资源描述
(2)网络体系结构,Wenfeng Feng冯文峰 School of CS, Henan Polynomial University 3/9/2009,目标和内容,理解网络体系结构的层次化方法和几个关键概念 掌握OSI七层模型 掌握TCP/IP协议栈,网络体系结构,计算机网络由通讯链路连接的计算机和交换设备组成 Topology 网络拓扑 ring, star, bus, mesh 环型 星型 总线型 网状 Transmission media传输媒介 fiber, cable, wireless, satellite 光纤 电缆 无线 卫星 Switching交换 circuit switching, packet switching 电路交换 分组交换 终端：PC，Note Book，PDA，Phone，Sensor传感器，家电，。 网络的异质性,网络异质性问题的解决,网络体系结构就是将不同媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同的应用环境下实现互操作，以满足各种业务的需求，它营造了一种“生存空间”任何厂商的任何产品、以及任何技术只要遵守这个空间的行为规则，就能够在其中生存并发展。 网络体系结构解决异质性问题采用的是分层方法。把复杂的网络互联问题划分为若干个较小的、单一的问题，在不同层面上予以解决。就像编程时把问题分解为很多小的模块来解决一样。,层次结构方法要解决的问题,1.网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分层与功能）。 2.各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？（服务与接口）。 3.通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议）。,层次结构方法的优点,把网络操作分成复杂性较低的单元，结构清晰，易于实现和维护 定义并提供了具有兼容性的标准接口 使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块 独立性强上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务黑箱方法 适应性强只要服务和接口不变，层内实现方法可任意改变 一个区域网络的变化不会影响另外一个区域的网络，因此每个区域的网络可单独升级或改造,网络体系结构的几个基本概念,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。(=语义+语法+规则) 不同层具有各自不同的协议。 实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 对等层：两个不同系统的同名层次。 对等实体：位于不同系统的同名层次中的两个实体。 协议作用在对等实体之间。 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对上层的服务。 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。,对等通信的实质 提出： OSI参考模型不同主机的对等层之间能直接通信吗？为什么? 实际上，每一层必须依靠相邻层提供的服务来与另一台主机的对应层通信。 上层使用下层提供的服务Service user； 下层向上层提供服务Service provider。 以不同国籍的人进行信息交流为例。(见下页图),“你好”,“Hello”,传真,中国教师,翻译,秘书,“Hallo”,“Hello”,传真,德国教师,翻译,秘书,对交谈内容的共识,用英语对话,使用传真通信,P3,P2,P1,物理通信线路,对等通信示例：中德教师之间的对话,问题： 中国教师与德国教师之间、翻译之间，他们是在直接通信吗？ 翻译、秘书各向谁提供什么样的服务？ 中德教师、翻译各使用谁提供的什么服务？,P3,P2,P1,对等层通信的实质： 对等层实体之间虚拟通信 下层向上层提供服务 实际通信在最底层完成 右图给出了对等层通信更一般的抽象。,2,1,3,2,1,物理通信线路,3,N+1,N,N-1,N+1,N,N-1,Pn-1,Pn,Pn+1,系统A,系统B,消息,2.2 开放系统互联参考模型（OSI/RM）,OSI参考模型将网络的不同功能划分为7层,OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元(PDU,Protocol Data Unit)。 而传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称： 传输层数据段（Segment） 网络层分组（数据报）（Packet） 数据链路层数据帧（Frame） 物理层比特（Bit）,数据封装 一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程成为封装。 封装就是在数据前面加上特定的协议头部。,发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的地址的信封中发送，还要写明用航空或挂号。,数 据,数据,数据 段 数据包 帧 比特 电脉冲,011101000011000010100101111010110,数据多层封装,数据多层封装,A typical message as it appears on the network.,面向连接服务与无连接服务,物理层(1),任务：Transmitting raw bits (0/1) over wire在电缆中传输原始bit(0/)位 内容：包括物理和电子接口等， The territory for EEs 电子工程系的主要内容,数据链路层 (2)：链路控制子层,任务：Point-to-point error free communication over a single link实现在物理链路上的无差错通讯 内容：Speed matching between sender/receriver 发送端和接收端的速率匹配，Framing成帧，Addressing寻址,10110110101,01100010011,10110000001,数据链路层 (2)：介质访问控制子层,任务： Medium Access Control (MAC)子层使得终端节点可以访问共享网络，为链路控制子层提供虚拟链路。,网络层 (3),任务： path selection between end-systems (routing).在端系统之间进行路径选择，即路由 translation between different network types.在不同网络类型之间转换 Bottleneck avoidance, congestion control 拥塞控制和瓶颈避免,传输层 (4),任务： 提供终端节点之间的端到端连接(virtual end-to-end link between end nodes) 提供“面向连接”和“无连接”两种服务 内容 端到端的流量控制(end-to-end flow control) 传输差错校验与恢复(Error detection and restoration) fragmentation connect();,典型的网络传输API,Start with host name Get an IP address Make a socket (protocol, address) Send byte stream (TCP) or packets (UDP),gethostbyname(),10.5.4.3,sock_id,socket();connect();,TCP sock,UDP sock,Network,1,2,3,4,5,6,7,8,9 . . .,Eventually arrive in order,May or may not arrive,互联网体系结构,Everything Over IP and IP Over Everything,IP,TCP,UDP,Wireless,Ethernet,HTTP,SMTP,DNS,
展开阅读全文