第二章計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)教學重點和難點：

ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型TCP/IP參考模型IP地址的功能與劃分子網(wǎng)掩碼及子網(wǎng)劃分

課程學習2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)概述2.2ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型

2.3TCP/IP參考模型

2.4IP地址

2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)概述

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念

協(xié)議的概念

接口和服務(wù)

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念

計算機網(wǎng)絡(luò)體系機構(gòu)就是計算機網(wǎng)絡(luò)各層次及其協(xié)議的集合。

高層中層低層高層中層低層中間節(jié)點物理介質(zhì)協(xié)議的概念

計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是通信的計算機雙方必須共同遵從的一組約定。例如怎樣建立連接，怎樣互相識別等。只有遵守這個約定，計算機之間才能相互通信和交流。接口和服務(wù)

接口和服務(wù)是分層體系結(jié)構(gòu)中十分重要的概念。實際上，正是通過接口和服務(wù)將各個層次的協(xié)議連接為整體，完成網(wǎng)絡(luò)通信的全部功能。服務(wù)是通過接口完成的。接口就是上層實體和下層實體交換數(shù)據(jù)的地方，被稱為服務(wù)訪問點。

協(xié)議和服務(wù)的關(guān)系

n＋1層n層n-1層……n＋1/n層間接口n層向n＋1層提供服務(wù)口n-1層向n層提供服務(wù)口n/n-1層間接口n＋1層n層n-1層……邏輯連接n+1層協(xié)議n層協(xié)議n-1層協(xié)議物理連接物理介質(zhì)2.2ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型OSI/RM結(jié)構(gòu)

各層次具體功能和作用總結(jié)2.2.1OSI/RM結(jié)構(gòu)應(yīng)用層表示層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層物理層數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層表示層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層物理層數(shù)據(jù)鏈路層傳輸媒介包(package)幀(frame)位(bit)物理層

物理層是OSI參考模型中的最低層，也是最重要、最基礎(chǔ)的一層。它是建立在通信介質(zhì)基礎(chǔ)上的、實現(xiàn)設(shè)備之間聯(lián)系的物理接口。物理層的主要功能物理層協(xié)議

物理層接口特性物理層接口特性

（1）機械特性——說明接口所用物理連接器的形狀、尺寸、引腳數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。例如，EIA-RS-232-D標準規(guī)定使用25引腳的DB-25插座，其兩個固定螺絲之間的距離為。（2）電氣特性——說明接口處信號線上出現(xiàn)的電壓應(yīng)為什么范圍，即什么樣的電壓表示1或0。電氣特性規(guī)定了在物理連接信道上傳輸比特流時信號的電平、數(shù)據(jù)編碼方式、阻抗及其匹配、傳輸速度和連接電纜最大距離的限制等。例如，EIA-RS-232-D采用負邏輯，即邏輯0（相當于數(shù)據(jù)0）或控制線處于接通狀態(tài)時，相對信號的地線有+5V～+15V的電壓，當其連接電纜不超過15m時，允許的傳輸速率不超過20kb/s。（3）功能特性——說明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。功能特性規(guī)定了物理接口各個信號線的確切功能和含義，如數(shù)據(jù)線和控制線的功能等。例如，EIA-RS-232-D規(guī)定的DB-25插頭座的引腳2和引腳3均為數(shù)據(jù)線。（4）規(guī)程特性——說明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。規(guī)程特性是指利用信號線進行比特流傳輸時的操作過程，例如，信號線的工作規(guī)則和時序等。

數(shù)據(jù)鏈路層

所謂鏈路就是數(shù)據(jù)傳輸中任何兩個相鄰節(jié)點間的點到點的物理線路段。鏈路間沒有任何其他節(jié)點存在，網(wǎng)絡(luò)中的鏈路是一個基本的通信單元。在網(wǎng)絡(luò)中，從一方到另一方的數(shù)據(jù)通信通常是由許多鏈路串接而成的，這就是數(shù)據(jù)鏈路，也叫通路。

1.基本概念幀（frame）是數(shù)據(jù)鏈路層的信息傳輸單位。2.數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能

3．數(shù)據(jù)鏈路層的主要協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)層

數(shù)據(jù)鏈路層不能解決由多條鏈路組成的兩個主機之間通路的數(shù)據(jù)傳輸問題，因為兩個主機之間的通路通常由多條鏈路組成，涉及到路徑選擇、流量控制等問題；在通信的雙方經(jīng)過兩個或更多的網(wǎng)絡(luò)時又出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連問題，而這些問題可在網(wǎng)絡(luò)層得到解決。1．基本概念網(wǎng)絡(luò)層也稱通信子網(wǎng)層，網(wǎng)絡(luò)層的功能是向傳輸層提供服務(wù)，同時接受來自數(shù)據(jù)鏈路層的服務(wù)。

2．網(wǎng)絡(luò)層功能

3．網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

4．網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)

傳輸層

1．傳輸層概述OSI的低三層主要是面向數(shù)據(jù)通信，因此基于低三層通信協(xié)議構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)常稱為通信網(wǎng)絡(luò)（或通信子網(wǎng)），支持用戶信息在同一個網(wǎng)絡(luò)的端到端傳輸。2．傳輸層服務(wù)3．傳輸控制協(xié)議

會話層

會話層用于建立、管理以及終止兩個應(yīng)用系統(tǒng)之間的會話。它是用戶連接到網(wǎng)絡(luò)的接口。它的基本任務(wù)是負責兩主機間的原始報文的傳輸。

表示層

表示層向上對應(yīng)用層服務(wù)，向下接受來自會話層的服務(wù)。表示層是為在應(yīng)用過程之間傳送的信息提供表示方法的服務(wù)，它關(guān)心的只是發(fā)出信息的語法與語義。表示層要完成某些特定的功能，主要有不同數(shù)據(jù)編碼格式的轉(zhuǎn)換，提供數(shù)據(jù)壓縮、解壓縮服務(wù)，對數(shù)據(jù)進行加密、解密。

應(yīng)用層

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層是通信用戶之間的窗口，為用戶提供網(wǎng)絡(luò)管理、文件傳輸、事務(wù)處理等服務(wù)。應(yīng)用層為用戶提供的常見服務(wù)和協(xié)議有：文件服務(wù)、目錄服務(wù)、文件傳輸服務(wù)、電子郵件服務(wù)、打印服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)、遠程登錄服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)等。上述每種服務(wù)均需一種具體的應(yīng)用層協(xié)議來完成。

2.2.9總結(jié)

應(yīng)用層——與用戶應(yīng)用進程的接口，即相當于：做什么？表示層——數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，即相當于：對方看起來象什么？會話層——會話的管理與數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?，即相當于：輪到誰講話和從何處講？傳輸層——從端到端經(jīng)網(wǎng)絡(luò)透明地傳輸報文，即相當于：對方在何處？網(wǎng)絡(luò)層——分組傳輸、路由選擇和流量控制，即相當于：走哪條路可以到達該處？數(shù)據(jù)鏈路層——在鏈路上無差錯地傳送數(shù)據(jù)幀，即相當于：每一步該怎么走？物理層——將比特流送到物理媒體上傳送，即相當于：對上一層的每一步應(yīng)怎樣利用物理媒體。

2.3TCP/IP參考模型

OSI/RM七層參考模型，從理論上來說，只要遵循OSI參考模型，那么任何網(wǎng)絡(luò)之間都可以實現(xiàn)無差別的互連。但是在實際上，要想完全實現(xiàn)OSI參考模型的協(xié)議，十分龐大和復(fù)雜，因此，完全遵循OSI七層參考模型的協(xié)議幾乎不存在，OSI參考模型僅為人們考查其它協(xié)議各部分間的工作方式提供了評估基礎(chǔ)和框架。20世紀70年代，出現(xiàn)了TCP/IP參考模型，這個模型在20世紀80年代被確定為因特網(wǎng)（Internet）的通信協(xié)議。

2.3.1TCP/IP簡介

TCP/IP是傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)的縮寫，TCP/IP協(xié)議形成于20世紀70年代，是由美國國防部(DOD)出于構(gòu)建不同類型計算機間的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)ARPANET的需要而主持開發(fā)的。

TCP/IP協(xié)議的特點是：（1）開放的協(xié)議標準（2）獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng)（3）獨立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于互聯(lián)網(wǎng)中（4）統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)中都具有唯一的地址（5）標準化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務(wù)2.3.2TCP/IP協(xié)議結(jié)構(gòu)

EthernetIPICMPARPRARPTCPUDPRPCTFTPSNMPTELNETFTPSMTP應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層2.3.3TCP/IP與OSI/RM模型的比較

1．對OSI參考模型的評價

2．對TCP/IP參考模型的評價

3．一種建議的參考模型

2.4IP地址

2.4.1IP地址的功能與劃分

一個以太網(wǎng)上的兩個設(shè)備之所以能夠交換信息就是因為在物理以太網(wǎng)上，每個設(shè)備都有一塊網(wǎng)卡，并擁有唯一的以太網(wǎng)地址。如果設(shè)備A向設(shè)備B傳送信息，設(shè)備A需要知道設(shè)備B的以太網(wǎng)地址。如果一個網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備B向另外一個不同網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備C發(fā)送信息，會發(fā)生什么情況呢？

1．IP地址的表示

為了容易閱讀，將32位地址進行分組(8位為一組)：

01111110100010000000000100101111

最后，將每個8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進制，并用小數(shù)點隔開，得到如下地址：

126.136.l.47。

2．IP地址的分類網(wǎng)絡(luò)類型標志位網(wǎng)絡(luò)地址位數(shù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)主機地址位數(shù)主機數(shù)地址格式網(wǎng)絡(luò)地址范圍A類07126240xxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx1-127B類101416382166553510xxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx128-191C類110218254110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx192-223D類1110－－－－1110xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx224-239E類11110－－－－11110xxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx240-247子網(wǎng)掩碼及子網(wǎng)劃分