第2章-网络体系结构与网络协议课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,第2章 网络体系结构与网络协议,主讲教师 黄晓兰,1,第2章 网络体系结构与网络协议主讲教师 黄晓兰1,本章内容,2.1,网络体系结构的基本概念,2.4 OSI,与,TCP/IP,的比较,2.3,TCP/IP,参考模型,2.2 OSI,参考模型,2.5 Internet,协议组织与管理机构,2,本章内容2.1 网络体系结构的基本概念2.4 OSI与TCP,本章学习要求：,掌握：,协议、层次、接口与网络体系结构的概念。,掌握：,网络体系结构的层次化研究方法。,掌握,：,OSI,参考模型及各层的基本服务功能。,掌握：,TCP/IP,参考模型的层次划分、各层的基本服务功能与主要协议。,了解：,OSI,参考模型与,TCP/IP,参考模型的比较。,了解：,网络协议标准组织，,RFC,文档、,Internet,草案与,Internet,协议标准的制定过程,。,3,本章学习要求：掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的概念。3,2.1 网络体系结构的基本概念,层和协议的集合,叫做网络体系结构,谈话,通过,语言,进行交流,电话,通过,电话号码,拨通,体育比赛,通过,裁判 规则,进行,交通,通过,交通警察,指挥解除拥挤,计算机网络,通过,网络协议,数据通信,。,网络,协议,是为网络数据交换而制定的规则、约定与标准；,4,2.1 网络体系结构的基本概念层和协议的集合叫做网络体系结,网络协议的三要素,网络协议的三要素：,语义、语法与时序,语义：用于解释比特流的每一部分的意义；,语法：语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序的意义；,时序：事件实现顺序的详细说明。,5,网络协议的三要素网络协议的三要素：语义、语法与时序5,例：,建立数据链路连接的过程的语义，语法和时序,A,B,发送,接收,发送,接收,ENQ,ENQ,ACK,ACK,时间,点到点专用线路,通信双方表达的内容是（语义）：,A:B,准备好了吗？,B:,准备好了！,上述内容的表现形式是（语法）：,ENQ,ACK,上述元素间的应答顺序是,（时序）：,ENQ,问,ACK,答,6,例：建立数据链路连接的过程的语义，语法和时序AB发送接收,邮政系统的体系结构,通信者的活动,通信者的活动,运输部门的邮件运输业务,邮局转达业务,邮局转达业务,邮局服务业务,邮局服务业务,发信者,收信者,写信,贴邮票,送邮箱,收集信件,改邮戳,信件分拣,信件打包,送运输部门,阅读信件,信件分拣,信件投递,邮件拆包,分发邮件,接收邮包,转送邮局,选择运输,可见完成一个复杂的系统功能可以通过分层子功能来完成。各层按照规定和要求完成自己的工作，同时为上层提供服务，最终实现系统的整体功能。,7,邮政系统的体系结构通信者的活动通信者的活动运输部门的邮件运输,协议、层次、接口与体系结构的概念,协议（,protocol）,层次（,layer）,接口（,interface）,体系结构（,architecture,）,8,协议、层次、接口与体系结构的概念8,划分层次的概念,按照,分层,的方法处理复杂问题,将总体要实现的很多,功能分配,在不同层次中；,明确规定各层要完成的,服务,及服务要求,不同的系统分成相同的层次，对等层之间的通信有明确的通信规定（,协议,）,不同系统的最低层之间存在着“物理”通信；,高层使用低层提供的服务，不需要知道低层服务的具体实现方法（,透明,）。,9,划分层次的概念按照分层的方法处理复杂问题9,接口,（,相邻层之间交换信息的连接点,）,同一结点中的低层向高层,通过接口,提供服务,服务用户,服务用户,服务提供者,协议,SAP,SAP,注意：某一层向上一层所提供的服务实际上已包括了在它以下各层所提供的服务。所有这些对上一层来说就相当于一个服务提供者，在服务提供这的上一层的实体，也就是“服务用户”，它使用服务提供者所提供的服务。,服务访问点,10,接口（相邻层之间交换信息的连接点）同一结点中的低层向高层通过,网络体系结构（,network architecture）,一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的,协议集;,网络协议是按,层次结构,来组织的；,网络体系结构精确,定义,了计算机网络应实现的,功能,；,通过,硬件和软件来实现,体系结构的抽象内容。,层和协议的集合叫做网络体系结构,。,11,网络体系结构（network architecture）一个,2.2,OSI,参考模型,在制定计算机网络标准方面，起着很大作用的两大国际组织是：,国际电报与电话咨询委员会,（,Consultative Committee on InternationalTelegraph and Telephone，CCITT）；,国际标准化组织,（,International Standards Organization，ISO）,CCITT,与,ISO,的工作领域是不同的：,CCITT,主要是考虑通信标准的制定；,ISO,主要是考虑信息处理与网络体系结构。,12,2.2 OSI参考模型12,OSI的概念,OSI,标准中，采用的是三级抽象：,体系结构（分层，关系，服务的框架）；,服务定义（做什么,）,；,协议说明（如何做,）,。,OSI,（,Open System Interconnect,）,开放系统互连参考模型,由,ISO,（国际标准化组织）定义,“开放”是指只要遵循,OSI,标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其他任何系统进行通信；,13,OSI的概念OSI标准中，采用的是三级抽象：OSI（Open,OSI,参考模型的结构,OSI,划分七层结构的基本原则,网中各结点都具有相同的层次；,不同结点的同等层具有相同的功能；,同一结点内相邻层之间通过接口通信；,每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；,不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。,14,OSI参考模型的结构14,OSI参考模型的结构,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,网络层,链路层,物理层,应用层协议,表示层协议,网络层,链路层,物理层,主机,A,主机,B,CCP,CCP,传输介质,传输介质,传输介质,15,OSI参考模型的结构应用层应用层应用层协议表示层协议主机A主,4.,传输层,2.,数据链路层,3.,网络层,1.,物理层,5.,会话层,6.,表示层,7.,应用层,面向用户应用,面向数据传输,OSI参考模型,OSI,模型每层都有自己的功能集,层与层之间相互独立又相互依靠,上层依赖于下层，下层为上层提供服务,16,4.传输层2.数据链路层3.网络层1.物理层5.会话层,OSI参考模型各层的功能,物理层的主要功能：,利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和释放物理连接；,实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务；,物理层的数据传输单元是比特。,物理层所涉及的内容：,接口和媒体的物理特性位的表示,传输速率,位的同步,线路配置：设备与媒体的连接。,物理拓扑：星状拓扑、环状拓扑、总线拓扑等等。,传输模式：单工、半双工或全双工。,17,OSI参考模型各层的功能物理层的主要功能：物理层所涉及的内,OSI,参考模型各层的功能,数据链路层的主要功能：,在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接；,采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。,传输以“帧”为单位的数据包；,18,OSI参考模型各层的功能数据链路层的主要功能：18,数据链路层-差错控制,报 文,帧,分组,信令,帧格式：,HDLC,面向比特的同步数据,请求重发,重发,01111110,01111110,地址,控制,数据,校验,节,点,2,节,点,1,差错控制,19,数据链路层-差错控制报 文,帧,分组,信令 请求重发重发,数据链路层,-,流量控制,流量控制,:,停等协议,溢出,停止传输,再传,20,数据链路层-流量控制 流量控制:停等协议溢出停止传输,OSI参考模型各层的功能,网络层的主要功能,：,通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径；,为数据在结点之间传输创建逻辑链路；,实现拥塞控制、网络互连等功能。,网络层的数据传输单元是分组。,21,OSI参考模型各层的功能网络层的主要功能：21,OSI参考模型各层的功能,传输层的主要功能,：,向用户提供可靠端到端服务；,处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题；,传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机通信体系结构中关键的一层。,通过端口号区分上层服务，传输的数据单元是报文,22,OSI参考模型各层的功能传输层的主要功能：22,会话层的主要功能,：,负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点到点传输不中断；,管理数据交换。,表示层的主要功能,：,用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式,数据格式变换；,数据加密与解密；,数据压缩与恢复。,应用层的主要功能,:,为应用程序提供了网络服务;,应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使得协同工作的应用程序之间的同步;,建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制。,OSI,参考模型各层的功能,23,会话层的主要功能：OSI参考模型各层的功能23,允许接入网络资源,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,建立、管理和终止会话,将分组从源端传送到目的端；,提供网络互联,在媒体上传输比特；,提供机械的和电气的规约,对数据进行转换、,加密和压缩,提供可靠的进程到进程的,报文传输和差错恢复,将比特组装成帧；,提供节点到节点方式的传输,各层间的联系,24,允许接入网络资源应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理,OSI,环境中的数据传输过程,应用数据,数 据 单元,H,5,分组,H,3,H2,帧,T2,1 0 1 0,比 特 流,1 1 1 0 1 0,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,AP,1,AP,2,数 据 单元,H,6,数据传输媒体,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,报文,H,4,H,7,应用数据,25,OSI环境中的数据传输过程应用数据数 据 单元H5分组H,传输层,数据链路层,物理层,网络层,数据,数据,传输层报头,数据,网络层报头,数据,数据链路层报头,0101110101001000010,表示层,应用层,会话层,报文,分组,比特,帧,协议数据单元,端口号,源,IP+,目的,IP,上层协议,源,MAC+,目的,MAC,将数据帧转换成高低电平，即“,0”,或“,1”,代码,数据封装的概念,发送数据的过程，就是一个数据封装的过程,26,传输层 数据链路层物理层 网络层 数据数据传输层报头数据网络,数据,网络层报头,+,传输层报头,+,数据,数据链路层报头,传输层报头,+,数据,网络层报头,数据,传输层报头,0101110101001000010,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示层,应用层,会话层,数据拆封概念,接收数据的过程，就是一个数据拆封的过程,27,数据网络层报头+传输层报头+数据数据链路层报头传输层,面向连接服务与无连接服务,在网络体系结构中讨论的服务可以分为,通信子网对网络中数据传输所提供的服务,与,整个网络系统为用户提供的服务；,通信子网的服务是,指通信子网对主机间数据传输的效率和可靠性所提供的保证机制；,通信服务可以分为两大类：,面向连接服务（,connect-oriented service）；,无连接服务（,connectless service）。,28,面向连接服务与无连接服务在网络体系结构中讨论的服务可以分为通,面向连接服务的特点,面向连接服务的数据传输过程必须经过,连接建立、连接维护与释放连接的三个过程。,面向连接服务的在数据传输过程中，,各分组可以不携带目的结点的地址；,面向连接数据传输的,收发数据顺序不变,，,传输