1、1,第三講 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與模型,閱讀 1.4 1.7,熟練掌握體系結(jié)構(gòu)中的基本概念 掌握OSI/ISO與TCP/IP模型,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,請選課的同學(xué)到講臺登記,2,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.什么是協(xié)議,3,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.什么是協(xié)議,實體 協(xié)議 通信內(nèi)容 通信形式 通信時間,系統(tǒng)

2、 要素 語法：數(shù)據(jù)格式、編碼和信號電平等。 語義：用于協(xié)調(diào)和差錯處理的控制信息。 時序：傳輸速率匹配和先后順序。,系統(tǒng)中能夠收發(fā)信息和處理信息的任何東西。,規(guī)則和約定。,包含一個或多個實體、在物理上明顯區(qū)分的主體。,“網(wǎng)絡(luò)中兩個實體間控制數(shù)據(jù)通信的規(guī)定和約定的集合”,4,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2.為什么要分層,飛行, 購買機(jī)票 投訴(如晚點), 檢查行李 認(rèn)領(lǐng)行李, 登機(jī) 出口, 起飛 降落,票務(wù) 行李 門口 起/降,5,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2.為什么要分層,協(xié)議分層與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),應(yīng)用程序完全了解本機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的內(nèi)部細(xì)節(jié)，并直接通過網(wǎng)絡(luò)連接與其他應(yīng)用程序通信。,應(yīng)用程序,物理連接,應(yīng)用程序,物理連接,通信軟

3、件,網(wǎng)絡(luò)界面,采用包交換機(jī)制在系統(tǒng)中增加了若干中間層次(主要是網(wǎng)絡(luò)層)，使應(yīng)用程序不直接處理硬件連接。,6,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2.為什么要分層,協(xié)議分層與問題簡化 硬件故障 網(wǎng)絡(luò)擁塞 包延遲或丟失 數(shù)據(jù)損壞 數(shù)據(jù)重復(fù)或失序 層次結(jié)構(gòu)的特點 具有一定的層次 層次之間呈單向依賴關(guān)系 上層起著隱藏下層細(xì)節(jié)和統(tǒng)一下層差異的作用,每一層的目的都是向它的上一層提供一定的服務(wù)而把如何實現(xiàn)這一服務(wù)的細(xì)節(jié)對上層加以屏蔽。,“分而治之”,結(jié)構(gòu)性特點,層次性特點,7,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3.協(xié)議分層的概念模式,第n層協(xié)議 接口(interface),對等實體(peers) 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 協(xié)議棧,每一相鄰層間有一個接口，該

4、接口定義下層向上層提供的原語操作和服務(wù)。,一臺機(jī)器上的第n層與另一臺機(jī)器上的第n層進(jìn)行通話，通話中采用的規(guī)則和約定。,不同機(jī)器中組成相應(yīng)協(xié)議層的實體。,網(wǎng)絡(luò)通信功能的層次構(gòu)成、各層的通信協(xié)議規(guī)范和相鄰層的接口協(xié)議規(guī)范的集合模型。,特定系統(tǒng)使用的一組協(xié)議,8,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3.協(xié)議分層的概念模式,水平通信 虛通信 垂直通信 實際通信,對等實體進(jìn)行的通信。,相鄰層進(jìn)行的通信。,Layer 5,Layer 5,層5 協(xié)議,Layer 4,Layer4,Layer 3,Layer 3,Layer 2,Layer2,Layer 1,Layer 1,物 理 媒 體,層5/4 接口,層4 協(xié)議,層3 協(xié)議

5、,層2 協(xié)議,層1 協(xié)議,層4/3 接口,層3/2 接口,層2/1 接口,理解虛擬通信和實際通信之間的關(guān)系 理解協(xié)議和接口之間的差異,9,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3.協(xié)議分層的概念模式,M,物 理 媒 體,10,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4.協(xié)議分層的原則及設(shè)計問題,協(xié)議分層原則 上層隱藏下層的細(xì)節(jié) 上層統(tǒng)一下層的差異 上層彌補(bǔ)下層的缺陷和不足,各層的設(shè)計問題 標(biāo)識收/發(fā)機(jī)制 數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則 差錯控制 多路復(fù)用 路由選擇,目標(biāo)機(jī)器第n層收到的對象應(yīng)與源機(jī)器第n層發(fā)出的對象完全一致。,11,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5.接口與服務(wù),服務(wù)提供者與服務(wù)用戶 服務(wù)訪問點(Service Access Points),第n層實體實現(xiàn)

6、的服務(wù)為n+1層所使用； 第n層可利用第n-1層服務(wù)來提供它自已的服務(wù)。,第n層的SAP是第n+1層可以訪問n層服務(wù)的地方。,每一層的功能是為它的上一層提供服務(wù)。,12,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5.接口與服務(wù)接口(interface),IDU(Interface Data Unit) SDU(Service Data Unit),PDU(Protocol Data Unit) ICI(Interface Control Information) PCI(Protocol Control Information),第n+1層實體通過SAP傳遞給第n層實體的信息。,跨過網(wǎng)絡(luò)傳給對等實體然后交給上層的信息。

7、,跨過網(wǎng)絡(luò)傳給對等實體的信息。,有助于下層完成任務(wù)的信息。,協(xié)議頭(header),相鄰層之間的界面,13,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5.接口與服務(wù)接口(interface),(N+1)層,ICIn+1,PDUn+1,SDUn,PCIn,PDUn,ICIn,(N)層,PDUn,IDUn,ICIn,PDUn,SDUn-1,PCIn-1,(N-1)層,N層處理所需的信息,PDUn-1,N-1層處理所需的信息,SDUn-1,SDUn,一個SDU可能要封裝在多個PDU中傳輸,14,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5.接口與服務(wù)服務(wù),有連接服務(wù) 面向連接服務(wù) 報文序列 字節(jié)流,無連接服務(wù) 無確認(rèn) 有確認(rèn) 應(yīng)答,.0101111,

8、.0101111,面向連接服務(wù),15,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5.接口與服務(wù)服務(wù),原語(primitive) 參數(shù),ISO標(biāo)準(zhǔn)的四種原語 Request Indication Response Confirm,通知服務(wù)提供者采用某些動作或報告某個對等實體采取的某個動作。,用來傳遞數(shù)據(jù)和控制信息。,由服務(wù)提供發(fā)出。,由服務(wù)用戶發(fā)出。要求服務(wù)做某種工作。,由服務(wù)提供者發(fā)出。通知實體發(fā)生了某事件。,由服務(wù)用戶發(fā)出。要求對某個事件的響應(yīng) 。,16,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5.接口與服務(wù)服務(wù),原語時序圖,Request Indication Response confirm,request,response,indic

9、ation,confirm,服務(wù)用戶 服務(wù)提供者 服務(wù)用戶,17,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5.接口與服務(wù)服務(wù),無證實服務(wù),有證實服務(wù) 本地證實服務(wù) 提供者證實服務(wù),request,indication,request,indication,response,confirm,18,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5.接口與服務(wù)服務(wù),PSTN,19,一.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5.接口與服務(wù)服務(wù)與協(xié)議的關(guān)系,服務(wù)(上下關(guān)系) 服務(wù)是各層向它的上層提供的一組原語(操作) 服務(wù)定義了該層能代表它的用戶完成的操作 服務(wù)只與兩層之間的接口有關(guān) 協(xié)議(水平關(guān)系) 協(xié)議是一組規(guī)則 決定同層對等實體交換幀、包和報文的格式和意義 實體用協(xié)議來實現(xiàn)它

10、們的服務(wù)定義,服務(wù)和協(xié)議是完全分離的,20,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型1.標(biāo)準(zhǔn)化與模型標(biāo)準(zhǔn),定義 名詞術(shù)語的定義 部件的分類 材料、性能或操作的規(guī)范 規(guī)程的描述 數(shù)量和質(zhì)量的測量等 .,分類 “de facto”(事實上的) “de jure”(法律上的),標(biāo)準(zhǔn)是一組規(guī)定的規(guī)則、條件或要求。,事實上的標(biāo)準(zhǔn)是無計劃而客觀形成的。,“法定”標(biāo)準(zhǔn)是某些權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)制定的正式、合法的標(biāo)準(zhǔn)。,21,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型1.標(biāo)準(zhǔn)化與模型標(biāo)準(zhǔn)化組織,CCITT ISO,ASNI IEEE IEEE標(biāo)準(zhǔn)部門 IEEE通信學(xué)會 IEEE計算機(jī)學(xué)會,制定有關(guān)通信及公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(PDN)方面的標(biāo)準(zhǔn)或建議。,協(xié)調(diào)世界范圍

11、內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，制定國際標(biāo)準(zhǔn),出版國家標(biāo)準(zhǔn)，但不制定標(biāo)準(zhǔn)。,研究制定IEEE標(biāo)準(zhǔn),制定通信和信息系統(tǒng)領(lǐng)域中的標(biāo)準(zhǔn),NIST ECMA DOD IEC EIA,22,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型1.標(biāo)準(zhǔn)化與模型標(biāo)準(zhǔn)化的時機(jī),關(guān)鍵：在兩個駝峰之間的低谷階段制定標(biāo)準(zhǔn),時間,活動,23,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. OSI參考模型,OSI 開放系統(tǒng) 分層原則 根據(jù)需要分層 每層實現(xiàn)明確定義的功能 界面減少跨接口的信息量 層數(shù)應(yīng)足夠多但不能太多,為了與其它系統(tǒng)通信而相互開放的系統(tǒng)。,ISO制定的關(guān)于開放系統(tǒng)互連的參考模型。,24,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. OSI參考模型,鏈路層 協(xié)議,物理層 協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)層 協(xié)議,分

12、組流,比特流,幀流,報文流,報文流,報文流,報文流,子 網(wǎng) 內(nèi) 部 協(xié) 議,通信子網(wǎng),25,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. OSI參考模型物理層,典型問題 多少電壓代表1和0 比特持續(xù)多少微秒 傳輸是否在兩個方向 連接如何建立及終止 網(wǎng)絡(luò)連接器有多少針,基本功能 比特的發(fā)送和接收 數(shù)據(jù)傳輸率 物理連接的建立、保持與釋放 定義媒體的機(jī)械、電氣及規(guī)格,ISO：2110、2593、4902、4903等 CCITT：v.24、x.21、x.22、x.24等,26,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. OSI參考模型數(shù)據(jù)鏈路層,典型問題 成幀 差錯控制 流量控制 線路競爭 訪問控制,基本功能 建立、保持和釋放鏈路 成幀和

13、拆幀 差錯控制 流量控制 鏈路管理與媒體訪問,面向字符的協(xié)議(ISO 1754、IBM BSC、DEC DDCMP) 面向比特的協(xié)議(ISO HDLC、IBM SDLC、ANSI ADCCP),27,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. OSI參考模型網(wǎng)絡(luò)層,典型問題 確定分組路徑 解決網(wǎng)絡(luò)擁塞 記帳 異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),基本功能 數(shù)據(jù)交換 流控 擁塞控制(預(yù)分配) 差錯控制及恢復(fù) 路由選擇(自適應(yīng)/非適應(yīng)) 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)(源路由/透明),CCITT：X.25 TCP/IP：IP,28,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. OSI參考模型傳輸層,擁塞與流控 多路復(fù)用與服務(wù)質(zhì)量 TCP、UDP/ATM,在源端與目的端之間建立可靠

14、的端到端服務(wù)。隔離網(wǎng)絡(luò)的上下層協(xié)議，使得網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與下層無關(guān)。,建立連接 維護(hù)連接 拆除連接,29,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. OSI參考模型傳輸層,典型問題 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)連接 決定提供的服務(wù) 真正端端層 區(qū)別報文 流控機(jī)制,基本功能 順序性/組裝 傳輸連接的建立和釋放 差錯控制 提供可靠透明的數(shù)據(jù)傳輸 QOS：吞吐量、延遲、機(jī)密,ISO：Class0 Class4 TCP/IP：TCP、UDP,30,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. OSI參考模型會話層,為用戶提供一個建立連接及在上按順序傳送數(shù)據(jù)的方法。 負(fù)責(zé)每一站究竟什么時間可以傳送與接收數(shù)據(jù)。 會話連接與傳輸層有差別，前者需雙方同意才可中斷連接，后者可

15、單方中斷，有如電話。,名字,口令,31,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. OSI參考模型會話層,典型問題 提供普通數(shù)據(jù)傳送和增強(qiáng)型服務(wù) 管理對話 令牌管理(Token management) 同步(synchronization) 基本功能 為有序地、方便地進(jìn)行信息交換，提供有效的控制和管理機(jī)制。,32,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. OSI參考模型表示層,將用戶信息轉(zhuǎn)換成易于發(fā)送的比特流，在目的端再轉(zhuǎn)換回去的方式。,數(shù)據(jù)壓縮 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)加密,33,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. OSI參考模型表示層,典型問題 定義和管理抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 把計算機(jī)內(nèi)部的表示法轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)表示法 基本功能 數(shù)據(jù)表示(ASCII

16、，EBCDC，ASNI) 數(shù)據(jù)壓縮 數(shù)據(jù)庫的不同庫結(jié)構(gòu)或字段之間的映象或變換 數(shù)據(jù)加密(私用/公共密鑰系統(tǒng)),這是異種機(jī)、異種操作系統(tǒng)連網(wǎng)的關(guān)鍵層,34,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. OSI參考模型應(yīng)用層,各種應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)虛終端、文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程作業(yè)錄入、目錄查找等。,HTTP FTP TELNET,網(wǎng)絡(luò)完整透明性 用戶源物理配置 應(yīng)用管理 系統(tǒng)管理 分布式信息服務(wù),35,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. TCP/IP參考模型,主要目標(biāo) TCP/IP的設(shè)計目標(biāo) 網(wǎng)絡(luò)互連 保護(hù)子網(wǎng)硬件 靈活的體系結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)的突然故障不能影響兩端之間的連接,以無縫方式連接多個網(wǎng)絡(luò)的能力。,36,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2.

17、TCP/IP參考模型主機(jī)網(wǎng)絡(luò)層,主要功能 設(shè)計優(yōu)點,該層著重于端系統(tǒng)與其所接網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換。 使用的特定軟件取決于所用的網(wǎng)絡(luò)類型。,將網(wǎng)絡(luò)訪問功能隔離成一個單獨的層次后，網(wǎng)絡(luò)訪問層之上的通信軟件就不必關(guān)心所用的網(wǎng)絡(luò)類型。,37,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. TCP/IP參考模型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層,基本任務(wù) 處理來自傳輸層的報文發(fā)送請求 處理入境數(shù)據(jù)報 處理ICMP報文,互聯(lián)網(wǎng)層協(xié)議 IP ICMP ARP/RARP BGP/OSPF,38,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. TCP/IP參考模型傳輸層,主要功能 提供端端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù) 為應(yīng)用層隱藏底層網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié) 傳輸層協(xié)議 TCP UDP,TCP/IP在無連接的基本傳送服務(wù)IP之上既提供了無連接服務(wù)，也提供了可靠的有連接服務(wù)。,39,二.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與模型2. TCP/IP參考模型應(yīng)用層,虛擬終端(TELNET)協(xié)議 文件傳輸協(xié)議(FTP) 簡單郵件傳輸協(xié)議(SMTP) 域名服務(wù)(DNS) 網(wǎng)絡(luò)新