计算机网络体系结构学习培训模板课件.ppt
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1、Part 计算机网络体系结构计算机网络体系结构主要内容主要内容1 计算机网络的构成计算机网络的构成1.1资源子网资源子网1.2通信子网通信子网(点到点通道;广播通道点到点通道;广播通道)2 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构2.1计算机网络功能的分层计算机网络功能的分层2.2协议和协议的分层结构协议和协议的分层结构2.3计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构3 典型计算机网络参考模型典型计算机网络参考模型3.1计算机网络的标准化计算机网络的标准化3.2OSI参考模型参考模型3.3TCP/IP参考模型参考模型4 网络和网络服务网络和网络服务2.12.1 计算机网络的构成(计算机网络的构成
2、(1 1)计算机网络的构成计算机网络的构成两级结构的计算机网络两级结构的计算机网络资源子网(或用户子网)和通信子网资源子网(或用户子网)和通信子网2.1.1资源子网资源子网组成组成服务器服务器客户计算机客户计算机2.1.2通信子网通信子网基本组成基本组成通信线路(或称通道)通信线路(或称通道)网络互连设备(路由器、交换机、网络互连设备(路由器、交换机、HUB等)等)2.1 计算机网络的构成(2)2.12.1 计算机网络的构成(计算机网络的构成(3 3)基本结构基本结构点到点通道点到点通道基本特点基本特点u 一条线路连接二台网络互连设备一条线路连接二台网络互连设备u 一般情况下,二台计算机的连接
3、要经过多台网络互连一般情况下,二台计算机的连接要经过多台网络互连设备设备典型拓扑结构典型拓扑结构u star,ring(loop),tree,complete,intersecting rings,irregular关键技术:路由选择(关键技术:路由选择(Routing)2.12.1 计算机网络的构成(计算机网络的构成(4 4)广播通道广播通道基本特点基本特点u 多台计算机共享一条通信线路多台计算机共享一条通信线路u 任一台计算机发出的信息可以直接被其它任一台计算机发出的信息可以直接被其它 计算机接收计算机接收典型拓扑结构典型拓扑结构u bus,ring2.12.1 计算机网络的构成(计算机网
4、络的构成(5 5)关键技术:通道分配关键技术:通道分配u 静态分配:分时间片静态分配:分时间片 特点:控制简单,通道利用率低特点:控制简单,通道利用率低u 动态分配:各站点动态使用通道动态分配:各站点动态使用通道 特点:控制复杂,通道利用率高特点:控制复杂,通道利用率高 通道分配方法:通道分配方法:集中式:只有一个仲裁机构集中式:只有一个仲裁机构 分布式:各站点均有仲裁机构分布式:各站点均有仲裁机构2.12.1 计算机网络的构成(计算机网络的构成(6 6)网络分类:网络分类:从地域范围角度从地域范围角度局域网络(局域网络(Local Area Networks)u主要采用广播通道技术主要采用广
5、播通道技术城域网络(城域网络(Metropolitan Area Networks)广域网络(广域网络(Wide Area Networks)u主要采用点到点通道技术主要采用点到点通道技术2.22.2 计算机网络的体系结构(计算机网络的体系结构(1 1)计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构:对计算机网络及其部件所完成功:对计算机网络及其部件所完成功能的比较精确的定义。即从能的比较精确的定义。即从功能功能的角度描述计算机网络的角度描述计算机网络的结构。是的结构。是层次和协议层次和协议的集合。的集合。注意注意:计算机网络体系结构仅仅定义了网络及其部件通过协计算机网络体系结构仅仅定义了网络及其部
6、件通过协议应完成的功能;不定义协议的实现细节和各层协议之议应完成的功能;不定义协议的实现细节和各层协议之间的接口关系。间的接口关系。网络功能的分层网络功能的分层 协议的分层协议的分层 体系结构的分体系结构的分层层协议分层易于协议的设计、分析、实现和测试。协议分层易于协议的设计、分析、实现和测试。2.2.1计算机网络功能的分层计算机网络功能的分层计算机网络的基本功能是为地理位置不同的计算机用户之间提计算机网络的基本功能是为地理位置不同的计算机用户之间提供访问通路。供访问通路。下述功能是必须提供的:下述功能是必须提供的:连接源结点和目的结点的物理传输线路,可以经过中间结点;连接源结点和目的结点的物
7、理传输线路,可以经过中间结点;每条线路两端的结点利用波形进行二进制通信;每条线路两端的结点利用波形进行二进制通信;无差错的信息传送无差错的信息传送多个用户共享一条物理线路多个用户共享一条物理线路按照地址信息,进行路由选择按照地址信息,进行路由选择2.2 计算机网络的体系结构(2)2.22.2 计算机网络的体系结构(计算机网络的体系结构(3 3)信息缓冲和流量控制信息缓冲和流量控制会话控制会话控制满足各种用户、各种应用的访问要求满足各种用户、各种应用的访问要求上述功能有三个显著特点上述功能有三个显著特点上述功能必须同时满足一对用户上述功能必须同时满足一对用户用户之间的通信功能是相互的用户之间的通
8、信功能是相互的这些功能分散在各个网络设备和用户设备中。这些功能分散在各个网络设备和用户设备中。一般人们采用一般人们采用“层次结构层次结构”的方法来描述计算机网络,即:的方法来描述计算机网络,即:计算机网络中提供的功能是分成层次的。计算机网络中提供的功能是分成层次的。2.22.2 计算机网络的体系结构(计算机网络的体系结构(4 4)2.2.2协议和协议的分层结构协议和协议的分层结构协议的定义和组成协议的定义和组成层次结构的计算机网络功能中,最重要的功能是通信功能层次结构的计算机网络功能中,最重要的功能是通信功能这种通信功能主要涉及同一层次中通信双方的相互作用这种通信功能主要涉及同一层次中通信双方
9、的相互作用位于不同计算机上进行对话的第位于不同计算机上进行对话的第N层通信各方可分别看成是一种层通信各方可分别看成是一种进程,称为进程,称为对等(同等)进程对等(同等)进程。协议(协议(Protocol):计算机网络同等层次中,通信双方进行信息计算机网络同等层次中,通信双方进行信息交换时必须遵守的规则。交换时必须遵守的规则。2.22.2 计算机网络的体系结构(计算机网络的体系结构(5 5)协议的组成协议的组成语法(语法(syntax):以二进制形式表示的命令和相应的结构):以二进制形式表示的命令和相应的结构语义(语义(semantics):由发出的命令请求,完成的动作和回送的响应组成的集):由
10、发出的命令请求,完成的动作和回送的响应组成的集合合定时关系(定时关系(timing):有关事件顺序的说明):有关事件顺序的说明协议的分层和层间结构协议的分层和层间结构协议的分层原则协议的分层原则(layering principle)Layer N software on the destination computer must receive exactly the message sent by layer N software on the sending computer.Mathematically,if the sender applies a transformation T,
11、the receiver must apply the inverse T-1.协议分层要保证整个通信系统功能完备、高效。协议分层要保证整个通信系统功能完备、高效。2.22.2 计算机网络的体系结构(计算机网络的体系结构(6 6)每一相邻层之间有一个每一相邻层之间有一个接口(接口(Interface),它定义了下层向上层,它定义了下层向上层提供的原语操作和服务。提供的原语操作和服务。对于第对于第N层协议来说,它有如下特性层协议来说,它有如下特性不知道上、下层的内部结构不知道上、下层的内部结构独立完成某种功能独立完成某种功能为上层提供服务为上层提供服务使用下层提供的服务使用下层提供的服务2.22
12、.2 计算机网络的体系结构(计算机网络的体系结构(7 7)2.2.3计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构基本术语与分层结构基本术语与分层结构接口:定义了下层向上层提供的原语操作和服务。接口:定义了下层向上层提供的原语操作和服务。协议:计算机网络同等层次中,通信双方进行信息交换时必须遵守协议:计算机网络同等层次中,通信双方进行信息交换时必须遵守的规则。的规则。服务:层间交换信息时必须遵守的规则。服务:层间交换信息时必须遵守的规则。服务和协议的关系服务和协议的关系服务提供者,服务用户服务提供者,服务用户2.22.2 计算机网络的体系结构(计算机网络的体系结构(8 8)服务访问点服务访问点SAP
13、(Service Access Point)任何层间服务是在接口的任何层间服务是在接口的SAP上进行的上进行的每个每个SAP有唯一的识别地址有唯一的识别地址每个层间接口可以有多个每个层间接口可以有多个SAP。接口数据单元接口数据单元IDU(Interface Data Unit)IDU是通过是通过SAP进行传送的层间信息单元进行传送的层间信息单元IDU由上层的服务数据单元由上层的服务数据单元SDU(Service Data Unit)和接口控制信)和接口控制信息息ICI(Interface Control Information)组成)组成2.22.2 计算机网络的体系结构(计算机网络的体系结
14、构(9 9)协议数据单元协议数据单元PDU(Protocol Data Unit)第第N层实体通过网络传送给它的对等实体的信息单元层实体通过网络传送给它的对等实体的信息单元PDU由上层的服务数据单元由上层的服务数据单元SDU或其分段或其分段和协议控制信息和协议控制信息PCI(Protocol Control Information)组成)组成分段和重组分段和重组2.22.2 计算机网络的体系结构(计算机网络的体系结构(1010)服务分类和服务原语(服务分类和服务原语(primitives)基于连接的服务和无连接服务基于连接的服务和无连接服务基于连接的服务基于连接的服务u当使用服务传送数据时,首
15、先建立连接,然后使用该连接传送当使用服务传送数据时,首先建立连接,然后使用该连接传送数据。使用完后,关闭连接。数据。使用完后,关闭连接。u特点:顺序性好。特点:顺序性好。无连接服务无连接服务u直接使用服务传送数据,每个包独立进行路由选择。直接使用服务传送数据,每个包独立进行路由选择。u特点:顺序性差。特点:顺序性差。注意:连接并不意味可靠,可靠要通过确认、重传等机制来保证。:连接并不意味可靠,可靠要通过确认、重传等机制来保证。2.22.2 计算机网络的体系结构(计算机网络的体系结构(1111)服务原语服务原语服务在形式上是由一组接口原语(或操作)来描述的服务在形式上是由一组接口原语(或操作)来
16、描述的服务原语可分为四种类型服务原语可分为四种类型u请求(请求(Request):An entity wants the service to do some worku指示(指示(Indication):An entity is to be informed about an eventu响应(响应(Response):An entity wants to respond to an eventu确认(确认(Confirm):The response to an earlier request has come backWhy Layering?No layering:each new ap
17、plication has to be re-implemented for every network technology!Telnet FTPNFSPacketradioCoaxial cableFiberopticApplicationTransmissionMediaHTTPWhy Layering?Solution:introduce an intermediate layer that provides a unique abstraction for various network technologiesTelnet FTPNFSPacketradioCoaxial cabl
18、eFiberopticApplicationTransmissionMediaHTTPIntermediate layerLayeringAdvantagesModularity protocols easier to manage and maintainAbstract functionality lower layers can be changed without affecting the upper layersReuse upper layers can reuse the functionality provided by lower layers DisadvantagesI
19、nformation hiding inefficient implementations End-to-End ArgumentThink twice before implementing a functionality that you believe that is useful to an application at a lower layer If the application can implement a functionality correctly,implement it a lower layer only as a performance enhancementE
20、xample:Reliable File TransferSolution 1:make each step reliable,and then concatenate themSolution 2:end-to-end check and retryOSAppl.OSAppl.Host AHost BOKDiscussionThe receiver has to do the check anyway!Thus,full functionality can be entirely implemented at application layer;no need for reliability
21、 from lower layersIs there any need to implement reliability at lower layers?Yes,but only to improve performanceExample:Assume a high error rate on communication networkThen,a reliable communication service at data link layer might help Trade-offsApplication has more information about the data and t
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