计算机计算机网络的协议与体系结构0423143056第2期

计算机网络的协议与体系结构（理论结构）教学目的：主要学习计算机网络体系结构；通信协议。

教学重点：重点是计算机网络体系结构。

教学难点与关键：计算机网络体系结构的组成、功能。

教学内容及板书纲要：1．计算机网络体系结构基本概念；2. 协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念；3．计算机网络的标准化组织和通信标准。

教学过程一、掌握什么是计算机网络的体系结构？为什么要定义网络体系结构？1、计算机网络体系结构就是指计算机网络各层次功能和相应协议的集合，其重要的框架文件是OSI标准。

2、OSI的核心内容由高、中、低三层组成：高层面向网络应用，低层面向网络通信的各种物理设备，中层则集中了大量的协议，起作信息交换、路径选择等作用。

二、为什么要对计算机网络进行分层？分层的原则是什么？1、因为计算机网络是一个复杂的、分布的、开放性的网络系统，采用结构化的方法来描述它，可以把复杂的网络问题分解为许多比较小的、界面比较清晰的、结构简单的部分来处理。

2、分层的原则是：将一组相近功能放在一起，有明确的定义，并有助于制定网络协议的标准化，形成一个网络的层次结构。

分层不能太粗，粗了不同功能容易混杂在一起；分层也不能太细，细了会造成体系统结构过于庞大。

各层边界选择尽量减少跨接口的通信量。

依据这一原则，每一层都向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一层加以屏蔽。

三、什么是网络协议？(Network Protocol)它在网络中起什么作用？网络协议也是网络通信协议，是通信双方共同遵守的规则或约定。

这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序，因此可以根据服务需要，制定不同的“协议”分别用来协调和管理计算机网络的各个方面的运作。

任何一种通信协议包括三个组成部分协议的语法：定义了怎样进行通信，它关系到字的排列与报文的形式有关协议的语义：定义了什么是通信，它研究字的含义，或者说研究报文的每一部分的含义协议的定时：关系到何时进行通信1、同等层协议（Peer-to-peer）：只有在同等层次上的协议实体之间才可以互相访问。

逐步加入中而不干扰当前的操作
计算机网络的组成和结构

计算机网络主要由计算机系统、数据通信系统（网络终端、 连接设备和传输介质等）、网络软件与网络协议组成 计算机网络可看作是由多个网络节点通过某种方式互连构成 的。网络节点又称网络单元，是网络系统中的各种数据处理 设备、数据通信控制设备和数据终端的统称，从功能上可以 分为：发送节点、转发节点和接收节点。通常把两个节点间 的连线称为链路，而把从信源到信宿的一系列链路称为通路 网络软件系统和网络硬件系统是网络系统赖以存在的基础， 网络硬件构成了计算机的物理实体，网络软件实现网络的各 种功能，包括协议和通信软件、网络操作系统和应用软件等 网络协议是指通信双方公共遵守的一组通信规则，它是计算 机网络正常工作提供各种应用服务的基础
各种网络拓扑结构的优缺点？
TCP/IP 的三个服务层次
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
TCP/IP协议栈的表示方法一：在讨论两个主机通过两个网络互连在一起时， 可使用上图的层次关系，图中的逻辑链路和物理层简化为网络接口层，实际中 由网络接口卡实现这两层的功能。注意在网络互连中起重要作用的路由器没有 应用层和运输层。


计算机网络体系结构的形成与发展（续）

如同计算机体系结构（如冯 诺依曼结构）的提出大大加快 了计算机的发展一样，计算机网络体系结构的出现，也极大 推动了计算机网络的发展 早期的ARPANET采用层次模型，这是计算机网络体系结构的 雏形；IBM公司于1974年提出了SNA，按照分层的方法制定， 是一种集中控制的体系结构；DEC公司开发的DNA是一种分布 是网络体系结构；IEEE提出了局域网802参考模型 为使不同体系结构的计算机网络都能互连， ISO提出了著名 的OSI/RM，简称为OSI，即七层协议体系结构 OSI/RM过分理想和复杂导致效率低下、实现困难；标准的制 定周期太长，系统设备失去商机；层次划分也不太合理 TCP/IP四层体系结构成为事实上的国际标准

计算机⽹络体系结构与协议1.⽹络协议(pmtocol)所谓⽹络协议就是为进⾏计算机⽹络中的数据交换⽽建⽴的规则、标准或约定的集合。

协议总是指某⼀层的协议,准确地说,它是对同等层实体之间的通信制定的有关通信规则和约定的集合。

⽹络协议包括三要素:①语义包括⽤于各种帧头及处理的控制信息。

②语法包括数据格式、编码及信号电平等。

③定时包括速度匹配和排序等。

2.⽹络的体系结构(amMeetu陪)⽹络的体系结构是计算机⽹络各层次及其协议的集合。

⽹络的体系结构有如下特点:①以功能作为划分层次的基础O②第n层的实体在实现⾃⾝定义的功能时,只能使⽤第(n-1)层提供的服务。

③n层在向n+1层提供服务时,此服务不仅包含n层本⾝的功能,还包含由下层服务提供的功能O④仅在相邻层之间有接⼝,且所提供服务的具体实现细节对上层完全屏蔽。

3.OSl参考模型开放系统互连(伽n System InteI℃omlection)基本参考模型是由国际标准化组织(回)制定的标准化开放式计算机⽹络层次结构模型,⼜称ISO's OSI参考展型。

"开放"的含义是任何两个遵守该模型和有关标准的系统都能进⾏互连O 4.OSl的三级抽象OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。

OSI给出的仅是⼀个概念上和功能上的标准框架,是将异构系统互连的标准的分层结构。

模型本⾝不是⼀组有形的可操作的协议集合,既不包括任何具体的协议定义,也不包括强制的实现⼀致性。

⽹络体系结构与实现⽆关。

5.OSl七层模型OSI的体系结构定乌了⼀个七层模型,从下到上分别为物理层(PH)、数据链路层(DL)、⽹络层(N)、运输层(T)、会话层(S)、表⽰层(P)和应⽤层(A)。

①物理层提供为建⽴、维护和拆除物理链路所需的机械的、电⽓的、功能的和规程的特性,提供有关在传输媒体上传输⾮结构的"位流"及物理链路故障检测指⽰。

②数据链路层为⽹络层实体提供点到点元差错帧传输功能,并进⾏流量控制。

版本6的网络层IP协议一般记作IPv6（或IPng, IP next generation）；
IPv6被称为下一代的IP协议。
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TCP/IP协议的特点
开放的协议标准;
独立于特定的计算机硬件与操作系统，可以运 行在局域网、广域网，更适用于互连网中；
统一的网络地址分配方案，使得整个 TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址；
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TCP/IP 参考模型与 OSI 参考模型的对应关系
OSI参 考 模 型
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
TCP/IP参 考 模 型 应用层
传输层 互联层 主机―网络层
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主机-网络层
负责发送和接收IP数据报; 允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协
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传输介质
传输介质
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2. OSI环境中的数据传输过程
主机A 应用进程A
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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数据
数据 数据单元 数据单元 报文 分组 帧 比特序列
传输介质
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
提供服务； 不同结点的同20/12/9
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OSI参考模型的结构
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
传输介质
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CCP
网络层 数据链路层 物理层
CCP
网络层 数据链路层 物理层
传输介质
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