计算机网络与通信(第2章)ppt课件

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,第,2,章 计算机网络体系结构,第,2,章 计算机网络体系结构,2.1,概述,2.2 OSI,体系结构,2.3 TCP/IP,体系结构,2.4,五层体系结构,2.1,概述,计算机网络体系结构描述了计算机网络系统的总体架构，是网络功能的结构性的划分。,计算机网络的层次结构及各层协议的集合统称计算机网络的体系结构,(Architecture),。具有同样体系结构的计算机网络才能无缝地互连。,世界上第一个计算机网络体系结构,:IBM,公司于,1974,年提出系统网络体系结构,(SNA),。,开放系统互连参考模型,(OSI/RM),分为七层。,TCP/IP,体系结构为四个层次。,五层体系结构。,计算机网络的体系结构,计算机网络的,体系结构,(architecture),是计算机网络的各层及其协议的集合。,体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的,精确定义,。,实现,(implementation),是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。,体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。,2.2 OSI,体系结构,2.2.1,开放系统互连参考模型,分层的方法有以下好处：,简化了网络的设计与实现。,具有层间无关性，系统易于更新。,OSI,环境中的数据流,层号,中文名称,英文名称,英文名称缩写,7,应用层,application layer,A,6,表示层,presentation layer,P,5,会话层,session layer,S,4,传输层,transport layer,T,3,网络层,network layer,N,2,数据链路层,data Link layer,DL,1,物理层,physical layer,PH,OSI/RM,的七个层次,分层的好处,各层之间是独立的。,灵活性好。,结构上可分割开。,易于实现和维护。,能促进标准化工作。,划分层次的概念举例,计算机,1,向计算机,2,通过网络发送文件。,可以将要做的工作进行如下的划分。,第一类工作与传送文件直接有关。,确信对方已做好接收和存储文件的准备。,双方协调好一致的文件格式。,两个计算机将,文件传送模块,作为最高的一层。剩下的工作由下面的模块负责。,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,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。,2.2.2 OSI,的一些基本概念,实体和对等实体,协议和协议数据单元,协议,(Protocol),是某一个层次中指导实体之间通信的规则。包含三个方面的要素：,语法,语义,同步,协议数据单元,(Protocol Data Unit,PDU),由两部分组成：本层的协议控制信息和用户数据。,2.2.2 OSI,的一些基本概念,服务、服务访问点和服务原语,N,层实体在,N,层协议的控制下可以向,N+1,层实体提供服务,(Service),实现,N+1,层所需要的某种功能服务有如下两种形式：,面向连接的服务,(Connection-Oriented Service),无连接的服务,(Connectionless Service),服务访问点,(Service Access Point,SAP),是上下层实体之间信息交换的接口。,服务原语,(Service Primitive),描述提供的服务，定义服务规范，规定通过,SAP,所必需传递的信息。,2.3 TCP/IP,体系结构,Internet,使用,TCP/IP,体系结构。,网络接口层严格说并不是一个独立的层次，没有定义什么具体的协议。,网际层、传输层和应用层是,TCP/IP,的主要内容。,对应的,OSI TCP/IP,TCP/IP,主要协议,高层（,5,7,）,应用层（,application layer,）,TELNET FTP SMTP HTTP DNS TFTP NFS SNMP,传输层（,4,）,传输层,(transport layer),TCP UDP,网络层（）,网际层（,internet layer,）,IGMP ICMP IP,ARP RARP,低层（,1,2,）,网络接口层,(network interface layer),可使用各种网络,TCP/IP,四层协议的表示方法举例,应用层,运输层,网际层,网络,接口层,主机,A,主机,B,路由器,网络,2,网络,1,应用层,运输层,网际层,网络,接口层,网际层,网络,接口层,4,3,2,1,2.4,五层体系结构,Andrew S.,Tanenbaum,建议了计算机网络的五层体系结构。根据,Internet,的实际情况，以,TCP/IP,体系结构为基础，综合了,TCP/IP,和,OSI,两种体系结构。,自下而上分别为,:,物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。,ISO/OSI,五层体系结构,TCP/IP,高层（,5,7,）,应用层（,application layer,）,应用层,传输层（,4,）,传输层（,transport layer,）,传输层,网络层（,3,）,网络层（,network layer,）,网际层,数据链路层（,2,）,数据链路层（,data link layer,）,网络接口层,物理层（,1,）,物理层（,physical layer,）,2.4,五层体系结构,五个层次的功能简述如下：,物理层,为数据链路层提供透明的比特流,(Bit Stream),传输服务，向下与物理媒体相连，规定连接物理媒体的网络接口规范。,物理层涉及网络接口机械的、电气的、功能的和规程的规范。,数据链路层,负责在单个链路上的节点间传送称为帧,(Frame),的,PDU,，在不太可靠的物理链路上可以实现可靠的传输。,对于广播链路进行链路的访问控制。,为了实现传输的可靠性，可以提供流量控制和差错控制。,提供传输透明性。,2.4,五层体系结构,网络层,负责计算机间的通信，在分组交换网络上传送称为分组或包,(Packet),的,PDU,，从源结点通过中间转发结点逐跳地,(Hop by Hop),将分组传送到目的结点。,实现网络互连，路由优化。,传输层,负责应用进程间的通信，为两个应用进程之间提供端到端,(End to End),的数据传输服务。为应用进程提供一条端到端的逻辑信道,在源结点和目的结点的两个传输层实体之间，不涉及线路中间的路由器等中间系统。,通信连接，流量控制、拥塞控制和差错控制。,应用层,对应,OSI,的高三层，对应,TCP/IP,的应用层，提供面向用户的网络服务。,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,应用进程数据先传送到应用层,加上应用层首部，成为应用层,PDU,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,应用层,PDU,再传送到运输层,加上运输层首部，成为运输层报文,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,运输层报文再传送到网络层,加上网络层首部，成为,IP,数据报（或分组）,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,IP,数据报再传送到数据链路层,加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,数据链路层帧再传送到物理层,最下面的物理层把比特流传送到物理媒体,计算机,1,向计算机,2,发送数据,应用层,(application layer),5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,物理传输媒体,计算机,1,AP,2,AP,1,电信号（或光信号）在物理媒体中传播,从发送端物理层传送到接收端物理层,计算机,2,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,物理层接收到比特流，上交给数据链路层,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部,取出数据部分，上交给网络层,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,网络层剥去首部，取出数据部分,上交给运输层,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,运输层剥去首部，取出数据部分,上交给应用层,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,应用层剥去首部，取出应用程序数据,上交给应用进程,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,我收到了,AP,1,发来的,应用程序数据！,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,应 用 程 序 数 据,应用层首部,H,5,10100110100101,比 特 流,110101110101,注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次,应 用 程 序 数 据,H,5,应 用 程 序 数 据,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,H,3,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,H,4,运输层首部,H,3,网络层首部,H,2,链路层,首部,T,2,链路层,尾部,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,10100110100101,比 特 流,110101110101,计算机,2,的物理层收到比特流后,交给数据链路层,H,2,T,2,H,3,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,H,3,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部后,把帧的数据部分交给网络层,H,2,T,2,H,3,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,H,3,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,网络层剥去分组首部后,把分组的数据部分交给运输层,H,5,应 用 程 序 数 据,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,运输层剥去报文首部