第4章 计算机网络体系结构

4.1网络协议与结构概述4.1.1网络协议4.1.2层次与接口4.1.3网络体系结构的提出4.2OSI参考模型4.2.1OSI参考模型的产生4.2.2OSI参考模型的概念4.2.3OSI参考模型的结构4.2.4OSI参考模型的各层功能4.2.5OSI环境中的数据传输4.3TCP/IP参考模型4.3.1TCP/IP参考模型的发展4.3.2TCP/IP参考模型各层的功能第4章计算机网络体系结构4.1网络协议与结构概述计算机网络是由多个互连的结点组成的，结点之间需要不断地交换数据与控制信息。要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序。这些为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议（protocol）。网络协议主要由以下三个要素组成：（1）语法用户数据与控制信息的结构与格式。（2）语义需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应。（3）时序对事件实现顺序的详细说明。4.1.1网络协议4.1.2层次与接口理解概念：（1）协议（protoco1）（2）层次（1ayer）（3）接口（interface）（4）体系结构（architecture）4.1.3网络体系结构的提出在1974年，IBM公司提出了世界上第一个网络体系结构，这就是系统网络体系结构（SNA，systemnetworkarchitecture）。此后，许多公司纷纷提出了各自的网络体系结构。这些网络体系结构的共同之处在于它们都采用了分层技术，但层次的划分、功能的分配与采用的技术术语均不相同。随着信息技术的发展，各种计算机系统连网和各种计算机网络的互连成为人们迫切需要解决的课题。OSI参考模型就是在这个背景下提出与研究的。4.2OSI参考模型1974年，ISO发布了著名的ISO/IEC7498标准.它定义了网络互连的7层框架.也就是开放系统互连（OSI，OpenSystemInternetwork）参考模型。在OSI框架下，进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性（interconnection）、互操作性（interoperation）与应用的可移植性（portability）。4.2.1OSI参考模型的产生4.2.2OSI参考模型的概念在OSI中的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其他任何系统进行通信。在OSI标准的制定过程中.采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题，这就是分层的体系结构方法。在OSI标准中，采用的是三级抽象：（1）体系结构（architecture）（2）服务定义（servicedefinition）（3）协议规格说明（protocolspecification）4.2.3OSI参考模型的结构根据分而治之的原则，ISO将整个通信功能划分为7个层次。划分层次的主要原则是：（1）网中各结点都具有相同的层次。（2）不同结点的同等层具有相同的功能。（3）同一结点内相邻层之间通过接口通信。（4）每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。（5）不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。将信息从一层传送到下一层是通过命令方式实现的，这里的命令称为原语（primitive）。被传送的信息成为协议数据单元（PDU，protocoldataunit）。在PDU进入下层之前.会在PDU中加入新的控制信息.这种控制信息称为协议控制信息（PCI，protocolcontrolinformation）。接下来，会在PDU中加入发送给下层的指令，这些指令称为接口控制信息（ICI，interfacecontrolinformation）。PDU、PCI与ICI共同组成了接口数据单元（IDU，interfacedataunit）。下层接收到IDU后，就会从IDU中去掉ICI。这时的数据包被称为服务数据单元（SDU，servicedataunit）。随着SDU一层层向下传递，每一层都要加入自己的信息。4.2.4OSI参考模型的各层功能（1）物理层定义了为建立、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，其作用是使原始的数据比特流能在物理媒体上传输。具体涉及接插件的规格、“0”、“1”信号的电平表示、收发双方的协调等内容。（2）数据链路层比特流被组织成数据链路协议数据单元（通常称为帧），并以其为单位进行传输。帧中包含地址、控制、数据及校验码等信息。数据链路层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路改造成对网络层来说无差错的数据链路。数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率，即进行流量控制，以防止接收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。（3）网络层数据以网络协议数据单元（分组）为单位进行传输。网络层关心的是通信子网的运行控制，主要解决如何使数据分组跨越通信子网从源传送到目的地的问题，这就需要在通信子网中进行路由选择。另外，为避免通信子网中出现过多的分组而造成网络阻塞，需要对流入的分组数量进行控制。当分组要跨越多个通信子网才能到达目的地时，还要解决网际互连的问题。（4）传输层该层是第一个端--端，也即主机--主机的层次。传输层提供的端到端的透明数据运输服务，使高层用户不必关心通信子网的存在，由此用统一的运输原语书写的高层软件便可运行于任何通信子网上。传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。（5）会话层该层是进程--进程的层次，其主要功能是组织和同步不同的主机上各种进程间的通信（也称为对话）。会话层负责在两个会话层实体之间进行对话连接的建立和拆除。在半双工情况下，会话层提供一种数据权标来控制某一方何时有权发送数据。会话层还提供在数据流中插入同步点的机制，使得数据传输因网络故障而中断后，可以不必从头开始而仅重传最近一个同步点以后的数据。（6）表示层为上层用户提供共同的数据或信息的语法表示变换。为了让采用不同编码方法的计算机在通信中能相互理解数据的内容，可以采用抽象的标准方法来定义数据结构，并采用标准的编码表示形式。表示层管理这些抽象的数据结构，并将计算机内部的表示形式转换成网络通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提供的表示变换功能。（7）应用层该层是开放系统互连环境的最高层。不同的应用层为特定类型的网络应用提供访问OSI环境的手段。网络环境下不同主机间的文件传送访问和管理（FTAM）、传送标准电子邮件的文电处理系统（MHS）、使不同类型的终端和主机通过网络交互访问的虚拟终端（VT）协议等都属于应用层的范畴。4.2.5OSI环境中的数据传输4.3TCP/IP参考模型1974年Kahn定义了最早的TCP/IP参考模型，1985年Leiner等人进一步对它开展了研究。1988年Clark在参考模型出现后对其设计思想进行了改进。Internet上的TCP/IP协议之所以能够迅速发展，不仅因为它是美国军方指定使用的协议，更重要的是它恰恰适应了世界范围内的数据通信的需要。TCP/IP协议具有以下几个特点：（1）开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。（2）独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中。（3）统一的网络地址分配 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址。（4）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。4.3.1TCP/IP参考模型的发展4.3.2TCP/IP参考模型各层的功能在如何使用分层模型来描述TCP/IP的问题上争论很多，但共同的观点是TCP/IP的层次数比OSI参考模型的7层要少。图4-7给出TCP/IP参考模型，以及与OSI参考模型的层次对应关系。TCP/IP参考模型可以分为4个层次：应用层（applicationlayer）传输层（transportlayer）互联网络层（internetlayer）主机-网络层（hosttonetworklayer）本章习题1、OSI参考模型是什么？2、OSI参考模型包含哪些层次？3、简述OSI参考模型数据传输过程。4、TCP/IP协议包含哪些层次？5、TCP/IP协议应用层具体服务协议有哪些？