计算机网络体系结构.ppt

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1、1第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 本章内容本章内容计算机的网络体系结构计算机的网络体系结构网络参考模型网络参考模型五层网络参考模型五层网络参考模型计算机及网络应用基础 第2课2本章知识目标本章知识目标1.1.掌握计算机网络体系结构的基本概念，理解源进程掌握计算机网络体系结构的基本概念，理解源进程传送消息到目标进程的过程传送消息到目标进程的过程 。2.2.掌握通信协议的概念、三要素，掌握通信协议的概念、三要素，TCP/IPTCP/IP协议的封装协议的封装过程。过程。 3.3.掌握掌握OSI/RMOSI/RM参考模型各层的名称、任务、参考模型各层的名称、任务、PDUPDU的名

2、称，的名称，理解链路层、网络层和传输层任务的差别。理解链路层、网络层和传输层任务的差别。4.4.掌握掌握TCP/IPTCP/IP参考模型的层次划分、各层的协议名称、参考模型的层次划分、各层的协议名称、PDUPDU的名称。理解的名称。理解TCP/IPTCP/IP与与OSI/RMOSI/RM的对应关系。的对应关系。5.5.掌握五层网络参考模型。掌握五层网络参考模型。 计算机及网络应用基础 第2课33.1 3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 发展历程发展历程 分层原理分层原理 基本概念基本概念计算机及网络应用基础 第2课4一、发展历程一、发展历程网络体系结构提出的背景网络体系结构提出的背景

3、计算机网络的复杂性、异质性计算机网络的复杂性、异质性 不同的通信介质不同的通信介质有线、无线等有线、无线等 不同种类的设备不同种类的设备主机、路由器、交换机、复用主机、路由器、交换机、复用设备等设备等 不同的操作系统不同的操作系统UNIXUNIX、WindowsWindows等等 不同的软不同的软/ /硬件、接口和通信约定（协议）硬件、接口和通信约定（协议） 不同的应用环境不同的应用环境固定、移动等固定、移动等 不同种类业务不同种类业务分时、交互、实时等分时、交互、实时等 宝贵的投资和积累宝贵的投资和积累有形、无形等有形、无形等 用户业务的延续性用户业务的延续性不允许出现大的跌宕起伏不允许出现

4、大的跌宕起伏计算机及网络应用基础 第2课5对于复杂的网络系统，用什么方法能合理地组织网络的结构，对于复杂的网络系统，用什么方法能合理地组织网络的结构，以达到：以达到： 结构清晰 简化设计与实现 便于更新与维护 较强的独立性和适应性解决：分而治之！解决：分而治之！ 一个生活中的例子：空中旅行空中旅行计算机及网络应用基础 第2课6空中旅行的组织空中旅行的组织一系列的步骤一系列的步骤机票 (购买)行李 (托运)旅客 (出发)飞机 (起飞)飞行航线机票 (投诉)行李 (认领)旅客 (到达)飞机 (着陆)飞行航线飞行航线计算机及网络应用基础 第2课7空中旅行的组织空中旅行的组织: : 从另一种不同的角度

5、观察从另一种不同的角度观察层次的观点：层次的观点： 每层实现一种特定的每层实现一种特定的服务服务通过自己内部的功能通过自己内部的功能依赖自己的下层提供的服务依赖自己的下层提供的服务机票 (购买)行李 (托运)旅客 (出发)飞机 (起飞)飞行航线机票 (投诉)行李 (认领)旅客 (到达)飞机 (着陆)飞行航线飞行航线计算机及网络应用基础 第2课8从出发地到目的地的航线：导航服务柜台-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”服务计算机及网络应用基础 第2课9层次功能的分布式实现层次功能的分布式实现飞

6、机 (起飞)飞机 (着陆)飞行航线起飞机场起飞机场到达机场到达机场中间空中交通枢纽飞行航线飞行航线机票 (购买)机票 (投诉)行李 (托运)行李 (认领)旅客 (出发)旅客 (到达)计算机及网络应用基础 第2课10层次化方法在其他领域的应用 程序设计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。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。 邮政系统邮政系统邮递员、邮政分局、邮政总局、邮政运输邮递员、邮政分局、邮政总局、邮政运输 银行系统银行系统 物流系统物流系统 计算机及网络应用基础 第2课11二、二、 分层原理分层原理 计算机网络中也采用了计算机网络中也采用

7、了分层分层方法。方法。把复杂的问题划分为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。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：网络的层次结构方法要解决的问题： 1 1）网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？）网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分层与功能分层与功能） 2 2）各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？）各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？（服务与接口服务与接口） 3 3）通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（）通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议协议）计算机及网络应用基础 第2课12 计算机网

8、络中，层层、协议协议和层间接口层间接口的集合被称为计算机网计算机网络体系结构络体系结构。换句话说：体系结构包括三个内容：换句话说：体系结构包括三个内容：分层结构与每层的功能、服务分层结构与每层的功能、服务与层间接口、协议。与层间接口、协议。 最早的网络体系结构源于IBM的SNASNA其他的网络体系结构还有DEC的DNADNA等 由国际化标准组织ISO制定的网络体系结构国际标准是OSI/RMOSI/RM 实际中应用最广泛的是TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构事实上的标准计算机及网络应用基础 第2课13层次结构方法的优点层次结构方法的优点 独立性强独立性强耦合程度低耦合程度低上层只需了解下层

9、通过层间接口提供什么服务上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务黑箱黑箱方法方法。 适应性强适应性强只要服务和接口不变，每层的实现方法可任意改变。只要服务和接口不变，每层的实现方法可任意改变。 易于实现和维护易于实现和维护把复杂的系统分解成若干个涉及范围小、功能简单的子把复杂的系统分解成若干个涉及范围小、功能简单的子单元：单元： 使系统的结构清晰，实现、调试和维护变得简单和容易。使系统的结构清晰，实现、调试和维护变得简单和容易。 使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块。使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块。计算机及网络应用基础 第2课14三、三、 基本概念基本概念(1)(1)实体实体

10、：任何可以发送或接收信息的硬件：任何可以发送或接收信息的硬件/ /软件进程。软件进程。图图例例(2)(2)协议协议：通信双方在通信中必须遵守的规则。：通信双方在通信中必须遵守的规则。(3)(3)对等层对等层：两个不同系统的同级层次。：两个不同系统的同级层次。(4)(4)对等实体对等实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体(5)(5)接口接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的操作及下层对上层的服务。的操作及下层对上层的服务。(6)(6)服务服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提：某一层及其以下各层的一

11、种能力，通过接口提供给其相邻上层。供给其相邻上层。计算机及网络应用基础 第2课15系统系统A系统系统B实体实体对等层对等层对等实体对等实体接口接口服务服务物理网络物理网络返回计算机及网络应用基础 第2课161.1.网络分层体系结构网络分层体系结构1 1）网络中的任何一个系统都是按）网络中的任何一个系统都是按照层次结构来组织的照层次结构来组织的2 2）同一网络中，任意两个端系统）同一网络中，任意两个端系统必须具有相同的层次必须具有相同的层次3 3）每层使用其下层提供的服务，）每层使用其下层提供的服务，并向其上层提供服务并向其上层提供服务4 4）通信只在对等层间进行（间接）通信只在对等层间进行（间

12、接的、逻辑的、虚拟的），非对等的、逻辑的、虚拟的），非对等层之间不能互相层之间不能互相“通信通信”5 5）实际的物理通信只在最底层完）实际的物理通信只在最底层完成成6 6）P Pn n：第：第n n层层协议协议，即第，即第n n层对等层对等实体间通信时必须遵循的规则或实体间通信时必须遵循的规则或约定约定P3P2P1 2 1 3 2 1物理通信线路物理通信线路 3 N+1 N N-1 N+1 N N-1Pn-1PnPn+1系统系统A系统系统B计算机及网络应用基础 第2课17（1 1）对等层通信的实质）对等层通信的实质 网络分层体系结构原理网络分层体系结构原理禁止禁止不同主机的对等层之间进行不同主

13、机的对等层之间进行直接直接通信通信。(想一想，为什么?) 实际上，每一层必须依靠下层提供的服务来与另一台主机的实际上，每一层必须依靠下层提供的服务来与另一台主机的对等层通信。对等层通信。l上层上层使用使用下层提供的服务下层提供的服务Service userService user；l下层向上层下层向上层提供提供服务服务Service providerService provider。 第n+1层是第n层的服务用户，第n-1层是第n层的服务提供者 第n层的服务也依赖于第n-1层以及以下各层的服务例：例：邮政通信邮政通信计算机及网络应用基础 第2课18对等通信例：两个人收发信件对等通信例：两个人收

14、发信件想一想想一想： 收信人与发信人之间、邮局之间，是在直接通信吗？收信人与发信人之间、邮局之间，是在直接通信吗？ 邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ 邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？信件内容信件内容邮件地址邮件地址货物地址货物地址发信人发信人邮局邮局运输系统运输系统信件内容信件内容邮件地址邮件地址货物地址货物地址收信人收信人对信件内容的共识对信件内容的共识对信件如何传递的共识对信件如何传递的共识对货物如何运输的共识对货物如何运输的共识P P3 3P P2 2P P1 1公路，铁路，航空公路，铁路，航空邮局邮

15、局运输系统运输系统计算机及网络应用基础 第2课19对等层通信的实质对等层通信的实质1 1）对等层实体之间实现）对等层实体之间实现的是的是虚拟的逻辑通信虚拟的逻辑通信；2 2）下层向上层提供服务；）下层向上层提供服务；3 3）上层依赖）上层依赖下层提供的下层提供的服务来与其他主机上的服务来与其他主机上的对等层通信；对等层通信；4 4）实际通信在最底层完）实际通信在最底层完成成。计算机及网络应用基础 第2课20（2 2）源进程传送消息到目标进程的过程）源进程传送消息到目标进程的过程1 1）消息送到源系统的最）消息送到源系统的最高层；高层；2 2）从最高层开始，自上）从最高层开始，自上而下逐层而下逐

16、层封装封装；3 3）经物理线路传输到目）经物理线路传输到目标系统；标系统；4 4）目标系统将收到的信）目标系统将收到的信息自下而上逐层处理息自下而上逐层处理并并拆封拆封；5 5）由最高层将消息提交）由最高层将消息提交给目标进程给目标进程。 3 2 1 N+1 N N-1 2 1 3 N+1 N N-1目标进程源进程P P3 3P P2 2P P1 1物理通信线路物理通信线路P Pn n-1-1P Pn nP Pn n+1+1消息消息消息消息逻辑通信逻辑通信计算机及网络应用基础 第2课21（3 3）体系结构各层中实现的主要功能）体系结构各层中实现的主要功能 差错控制差错控制使对等层的通信更加可靠使对等层的通信更加可靠 流量控制流量控制控制发送端的速率，使接收端能来得及接收控制发送端的速率，使接收端能来得及接收 分段和重装分段和重装发送端将数据块分成更小的单位，并在接收端重新组合发送端将数据块分成更小的单位，并在接收端重新组合 复用和分用复用和分用多个高层的对等层通信会话复用一条低层连接多个高层的对等层通信会话复用一条低层连接 建立连接和释放连接建立连接和释放连接计算机及网络应用基础 第2