计算机网络与通信-第3讲网络的体系结构要点课件

计算机网络计算机网络与通信与通信王玲王玲jonas_今日道今日道计算机网络与通信王玲今日道网络的体系结构网络的体系结构 主要内容主要内容1.网络组织结构网络组织结构2.网络功能结构网络功能结构3.OSI/RM参考模型参考模型4.TCP/IP参考模型参考模型5.OSI/RM参考模型与参考模型与TCP/IP参考模型参考模型比较比较计算机网络概论计算机网络概论2网络的体系结构主要内容计算机网络概论2网络WWW3网络组织结构网络组织结构v网络中的设备定义为结点网络中的设备定义为结点 v链路是网络中两个结点之间的连线，分成链路是网络中两个结点之间的连线，分成“物理链路物理链路”和和“逻辑链路逻辑链路”两种。两种。v通路是网络中从发出信息的结点（源结点）到接收信息的结通路是网络中从发出信息的结点（源结点）到接收信息的结点（目的结点）之间的一系列结点和链路，是在网络中建立点（目的结点）之间的一系列结点和链路，是在网络中建立形成的一串结点到结点的链路。形成的一串结点到结点的链路。网络组织结构网络中的设备定义为结点4网络组织结构网络组织结构网络组织结构5网络的子网结构网络的子网结构网络的子网结构6网络组织结构网络组织结构v 1、总线型结构、总线型结构v 2、星型结构、星型结构v 3、树型结构、树型结构v 4、环型结构、环型结构v 5、网状结构、网状结构v 6、混合型拓扑结构、混合型拓扑结构网络组织结构1、总线型结构7v相互通信的两个计算机系统必须相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作高度协调工作才才行，而这种行，而这种“协调协调”是相当复杂的。是相当复杂的。v“分层分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。于研究和处理。网络功能结构网络功能结构相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”8v计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 通过网络发送文件。通过网络发送文件。v可以将要做的工作进行如下的划分。可以将要做的工作进行如下的划分。v第一类工作与传送文件直接有关。第一类工作与传送文件直接有关。v确信对方已做好接收和存储文件的准备。v双方协调好一致的文件格式。v两个计算机将两个计算机将文件传送模块文件传送模块作为最高的一层作为最高的一层。剩下的工作由下面的模块负责。剩下的工作由下面的模块负责。网络功能结构网络功能结构计算机1向计算机2通过网络发送文件。网络功能结构9两个计算机交换文件两个计算机交换文件 文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块只看这两个文件传送模块好像文件及文件传送命令是按照水平方向的虚线传送的把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块两个计算机交换文件文件传送模块计算机1计算机2文件传送10文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块只看这两个通信服务模块好像可直接把文件可靠地传送到对方把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块通信服务模块通信服务模块再设计一个通信服务模块再设计一个通信服务模块文件传送模块计算机1计算机2文件传送模块只看这两个通信服11文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块通信服务模块通信服务模块网络接入模块网络接入模块通信网络网络接口网络接口网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。再设计一个网络接入模块再设计一个网络接入模块文件传送模块计算机1计算机2文件传送模块通信服务模块通信12分层的好处分层的好处 v各层之间是独立的。各层之间是独立的。v灵活性好。灵活性好。v结构上可分割开。结构上可分割开。v易于实现和维护。易于实现和维护。v能促进标准化工作。能促进标准化工作。分层的好处各层之间是独立的。13层数多少要适当层数多少要适当 v若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。v层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。任务时遇到较多的困难。层数多少要适当若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。14v协议体系协议体系(protocol architecture)v协议：网络设备相互间通信时所遵守的规定。v协议分层：为了降低设计的复杂度，增加网络的可扩展性，有利于新业务的导入。v分层的原则：分层的原则：v将相似的功能集中在同一层内，必要时可将层的功能再分成子块，层数不宜过多，以避免层间接口的开销变大。v当功能差别较大时应分层处理。v各层只对相邻的上下层定义接口。v协议栈（协议栈（protocol stack)：一个特定的系统所使用的一：一个特定的系统所使用的一组协议（每一层一个或几个协议）组协议（每一层一个或几个协议）网络功能结构网络功能结构协议体系(protocolarchitecture)网络功15v层层(layer)v协议协议(protocol)v服务服务(service或业务或业务)v接口（接口（interface)v原语原语(primitive)层和协议的集合层和协议的集合层(layer)层和协议的集合16v层层(layer)v协议协议(protocol)v服务服务(service或业务或业务)v接口（接口（interface)v原语原语(primitive)不同机器中对应的不同机器中对应的层称为对等实体层称为对等实体（peer entity)层和协议的集合层和协议的集合层(layer)层和协议的集合17v层层(layer)v协议协议(protocol)v服务服务(service或业务或业务)v接口（接口（interface)v原语原语(primitive)第第n层的通信规则层的通信规则和功能由该层的协和功能由该层的协议描述议描述层和协议的集合层和协议的集合层(layer)第n层的通信规则和功能由该层的协议描述层和协18v层层(layer)v协议协议(protocol)v服务服务(service或业务或业务)v接口（接口（interface)v原语原语(primitive)相邻上下层之间都有相邻上下层之间都有接口，接口定义下层接口，接口定义下层向上层提供的服务。向上层提供的服务。层和协议的集合层和协议的集合层(layer)相邻上下层之间都有接口，接口定义下层向上层提19v层层(layer)v协议协议(protocol)v服务服务(service或业务或业务)v接口（接口（interface)v原语原语(primitive)服务由一组原语描述。服务由一组原语描述。如果协议位于操作系统如果协议位于操作系统中，则这些服务原语通中，则这些服务原语通常是一些系统调用。常是一些系统调用。层和协议的集合层和协议的集合层(layer)服务由一组原语描述。如果协议位于操作系统中，20数据单元的名称与关系数据单元的名称与关系业务接入点业务接入点SAP协议数据单元协议数据单元PDUN层的PDU=N层PCI+N层SDUN层的SDU=N+1层的PDU协议控制信息协议控制信息PCIPCIPCIPDU业务数据单元业务数据单元SDU数据单元的名称与关系业务接入点SAP协议数据单元PDUN层的21服务（服务（service)v面向连接的服务：首先要在信源与信宿之间建面向连接的服务：首先要在信源与信宿之间建立连接，然后在此连接上通信，最后拆除连接。立连接，然后在此连接上通信，最后拆除连接。v非连接服务：将每个数据单元打包，在包头添非连接服务：将每个数据单元打包，在包头添加地址信息，每个数据包独自寻路，同一数据加地址信息，每个数据包独自寻路，同一数据流的包可能经由不同的路径到达目的地，到达流的包可能经由不同的路径到达目的地，到达的顺序也可能颠倒。的顺序也可能颠倒。服务（service)面向连接的服务：首先要在信源与信宿之间22v服务原语分为服务原语分为4种类型：种类型：v请求(request):一个实体请求做某项服务v指示(indication)：一个实体被告知做某项服务v响应(response)：一个实体发出响应v证实(confirm)：请求得到响应v原语一般都携带参数。原语一般都携带参数。v证实型（证实型（confirmed）和非证实型）和非证实型（unconfirmed）服务的区别：）服务的区别：v证实型服务包含所有4种服务原语。v非证实型服务只包含请求和指示2种服务原语。N+1层层协议实体协议实体N层层协议实体协议实体N-1层层协议实体协议实体响应响应指示指示N+1层层协议实体协议实体N层层协议实体协议实体N-1层层协议实体协议实体请求请求证实证实使用的服务使用的服务提供的服务提供的服务服务原语（服务原语（primitive)服务原语分为4种类型：N+1层N层N-1层响应指示N+1层N23服务原语工作示意图服务原语工作示意图N+1层N+1层N层requestindicationresponseconfirm计算机A计算机B服务原语工作示意图N+1层N+1层N层requestindi241 COENNCT.request dial2 CONNECT.indication ring3 CONNECT.response pick up4 CONNECT.confirm ringing stops5 DATA.request say something6 DATA.indication hears voice7 DISCONNECT.request caller hangs up8 DISCONNECT.indication busy tone服务原语工作示例服务原语工作示例1COENNCT.requestdial服务原语工作示例25vOS(Open System)开放系统，是按照开放的接口、服务和支开放系统，是按照开放的接口、服务和支持格式规范而实现的系统。它能使应用软件以最少的修改，实现在持格式规范而实现的系统。它能使应用软件以最少的修改，实现在不同系统中的移植不同系统中的移植，能同本地或远程中的应用实现相互操作，以，能同本地或远程中的应用实现相互操作，以方便用户以迁移的方式交互。开放系统具有可移植性、相互操作、方便用户以迁移的方式交互。开放系统具有可移植性、相互操作、交换一致性。交换一致性。vOSI(Open System Interconnection)开放系统互连，是开放系统互连，是指计算机系统在网络中的互连性、互通性、互操作性。指计算机系统在网络中的互连性、互通性、互操作性。vOSIE(Open System Interconnection Environment)开放系统互连环境，是由开放系统互连参考模型所定义的概念、元素、，是由开放系统互连参考模型所定义的概念、元素、功能、协议和由此制定的标准的集合。开放系统互连是开放系统的功能、协议和由此制定的标准的集合。开放系统互连是开放系统的子系统，但开放系统的革命性工作是从开放系统互连开始的，而开子系统，但开放系统的革命性工作是从开放系统互连开始的，而开放系统的实现有赖于开放系统环境的建立。放系统的实现有赖于开放系统环境的建立。OSI/RM模型模型OS(OpenSystem)开放系统，是按照开放的接口26国际标准化组织（国际标准化组织（International Standard Organization)开放系统互连（开放系统互连（Open System Interconnection)应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层定于1983年，1995年修订ISO-OSI模型模型国际标准化组织（InternationalStandard27ISO-OSI模型模型PDU:Protocol Data Unit 协议数据单元帧分组物理层：缆线，信号的编码，网络接插件的电、机械接口数据链路层：成帧，差错控制、流量控制，物理寻址，媒体访问控制网络层：路由、转发，拥塞控制传输层：为会话层提供与下面网络无关的可靠消息传送机制 会话层：负责建立（或清除）在两个通信的表示层之间的通信通道，包括交互管理、同步，异常报告。表示层：在两个应用层之间的传输过程中负责数据的表示语法应用层：处理应用进程之间所发送和接收的数据中包含的信息内容。ISO-OSI模型PDU:ProtocolDataUn28TCP/IPTCP/IP四层参考模型四层参考模型TCP/IP协议的基本概念协议的基本概念TCP/IP四层参考模型TCP/IP协议的基本概念29TCP/IP模型模型TCP/IP模型30TCP/IP模型模型主机至网络层（或网络接口层）主机至网络层（或网络接口层），在，在TCP/IP模型中很少提及。模型中很少提及。TCP/IP模型主机至网络层（或网络接口层），在TCP/IP31TCP/IP模型模型互连网层：提供非连接的分互连网层：提供非连接的分组交换功能组交换功能TCP/IP模型互连网层：提供非连接的分组交换功能32TCP/IP模型模型传输层：提供可靠的面向连传输层：提供可靠的面向连接的传输层协议接的传输层协议TCP和不可和不可靠的非连接传输层协议靠的非连接传输层协议UDP。TCP/IP模型传输层：提供可靠的面向连接的传输层协议TCP33TCP/IP模型模型应用层：向用户提供应用服应用层：向用户提供应用服务。如务。如FTP，TELNET等等TCP/IP模型应用层：向用户提供应用服务。如FTP，TEL34OSI与与TCP/IP模型的比较模型的比较相同点：1.都是基于独立的协议栈概念。2.两者都有功能相似的应用层、传输层、网络层。不同点：1.在OSI模型中，严格地定义了服务、接口、协议；在TCP/IP模型中，并没有严格区分服务、接口与协议。2.OSI模型支持非连接和面向连接的网络层通信，但在传输层只支持面向连接的通信；TCP/IP模型只支持非连接的网络层通信，但在传输层有支持非连接和面向连接的两种协议可供用户选择。3.TCP/IP模型中不区分、甚至不提起物理层和数据链路层。OSI与TCP/IP模型的比较相同点：不同点：35应用层传输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI的体系结构应用层网络接口层网际层IP(各种应用层协议如TELNET,FTP,SMTP等)传输层(TCP或UDP)TCP/IP的体系结构无连接分组交付服务传输服务(可靠或不可靠)各种应用服务TCP/IP的三个服务层次OSI与与TCP/IP模型的比较模型的比较应用层传输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7OSI的体36本讲小结 主要介绍了OSI七层模型与TCP/IP四层体系结构的内容，我们应当主要注意两者之间的区别：1、OSI引入了服务、接口、协议、分层的概念，TCP/IP正是借鉴了OSI的这些概念建模的 2、OSI先有模型，后有协议，TCP/IP则相反 3、OSI现有标准后实践，TCP/IP则相反 4、OSI 花了很长时间的标准化，而同时TCP/IP已经被广泛使用 5、OSI 太复杂，TCP/IP简单却并不全面，要替代TCP/IP很难本讲小结1.计算机网络的定义。从逻辑上可分成哪两个组成部分2.计算机网络的分类标准分别有哪些。写出按地域，拓扑结构的具体分类。按地域分类时写出相应的英文简称3.计算机网络的发展经历了哪几个阶段4.计算机网络的硬件系统和软件系统的组成是什么5.OSI七层参考模型分别是哪七层，并写出相应的英文标识6.TCP/IP的参考模型是什么，对OSI七层参考模型与TCP/IP的参考模型作比较7.写出SAP、SDU、PDU、PCI、IDU的中英文8.写出物理层的主要功能作业作业计算机网络概论计算机网络概论38计算机网络的定义。从逻辑上可分成哪两个组成部分作业计算机网络