第3章计算机网络体系结构1分析课件.ppt
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- 计算机网络 体系结构 分析 课件
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1、2022-12-1613.1 网络体系结构网络体系结构3.2 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型3.3 OSI各层概述各层概述3.4 TCP/IP体系结构体系结构2022-12-162本章学习要求:本章学习要求:掌握:网络体系结构涉及的基本概念掌握:网络体系结构涉及的基本概念 掌握:层次化体系结构掌握:层次化体系结构OSI/RM、TCP/IP 掌握:掌握:OSI/RM主要层的功能主要层的功能n 物理层物理层n 数据链路层:流量控制协议数据链路层:流量控制协议n 网络层:路由算法网络层:路由算法n 传输层:端口传输层:端口n 应用层:主要协议应用层:主要协议2022-12-163 网络体系
2、:为了完成计算机间的通信合作,把每个计算机网络体系:为了完成计算机间的通信合作,把每个计算机互联的功能互联的功能划分成定义明确的划分成定义明确的层次层次,规定了同层次间通信,规定了同层次间通信的的协议协议及相邻层之间的及相邻层之间的接口及服务接口及服务。网络体系结构:网络体系中同层进程间通信的协议和相邻网络体系结构:网络体系中同层进程间通信的协议和相邻层接口及服务的统称。层接口及服务的统称。网络体系结构的网络体系结构的发展:发展:ARPASNAOSI/RM2022-12-1641.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
3、.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)2022-12-165通信者活动邮局服务业务邮局转送业务发信者通信者活动邮局服务业务邮局转送业务收信者运输部门的邮件运输业务书写信件贴邮票送邮箱收集信件盖邮戳信件分拣信件打包送运输部门路由选择运输转送邮局接收邮包分发邮件邮件拆包信件投递信件分拣阅读信件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
4、B消息消息2022-12-167 层:层:系统的逻辑划分,代表功能上相对独立的一个子系统系统的逻辑划分,代表功能上相对独立的一个子系统 (N)层表示)层表示OSI层次结构中的任一层,层次结构中的任一层,(N1)层表示指定层次的上邻层()层表示指定层次的上邻层(层用户:本次服务使用者层用户:本次服务使用者)(N1)层表示指定层次的下邻层()层表示指定层次的下邻层(服务提供者服务提供者)对等层:对等层:不同系统的相同层次不同系统的相同层次2022-12-168 实体:实体:某一层中具有数据收发能力的活动单元,一般指该层的软某一层中具有数据收发能力的活动单元,一般指该层的软件进程和实现该层协议的硬件
5、单元(比如件进程和实现该层协议的硬件单元(比如IE进程或者网进程或者网卡上具有某种功能的模块)卡上具有某种功能的模块)对等实体:对等实体:位于不同系统的相同层次中的两个实体(位于不同系统的相同层次中的两个实体(Peer Entity)2022-12-169 通信协议:通信协议:为了保证数据通信双方能够正确而自动地进行通信,制定的为了保证数据通信双方能够正确而自动地进行通信,制定的一套交换双方必须遵守的规则、约定与标准。一套交换双方必须遵守的规则、约定与标准。接口:接口: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。对上层的
6、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的某一层及其以下各层的一种能力,通过接口提供给其相邻的上层。上层。2022-12-1610 禁止不同主机的对等层之间的直接通信。禁止不同主机的对等层之间的直接通信。每一层必须依靠下邻层提供的服务来与另一台主机的对应层每一层必须依靠下邻层提供的服务来与另一台主机的对应层通信。通信。下层向上层提供服务下层向上层提供服务Service provider上层使用下层提供的服务上层使用下层提供的服务Service user 实际通信在最底层完成实际通信在最底层完成2022-12-1611 开放:开放:-所遵循的标准是开放的(任何人都可以
7、参照);所遵循的标准是开放的(任何人都可以参照);-遵循标准开发的计算机系统是开放的(可以和任意地方遵循标准开发的计算机系统是开放的(可以和任意地方的任意计算机系统进行通信,只要该计算机系统也遵循相的任意计算机系统进行通信,只要该计算机系统也遵循相同的标准)。同的标准)。开放系统:开放系统:遵守互联标准协议的实系统(实系统:传送和处理信息的自遵守互联标准协议的实系统(实系统:传送和处理信息的自治整体)。治整体)。2022-12-1612开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型OSI/RM分层的基本思路:分层的基本思路:1 1)抽象系统抽象系统 抽象实系统中涉及互联的公共特性构成模型系统,然后通
8、过抽象实系统中涉及互联的公共特性构成模型系统,然后通过对模型系统的研究就可以避免涉及具体机型和技术实现上的对模型系统的研究就可以避免涉及具体机型和技术实现上的细节,也可以避免技术进步对互联标准的影响。细节,也可以避免技术进步对互联标准的影响。2 2)模块化(分层原理)模块化(分层原理)根据网络的组织和功能将网络划分成定义明确的层次,然后根据网络的组织和功能将网络划分成定义明确的层次,然后定义层间接口以及每层提供的功能和服务,最后定义每层必定义层间接口以及每层提供的功能和服务,最后定义每层必须遵守的规则,即协议。须遵守的规则,即协议。2022-12-1613处理网络应用处理网络应用应用层应用层A
9、pplication表示层表示层Presentation会话层会话层session传输层传输层transport物理层物理层Physical数据链路层数据链路层Data Link网络层网络层Network7654321二进制传输二进制传输介质访问介质访问/接入接入寻址和最短路径寻址和最短路径端到端的连接端到端的连接主机间会话通信主机间会话通信数据表示数据表示网 络 层数据链路层物 理 层数据链路层物 理 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 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层传输介质传输介质CCPCCP网 络 层APAA
10、PBO OS SI I环环境境B B传输介质计算机B计算机AA2022-12-1616在网络系统中,为了保证数据通信双方能够在网络系统中,为了保证数据通信双方能够正确而自动正确而自动地地进行通信,制定的一套交换双方必须遵守的进行通信,制定的一套交换双方必须遵守的规则、约定与规则、约定与标准标准。特点:特点:通信协议具有层次性通信协议具有层次性通信协议具有可靠性通信协议具有可靠性通信协议具有通信协议具有有效性有效性2022-12-1617网络协议要包含三个要素:网络协议要包含三个要素:语义:语义:构成协议的协议元素含义的解释,也即构成协议的协议元素含义的解释,也即“讲什么讲什么”,例如协议元素例
11、如协议元素SOH的语义表示所传输报文的报头开始。的语义表示所传输报文的报头开始。语法:语法:规定将若干个协议元素和数据组合在一起来表达一个规定将若干个协议元素和数据组合在一起来表达一个更完整的内容时所应遵循的格式,也即更完整的内容时所应遵循的格式,也即“怎么讲怎么讲”,例如在,例如在传输数据报文时,可用适当的协议元素和数据表达传输格式传输数据报文时,可用适当的协议元素和数据表达传输格式 时序:时序:通信中各事件发生的因果关系。通信中各事件发生的因果关系。SOHHEAD STX TEXT ETX BCC 定义:本层向上邻层提供的功能集合。定义:本层向上邻层提供的功能集合。OSI增值服务的原则:本
12、层的服务应是本层功能与下邻层服务的增值服务的原则:本层的服务应是本层功能与下邻层服务的之和,即(之和,即(N)服务()服务(N)功能()功能(N1)服务层)服务层 服务访问点服务访问点SAP(Service Access Point):上层实体可以访问下):上层实体可以访问下层实体提供的服务的地方(位于接口上)。层实体提供的服务的地方(位于接口上)。每一个每一个SAP都有一个唯一地址(标识),且每个层间接口可以有都有一个唯一地址(标识),且每个层间接口可以有多个多个SAP。在同样的意义上,我们可以把在邮政系统中邮局服务业务为发信在同样的意义上,我们可以把在邮政系统中邮局服务业务为发信人提供服务
13、的地方人提供服务的地方某一邮箱的地址看作某一邮箱的地址看作SAP,也可把收信人,也可把收信人的街名和信箱看作邮局服务业务为收信人提供服务的的街名和信箱看作邮局服务业务为收信人提供服务的SAP地址。地址。发一封信,这两个发一封信,这两个SAP地址都是不可缺少。地址都是不可缺少。2022-12-1619 服务分类:服务分类:1.面向连接服务(面向连接服务(Connection-Oriented Service)每一次完整的数据传输都必须具有建立连接、数据传输和终每一次完整的数据传输都必须具有建立连接、数据传输和终止连接三个过程。止连接三个过程。电话系统服务模式的抽象。电话系统服务模式的抽象。2.无
14、连接服务(无连接服务(Connectionless Service)每个传送单元(报文、数据报)带有完整的目的地址,每个每个传送单元(报文、数据报)带有完整的目的地址,每个传送单元在系统中是独立传送的。传送单元在系统中是独立传送的。邮政系统服务模式的抽象。邮政系统服务模式的抽象。Connection Oriented ServiceConnectionless Service参考模式参考模式电话系统电话系统邮政系统邮政系统特点特点传输前需要建立连接;传输前需要建立连接;静态分配资源静态分配资源动态分配资源动态分配资源可靠性可靠性提供可靠的报文流服务提供可靠的报文流服务不能防止报文的丢失、损不能
15、防止报文的丢失、损坏、重复和乱序坏、重复和乱序对目的地址对目的地址 的要求的要求仅在连接阶段需要完整的仅在连接阶段需要完整的目的地址目的地址需要为每一个传送单元提需要为每一个传送单元提供完整的目的地址供完整的目的地址适用场合适用场合在一段时间内向同一目的地在一段时间内向同一目的地发送大量信息发送大量信息;实时性要求实时性要求FTP、TELNET少量零星信息少量零星信息HTTP 服务原语:提供层服务的具有原子特征的语句(提供层服务的方服务原语:提供层服务的具有原子特征的语句(提供层服务的方法)法)-原语:语句的执行具有原子特征(完整性),不容许中断;原语:语句的执行具有原子特征(完整性),不容许
16、中断;功能:功能:(1)本层利用服务原语来通知下邻层要做什么;)本层利用服务原语来通知下邻层要做什么;(2)下邻层利用服务原语来通知本层已做了什么)下邻层利用服务原语来通知本层已做了什么。服务原语是层服务被引用的工具服务原语是层服务被引用的工具 服务原语定义了相邻层之间的接口。服务原语定义了相邻层之间的接口。-结构:由结构:由原语名原语名(CONNECT、SEND、LISTEN、RECEIVE等等)和和原语参数原语参数两部分组成(类似编程时的程序名和形式参数)。两部分组成(类似编程时的程序名和形式参数)。-分类:分类:2022-12-1622 服务原语举例:建立连接服务由服务原语举例:建立连接
17、服务由CONNECT原语提供原语提供l当一个实体发出当一个实体发出连接请求连接请求(CONNECT.request)之后,一个之后,一个协议数据单元协议数据单元PDU就被发送出去。就被发送出去。l接收方会收到一个接收方会收到一个连接指示连接指示(CONNECT.indication),被告被告知某处的一个实体希望和它建立连接。知某处的一个实体希望和它建立连接。l收到连接指示的实体使用收到连接指示的实体使用连接响应连接响应(CONNECT.response)原原语表示它是否愿意建立连接。语表示它是否愿意建立连接。l但无论是哪一种情况,请求建立连接的一方都能够通过但无论是哪一种情况,请求建立连接的
18、一方都能够通过连接证连接证实实(CONNECT.confirm)原语获知接收方的态度。原语获知接收方的态度。2022-12-1623-有确认服务的服务原语:发出的请求原语要求得到确认有确认服务的服务原语:发出的请求原语要求得到确认 2022-12-1624-无确认服务的服务原语:发出的请求原语无需对方予以确认无确认服务的服务原语:发出的请求原语无需对方予以确认 2022-12-1625在网络中信息传送的单位在网络中信息传送的单位/数据块)数据块)协议数据单元协议数据单元PDU:对等层协议之间交换的数据单元的统称。对等层协议之间交换的数据单元的统称。PDU的内容和格式由协议精确地定义:的内容和格
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