传输到接收端，它使用IP地址来标识网络设备和路径，也负责路由选择和拥塞控制。常见的网络层协议有IP（Internet Protocol）。

-传输层：传输层提供端到端的可靠传输和数据分组的重组，它使用端口号标识不同的应用程序，并提供传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）等协议。

2.OSI参考模型 OSI（Open Systems Interconnection）参考模型是一种通用的计算机网络体系结构，它有七个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

-物理层：物理层在OSI模型中的作用与TCP/IP模型中类似。

-数据链路层：数据链路层在OSI模型中的作用与TCP/IP模型中类似。

-网络层：网络层在OSI模型中的作用与TCP/IP模型中类似。

-传输层：传输层在OSI模型中的作用与TCP/IP模型中类似。

-会话层：会话层在OSI模型中提供了在网络中建立、管理和终止会话的功能。它允许不同计算机应用程序之间的通信，并提供了可靠性和错误恢复机制。

计算机网络五层体系结构

计算机网络是现代信息技术的基础，它可以让计算机互相连接，进行通信和数据交换。为了能够更好地组织和管理计算机网络中各个部分的功能和协议，计算机网络被分为五层体系结构，被称为OSI（Open System

Interconnection，开放系统互联）参考模型。

OSI参考模型由国际标准化组织（ISO）在20世纪80年代初制定，它将计算机网络分为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层五个层次进行描述和划分。每一层都具有各自的功能和任务，它们协同工作，以保证网络的正常运行和数据的可靠传输。

1. 物理层（Physical Layer）：

物理层是计算机网络的底层，主要负责将网络中的数据转换为比特流，通过物理媒体进行传输。在这一层次中，数据的传输是以二进制形式进行的，物理层主要负责发送和接收数据，以及控制电流、电压、时钟等物理参数。

2. 数据链路层（Data Link Layer）：

数据链路层建立在物理层之上，主要负责将网络中的比特流转换为有意义的数据帧，并进行传输错误的检测和纠正。数据链路层通过帧同步、流量控制和差错检测等技术，保证数据的可靠传输，同时还负责对物理层的传输进行抽象和协调。

3. 网络层（Network Layer）： 网络层是计算机网络的关键，它负责将数据包从源主机传输到目标主机，并选择合适的路径进行传输。网络层通过路由算法、寻址和分组转发等技术，实现了跨网络的数据传输，为上层提供了无差别的网络服务。

4. 传输层（Transport Layer）：

传输层位于网络层和应用层之间，主要负责为两个网络节点之间的通信建立端到端的连接。传输层通过端口号和协议，实现了数据的可靠传输和分段重组，为上层应用提供了端到端的通信服务。

5. 应用层（Application Layer）：

应用层是计算机网络的顶层，它为用户提供了各种网络应用和服务。应用层通过各种应用协议（如HTTP、FTP、SMTP等），支持不同类型的网络应用，例如网页浏览、文件传输、电子邮件等。