项目二计算机网络体系结构课件.ppt

1、项目二项目二 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 本次课题目：计算机网络体系结构和本次课题目：计算机网络体系结构和OSI参考模型参考模型1重点：重点：1 网络体系结构及协议的概念网络体系结构及协议的概念 2 物理层物理层 3 数据链路层数据链路层 4 网络层网络层 难点：难点：1 网络体系结构网络体系结构 2 数据链路层和网络层数据链路层和网络层知识目标：知识目标：1 掌握网络体系结构及协议的概念掌握网络体系结构及协议的概念 2 熟悉熟悉ISO/OSI开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型 3 熟悉物理层和数据链路层熟悉物理层和数据链路层 的功能的功能 4 熟悉网络层的功能熟悉网络层的功能

2、教学方法：图示法、举例法教学方法：图示法、举例法2.1 网络体系结构及协议网络体系结构及协议 为了研究方便，人们把网络通信的复杂过程抽象成一种层次结构模型，层次结构的特点是每一层都建立在前一层基础之上，低层为高层提供服务。具体地说就是：层之间是独立的，第N层中的实体在实现自身定义的功能时，只直接使用第N-1层提供的服务。第N层将以下各层的功能再加上自己的功能，为第N+1层提供更完善的服务，同时屏蔽具体实现这些功能的细节。最低层只提供服务，不使用其他层所提供服务。最高层是应用层，只使用相邻下层提供的服务，而不提供新的服务。2.1.1网络协议和接口接口和服务接口和服务 对于一个层次化的网络体系结构

3、，每一层中活动的元素被称为实体。实体可以是软件，如一个进程；也可以是硬件，如芯片等。不同系统的同一层实体称为对等实体。同一系统中的下层实体向上层实体提供服务。数据单元数据单元 上下层实体之间交换的数据传输单元称为数据单元，在各个层次（除第一层外）中，都由通信双方协议来规定数据单元格式。数据单元有以下几种类型：协议数据单元、接口数据单元和服务数据单元。服务是通过接口完成的。接口就是上层实体和下层实体交换数据的地方，通常称为服务访问点（SAP，Service Access Point）。协议是不同系统对等层实体之间的通信规则，即协议是“水平”的。服务是同一系统中下层实体向上层实体通过层间的接口提供

4、的，即服务是“垂直”的。2.2 OSI参考模型参考模型 OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。OSI的体系结构定义了一个七层模型，用以进行进程间的通信，并作为一个框架来协调中层标准的制定；OSI的服务定义描述了各层所提供的服务，以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语；OSI各层的协议规范，精确地定义了应当发送何种控制信息及何种过程来解释该控制信息。图2.1 OSI 7层参考模型2.2.1 OSI/RM七层结构七层结构 OSI/RM采用七层模型的体系结构。从下至上依次为：（1）物理层（Physical Layer）（2）数据链路层（Data Link Layer）（3）网络层（N

5、etwork Layer）（4）传输层（Transport Layer）（5）会话层（Session Layer）（6）表示层（Presentation Layer）（7）应用层（Application Layer）物理层（物理层（Physical Layer）物理层是OSI参考模型的最低层，它直接面向实际承担数据传输的物理媒体(即信道)。物理层的传输单位为比特，它的任务是为它的上一层提供一个物理连接，以便透明地传送比特流。物理层协议规定了与建立、维持及断开物理信道所需的机械的、电气的、功能性的和规和程性的特性。其作用是确保比特流能在物理信道上传输。（1）机械特性）机械特性 规定了物理连接时对

6、插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等。ISO标准化了的DCE连接器的几何尺寸及插孔芯数和排列方式。图2.2 常用连接机械特性（2）电气特性）电气特性规定了在物理连接上导线的电气连接及有关的电路的特性。（3）功能特性）功能特性规定了接口信号的来源、作用以及其它信号之间的关系。（4）规程特性）规程特性规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤。数据链路层（数据链路层（Data Link Layer）数据链路层的主要功能是在物理层的基础上，在两个相邻节点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据，每一帧包括数据和必要的控制信息。(1)帧同步功能(2)差错控制功能(3

7、)流量控制功能(4)链路管理功能网络层（网络层（Network Layer）网络层是通信子网的最高一层，它在下两层的基础上向资源子网提供服务。网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送，具体功能包括路由选择、阻塞控制和网际互连等。（）通信子网的操作方式和网络层提供的服务（）路由选择（）阻塞控制小结：本次课学习了网络体系结构及协议、小结：本次课学习了网络体系结构及协议、ISO/OSI开放系统互连参考模型、物理层和数据开放系统互连参考模型、物理层和数据链路层、网络层的功能。链路层、网络层的功能。本次课题目：本次课题目：OSI参考模型参考模型2和和TCP/IP体系结构体系结构重点：重点：1 传输

8、层功能传输层功能 2 会话层、表示层、应用层功能会话层、表示层、应用层功能 3 TCP/IP体系结构体系结构难点：难点：1传输层、会话层、表示层、应用层功能传输层、会话层、表示层、应用层功能 2 TCP/IP体系结构体系结构知识目标：知识目标：1 熟悉传输层的功能熟悉传输层的功能 2 熟悉会话层、表示层、应用层的功能熟悉会话层、表示层、应用层的功能 3 掌握掌握TCP/IP体系结构体系结构 4 掌握掌握OSI与与TCP/IP的关系的关系 教学方法：图示法、举例法教学方法：图示法、举例法传输层（传输层（Transport Layer）一般来说，OSI低3层的主要任务是数据通信，高3层的任务是数据

9、处理。因此，传输层是通信子网和资源子网的接口和桥梁，起到了承上启下的作用。运输层是OSI七层模型中最重要、最关键的一层，是唯一负责总体数据传输和控制的一层。运输层的两个主要目的是：第一，提供可靠的端到端的通信；第二，向会话层提供独立于网络的运输服务。它的主要功能是：对一个进行的对话或连接提供可靠的运输服务，在通向网络的单一物理连接上实现该连接的复用，在单一连接上提供端到端的序号与流量控制端到端的差错控制及恢复等服务。1传输层在传输层在OSI中的地位和作用中的地位和作用传输层的服务包括的内容有：服务的类型、服务的等级、数据的传输、用户的接口、连接管理、快速数据传输、状态报告、安全保密等。2传输服

10、务传输服务 3服务质量服务质量QOS（Quallity of Service）服务质量是指在传输两节点之间看到的某些传输连接的特征，是传输层性能的度量，反映了传输质量及服务的可用性。A型网络服务，具有了接受的残留差错率和故障通知率；B型网络服务，具有可接受的残留差错率和不可接受的故障通知率；C型网络服务，具有不可接受的残留差错率。4传输层协议等级传输层协议等级传输层的功能按级别划分，OSI定义了五种协议级别，即级别0（简单级）、级别1（基本差错恢复级）、级别2（多路复用级）、级别3（差错恢复和多路复用级）和级别4（差错检测和恢复级）。服务质量划分的较高的网络，仅需药较简单的协议级别；反之，服务

11、质量划分的较低的网络，仅需要较复杂的协议级别。5传输服务原语传输服务原语.请求(Request)。用户利用它要求服务提供者提供某些服务，如建立连接或发送数据等；.指示(Indication)。服务提供者执行一个请求以后，用指示原语通知收方的用户实体，告知有人想要与之建立连接或发送数据等；.响应(Response)。收到指示原语后，利用响应原语向对方作出反应，；例如同意或不同意建立连接等；.确认(Confirm)。请求对方可以通过接收确认原语来获悉对方是否同意接受请求。会话层（会话层（Session Layer）我们将进程之间的数据通信称为会话。会话层的主要功能是组织和同步不同的主机上各种进程间

12、的通信，控制和管理会话过程的有效进行。它定义了如何开始、控制和结束对话，确定对话的顺序，确保每一个步骤按顺序进行。会话层的主要功能是提供建立连接并有序传输数据的一种方法，这种连接就叫作会话(Session)。会话可以使一个远程终端登录到远地的计算机，进行文件传输或进行其它的应用。会话与传输层的连接有三种对应关系。一种是一对一的关系，另一种是多对一的关系，第三种是一对多的关系。会话连接的释放不同于传输连接的释放，它采用有序释放方式，也即使用完全的握手，包括请求、指示、响应和确认原语，只有双方同意，会话菜终止。表示层（表示层（Presentation Layer）主要解决用户信息的语法表示问题，它

13、将欲交换的数据从适合某一用户的抽象语法变换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。表示层提供编码格式化和转换服务，数据压缩与解压、加密与解密也是表示层可提供的表示变换功能。表示层的主要功能为：（1）语法转换。将抽象语法抟换成传输语法，并在对方实现相反的转换。涉及的内容有代码转换、字符转换、数据格式的修改，以及对数据结构操作的适应、数据压缩、加密等。（2）语法协商。根据应用层的要求协商选用合适的上下文，即确定传输语法并传送。（3）连接管理。包括利用会话层服务建立表示连接，管理在这个连接之上的数据传输和同步控制，以及正常或异常地终止这个连接。应用层（应用层（Application Layer）应用层

14、（Application Layer）是计算机用户以及各种应用程序和网络之间的接口，其功能是直接向用户提供服务的接口，完成用户希望在网络上完成的各种工作。它在其它层工作的基础上，负责完成网络中应用程序与网络操作系统之间的联系，还负责协调各个应用程序间的工作。应用层为用户提供的常见服务和协议有：文件服务、文件传输服务、目录服务、电子邮件、网络管理等服务。2.3 TCP/IP体系结构体系结构TCP/IP作为一种模型实际是一组协议的代名词，其中TCP协议（传输控制协议：Transmission Control Protocol）和IP协议（网际协议：Internet Protocol）是该协议集中最

15、重要的两个协议。TCP/IP参考模型采用四层的分层体系结构，将协议分成4个概念层，由下向上依次是：网络接口层、网络层、传输层、应用层。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层FTP,SMTP,Telnet,SNMP,HTTP，DNS传输层TCP,UDP网络层IP,ICMP,ARP,RARP网络接口层LLC,MACHardwareOSI的参考模型的参考模型 TCP/IP的参考模型的参考模型 TCP/IP和和OSI网络体系结构网络体系结构 2.3.1 网络接口层网络接口层TCP/IP模型的最底层是网络接口层，它与OSI数据链路层和物理层相对应，它负责把IP数据包发送到网络传输上，并从网

16、络传输介质上接收IP数据包。2.3.2 网络层网络层网络层与OSI的网络层相对应，它的主要功能在以下三个方面：（）处理来自传输层的分组发送请求在收到分组发送请求之后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择发送路径，然后将数据报发送到相应的网络输出线。（）处理接收的数据报在接收到其他主机发送的数据报之后，检查目的地址，如需要转发，则选择发送路径转发出去；如目的地址为本结点IP地址，则除去报头，将分组交送传输层处理。（）处理互连的路径、流量控制与拥塞问题2.3.3 传输层传输层传输层的主要功能是负责应用进程之间可靠的端到端的数据传输。为保证数据传输的可靠性，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假定

17、分组丢失，必须重新发送。传输层协议有传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。TCP是一个可靠的、面向连接的传输层协议，它将源主机的数据以字节流形式无差错地传送到目的主机。UDP是一个不可靠的、无连接的传输层协议。UDP协议主要面向请求/应答式的交易型应用，也应用于那些对可靠性要求不高，但要求网络和延迟较小的场合，如话音和视频数据的传送。2.3.4 应用层应用层应用层给应用程序提供访问其他层服务的能力并定义应用程序用于交换数据的协议。根据用户对网络使用需要不同，应用层有非常丰富的协议，并且还有新的应用层协议不断地加入。TCP/IP常用的协议有：(1)超文本传输协议（HTTP）：用于传输万维网Web页面的文件。(2)文件传输协议（FTP）：用于交互式文件传输。(3)简单邮件传输协议（SMTP）：用于邮件服务器之间的邮件传输。(4)邮局协议（POP）：用于从邮件服务器上取回邮件。(5)终端仿真协议（TELNET）：用于远程登录到网络主机。(6)域名系统（DNS）：用于将域名解析成IP地址。(7)简单网络管理协议（SNMP）：用于在网络管理控制台和网络设备之间选择和交换网络管理信息。小结：本次课学习了传输层、会话层、表示层、小结：本次课学习了传输层、会话层、表示层、应用层的功能，应用层的功能，TCP/IP体系结构以及体系结构以及OSI与与TCP/IP的关系。的关系。