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1、2.1计算机网络模型,杨海艳 Heaven,本节教学目标,网络体系结构的概念 ISO/OSI 参考模型 TCP/IP 模型,网络通信的一般模型,体系结构: 研究系统中各组成成分及其关系的一门学科。 层次结构一般以垂直分层模型来表示,网络通信的一般模型,计算机网络所采用的一般模型为层次模型.,为了便于理解计算机网络体系结构，以两个城市（如惠州和北京）邮寄信件的工作过程为例来说明,为什么要分层?,分层的目的是为了降低复杂性，提高灵活性-“分而治之，各个击破”,你,惠州机场,邮局A,你的朋友,邮局B,北京机场,分层的好处,分层能把一个完整的问题，分成许多较小的问题，实现通信功能的层次化。 分层结构的
2、好处有： 独立性强、功能简单、适应性强、易于实现和维护、有利于标准化工作。,分层的原则,分层是根据功能的抽象分层 每个层次所要实现的功能或服务均有明确的规定 不同的系统分成相同的层次，对等层次具有相同功能。 每层功能的选择应有利于标准化 高层使用下层提供的服务时，下层服务的实现是不可见的 层次的数目要适当（太少功能不明确，太多体系结构过于庞大）,计算机网络的体系结构,为了完成计算机间的通信合作，把各个计算机互联功能划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协议和相邻层之间的接口服务 计算机网络体系结构: 网络的层次结构与各层协议和层间接口的集合统称为网络体系结构。 注:网络的体系结构是一组设
3、计原则，是一个抽象的概念，只解决“做什么”的问题，而不涉及“怎么做”。,协议（Protocols）,定义: 计算机网络中为进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。 协议可以使通信更有效地进行。 协议具有三个要素 语法 语义 时序,协议的三大要素,语法：定义通信双方交换信息的数据格式、编码和电平信号等 即：规定通信双方“如何讲”，以便双方能正确地识别所传送的各种信息。 语义：规定协议语法成分（协议元素）的含义 即：规定通信双方“讲什么”，如控制信息、执行的动作和返回的应答等。 时序：事件的顺序和速度匹配关系 即：规定通信双方“讲的顺序”或“应答关系”，对事件实现顺序的说明，解决何时进行通信的
4、问题。,协议分层概念,N层协议:网络通信是一种层到层的对等通信，第N层上的通信规则或约定称为N层协议,专用技术与开放技术的对比,专用（Proprietary） 个别厂商开发、拥有并控制 一个公司或一个公司集团掌握了整个技术 开放 (Open) 技术的免费使用是对公众开放的 不同厂商的网络产品可以互相兼容，进行互操作.,网络体系结构的标准化,Early 1980s -Mid 1980s 计算机网络规模与数量的急剧增长 许多不同规格与实现的网络产品之间难以进行互操作 专用系统的严重阻碍了计算机网络的发展,开放系统互联参考模型 (OSI/RM),ISO 的计算机网络体系结构模型,通过对当时已有的计算
5、机网络体系结构进行研究，借鉴其精华之处，于1984年公布了一个标准（文件ISO 7048）。 OSI RM Open System Interconnecting Reference Model 在计算机网络通信中的主流参考模型,OSI /RM 模型描述,OSI 参考模型定义了开放系统的层次结构和各层应提供的服务 清晰地分开了服务、接口和协议的概念 服务描述了每一层的功能 接口定义了某层提供的服务如何被高层访问 协议是每一层功能的实现方法 将功能定义和实现细节分开，概括性高，具有普遍的适应能力,OSI /RM 模型描述,Layer 7: 应用层 Layer 6: 表示层 Layer 5: 会话
6、层 Layer 4: 传输层 Layer 3: 网络层 Layer 2: 数据链路层 Layer 1: 物理层,OSI /RM 各层的名称,OSI /RM 模型描述,OSI /RM 的设计原理,1、分解：将整个系统划分为若干易于实现和控制的子模块（层），并通过对各子模块的功能、交换的数据结构和时序进行约定，协调模块之间的动作。 2、抽象：OSI/RM的确立采用了三级抽象技术： 第一级抽象：提出OSI/RM，建立计算机网络在概念和功能上的框架，包括确定OSI的层次模型，以及公共术语、属性和子模块的功能等； 第二级抽象：提出OSI服务定义，定义各个子模块可提供的服务 第三级抽象：定义OSI协议规范
7、，定义一组为确保子模块服务的提供而应遵循的规则（协议） 。,OSI /RM 划分层次的原则,各层（子模块）具有相对的独立性，层间交互的信息最少； 各层（子模块）只能引用其下层提供的服务（单向调用）； 在使用下层服务的基础上，各层完成特定的通信功能（增值服务）；,需要强调的是，OSI参考模型并非具体实现的描述，它只是一个为制定标准而提供的概念性框架。在OSI中，只有各种协议是可以实现的，网络中的设备只有与OSI和有关协议相一致时才能互连。,OSI /RM 各层功能的简单说明,应用层：与用户应用进程的接口，为网络应用提供访问 OSI环境的手段 表示层：数据格式的转换，解决异种系统之间的信息 表示问
8、题 会话层：会话的管理和数据传输的同步，组织和同步不同 的主机上各种进程间的通信(也称为对话)； 传输层：屏蔽子网差异，从端到端（主机-主机）经网络 透明地传输报文。 网络层：解决如何使数据分组跨越通信子网从源传送到目 的地的问题 链路层：利用差错处理技术，在链路上无差错地传送 以帧为单位的信息，提供高可靠传输的数据链路 物理层：使原始的数据比特流能在物理媒体上传输,OSI /RM 各层功能的简单说明,应用层：与用户应用进程的接口 做什么？ 表示层：数据格式的转换 对方看起来像什么？ 会话层：会话的管理和数据传输的同步 该谁讲话，从哪儿讲起 传输层：端到端的可靠传输 对方在哪儿 网络层：分组传
9、送，路由选择，流量控制 走哪条路可以到达对方 链路层：相邻节点间无差错地传送帧 每一步该怎么走 物理层：比特流在物理媒体上传输 怎样利用媒体,OSI模型中的数据类型,用户数据 （UD） 协议控制信息（PCI） 协议数据单元（PDU） 先要清楚OSI中的数据传输,通信子网,APDU,PPDU,帧,Bits,分组,SPDU,报文,Open System Interconnection Reference Mode,OSI中的数据传输 报头、协议数据单元与虚拟通信的概念,从高层到下层，存在数据的封装过程 从下层到高层，存在数据的拆封过程,OSI中的数据传输,数据流从源的上层逐层流向下层，在目的端则由
10、下层逐层流向上层 源：数据封装: APDU - PPDU - SPDU - TPDU（报文） - NPDU （分组）- DPDU （帧）- PPDU （位） 目的：数据的拆封: PPDU （位） - DPDU （帧） - NPDU （分组） - TPDU（报文） - SPDU - PPDU - APDU,协议数据单元(PDU),用户数据（UD）:（N）层用户（N+1）实体交给(N)实体的、待传送到对等（N）实体的数据。 协议控制信息（PCI）:（N）层的协议控制信息 协议数据单元（PDU）: （N）层对等层间水平方向传送的数据单元 PDU包括本层的协议控制信息（PCI）和用户数据。 （N）PD
11、U=（N）PCI +（N）UD (N+1)PDU作为（N）SDU的一部分，传递给N层。 即：（N）UD 对应（N+1）PDU PDU的内容和格式由协议精确地定义,TCP/IP 体系结构,20世纪70年代中期：ARPANET实现异种网互连，TCP/IP出现 1980年前后：ARPA将ARPA上的所有机器转向该协议，并资助开发用于UNIX的TCP/IP协议 1985年：NFS涉及TCP/IP协议的研究与开发，其所资助的所有网络机构均采用该协议 NOW：若干协议组成的完整的协议簇/一个网络协议体系。,TCP/IP协议簇,而不单单是TCP/IP,应用层,传输层,网际层,网络 接口层,TCP/IP参考模
12、型,关于TCP/IP的说明,TCP/IP是OSI模型之前的产物，所以两者间不存在严格的对应关系。 不存在与OSI中的物理层与数据链路层相对应的部分。因为TCP/IP用于异构网络的互连，支持各种网络拓朴结构，所以在该两层无限定。 最主要的协议是TCP协议与IP协议。两者可联合使用，也可单独与其他协议配合使用。,OSI与TCP/IP的类似之处,均为层次结构，但OSI采用的是七层模型，而TCP/IP是四层结构。 存在可比的传输层和网络层 均有应用层，但其所提供的服务有所不同 均是一种基于协议数据单元的包交换网络 作为概念上的模型和事实上的标准，具有同等的重要性,不同之处,TCP/IP将OSI中的上三层合并成了一个应用层，下两层合并成了一个网络存取层 TCP/IP将OSI中的TCP/IP由于层次更少比OSI更简洁 TCP/IP作为从INTERNET上发展起来的协议，已成了网络互连的事实工业标准。 OSI仅作为理论的参考模型被广泛使用，目前还没有按OSI实现的网络产品。,OSI与TCP/IP的比较,结束,谢谢各位！,