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1、2019/4/16,1,网络体系结构与参考模型,基本要求 熟练掌握网络体系结构 熟练掌握协议、服务、接口概念 掌握OSI模型及数据链路层、网络层、传输层功能 了解标准化组织,主要内容 协议分层 接口与服务 OSI模型,2019/4/16,2,3.1 层次型网络体系结构,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”是相当复杂的。 “分层”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于研究和处理。,网络通信主要问题 硬件故障 网络拥塞 包延迟 包丢失 数据损坏 数据重复 数据乱序 协议软件首先必须能检 测其次能纠正这些问题 “分而治之”,2019/4
2、/16,3,计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。 这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题（同步含有时序的意思）。 为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议(network protocol)，简称为协议。,1. Network Protocol(网络协议),2019/4/16,4,网络协议的组成要素,语法 数据与控制信息的结构或格式 。 包括数据格式、编码及信号电平等，即规定通信双方“如何讲”。 语义 需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 指对构成协议的协议元素含义的解释，即确定通信双方“讲什么”。 同步 事件实现顺序的详细说明。 时
3、序关系包括事件的执行顺序和速度匹配。,2019/4/16,5,面向字符型BSC协议的数据报文格式：,报头开始,2019/4/16,6,Http协议,HTTP opens a connection with the server Send a request to the server The server sends you the requested document closes its connection to the client,and then the client closes the connection to the server.,2019/4/16,7,现实社会存在的邮
4、政系统,社会分工的出现提高了生产效率！,2.划分层次的概念举例,2019/4/16,8,2.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。,2019/4/16,9,两个计算机交换文件,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,2019
5、/4/16,10,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,2019/4/16,11,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。,2019/4/16,12,Why a layered network model,
6、It breaks network communication into smaller, simpler parts. It standardizes network components to allow multiple-vendor development and support. It allows different types of network hardware and software to communicate with each other. It prevents changes in one layer from affecting the other layer
7、s, so that they can develop more quickly. It breaks network communication into smaller parts to make learning it easier to understand.,2019/4/16,13,3.1.3 网络体系结构的研究方法,层次结构研究方法的优点： 各层之间相互独立; 灵活性好; 各层都可以采用最合适的技术来实现; 易于实现和维护; 有利于促进标准化。,2019/4/16,14,各层设计的共性问题,差错控制 流量控制 分段和重装 复用和分用 路径选择 建立（拆除）连接和寻址,2019/4
8、/16,15,3.2实体、协议、服务和服务访问点,实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。,在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。,2019/4/16,16,3.2.2 实体、协议、服务和服务访问点,本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。 协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。 服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。 同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 S
9、AP (Service Access Point)。 接口处提供服务的地方,逻辑接口,2019/4/16,17,2019/4/16,18,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）,2019/4/16,19,面向连接服务(connection-oriented)的特点,面向连接服务的数据传
10、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； 面向连接服务的传输连接类似一个通信管道， 发送者在一端放入数据，接收者从另一端取 出数据； 面向连接数据传输的收发数据顺序不变，传 输可靠性好，但是协议复杂，通信效率不高。,2019/4/16,20,2019/4/16,21,面向连接可靠性服务 报文序列：保持报文的界限，例如发送两个1KB的报文，收到仍是两个1KB的报文，决不会是一个2KB的报文 字节流：连接只不过是字节流，没有报文界限,2019/4/16,22,无连接服务(connectionless)的特点,无连接
11、服务的每个分组都携带完整的目的结 点地址，各分组在系统中是独立传送的； 无连接服务中的数据传输过程不需要经过连 接建立、连接维护与释放连接的三个过程； 数据分组传输过程中，目的结点接收的数据 分组可能出现乱序、重复与丢失的现象； 无连接服务的可靠性不好，但是协议相对简单，通信效率较高。,2019/4/16,23,理解网络服务需要注意的问题,面向连接服务与无连接服务对实现服务的传输可靠性与协议复杂性有很大的影响； 根据主机间数据传输的可靠性要求和效率的不同，设计者可以选择面向连接服务与无连接服务的类型； 在网络数据传输的各层，如物理层、数据链路层、网络层与传输层都会涉及面向连接服务与无连接服务的
12、问题。,2019/4/16,24,3.2 实体、协议、服务和服务访问点,上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，称为服务原语。 要实现本层协议,需要使用下面一层所提供的服务,服 务 用 户,第 n 层,第 n + 1 层,服 务 用 户,2019/4/16,25,服务原语 服务是通过一组服务原语来执行 供用户和其他实体访问该服务。,表 4类服务原语,2019/4/16,26,层间数据格式关系 SDU:层与层交换的数据的单位 PDU:在对等层次上传送的数据 可以是多个SDU合成一个PDU，也可以是一个SDU划分为几个PDU，,图 层间数据格式关系,2019/4/16,27,3.3 O
13、SI参考模型,3.3.1 OSI参考模型的基本概念 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 CCITT，Consultative Committee on International Telegraph and Telephone 国际标准化组织 ISO，International Standards Organization 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 例如数字接口标准X.21 ISO主要是考虑信息处理与网络体系结构 在OSI中 的“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、
14、同样遵循同一标准的其它任何系统进行通信；,2019/4/16,28,OSI参考模型的结构,2019/4/16,29,Physical layer,The physical layer implements a digital communication link that deliver bits.A communication link is always unreliable.The link may be point-to-point from one transmitter to a receiver or it may be shared by a number of transmi
15、tters and receivers. 物理层处于OSI参考模型最低层。主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理联接，以透明地传送比特流。,3.3.2 OSI参考模型各层的功能,2019/4/16,30,Physical layer,比特流,2019/4/16,31,3.3.2 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。,2019/4/16,32,Data link layer,The data link layer implements
16、 a packet delivery service between nodes that are attached to the same physical link.At the transmitter,the data link layer frames packets so that the receiver can recover them in the bit stream.The data link layer may also arrange for the erroneous packets to be retransmitted. 在物理层提供比特流服务基础上，传送以帧为单
17、位的数据，通过差错控制、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。,2019/4/16,33,data link layer,Framing , Physical addressing , Flow control ,Error control , Access control,2019/4/16,34,Main functions,成帧：将接收到的来自网络层的比特流划分称为分帧的易处理数据单元。 物理寻址：如果帧是发给网络中不同系统，则数据链路层在帧的头部添加发送方的物理地址（源地址）与接收方的物理地址（目的地址）。如果帧要发往发送方网络以外的系统，那么接收方的地址就是连接一个网
18、络到下一个网络的设备的地址。 流量控制：如果接收方接收数据的速率小于发送方发送的速率，那么数据链路层采用流量控制机制以防止接收方过载。,2019/4/16,35,差错控制：数据链路层增加了一些机制用来检测与重发损坏帧或丢失帧，从而增加了物理层的可靠性。也用了一个机制来防止重复帧。差错控制通常在一个帧的结束处增加一个尾部来处理。 访问控制：当两台以上设备连接到同一条链路上时，数据链路协议必须能决定在任意时刻由哪一台设备来获取对链路的控制权。,2019/4/16,36,Figure 2-14,example,2019/4/16,37,Assume that node A in figure wan
19、ts to send a frame to node E.The addresses 10,87 are physical addresses. In the data link layer ,the header contains the addresses of the destination and of the source of the frame,also contains other information.The trailer contains error control bits,2019/4/16,38,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
20、的实体间建立数据链路连接； 传输以“帧”为单位的数据包； 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。,2019/4/16,39,Network layer,The network layer guides the packets from their source to their destination,along a path that may comprise a number of links.A typical method is store-and-forward transmission,either as datagrams or along vir
21、tual circuits. 网络层负责将包从源地址传递到目的地址，可能会通过多个网络（链路）。尽管数据链路层会监视同一个网络（链路）上两个系统之间包的传递，但网络层仍要保证每个包能够从出发点到达目的地。 网络层向传输层提供的服务类型分为数据报和虚电路服务。,2019/4/16,40,Figure 2-6,Network layer,Logical Addressing , Routing,2019/4/16,41,Main functions,逻辑寻址：由数据链路层完成的物理寻址处理本地寻址问题。如果一个包通过网络边界，就需要另一个寻址系统来帮助区分源与目的系统。网络层给来自上一层的包增加一
22、个头部，它包括发送方与接收方的逻辑地址。 路由：当一些独立网络（或链路）连接在一起构成一个互联网（一个由网络连成的网络）或一个更大的网络，连接的设备把包送到它们的最终目的地，网络层的功能之一是提供这种机制。,2019/4/16,42,2019/4/16,43,example,因为两个设备位于不同的网络,因此不能仅用物理地址来进行标识,物理地址仅具有局部有效性。需要一个可以跨越局域网边界的通用地址。网络（逻辑地址）地址具有通用性。 网络层包含有逻辑地址，这些地址在从最初的源地址到最终的目的地址的过程是不变的。当数据从一个网络传到另一个网络时，它们也不会改变。但是，当包由一个网络到达另一个网络时，
23、物理地址会发生改变。,2019/4/16,44,Transport layer,The transport layer of the OSI model supervises the end-to-end transmission of packets. retransmissions of erroneous packets.This layer also controls the rate of transfer of packets to avoid congesting parts of the network.,2019/4/16,45,传输层是第一个端到端，也就是主机到主机的层次。
24、即传输层向高层用户屏蔽了下面通信子网的细节，使高层用户看见的好象是在两个传输实体之间有一条端到端的可靠的通信链路。 负责整个报文从源端到目的端（端到端）的传递过程。 处理端到端的差错控制、流量控制。,2019/4/16,46,Figure 2-7,Transport layer,Service-point Addressing , Segmentation and reassembly , Connection control , Error control , Flow control,2019/4/16,47,Main functions,服务点寻址：从源端到目的端的传递是指从一台计算机上
25、的一个特定进程（运行的程序）传递到另一台计算机上的一个特定进程（运行的程序）。因此，传输层消息的头部就必须包含服务点地址（端口地址）。网络层将每个包送到指定的计算机上，而传输层则将整个报文传送给该计算机上的指定进程。 拆分和组装：将报文分解成可传输的片段，并且给这些片段编上序号。这些序号不仅使传输层可以在接收端将报文正确地组装，而且可以用来标识和替换传输中丢失的包。,2019/4/16,48,连接控制：传输层可以是无连接的或面向连接的。无连接的传输层将每个片段作为一个独立包并将它传递到目标机器的传输层。而面向连接的传输层，在传递包前，需要与目标机器的传输层建立一条连接。所有的数据被传输后，该连
26、接被释放。 流量控制：该层的流量控制是在端到端上，而不是在单条链路上。 差错控制：该层的差错控制是在端到端上，而不是在单条链路上。发送方的传输层确保整个抱文无差错（损坏、丢失或重复）地到达接收方的传输层。通常通过重发来纠正差错。,2019/4/16,49,2019/4/16,50,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。 传输层的主要功能： 向用户提供可靠端到端（end-to-end）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
27、信体系结构中关键的一层。,2019/4/16,51,Session layer,The session layer uses the transmission layer services to set up and supervise connections between end systems. 会话层是建立和维护以及同步通信系统交互操作 对话控制：会话层允许两个系统进入会话。它允许两个进程之间以半双工或全双工方式进行通信。 同步：会话层允许一个进程在数据流中增加检查点（同步点）。,2019/4/16,52,Figure 2-8,Session layer,Dialog control
28、, Synchronization,2019/4/16,53,Presentation layer,The presentation layer in OSI takes care of data compression,security,and format conversions so that use different representations of information can communicate efficiently and securely. 主要用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。它包括数据格式交换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。,2019/4/1
29、6,54,Figure 2-9,Presentation layer,Translation , Encryption , Compression,2019/4/16,55,翻译：两个系统中的进程（运行程序）通常以字符串、数字等格式来交换信息。在传输前，信息必须变换成比特流。因为不同计算机采用不同的编码系统，因此表示层负责不同编码方式之间的互操作。发送方的表示层将信息从发送方使用的格式转换为一个公共的格式。接收方机器的表示层将公共格式转换成接收方使用的格式。 加密：为了传送敏感信息，一个系统必须保证秘密。加密是指发送方将原来的信息转换成另一种形式，并在网络上发送转换后形式。解密是将信息转换回它
30、的原始形式。 压缩：数据压缩减少需传输数据的位数。数据压缩对于多媒体（如文本、音频和视频等）的传输显得特别重要。,2019/4/16,56,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。,2019/4/16,57,Application layer,the application layer implements commonly uses communication services including file transfe
31、r,directory services,virtual terminal 应用层使得用户（不管是人还是软件）可以访问网络。 文件传输：允许用户访问远程计算机上的文件（进行修改或读取数据），从远程计算机上检索文件，以及管理或控制远程计算机上的文件。 目录服务：提供分布式数据库资源以及对不同对象和服务的全球信息的访问。 网络虚拟终端：允许用户登录到一台远程主机上。,2019/4/16,58,3.3.3 OSI环境中的数据传输过程 1.OSI环境（OSI environment）,2019/4/16,59,2.OSI环境中的数据传输过程,2019/4/16,60,关于开放系统互连参考模型,只要遵循
32、 OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。 在市场化方面 OSI 却失败了。 OSI 的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力； OSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低； OSI 标准的制定周期太长，因而使得按 OSI 标准生产的设备无法及时进入市场； OSI 的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。,2019/4/16,61,3.4 五层协议的原理体系结构,应用层(application layer) 运输层(transport layer) 网络层(network layer) 数据链路层(data link l
33、ayer) 物理层(physical layer),数据链路层,5 应用层,4 运输层,3 网络层,2 数据链路层,1 物理层,2019/4/16,62,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,AP2,AP1,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,2019/4/16,63,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,AP2,AP1,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,2019/4/16,64,计算机 1 向计算机 2 发送数据
34、,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,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）,2019/4/16,65,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,AP2,AP1,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,2019/4/16,66,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,AP2,AP1,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,2019/4/16,67
35、,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,AP2,AP1,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 2,2019/4/16,68,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,AP2,AP1,计算机 2,物理层接收到比特流，上交给数据链路层,2019/4/16,69,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,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部
36、取出数据部分，上交给网络层,2019/4/16,70,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,AP2,AP1,计算机 2,网络层剥去首部，取出数据部分 上交给运输层,2019/4/16,71,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,AP2,AP1,计算机 2,运输层剥去首部，取出数据部分 上交给应用层,2019/4/16,72,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,AP2,AP1,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,2019
37、/4/16,73,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,AP2,AP1,计算机 2,我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！,2019/4/16,74,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,AP2,AP1,计算机 2,应 用 程 序 数 据,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,2019/4/16,75,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,AP2,AP1
38、,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,2019/4/16,76,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,AP2,AP1,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,H2,T2,2019/4/16,77,H3,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,AP2,AP1,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,2019/4/16,78,H4,计算机 1 向计算机 2
39、发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层,2019/4/16,79,应 用 程 序 数 据,H5,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,AP2,AP1,计算机 2,应用层剥去应用层 PDU 首部后 把应用程序数据交给应用进程,2019/4/16,80,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,AP2,AP1,计算机 2,我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！,2019/4/16
40、,81,在网络互连时，一般都不能简单地直接相连，而是要通过一个中间设备来实现。按照ISO术语，这个中间设备称为中继（relay）系统。两个网络系统的互连可以有多个这样的中继系统。如果某中继系统在进行信息转发时与其他系统共享共同的第n层协议，但是不共享第n+1层协议，那么这个中继系统就称为第n层中继系统。 根据中继系统所在的层次： （1）物理层中继系统，即转发器，中继器（repeater）。 （2）数据链路层中继系统，即网桥或交换机（bridge/switch）。 （3）网络层中继系统，即路由器（router）。 （4）在网络层以上的中继系统，即称为网关(gateway）。,3.5 网络互连设备
41、,2019/4/16,82,中继器又叫转发器，是两个网络在物理层上的连接，用于连接具有相同物理层协议的局域网，是局域网互连的最简单的设备。 只有当网络负载很轻和网络时延要求不高的条件下才能使用。,中继器,用中继器连接两个网段,2019/4/16,83,集线器(Hub),集线器（Hub）是中继器的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器。集线器在OSI中的物理层。,2019/4/16,84,Bridge/switch,网桥（Bridge）也称桥接器，是连接两个局域网的存储转发设备，用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接。 网桥是在数据链路层上连接两个网络，即网络的数
42、据链路层（MAC）不同而网络层及以上层次协议相同时要用网桥连接。 适合于两个相同类型或者不同类型的局域网(网络的拓扑结构、传输媒体和通信协议可以相同也可以不同）互连。在数据链路层，将负载过重的网络分开成两个网段，提高网络利用率。 使用物理地址（以太网地址、MAC地址）进行转发。,2019/4/16,85,2019/4/16,86,路由器（router）,路由器是工作在OSI参考模型第三层网络层的数据包转发设备。路由器通过转发数据包来实现网络互连。虽然路由器可以支持多种协议（例如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等协议），但是在我国绝大多数路由器运行TCP/IP协议。 协议的转换由
43、路由器完成，从而消除了网络层协议之间的差别。路由器适合于连接复杂的大型网络。路由器的互连能力强，可以执行复杂的路由选择算法，处理的信息量比网桥多，但处理速度比网桥慢。 使用网络层地址进行路由选择,2019/4/16,87,用路由器连接网络,2019/4/16,88,2019/4/16,89,网络层负责将包从源地址传递到目的地址，可能会通过多个网络（链路）。尽管数据链路层会监视同一个网络（链路）上两个系统之间包的传递，但网络层仍要保证每个包能够从出发点到达目的地。 因为两个设备位于不同的网络,因此不能仅用物理地址来进行标识,物理地址仅具有局部有效性。需要一个可以跨越局域网边界的通用地址。网络（逻
44、辑地址）地址具有通用性。 网络层包含有逻辑地址，这些地址在从最初的源地址到最终的目的地址的过程是不变的。当数据从一个网络传到另一个网络时，它们也不会改变。但是，当包由一个网络到达另一个网络时，物理地址会发生改变。,2019/4/16,90,OSI model,repeater,switch,router,gateway,Connection devices,Data unit,2019/4/16,91,两种国际标准,法律上的(de jure)国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。 非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。 TCP/IP 常被称为事实上的(de facto) 国际标准
45、。,3.6 OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较,2019/4/16,92,3.6 OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较,应用层,运输层,网络层,表示层,会话层,数据链路层,物理层,7 6 5 4 3 2 1,OSI 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),运输层(TCP 或 UDP),TCP/IP 的体系结构,无连接分组交付服务,运输服务 (可靠或不可靠),TCP/IP 的三个服务层次,2019/4/16,93,TCP/IP协议的特点,开放的协议标准; 独立于特定的计算机硬件与操作系统； 独立于特定的网络硬件，可以运
46、行在局域网、 广域网，更适用于互连网中； 考虑到多种异构网互连： 统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP 设备在网中都具有唯一的地址； 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。,TCP/IP协议一共出现了6个版本，后3个版本是版本4、版本5与版本6； 目前我们使用的是版本4，它的网络层IP协议一般记作IPv4 ； 版本6的网络层IP协议一般记作IPv6（或IPng, IP next generation）； IPv6被称为下一代的IP协议。,2019/4/16,94,TCP/IP 参考模型与 OSI 参考模型的对应关系,2019/4/16,95,主机-网络层,参考模型的最低层，负责
47、通过网络发送和接收IP数据报; 允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，如局域网的Ethernet、令牌网、分组交换网的X.25、帧中继、ATM协议等;涵盖了物理介质层网络技术。可以支持几乎任何一种数据链路技术：以太网、令牌环、ATM、FDDI（光纤分布数据接口）、帧中继等 定义各种介质物理连接的特性 定义在不同介质上信息帧的格式 充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应性，它也为TCP/IP的成功奠定了基础。,2019/4/16,96,互联层,相当OSI参考模型网络层无连接网络服务； 主要功能是分组转发和路由选择功能； IP协议是无连接的、提供“尽力而为”服务的网络层协议。 IP协议运
48、行在TCP/IP网络中所有的结点上，包括主机和网络中IP分组的转发设备（也就是IP网关，现在这些转发设备被通称为路由器）。IP协议使无连接的，不能避免有分组丢失，也不能保证分组到达的顺序。这种方式可以使分组转发设备（路由器）不必保存任何有关数据流的状态，可以大大提高其分组转发的效率。,2019/4/16,97,传输层,主要功能是在互连网中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端-端连接； 可以向应用程序提供两种不同服务质量的传输服务。传输层协议只能运行在主机系统上（不在路由器上）。对面向连接服务和无连接服务并重 传输控制协议TCP是一种可靠的面向连接协议； 用户数据报协议UDP是一种不可靠的无连接协议。,2019/4/16,98,应用层,应用层协议主要有： 远程登录协议 Telnet 文件传输协议 FTP 简单邮件传输协议 SMTP 域名系统 DNS 简单网络管理协议 SNMP 超文本传输协议 HTTP,2019/4/16,99,3.5 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较,对OSI参考模型的评价 层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表示层几乎是空的，数据链路层与网络层有很多的子层插入； 寻址