概述协议与体系结构课件.ppt
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- 概述 协议 体系结构 课件
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1、第二讲第二讲 协议与体系结构协议与体系结构 计算机网络协议与分层计算机网络协议与分层 计算机网络的原理体系结构计算机网络的原理体系结构 TCP/IPTCP/IP的体系结构的体系结构 OSIOSI的体系结构的体系结构第1页,共25页。协议与分层的必要性协议与分层的必要性 通信协议代表着标准化,规定了计算机通信协议代表着标准化,规定了计算机信息交换中消息格式和意义的协定,是通信息交换中消息格式和意义的协定,是通信双方都必须遵循的一系列规则。信双方都必须遵循的一系列规则。为了为了简化网络设计的复杂性,通信协为了为了简化网络设计的复杂性,通信协议采用分层的结构,各层协议之间既相互议采用分层的结构,各层
2、协议之间既相互独立又相互高效地协调工作。独立又相互高效地协调工作。第2页,共25页。网络体系结构的基本概念 1 体系结构的概念体系结构包括三类相关的结构,即物理结构、逻辑结构和软件结构 物理结构:完成一定功能的物理部件。如IC、计算机部件、计算机或由计算机组成的系统逻辑结构:完成信息处理的基本操作。如计算机OS、终端模块、通信程序模块等软件结构:由数据处理、进程访问、硬件故障诊断、数据发送、通道控制等相关的程序组成 体系结构实例:IBM的SNA(Systems Network Architecture),DEC的DNA(Digital Network Architecture),美国国防部的T
3、CP/IP网络结构等 不同体系结构的计算机系统互不兼容,难以互连。因此,ISO于1977年系统互连标准的建议,即著名的“开放系统互连参考模型”第3页,共25页。网络体系结构的基本概念 2 网络协议的概念 协议是用来描述进程之间信息交换过程的术语,是通信双方为了实现通信所进行的约定或对话规则协议由语义、语法和定时三部分组成语义:规定通信双方彼此“讲什么”,即确定协议元素的类型,如规定通信双方要发出什么控制信号,执行的动作和返回的应答 语法:规定通信双方彼此“如何讲”,即确定协议元素的格式,如数据和控制信息的格式 定时关系:规定事件执行的顺序,即确定通信过程中通信状态的变化第4页,共25页。图图1
4、-4 多层通信示例:中德教师之间多层通信示例:中德教师之间的讨论的讨论中国教师德国教师翻译翻译秘书秘书消息“你 好”“HALLO”“HELLO”“HELLO”传真传真 2/3接口 1/2接口 2/3接口 1/2接口P3P1P2对交谈内容的共识用英语对话使用 传真通信第5页,共25页。采用层次体系结构的优点 各层之间是独立的。不管下层如何实现,只关心接口提供的服务,各层功能相对独立,复杂度降低 灵活性好。适应技术变化 结构上可分割开。各层可采用最佳技术实现 易于实现和维护。功能分解 能促进标准化工作。各层功能和服务进行了精确的说明第6页,共25页。本课堂采用的模型本课堂采用的模型第7页,共25页
5、。分层软件的工作原理分层软件的工作原理 整套通信协议的实现称为整套通信协议的实现称为栈栈。数据从发送方。数据从发送方向下通过协议栈的每一层,又从接收方向上向下通过协议栈的每一层,又从接收方向上通过协议栈的每一层。每一层在把数据传送通过协议栈的每一层。每一层在把数据传送到低一层之前在数据前面附加一些控制信息,到低一层之前在数据前面附加一些控制信息,称为称为协议头部协议头部,接收方收到数据之后先分析,接收方收到数据之后先分析相应头部的信息,然后卸掉头部提交上一层。相应头部的信息,然后卸掉头部提交上一层。图示图示第8页,共25页。对等实体之间的通信都是遵守同层协议进对等实体之间的通信都是遵守同层协议
6、进行的,只存在一层是物理通信,其余各层之行的,只存在一层是物理通信,其余各层之间的通信都是虚拟通信。间的通信都是虚拟通信。层间通信即相邻层实体之间进行的通信是遵层间通信即相邻层实体之间进行的通信是遵循层间协议(接口)进行的。循层间协议(接口)进行的。分层原理:在目标计算机上的第分层原理:在目标计算机上的第N N层软件层软件必须恰好接收由在发送计算机上的第必须恰好接收由在发送计算机上的第N N层层软件所发送的数据。软件所发送的数据。第9页,共25页。网络体系结构的几个基本概念:协议协议:为进行网络中的数据交换(通信)而建立的规则、标准或约定。实体实体:任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程,每一
7、层中的活跃元素。对等实体对等实体:位于不同系统内同一层次的两个实体。协议作用在对等实体之间。接口接口:相邻两层之间交互的界面,定义相邻两层之间的原语操作及上层对下层的服务。服务服务:某一层及其以下各层的一种能力,通过接口提供给其相邻上层。网络体系结构网络体系结构:计算机网络的层次及其协议的集合,是对网络及其组成部分的功能的精确定义。协议栈协议栈:某一系统内的各层协议集。第10页,共25页。多层通信的实质:多层通信的实质:对等层实体之间虚拟通信对等层实体之间虚拟通信 下层向上层提供服务下层向上层提供服务 实际通信在最底层完成实际通信在最底层完成 n+1/n 接口N+1NN-1321N+1NN-1
8、321P1P2P3PN-1PNPN+1消息Pn n层对等 实体 间的协议系统A系统Bn层服务系统A到系统 B 的一个消息的传送图图1-5多层通信的实质多层通信的实质第11页,共25页。54321MMH4M1H4H3M2H3M1H4H3H2T2M2H3H2T2MMH4M1H4H3M2H3M1H4H3H2T2M2H3H2T2P5P4P3P2P1源 主机目的 主机图图1-6通信过程中的数据流变化示例通信过程中的数据流变化示例第12页,共25页。与接口和服务相关的名词:服务提供者和服务用户:服务提供者和服务用户:N层向N+1层提供服务,N层实体称为服务提供者;N+1层实体为服务用户服务访问点(服务访问
9、点(SAP):):接口上相邻两层实体交换信息之处接口数据单元(接口数据单元(IDU):):相邻两层实体之间交换的信息单元接口控制信息(接口控制信息(ICI):):相邻两层实体之间交换信息时的 控制信息服务数据单元(服务数据单元(SDU):):来自上一层,需要在本层与对等实体交换的信息协议数据单元(协议数据单元(PDU):):对等实体之间交换的信息单元协议控制信息(协议控制信息(PCI):):对等实体之间交换信息时的控制信息第13页,共25页。(N+1)PCI(N+1)SDU(N+1)SDU(N+1)PCI(N+1)/N-ICI(N+1)SDU(N+1)PCI(N+1)/N-ICI(N+1)/N
10、-ICI(N)PCI(N+1)SDU(N+1)SDU(N+1)PCI(N+1)层(N)层(N+1)/N接口(N+1)PDU(N+1)/N-IDU(N)PDU图图1-7相邻两层接口上的数据交换相邻两层接口上的数据交换第14页,共25页。面向连接服务与无连接服务面向连接服务与无连接服务面向连接无连接参考模式 电话系统邮政系统特点数据交换之前,首先要建立连接,预先申请资源;使用连接来交换数据;数据交换结束后,终止连接,释放资源动态分配资源(仅在数据传输时占用资源)不需要通信双方同时活跃可靠性提供可靠的报文序列服务不能防止报文的丢失、重复或失序目的地址要求建立连接阶段,需要完整的目的地址;数据交换阶段
11、,仅需要连接标识必须提供完整的目的地址适用情况 适用于一定时期内向同一目的地发送大量报文的情形适合传送少量零星报文分类极其示例 可靠消息流 e.g.文件传输 可靠字节流 远程登录 不可靠连接 数字化声音 数据报 e.g.广播/组播 可靠的数据报 挂号信 请求应答 数据库查询第15页,共25页。服务原语:服务原语:服务用户(N+1实体)与服务提供者(N实体)之间进行交互时,所交换的必要信息,用以通知服务用户采取某种行动,或向服务用户报告其服务提供者的对等实体以 采取的行动。Request 请求 源(N+1)实体 源(N)实体Indication 指示目的(N)实体 目的(N+1)实体Respon
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