1、1第第3章章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 層次化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)層次化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI/RM） TCP/IP體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) OSI和和TCP/IP的主要層次功能的主要層次功能 應(yīng)用層應(yīng)用層 傳輸層傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 物理層物理層23.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提出的背景網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提出的背景計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性、異質(zhì)性異質(zhì)性 不同的通信介質(zhì)不同的通信介質(zhì)有線、無線、有線、無線、 不同種類的設(shè)備不同種類的設(shè)備主機(jī)、路由器、交換機(jī)、復(fù)用設(shè)主機(jī)、路由器、

2、交換機(jī)、復(fù)用設(shè)備、備、 不同的操作系統(tǒng)不同的操作系統(tǒng)Unix、Windows、 不同的軟不同的軟/硬件、接口和通信約定（協(xié)議）硬件、接口和通信約定（協(xié)議） 不同的應(yīng)用環(huán)境不同的應(yīng)用環(huán)境固定、移動(dòng)、固定、移動(dòng)、 不同種類業(yè)務(wù)不同種類業(yè)務(wù)分時(shí)、交互、實(shí)時(shí)、分時(shí)、交互、實(shí)時(shí)、 寶貴的投資和積累寶貴的投資和積累有形、無形、有形、無形、 用戶業(yè)務(wù)的延續(xù)性用戶業(yè)務(wù)的延續(xù)性不允許出現(xiàn)大的跌宕起伏不允許出現(xiàn)大的跌宕起伏3l結(jié)構(gòu)清晰l簡化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)l便于更新與維護(hù)l較強(qiáng)的獨(dú)立性和適應(yīng)性對(duì)于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用什么方法能合理地組對(duì)于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用什么方法能合理地組織網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到：織網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到：解決

3、：分而治之！解決：分而治之！ 一個(gè)生活中的例子：空中旅行的組織空中旅行的組織4空中旅行的組織空中旅行的組織l一系列的步驟一系列的步驟機(jī)票 (購買)行李 (托運(yùn))旅客 (出發(fā))飛機(jī) (起飛)飛行航線機(jī)票 (投訴)行李 (認(rèn)領(lǐng))旅客 (到達(dá))飛機(jī) (著陸)飛行航線飛行航線5空中旅行的組織空中旅行的組織: 從另一種不同的角度觀察從另一種不同的角度觀察層次的觀點(diǎn)：層次的觀點(diǎn)： 每層實(shí)現(xiàn)一種特定的每層實(shí)現(xiàn)一種特定的服務(wù)服務(wù) 通過自己內(nèi)部的功能通過自己內(nèi)部的功能 依賴自己的下層提供的服務(wù)依賴自己的下層提供的服務(wù)機(jī)票 (購買)行李 (托運(yùn))旅客 (出發(fā))飛機(jī) (起飛)飛行航線機(jī)票 (投訴)行李 (認(rèn)領(lǐng))旅客

4、 (到達(dá))飛機(jī) (著陸)飛行航線飛行航線6從出發(fā)地到目的地的航線：導(dǎo)航服務(wù)柜臺(tái)-to-柜臺(tái)：“旅客+行李” 票務(wù)服務(wù)行李托運(yùn)-to-行李認(rèn)領(lǐng)：行李服務(wù)登機(jī)入口-to-到達(dá)出口：旅客乘務(wù)服務(wù) 跑道-to-跑道：飛機(jī)“航運(yùn)”服務(wù)7層次功能的分布式實(shí)現(xiàn)層次功能的分布式實(shí)現(xiàn)飛機(jī) (起飛)飛機(jī) (著陸)飛行航線起飛起飛機(jī)場機(jī)場到達(dá)機(jī)場到達(dá)機(jī)場中間空中交通樞紐飛行航線飛行航線機(jī)票 (購買)機(jī)票 (投訴)行李 (托運(yùn))行李 (認(rèn)領(lǐng))旅客 (出發(fā))旅客 (到達(dá))8層次化方法在其它領(lǐng)域的應(yīng)用 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì) 把一個(gè)大的程序分解為若干個(gè)層次的小模塊來實(shí)把一個(gè)大的程序分解為若干個(gè)層次的小模塊來實(shí)現(xiàn)，如操作系統(tǒng)。現(xiàn)

5、，如操作系統(tǒng)。 郵政系統(tǒng)郵政系統(tǒng) 郵遞員、郵政分局、郵政總局、郵政運(yùn)輸郵遞員、郵政分局、郵政總局、郵政運(yùn)輸 銀行系統(tǒng)銀行系統(tǒng) 物流系統(tǒng)物流系統(tǒng) 。91. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中也采用了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中也采用了分層分層方法。方法。把復(fù)把復(fù)雜的問題劃分為若干個(gè)較小的、單一的局部雜的問題劃分為若干個(gè)較小的、單一的局部問題，在不同層上予以解決。問題，在不同層上予以解決。 網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)方法要解決的問題：網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)方法要解決的問題： 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有哪些層次？每一層的功能是什么？網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有哪些層次？每一層的功能是什么？（分層與功能分層與功能） 各層之間的關(guān)系是怎樣的

6、？它們?nèi)绾芜M(jìn)行交互？各層之間的關(guān)系是怎樣的？它們?nèi)绾芜M(jìn)行交互？（服務(wù)與接口服務(wù)與接口） 通信雙方的數(shù)據(jù)傳輸要遵循哪些規(guī)則？（通信雙方的數(shù)據(jù)傳輸要遵循哪些規(guī)則？（協(xié)議協(xié)議）10 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，層層、協(xié)議協(xié)議和層間接口層間接口的集合被稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。換句話說：體系結(jié)構(gòu)包括三個(gè)內(nèi)容：換句話說：體系結(jié)構(gòu)包括三個(gè)內(nèi)容：分層結(jié)構(gòu)與分層結(jié)構(gòu)與每層的功能，服務(wù)與層間接口，協(xié)議。每層的功能，服務(wù)與層間接口，協(xié)議。 最早的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)源于IBM的SNA； 其它的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)還有DEC的DNA等 由國際化標(biāo)準(zhǔn)組織ISO制定的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)國際標(biāo)準(zhǔn)是OSI/RM； 實(shí)際中應(yīng)用最廣泛的是TCP/

7、IP體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) 事實(shí)上的（de facto）標(biāo)準(zhǔn)11層次結(jié)構(gòu)方法的優(yōu)點(diǎn)層次結(jié)構(gòu)方法的優(yōu)點(diǎn) 獨(dú)立性強(qiáng)獨(dú)立性強(qiáng)耦合程度低耦合程度低 上層只需了解下層通過層間接口提供什么服務(wù)上層只需了解下層通過層間接口提供什么服務(wù)黑箱方黑箱方法法。 適應(yīng)性強(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng) 只要服務(wù)和接口不變，每層的實(shí)現(xiàn)方法可任意改變。只要服務(wù)和接口不變，每層的實(shí)現(xiàn)方法可任意改變。 易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù) 把復(fù)雜的系統(tǒng)分解成若干個(gè)涉及范圍小、功能簡單的子把復(fù)雜的系統(tǒng)分解成若干個(gè)涉及范圍小、功能簡單的子單元：單元： 使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)清晰，實(shí)現(xiàn)、調(diào)試和維護(hù)變得簡單和容易。使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)清晰，實(shí)現(xiàn)、調(diào)試和維護(hù)變得簡單和容易。 使設(shè)計(jì)人員能

8、專心設(shè)計(jì)和開發(fā)所關(guān)心的功能模塊。使設(shè)計(jì)人員能專心設(shè)計(jì)和開發(fā)所關(guān)心的功能模塊。122. 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層原理網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層原理n 基本概念：基本概念： 實(shí)體實(shí)體：任何可以發(fā)送或接收信息的硬件：任何可以發(fā)送或接收信息的硬件/軟件進(jìn)程。軟件進(jìn)程。 對(duì)等層對(duì)等層：兩個(gè)不同系統(tǒng)的同級(jí)層次。：兩個(gè)不同系統(tǒng)的同級(jí)層次。 對(duì)等實(shí)體對(duì)等實(shí)體：分別位于不同系統(tǒng)對(duì)等層中的兩個(gè)實(shí)體：分別位于不同系統(tǒng)對(duì)等層中的兩個(gè)實(shí)體 接口接口：相鄰兩層之間交互的界面，定義相鄰兩層之：相鄰兩層之間交互的界面，定義相鄰兩層之間的操作及下層對(duì)上層的服務(wù)。間的操作及下層對(duì)上層的服務(wù)。 服務(wù)服務(wù)：某一層及其以下各層的一種能力，通過接口：

9、某一層及其以下各層的一種能力，通過接口提供給其相鄰上層。提供給其相鄰上層。 協(xié)議協(xié)議：通信雙方在通信中必須遵守的規(guī)則。：通信雙方在通信中必須遵守的規(guī)則。13系統(tǒng)系統(tǒng)A系統(tǒng)系統(tǒng)B實(shí)體實(shí)體對(duì)等層對(duì)等層對(duì)等實(shí)體對(duì)等實(shí)體接口接口服務(wù)服務(wù)物理網(wǎng)絡(luò)物理網(wǎng)絡(luò)14網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)分分層層體體系系結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)P3P2P1 2 1 3 2 1物理通信線路物理通信線路 3 N+1 N N-1 N+1 N N-1Pn-1PnPn+1系統(tǒng)系統(tǒng)A系統(tǒng)系統(tǒng)Bl網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)系統(tǒng)都是按照層次結(jié)構(gòu)來組織的l同一網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個(gè)端系統(tǒng)必須具有相同的層次l每層使用其下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)l通信只在對(duì)等層間進(jìn)行（間接的、邏輯的、虛

10、擬的），非對(duì)等層之間不能互相“通信”l實(shí)際的物理通信只在最底層完成lPn：第n層協(xié)議協(xié)議，即第n層對(duì)等實(shí)體間通信時(shí)必須遵循的規(guī)則或約定15對(duì)等層通信的實(shí)質(zhì)對(duì)等層通信的實(shí)質(zhì) 網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)原理網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)原理禁止禁止不同主機(jī)的對(duì)等不同主機(jī)的對(duì)等層之間進(jìn)行層之間進(jìn)行直接通信直接通信。(想一想，為什么?) 實(shí)際上，每一層必須依靠下層提供的服務(wù)來實(shí)際上，每一層必須依靠下層提供的服務(wù)來與另一臺(tái)主機(jī)的對(duì)等層通信。與另一臺(tái)主機(jī)的對(duì)等層通信。 上層上層使用使用下層提供的服務(wù)下層提供的服務(wù)Service user； 下層向上層下層向上層提供提供服務(wù)服務(wù)Service provider。 第n+1層是第n層

11、的服務(wù)用戶，第n-1層是第n層的服務(wù)提供者 第n層的服務(wù)也依賴于第n-1層以及以下各層的服務(wù)例：郵政通信例：郵政通信16對(duì)等通信例：兩個(gè)人收發(fā)信件對(duì)等通信例：兩個(gè)人收發(fā)信件 問題：問題： 收信人與發(fā)信人之間、郵局之間，他們是在直接通信嗎？收信人與發(fā)信人之間、郵局之間，他們是在直接通信嗎？ 郵局、運(yùn)輸系統(tǒng)各向誰提供什么樣的服務(wù)？郵局、運(yùn)輸系統(tǒng)各向誰提供什么樣的服務(wù)？ 郵局、收發(fā)信人各使用誰提供的什么服務(wù)？郵局、收發(fā)信人各使用誰提供的什么服務(wù)？信件內(nèi)容信件內(nèi)容郵件地址郵件地址貨物地址貨物地址發(fā)信人發(fā)信人郵局郵局運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸系統(tǒng)信件內(nèi)容信件內(nèi)容郵件地址郵件地址貨物地址貨物地址收信人收信人對(duì)信件內(nèi)容的

12、共識(shí)對(duì)信件內(nèi)容的共識(shí)對(duì)信件如何傳遞的共識(shí)對(duì)信件如何傳遞的共識(shí)對(duì)貨物如何運(yùn)輸?shù)墓沧R(shí)對(duì)貨物如何運(yùn)輸?shù)墓沧R(shí)P3P2P1公路，鐵路，航空公路，鐵路，航空郵局郵局運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸系統(tǒng)17對(duì)等層通信的實(shí)質(zhì)對(duì)等層通信的實(shí)質(zhì) 對(duì)等層實(shí)體之間實(shí)現(xiàn)的是對(duì)等層實(shí)體之間實(shí)現(xiàn)的是虛擬的邏輯通信；虛擬的邏輯通信； 下層向上層提供服務(wù)；下層向上層提供服務(wù)； 上層依賴上層依賴下層提供的服務(wù)下層提供的服務(wù)來與其它主機(jī)上的對(duì)等層來與其它主機(jī)上的對(duì)等層通信；通信； 實(shí)際通信在最底層完成。實(shí)際通信在最底層完成。18 3 2 1 N+1 N N-1 2 1 3 N+1 N N-1 源進(jìn)程傳送消息到目標(biāo)進(jìn)程的過程： 消息送到源系統(tǒng)的最高層；

13、 從最高層開始，自上而下逐層封裝封裝； 經(jīng)物理線路傳輸?shù)侥繕?biāo)系統(tǒng)； 目標(biāo)系統(tǒng)將收到的信息自下而上逐層處理并拆封拆封； 由最高層將消息提交給目標(biāo)進(jìn)程。目標(biāo)進(jìn)程源進(jìn)程P3P2P1物理通信線路物理通信線路Pn-1PnPn+1消息消息消息消息邏輯通信邏輯通信19在各層中實(shí)現(xiàn)的主要功能在各層中實(shí)現(xiàn)的主要功能 差錯(cuò)控制 使對(duì)等層的通信更加可靠 流量控制 控制發(fā)送端的速率，使接收端能來得及接收 分段和重裝 發(fā)送端將數(shù)據(jù)塊分成更小的單位，并在接收端重新組合 復(fù)用和分用 多個(gè)高層的對(duì)等層通信會(huì)話復(fù)用一條低層連接 建立連接和釋放連接203. 通信協(xié)議通信協(xié)議 人際交流的協(xié)議人際交流的協(xié)議: 人類之間 “我有一個(gè)問

14、題.” “現(xiàn)在幾點(diǎn)了?” 說明發(fā)送的消息 說明接收到某消息后所應(yīng)采取的行動(dòng) 說明動(dòng)作的次序協(xié)議：協(xié)議： 定義定義網(wǎng)絡(luò)實(shí)體間網(wǎng)絡(luò)實(shí)體間發(fā)送和接收發(fā)送和接收?qǐng)?bào)文的格式、順序以及當(dāng)傳報(bào)文的格式、順序以及當(dāng)傳送和接收消息時(shí)應(yīng)采取的行送和接收消息時(shí)應(yīng)采取的行動(dòng)。動(dòng)。（語義、語法和時(shí)序語義、語法和時(shí)序）21HiHiWhats thetime?2:00請(qǐng)求連接傳送文件：xxxxx.xxxtime連接確認(rèn)22通信協(xié)議的三要素通信協(xié)議的三要素 語義語義 對(duì)協(xié)議中各協(xié)議元素的含義的解釋，例如：對(duì)協(xié)議中各協(xié)議元素的含義的解釋，例如： 在在HDLC協(xié)議中，標(biāo)志協(xié)議中，標(biāo)志Flag(7EH)表示報(bào)文的開始和結(jié)束表示報(bào)文

15、的開始和結(jié)束 在在BSC協(xié)議中，協(xié)議中，SOH(01H)表示報(bào)文的開始，表示報(bào)文的開始，STX(02H)表示報(bào)文表示報(bào)文正文的開始，正文的開始，ETX(03H)表示報(bào)文正文的結(jié)束表示報(bào)文正文的結(jié)束 語法語法 協(xié)議元素與數(shù)據(jù)的組合格式，即報(bào)文格式。例如：協(xié)議元素與數(shù)據(jù)的組合格式，即報(bào)文格式。例如： 時(shí)序時(shí)序 通信過程中，通信雙方操作的執(zhí)行順序和規(guī)則通信過程中，通信雙方操作的執(zhí)行順序和規(guī)則Flag Address CtrlDataFCSS FlagSOHHEADSTXTEXTETX BCCBSCHDLC23確認(rèn)釋放連接釋放確認(rèn)釋放確認(rèn)連接確認(rèn)數(shù)據(jù)連接請(qǐng)求連接確認(rèn)tt 時(shí)序例時(shí)序例釋放連接釋放連接數(shù)

16、據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸建立連接建立連接24 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中： 每層可能會(huì)有若干個(gè)協(xié)議每層可能會(huì)有若干個(gè)協(xié)議 一個(gè)協(xié)議只屬于一個(gè)層次一個(gè)協(xié)議只屬于一個(gè)層次 協(xié)議可以由軟件或硬件來實(shí)現(xiàn)：協(xié)議可以由軟件或硬件來實(shí)現(xiàn)： 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議軟件、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議軟件、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序 網(wǎng)絡(luò)硬件網(wǎng)絡(luò)硬件 常用協(xié)議組：常用協(xié)議組： TCP/IP（Windows、Unix、Linux、） NetBEUI（Windows） IPX/SPX（NetWare、Windows）25協(xié)議數(shù)據(jù)單元（協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU） 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，對(duì)等層之間交換的信息報(bào)文統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，對(duì)等層之間交換的信息報(bào)文統(tǒng)稱為協(xié)

17、議數(shù)協(xié)議數(shù)據(jù)單元據(jù)單元（Protocol Data Unit，PDU）。）。 傳輸層及以下各層的傳輸層及以下各層的PDU另外還有各自特定的名稱：另外還有各自特定的名稱： 傳輸層傳輸層段（段（Segment） 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層分組分組/包（包（Packet） 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層幀（幀（Frame） 物理層物理層比特（比特（Bit） PDU由由協(xié)議控制信息（協(xié)議頭）協(xié)議控制信息（協(xié)議頭）和和數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（SDU）組成）組成: 協(xié)議頭部中含有完成數(shù)據(jù)傳輸所需的控制信息協(xié)議頭部中含有完成數(shù)據(jù)傳輸所需的控制信息: 地址、序號(hào)、長度、分段標(biāo)志、差錯(cuò)控制信息、地址、序號(hào)、長度、分段標(biāo)志、差錯(cuò)控制信息、協(xié)議控制信息

18、協(xié)議控制信息數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)（SDU）26 下層把上層的下層把上層的PDU作為本層的數(shù)據(jù)加以作為本層的數(shù)據(jù)加以封裝封裝，然后，然后加入本層的協(xié)議頭部（和尾部）形成本層的加入本層的協(xié)議頭部（和尾部）形成本層的PDU。 封裝封裝：就是在數(shù)據(jù)前面加上特定的協(xié)議頭部。：就是在數(shù)據(jù)前面加上特定的協(xié)議頭部。 因此，數(shù)據(jù)在源站自上而下遞交的過程實(shí)際上就是因此，數(shù)據(jù)在源站自上而下遞交的過程實(shí)際上就是不斷封裝的過程。到達(dá)目的地后自下而上遞交的過不斷封裝的過程。到達(dá)目的地后自下而上遞交的過程就是不斷拆封的過程。程就是不斷拆封的過程。類比：發(fā)送信件類比：發(fā)送信件 數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)，其外面實(shí)際上要被包封多層數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)，其外面

19、實(shí)際上要被包封多層“信封信封”。數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)協(xié)議頭協(xié)議頭數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)N+1層層PDUN層層PDU27數(shù)據(jù)多層封裝數(shù)據(jù)多層封裝數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 段頭段頭數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 段頭段頭數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分組分組頭頭幀頭幀頭 段頭段頭數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分組頭分組頭幀尾幀尾封裝封裝段段分組分組幀幀拆封拆封28 TCP頭頭應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用層數(shù)據(jù) TCP頭頭應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)IP頭頭幀頭幀頭 TCP頭頭應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)IP頭頭幀尾幀尾實(shí)例：實(shí)例：TCP/IP協(xié)議的封裝過程協(xié)議的封裝過程應(yīng)用層應(yīng)用層 傳輸層傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層鏈路層 29 在目的站，某一層只能識(shí)別由源站對(duì)等層封在目的站，某一層只能識(shí)別由源站對(duì)等層封裝的

20、裝的“信封信封”，而對(duì)于被封裝在，而對(duì)于被封裝在“信封信封”內(nèi)內(nèi)部的部的“數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)”僅僅是拆封后將其提交給上層，僅僅是拆封后將其提交給上層，本層不作任何處理。本層不作任何處理。 每一層只處理本層的協(xié)議頭部！每一層只處理本層的協(xié)議頭部！303.2 OSI/RM與與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) OSI/RM的體系結(jié)構(gòu)分為的體系結(jié)構(gòu)分為7層層應(yīng)用層應(yīng)用層Application表示層表示層Presentation會(huì)話層會(huì)話層Session傳輸層傳輸層Transport物理層物理層Physical數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層Data Link網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層Network7654321為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供服務(wù)為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提

21、供服務(wù)數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)表示在用戶間建立會(huì)話關(guān)系在用戶間建立會(huì)話關(guān)系不同主機(jī)進(jìn)程間的通信不同主機(jī)進(jìn)程間的通信在主機(jī)間傳輸分組在主機(jī)間傳輸分組在節(jié)點(diǎn)間可靠地傳輸幀在節(jié)點(diǎn)間可靠地傳輸幀位流的透明傳輸位流的透明傳輸31 TCP/IP體系結(jié)構(gòu)分為體系結(jié)構(gòu)分為4層層： 應(yīng)用層應(yīng)用層 傳輸層傳輸層 網(wǎng)際層網(wǎng)際層 網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層 數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層物理層applicationtransportinternetnetwork interfacedata linkphysical注：注： TCP/IP體系結(jié)構(gòu)有時(shí)也采用體系結(jié)構(gòu)有時(shí)也采用5層表示方法，即用數(shù)層表示方法，即用數(shù)據(jù)鏈路層和物理層代替網(wǎng)絡(luò)接口層

22、。據(jù)鏈路層和物理層代替網(wǎng)絡(luò)接口層。32 TCP/IP與與OSI/RM的對(duì)應(yīng)關(guān)系的對(duì)應(yīng)關(guān)系 OSI/RM和和TCP/IP相結(jié)合的相結(jié)合的5層結(jié)構(gòu)層結(jié)構(gòu)原理體系結(jié)構(gòu)：原理體系結(jié)構(gòu)： 應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層傳輸層傳輸層物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層7654321OSI/RM應(yīng)用層應(yīng)用層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層網(wǎng)際層TCP/IPPPP, HDLC, FDDI, Ethernet, 802.3, 802.5等等等等TCP/IP支持支持所有標(biāo)準(zhǔn)的物所有標(biāo)準(zhǔn)的物理層和數(shù)據(jù)鏈理層和數(shù)據(jù)

23、鏈路層協(xié)議路層協(xié)議333.3 原理體系結(jié)構(gòu)各層概述原理體系結(jié)構(gòu)各層概述 物理層（物理層（physical layer） 任務(wù)：在物理媒體任務(wù)：在物理媒體(介質(zhì)介質(zhì))上上正確地正確地、透明地透明地傳送比特流。傳送比特流。 協(xié)議協(xié)議(標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn))：規(guī)定了物理接口的各種特性：規(guī)定了物理接口的各種特性： 機(jī)械機(jī)械：物理連接器的尺寸、形狀、規(guī)格：物理連接器的尺寸、形狀、規(guī)格 電氣電氣：信號(hào)電平，信號(hào)的脈沖寬度和頻率，數(shù)據(jù)傳送速率，最大：信號(hào)電平，信號(hào)的脈沖寬度和頻率，數(shù)據(jù)傳送速率，最大傳輸距離等傳輸距離等 功能功能：接口引（線）腳的功能和作用：接口引（線）腳的功能和作用 規(guī)程規(guī)程：信號(hào)時(shí)序，應(yīng)答關(guān)系，操作

24、過程：信號(hào)時(shí)序，應(yīng)答關(guān)系，操作過程 功能：建立和拆除物理連接、位流傳輸、管理功能：建立和拆除物理連接、位流傳輸、管理 例：例：RS-232、RS-449、V.24、 V.35、G.703/G.70434RS-232-C 外形為外形為25針或針或9針的針的D型連接器型連接器 通信速率（通信速率（b/s）：）： 100、300、600、1200、2400、4800、9600、19.2K、33.6K、56K 信號(hào)電平：信號(hào)電平： 邏輯“1”：-3V-15V 邏輯“0”：+3V+15V 引腳定義：引腳定義：3536 信號(hào)時(shí)序（接收）信號(hào)時(shí)序（接收） H：Host（DTE），），M：Modem（DCE）

25、 設(shè)備握手設(shè)備握手 DTR：HM（保持，表示H已可以工作） DSR：HM（保持，表示M已可以工作） 監(jiān)視載波信號(hào)監(jiān)視載波信號(hào) DCD：HM載波（表示數(shù)據(jù)鏈已建立） 接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù) RD： HM數(shù)據(jù)調(diào)制信號(hào) 斷開連接斷開連接 DCD消失、H撤除DTR、M撤除DSR37 信號(hào)時(shí)序（發(fā)送）信號(hào)時(shí)序（發(fā)送） 設(shè)備握手設(shè)備握手 DTR：HM（保持） DSR：HM（保持） 請(qǐng)求發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送 RTS：HM（保持），M載波，在對(duì)方產(chǎn)生DCD CTS：HM（保持） 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) TD：HM數(shù)據(jù)調(diào)制信號(hào) 斷開連接斷開連接 H撤除RTS/DTR M撤除CTS/DSR，停止發(fā)送載波38 數(shù)據(jù)鏈路層（數(shù)據(jù)鏈路層（

26、data link layer） 任務(wù)：在兩個(gè)任務(wù)：在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)相鄰節(jié)點(diǎn)間可靠地傳輸數(shù)據(jù)，使之間可靠地傳輸數(shù)據(jù)，使之對(duì)網(wǎng)絡(luò)層呈現(xiàn)為一條無錯(cuò)的鏈路。對(duì)網(wǎng)絡(luò)層呈現(xiàn)為一條無錯(cuò)的鏈路。 功能與服務(wù)：功能與服務(wù)：建立與拆除數(shù)據(jù)鏈路連接建立與拆除數(shù)據(jù)鏈路連接組幀組幀：幀封裝，按順序傳送，處理返回的確認(rèn)：幀封裝，按順序傳送，處理返回的確認(rèn)幀；幀；定界與同步定界與同步：產(chǎn)生：產(chǎn)生/識(shí)別幀邊界；識(shí)別幀邊界；差錯(cuò)檢測差錯(cuò)檢測/恢復(fù)恢復(fù)：可靠的傳輸，：可靠的傳輸，CRC，ARQ；流量控制流量控制：抑止發(fā)送方的傳輸速率，使接收方：抑止發(fā)送方的傳輸速率，使接收方來得及接收。來得及接收。39 協(xié)議：兩類協(xié)議：兩類 面向

27、字符的：面向字符的：數(shù)據(jù)以字符為單位傳輸，用控制字符控制通信數(shù)據(jù)以字符為單位傳輸，用控制字符控制通信IBM的的BSC規(guī)程，例子見規(guī)程，例子見p76，圖，圖3.6 面向比特的：面向比特的：數(shù)據(jù)以位為單位傳輸，用幀中的控制字段控制通信數(shù)據(jù)以位為單位傳輸，用幀中的控制字段控制通信ISO的的HDLC規(guī)程，例子見規(guī)程，例子見p76，圖，圖3.7 共享信道問題共享信道問題(LAN or Wireless)： 如何控制對(duì)如何控制對(duì)共享信道共享信道的訪問？的訪問？ 將數(shù)據(jù)鏈路層劃分為將數(shù)據(jù)鏈路層劃分為邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制(Logical Link Control, LLC)和和介質(zhì)訪問控制介質(zhì)訪問控制(M

28、edia Access Control, MAC)兩個(gè)子層，由兩個(gè)子層，由MAC子層解決共享介質(zhì)子層解決共享介質(zhì)訪問控制問題。訪問控制問題。 LAN使用的兩種主要介質(zhì)訪問控制方法：使用的兩種主要介質(zhì)訪問控制方法：CSMA/CDTOKEN PASSING40 網(wǎng)絡(luò)層（網(wǎng)絡(luò)層（network layer，internet layer） 任務(wù)：選擇合適的路由，把分組從源端傳送到目任務(wù)：選擇合適的路由，把分組從源端傳送到目的端。的端。 功能與服務(wù)：功能與服務(wù)： 在源端與目的端之間建立、維護(hù)、終止網(wǎng)絡(luò)的連接在源端與目的端之間建立、維護(hù)、終止網(wǎng)絡(luò)的連接 路由選擇和分組中轉(zhuǎn)路由選擇和分組中轉(zhuǎn) 流量控制和擁塞

29、控制流量控制和擁塞控制 多路復(fù)用：為多個(gè)傳輸層實(shí)體提供網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)多路復(fù)用：為多個(gè)傳輸層實(shí)體提供網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù) 分段與組合：大數(shù)據(jù)塊分段，小數(shù)據(jù)塊組合分段與組合：大數(shù)據(jù)塊分段，小數(shù)據(jù)塊組合 差錯(cuò)檢測與恢復(fù)差錯(cuò)檢測與恢復(fù) 流量統(tǒng)計(jì)和記賬流量統(tǒng)計(jì)和記賬 IP協(xié)議協(xié)議RFC 791： 提供無連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)提供無連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)41 路由選擇路由選擇如何在多條通信路徑中找一條如何在多條通信路徑中找一條最佳路徑最佳路徑？ 依據(jù)：依據(jù)：速度速度, 距離距離(步跳數(shù)步跳數(shù)), 價(jià)格價(jià)格, 擁塞程度擁塞程度路由器路由器路由表建立與維護(hù)路由表建立與維護(hù)靜態(tài)：人工設(shè)置，只適用于小型網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)：人工設(shè)置，只適用于小型

30、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)：運(yùn)行過程中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況自動(dòng)地動(dòng)態(tài)維護(hù)動(dòng)態(tài)：運(yùn)行過程中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況自動(dòng)地動(dòng)態(tài)維護(hù)路由算法路由算法建立與維護(hù)路由表的方法建立與維護(hù)路由表的方法距離向量算法：距離向量算法：RIP、CGP等等鏈路狀態(tài)算法：鏈路狀態(tài)算法：OSPF等等42鏈路層的任務(wù)鏈路層的任務(wù)兩節(jié)點(diǎn)間節(jié)點(diǎn)間可靠的數(shù)據(jù)傳輸Ethernet, X.25, ATM, 網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)沿兩端點(diǎn)間端點(diǎn)間的最佳路由傳輸數(shù)據(jù)（主機(jī)間的邏輯通信）Ethernet, X.25, ATM, 43 傳輸層（傳輸層（transport layer） 任務(wù)：在源端與目的端之間提供可靠的透明數(shù)據(jù)任務(wù)：在源端與目的端之間提供可靠的透明數(shù)據(jù)傳輸，使

31、上層服務(wù)用戶不必關(guān)系通信子網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)傳輸，使上層服務(wù)用戶不必關(guān)系通信子網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。細(xì)節(jié)。 傳輸層的特點(diǎn)傳輸層的特點(diǎn) 以上各層：面向應(yīng)用，本層及以下各層：面向傳輸；以上各層：面向應(yīng)用，本層及以下各層：面向傳輸； 與網(wǎng)絡(luò)層的部分服務(wù)有重疊交叉，功能取舍取決于網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)層的部分服務(wù)有重疊交叉，功能取舍取決于網(wǎng)絡(luò)層功能的強(qiáng)弱；絡(luò)層功能的強(qiáng)弱； 只存在于端主機(jī)中；只存在于端主機(jī)中； 實(shí)現(xiàn)源主機(jī)到目的主機(jī)實(shí)現(xiàn)源主機(jī)到目的主機(jī)“端到端端到端”的連接；的連接；在這一點(diǎn)上與網(wǎng)絡(luò)層的區(qū)別是什么？在這一點(diǎn)上與網(wǎng)絡(luò)層的區(qū)別是什么？ 網(wǎng)絡(luò)層：為網(wǎng)絡(luò)層：為主機(jī)之間主機(jī)之間提供邏輯傳輸提供邏輯傳輸 傳輸層：為傳輸層：為應(yīng)用進(jìn)

32、程之間應(yīng)用進(jìn)程之間提供邏輯傳輸提供邏輯傳輸44 功能：功能： 地址映射：地址映射：源端進(jìn)程地址映射到網(wǎng)絡(luò)地址，或反之；源端進(jìn)程地址映射到網(wǎng)絡(luò)地址，或反之； 多路復(fù)用與分割：多路復(fù)用與分割：多個(gè)傳輸連接共用一條網(wǎng)絡(luò)連接；多個(gè)傳輸連接共用一條網(wǎng)絡(luò)連接；一條傳輸連接使用多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接；一條傳輸連接使用多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接； 進(jìn)行數(shù)據(jù)分段并在目的端重新組裝；進(jìn)行數(shù)據(jù)分段并在目的端重新組裝； 傳輸連接的建立與釋放；傳輸連接的建立與釋放； 提供提供“面向連接面向連接” 和和“無連接無連接” 兩種服務(wù)：兩種服務(wù)：TCP/IP協(xié)議：協(xié)議：TCP和和UDP 傳輸差錯(cuò)校驗(yàn)與恢復(fù)；傳輸差錯(cuò)校驗(yàn)與恢復(fù)； 流量控制，防止數(shù)據(jù)傳輸

33、過載。流量控制，防止數(shù)據(jù)傳輸過載。45傳輸層兩種服務(wù)的比較傳輸層兩種服務(wù)的比較Connection Oriented Connectionless參考模式參考模式電話系統(tǒng)電話系統(tǒng)郵政系統(tǒng)郵政系統(tǒng)特點(diǎn)特點(diǎn)靜態(tài)分配資源；傳輸靜態(tài)分配資源；傳輸前需要建立連接前需要建立連接動(dòng)態(tài)分配資源動(dòng)態(tài)分配資源可靠性可靠性提供可靠的傳輸服務(wù)：無提供可靠的傳輸服務(wù)：無錯(cuò)、按序、無丟失錯(cuò)、按序、無丟失/無重復(fù)無重復(fù)不能防止報(bào)文的損壞、失不能防止報(bào)文的損壞、失序、丟失和重復(fù)序、丟失和重復(fù)對(duì)目的地址對(duì)目的地址 的要求的要求僅在連接階段需要完整的僅在連接階段需要完整的目的地址目的地址需要為每一個(gè)報(bào)文提供完需要為每一個(gè)報(bào)文提供

34、完整的目的地址整的目的地址適用場合適用場合在一段時(shí)間內(nèi)向同一目的地在一段時(shí)間內(nèi)向同一目的地發(fā)送大量報(bào)文發(fā)送大量報(bào)文; 實(shí)時(shí)性要求實(shí)時(shí)性要求少量零星報(bào)文少量零星報(bào)文分類及示例分類及示例1.可靠消息流可靠消息流 - 文件傳輸文件傳輸2.可靠字節(jié)流可靠字節(jié)流 - 遠(yuǎn)程登錄遠(yuǎn)程登錄3.不可靠連接不可靠連接 - 數(shù)字化聲音數(shù)字化聲音1.數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào) - 廣播廣播/組播組播2.可靠的數(shù)據(jù)報(bào)可靠的數(shù)據(jù)報(bào)- 掛號(hào)郵件掛號(hào)郵件3.請(qǐng)求應(yīng)答請(qǐng)求應(yīng)答 - 數(shù)據(jù)庫查詢數(shù)據(jù)庫查詢46網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)沿兩端點(diǎn)間的最佳路由傳輸數(shù)據(jù)（主機(jī)間的邏輯通信主機(jī)間的邏輯通信）Ethernet, X.25, ATM, 傳輸層的

35、任務(wù)傳輸層的任務(wù)兩端點(diǎn)間可靠的透明數(shù)據(jù)傳輸（應(yīng)用進(jìn)程間的邏輯通信應(yīng)用進(jìn)程間的邏輯通信）通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)47 應(yīng)用層（應(yīng)用層（application layer） 任務(wù)：為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)。任務(wù)：為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)。 功能：功能： 提供各種不同的應(yīng)用協(xié)議以滿足應(yīng)用進(jìn)程的需求；提供各種不同的應(yīng)用協(xié)議以滿足應(yīng)用進(jìn)程的需求； 識(shí)別并證實(shí)目的通信方的可用性；識(shí)別并證實(shí)目的通信方的可用性； 使協(xié)同工作的應(yīng)用進(jìn)程之間進(jìn)行同步；使協(xié)同工作的應(yīng)用進(jìn)程之間進(jìn)行同步； 為通信過程申請(qǐng)資源。為通信過程申請(qǐng)資源。 應(yīng)用層協(xié)議的例子：應(yīng)用層協(xié)議的例子： OSI:VTP、MHS、FTAM、DS、

36、 TCP/IP:Telnet、SMTP、FTP、DNS、HTTP、48 TCP/IP不是一個(gè)單個(gè)的協(xié)議，而是由數(shù)十個(gè)不是一個(gè)單個(gè)的協(xié)議，而是由數(shù)十個(gè)具有層次結(jié)構(gòu)的協(xié)議組成的一個(gè)協(xié)議集。具有層次結(jié)構(gòu)的協(xié)議組成的一個(gè)協(xié)議集。 TCP和和IP是該協(xié)議集中的兩個(gè)最重要的核心協(xié)議。是該協(xié)議集中的兩個(gè)最重要的核心協(xié)議。 TCP/IP是是Internet上的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議集。上的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議集。 TCP/IP以以“請(qǐng)求注釋請(qǐng)求注釋”（RFC）文檔發(fā)布：）文檔發(fā)布： TCP RFC 768, UDP RFC793 IP RFC 791 DNS RFC 1034, 1035, FTP RFC 959, 1635T

37、CP/IP體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)49Message（報(bào)文）（報(bào)文）Segment（段）（段）Packet（分組）（分組）Frame（幀）（幀）Bit（比特）（比特）TCP/IP協(xié)議棧協(xié)議棧PDU應(yīng)用層應(yīng)用層HTTP, FTP, SMTP, DNS, Telnet傳輸層傳輸層TCP, UDP網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層IP, ICMP, ARP, RARP網(wǎng)絡(luò)接口（數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)接口（數(shù)據(jù)鏈路層+物理層）物理層）PPP, Ethernet, Token ring, ATM 50TCP/IP的應(yīng)用層的應(yīng)用層 應(yīng)用層協(xié)議為文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程登錄、網(wǎng)應(yīng)用層協(xié)議為文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程登錄、網(wǎng)絡(luò)管理、絡(luò)管理、Web瀏覽等應(yīng)用提供了支持。瀏覽等應(yīng)用提供了支持。應(yīng)用層應(yīng)用層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層網(wǎng)際層文件傳輸文件傳輸 FTP、TFTP、NFS電子郵件電子郵件 SMTP、POP3WWW應(yīng)用應(yīng)用 HTTP遠(yuǎn)程登錄遠(yuǎn)程登錄 Telnet、rlogin網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理 SNMP名字管理名字管理 DNS 51TCP/IP的傳輸層的傳輸層 傳輸層的主要功能：提供進(jìn)程傳輸層的主要功能：提供進(jìn)程間可靠的傳輸服