1、第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構1第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構2本章學習目標本章學習目標1）了解網絡標準化組織）了解網絡標準化組織2）理解網絡協議的概念）理解網絡協議的概念3）掌握）掌握OSI參考模型及各層的基本功能參考模型及各層的基本功能4）掌握）掌握TCP/IP參考模型及各層的基本功能參考模型及各層的基本功能5）掌握）掌握TCP/IP協議，重點掌握協議，重點掌握IP地址的劃分地址的劃分6）能夠進行）能夠進行IP地址的規劃地址的規劃第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構32.1 2.1 網絡體系結構

2、的基本概念網絡體系結構的基本概念 1.1.標準化組織與機構標準化組織與機構 國際標準化組織國際標準化組織ISOISO：OSIOSI參考模型參考模型 電氣電子工程師協會電氣電子工程師協會IEEEIEEE：局域網標準局域網標準IEEE802.3IEEE802.3 國際電信聯盟國際電信聯盟ITUITU：V V系列建議和系列建議和X X系列建議系列建議 電子工業協會電子工業協會EIAEIA：通信和布線標準通信和布線標準 美國國家標準協會美國國家標準協會ANSIANSI：光纖分布式數據接口光纖分布式數據接口 (FDDI)FDDI)標準標準 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構4ISO(Int

3、ernational Organization for Standard ) 成立于成立于1947年年,是世界上最大的國際標準化專門機構，是聯是世界上最大的國際標準化專門機構，是聯合國甲級咨詢機構。合國甲級咨詢機構。 它的成員是它的成員是89個成員國的國家標準化組織。個成員國的國家標準化組織。 美國在美國在ISO中的代表是中的代表是ANSI:美國國家標準學會美國國家標準學會(American National Standard Institute,ANSI) ，大家所熟悉的，大家所熟悉的ASCII和和C語言的工業界標語言的工業界標準，就是由準，就是由ANSI所制定的。所制定的。 ISO在網絡領

4、域的最突出貢獻就是提出在網絡領域的最突出貢獻就是提出OSI參考模型，該參考模型，該模型是網絡發展史上的一個重要里程碑。模型是網絡發展史上的一個重要里程碑。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構5IEEEIEEE（Institute of Electrical and Electronic Institute of Electrical and Electronic EngineersEngineers） 電氣和電子工程師協會電氣和電子工程師協會IEEE是世界上最大的專業技術是世界上最大的專業技術團體，由計算機和工程學專業人士組成。它創辦了許多刊物，團體，由計算機和工程學專業人士組成。

5、它創辦了許多刊物，定期舉行研討會，還有一個專門負責制定標準的下屬機構。定期舉行研討會，還有一個專門負責制定標準的下屬機構。IEEE在計算機網絡界的最大貢獻就是制定了在計算機網絡界的最大貢獻就是制定了802標準系列，標準系列，802標準將局域網的各種技術進行了標準化。標準將局域網的各種技術進行了標準化。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構62 2RFCRFC文檔和文檔和InternetInternet協議標準協議標準3. Internet3. Internet管理機構管理機構 InternetInternet協會協會ISOCISOC Internet Internet體系結構委員會體

6、系結構委員會IABIAB：下設下設IETFIETF和和IRTFIRTF Internet Internet網絡信息中心網絡信息中心InterNICInterNIC WWW WWW聯盟聯盟 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構7RFC文檔 請求評價請求評價RFC文檔從文檔從1969年年ARPANET出現時就開始出現時就開始存在；存在； 它們是用于它們是用于Internet開發團體的最初的技術文檔系列；開發團體的最初的技術文檔系列； 任何人都可以提交任何人都可以提交RFC文檔，但它并不是一定會成為文檔，但它并不是一定會成為標準，事實上很多標準，事實上很多RFC 文檔都沒有實現；文檔都沒

7、有實現； RFC文檔草案對于從事文檔草案對于從事Internet技術研究與開發的技技術研究與開發的技術人員是獲得技術發展狀況與動態的重要信息來源；術人員是獲得技術發展狀況與動態的重要信息來源； 讀者可以很方便地從相關主機使用讀者可以很方便地從相關主機使用FTP、Web和其他和其他的檢索方式獲取這些文檔。的檢索方式獲取這些文檔。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構8協議和體系結構的概念協議原為外交辭令，據說是為了在國與國之間進行協議原為外交辭令，據說是為了在國與國之間進行順利交流而規定的約束事項順利交流而規定的約束事項(規則規則)。我們平時進行交流時都要遵循一定的規則我們平時進行交

8、流時都要遵循一定的規則:在法庭，雙方必須按照一定的次序輪流發言；在法庭，雙方必須按照一定的次序輪流發言；開車時，轉彎必須打出信號來通知周圍的車輛；開車時，轉彎必須打出信號來通知周圍的車輛；第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構9協議和體系結構的概念計算機網絡中，協議的定義是計算機網絡中實體之計算機網絡中，協議的定義是計算機網絡中實體之間有關通信規則約定的集合。協議有三個要素，即：間有關通信規則約定的集合。協議有三個要素，即：（1）語義（）語義（Semantics）：控制信息的內容，需）：控制信息的內容，需要做出的動作及響應。要做出的動作及響應。（2）語法（）語法（Syntax）：數據

9、與控制信息的格式、）：數據與控制信息的格式、數據編碼等。數據編碼等。（3）時序（）時序（Timing）：事件先后順序和速度匹配。）：事件先后順序和速度匹配。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構10層次（layer） 層次是人們對復雜問題處理的基本方法層次是人們對復雜問題處理的基本方法； 將總體要實現的很多功能分配在不同層次中；將總體要實現的很多功能分配在不同層次中； 對每個層次要完成的服務及服務要求都有明確規定；對每個層次要完成的服務及服務要求都有明確規定； 不同的系統分成相同的層次；不同的系統分成相同的層次； 不同系統的最低層之間存在著不同系統的最低層之間存在著“物理物理”通信

10、；通信； 不同系統的對等層次之間存在著不同系統的對等層次之間存在著“虛擬虛擬”通信；通信； 對不同系統的對等層之間的通信有明確的通信規定；對不同系統的對等層之間的通信有明確的通信規定； 高層使用低層提供的服務時，并不需要知道低層服務高層使用低層提供的服務時，并不需要知道低層服務的具體實現方法。的具體實現方法。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構11接口（interface） 接口是同一結點內相鄰層之間交換信息的連接點接口是同一結點內相鄰層之間交換信息的連接點; ; 同一個結點的相鄰層之間存在著明確規定的接口，低同一個結點的相鄰層之間存在著明確規定的接口，低層向高層通過接口提供服務

11、層向高層通過接口提供服務; ; 只要接口條件不變、低層功能不變，低層功能的具體只要接口條件不變、低層功能不變，低層功能的具體實現方法與技術的變化不會影響整個系統的工作。實現方法與技術的變化不會影響整個系統的工作。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構12網絡體系結構（network architecture） 一個功能完備的計算機網絡需要制定一整套復雜的協一個功能完備的計算機網絡需要制定一整套復雜的協議集議集; ; 網絡協議是按層次結構來組織的；網絡協議是按層次結構來組織的； 網絡層次結構模型與各層協議的集合稱為網絡體系結網絡層次結構模型與各層協議的集合稱為網絡體系結構；構； 網絡體

12、系結構對計算機網絡應該實現的功能進行了精網絡體系結構對計算機網絡應該實現的功能進行了精確的定義；確的定義； 體系結構是抽象的，而實現是指能夠運行的一些硬件體系結構是抽象的，而實現是指能夠運行的一些硬件和軟件。和軟件。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構13網絡體系結構的分層原理： 計算機網絡采用層次化的體系結構，層次的劃分按照層內功能計算機網絡采用層次化的體系結構，層次的劃分按照層內功能內聚，層間耦合松散的原則。將功能相近的模塊放置在同一層，使內聚，層間耦合松散的原則。將功能相近的模塊放置在同一層，使層次間的信息流動盡量最小。這種層次結構具有以下優越性：層次間的信息流動盡量最小。

13、這種層次結構具有以下優越性： （1 1）各層之間相互獨立：只享受服務，不管實現細節。）各層之間相互獨立：只享受服務，不管實現細節。 （2 2）靈活性好：各層實現技術的改變不影響替他層次。）靈活性好：各層實現技術的改變不影響替他層次。 （3 3）易于實現和維護：化繁為簡，各層功能相對簡單。）易于實現和維護：化繁為簡，各層功能相對簡單。 （4 4）有利于網絡標準化：各層的功能和所提供的服務有了精確的）有利于網絡標準化：各層的功能和所提供的服務有了精確的說明，所以標準化變得較為容易。說明，所以標準化變得較為容易。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構14社會上存在的郵政系統社會上存在的郵政

14、系統通信者活動郵局服務業務郵局轉送業務發信者收信者運輸部門的郵件運輸業務書寫信件貼郵票送郵箱收集信件蓋郵戳信件分揀信件打包送運輸部門路由選擇運輸轉送郵局接收郵包分發郵件郵件拆包信件投遞信件分揀閱讀信件通信者活動郵局服務業務郵局轉送業務第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構151.OSI1.OSI參考模型概述參考模型概述 1 1）OSIOSI參考模型的提出參考模型的提出 2020世紀世紀7070年代，國際標準化組織為適應網絡向標準化發展的要求，年代，國際標準化組織為適應網絡向標準化發展的要求，成立了成立了SC16SC16委員會，在研究、吸取了各計算機廠商網絡體系結構標準委員會，在研究、

15、吸取了各計算機廠商網絡體系結構標準化經驗的基礎上，制定了化經驗的基礎上，制定了開放系統互聯（開放系統互聯（Open Systems Open Systems Interconnection OSIInterconnection OSI）參考模型，從而形成了網絡體系結構的國參考模型，從而形成了網絡體系結構的國際標準。際標準。 OSIOSI參考模型是一個概念性的框架，并非指一個現實的網絡。參考模型是一個概念性的框架，并非指一個現實的網絡。2.2 ISO/OSI2.2 ISO/OSI參考模型參考模型第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構162 2）OSIOSI參考模型的結構參考模型的結構

16、OSIOSI參考模型從低到高順序的參考模型從低到高順序的7 7層為：層為：物理層、數據鏈路層、網物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。 按照按照OSIOSI參考模型，網絡中各結點都有相同的層次；不同結點的參考模型，網絡中各結點都有相同的層次；不同結點的同等層具有相同的功能；同一結點內相鄰層通過接口進行通信；不同等層具有相同的功能；同一結點內相鄰層通過接口進行通信；不同結點的同等層通過協議實現通信。同結點的同等層通過協議實現通信。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構17ISO將整個通信功能劃分為七個層次，劃分層次的主將整個

17、通信功能劃分為七個層次，劃分層次的主要原則是：要原則是： 網中各節點都有相同的層次。網中各節點都有相同的層次。 不同節點的同等層具有相同的功能。不同節點的同等層具有相同的功能。 一個節點內相鄰層之間通過接口通信。一個節點內相鄰層之間通過接口通信。 每一層可以使用下一層提供的服務，并向其上層每一層可以使用下一層提供的服務，并向其上層提供服務。提供服務。 不同節點的同等層通過協議來實現對等層之間的不同節點的同等層通過協議來實現對等層之間的通信。通信。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構18 OSI參考模型只是描述了一些概念，用來協調進程間參考模型只是描述了一些概念，用來協調進程間通信標

18、準的制定；通信標準的制定； 在在OSI的范圍內，只有各種的協議是可以被實現的，的范圍內，只有各種的協議是可以被實現的，而各種產品只有和而各種產品只有和OSI的協議相一致時才能互連；的協議相一致時才能互連； OSI參考模型并不是一個標準，而是一個在制定標準參考模型并不是一個標準，而是一個在制定標準時所使用的概念性的框架。時所使用的概念性的框架。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構19OSI參考模型應用層表示層會話層傳輸層數據鏈路層物理層網絡層網絡應用數據表示 互連主機通信 端到端連接 尋址與路由接入介質二進制傳輸關鍵詞OSI各層的主要功能：第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體

19、系結構20OSI參考模型應用層表示層會話層傳輸層數據鏈路層物理層網絡層較高層：與應用有關較低層：與數據傳輸有關第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構21應用層表示層會話層傳輸層數據鏈路層物理層網絡層應用層表示層會話層傳輸層數據鏈路層物理層網絡層PDU協議數據單元數據流數據段數據段數據包數據包數據幀數據幀比特比特第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構222.OSI2.OSI環境中數據的傳輸環境中數據的傳輸 1 1）OSIOSI環境環境 在研究在研究OSI OSI 參考模型時，我們首先要清楚它所描述的范圍，這個參考模型時，我們首先要清楚它所描述的范圍，這個范圍就是范圍就是OSI

20、OSI環境。一般來說，物理層、數據鏈路層和網絡層的大部環境。一般來說，物理層、數據鏈路層和網絡層的大部分功能可以用硬件來實現，而高層基本上是通過軟件方式來實現的。分功能可以用硬件來實現，而高層基本上是通過軟件方式來實現的。 2 2）接口和服務）接口和服務 對等層協議之間交換的信息叫做對等層協議之間交換的信息叫做協議數據單元協議數據單元（PDU),PDUPDU),PDU加上加上協協議控制信息議控制信息（PCIPCI）組成）組成服務數據單元服務數據單元（SDUSDU）, ,相鄰層傳遞的是服務相鄰層傳遞的是服務數據單元信息。數據單元信息。 相鄰層通過相鄰層通過服務訪問點服務訪問點（SAP)SAP)來

21、提供服務，它是一個邏輯接口。來提供服務，它是一個邏輯接口。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構23 3 3）數據的封裝與解封）數據的封裝與解封 當數據需要通過網絡從一個結點傳送到另一個結點時，必當數據需要通過網絡從一個結點傳送到另一個結點時，必須在數據的頭部（和尾部）加入特定的協議頭（和協議尾）。須在數據的頭部（和尾部）加入特定的協議頭（和協議尾）。這種增加數據頭部（和尾部）的過程叫做數據的封裝。同樣，這種增加數據頭部（和尾部）的過程叫做數據的封裝。同樣，當數據到達接收方時，接收方要識別和提取協議信息，這個過當數據到達接收方時，接收方要識別和提取協議信息，這個過程叫做數據的解封，圖

22、程叫做數據的解封，圖3-33-3顯示了數據的封裝與解封過程。顯示了數據的封裝與解封過程。 網絡中數據的封裝與解封過程和生活中信件的發送接收過網絡中數據的封裝與解封過程和生活中信件的發送接收過程十分相似。程十分相似。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構24網絡中數據的封裝與解封網絡中數據的封裝與解封第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構25生活中信件的封裝、傳遞與解封生活中信件的封裝、傳遞與解封第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構26 4 4）完整的）完整的OSIOSI數據流動過程數據流動過程段段分組分組幀幀比特比特第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結

23、構27分層的好處：分層的好處：使網絡變得更簡單使網絡變得更簡單將網絡部件標準化將網絡部件標準化有利于模塊化設計有利于模塊化設計保證不同類型部件的互操作性保證不同類型部件的互操作性加快了技術發展的速度加快了技術發展的速度簡化了教育和學習簡化了教育和學習第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構283.3.物理層物理層 1 1）物理層的基本概念）物理層的基本概念 在物理信道實體之間合理的通過中間系統，為比特傳輸所需的在物理信道實體之間合理的通過中間系統，為比特傳輸所需的物理連接的建立、保持和釋放提供機械的、電氣的、功能特性和規物理連接的建立、保持和釋放提供機械的、電氣的、功能特性和規程特性的

24、手段。程特性的手段。 物理層為數據鏈路層實現無差錯的數據傳輸創造環境，但不負物理層為數據鏈路層實現無差錯的數據傳輸創造環境，但不負責傳輸的檢錯和糾錯任務。物理層協議規定了為此目的進行建立、責傳輸的檢錯和糾錯任務。物理層協議規定了為此目的進行建立、維持和拆除物理信道的有關功能和特性維持和拆除物理信道的有關功能和特性。 注意：物理層不是指連接計算機的具體的物理設備或傳輸介質。注意：物理層不是指連接計算機的具體的物理設備或傳輸介質。 2 2）物理層的功能）物理層的功能 （1 1）物理連接的建立和拆除）物理連接的建立和拆除 （2 2）物理層數據的傳輸）物理層數據的傳輸第第2章章 計算機網絡體系結構計算

25、機網絡體系結構29 3 3）物理層的特性）物理層的特性 （1 1）機械特性：規定了接口所用接線器的形狀和尺寸，接口）機械特性：規定了接口所用接線器的形狀和尺寸，接口引腳的個數、功能和排列，固定裝置等等。引腳的個數、功能和排列，固定裝置等等。 （2 2）電氣特性：主要規定了每種信號的電平、信號的脈沖寬）電氣特性：主要規定了每種信號的電平、信號的脈沖寬度、允許的數據傳輸速率和最大傳輸距離等。度、允許的數據傳輸速率和最大傳輸距離等。 （3 3）功能特性：規定了接口電路各個引腳的功能和作用。）功能特性：規定了接口電路各個引腳的功能和作用。 （4 4）規程特性：反映了利用接口進行傳輸比特流的全過程及）規

26、程特性：反映了利用接口進行傳輸比特流的全過程及事件發生的可能順序，它涉及到信號的傳輸方式，主要規定的事件發生的可能順序，它涉及到信號的傳輸方式，主要規定的是接口電路信號發出的時序、應答關系和操作過程。是接口電路信號發出的時序、應答關系和操作過程。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構304.4.數據鏈路層數據鏈路層 1 1）數據鏈路層的基本概念）數據鏈路層的基本概念 將實現控制數據傳輸協議的軟硬件加到物理鏈路上，就構成將實現控制數據傳輸協議的軟硬件加到物理鏈路上，就構成了數據鏈路。因此，數據鏈路是一個邏輯鏈路。了數據鏈路。因此，數據鏈路是一個邏輯鏈路。 2 2）數據鏈路層的功能）數

27、據鏈路層的功能 數據鏈路層的功能就是實現實體間信息的正確傳輸，通過進數據鏈路層的功能就是實現實體間信息的正確傳輸，通過進行必要的同步控制、差錯控制、流量控制，為網絡層提供可靠的、行必要的同步控制、差錯控制、流量控制，為網絡層提供可靠的、無錯的數據信息。無錯的數據信息。 （1 1）鏈路管理：指的是對數據鏈路層連接的建立、維持和釋放。）鏈路管理：指的是對數據鏈路層連接的建立、維持和釋放。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構31 （2 2）幀同步：接收方應當從收到的比特流中準確的區分出一幀）幀同步：接收方應當從收到的比特流中準確的區分出一幀的開始和結束。的開始和結束。 （3 3）流量控

28、制）流量控制: :控制發送方發送數據的速率控制發送方發送數據的速率, ,避免超過接收方接避免超過接收方接受能力。受能力。 （4 4）差錯控制：常用的差錯控制方法有前向糾錯、檢錯重發，）差錯控制：常用的差錯控制方法有前向糾錯、檢錯重發，并利用計時器等控制技術。并利用計時器等控制技術。 （5 5）透明傳輸：無論傳輸數據是由什么樣的比特組合起來的，）透明傳輸：無論傳輸數據是由什么樣的比特組合起來的，都能在數據鏈路上傳送，這就是透明傳輸。都能在數據鏈路上傳送，這就是透明傳輸。 （6 6）尋址：基于幀的目標）尋址：基于幀的目標MACMAC地址，有別于網絡層基于數據包的地址，有別于網絡層基于數據包的目標網

29、絡地址。目標網絡地址。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構32 3 3）數據鏈路層的協議）數據鏈路層的協議 面向字符的通信控制規程：以字符為傳輸信息的基本單位，通面向字符的通信控制規程：以字符為傳輸信息的基本單位，通過控制字符來控制信息傳輸，控制字符要避免與用戶信息混淆，在過控制字符來控制信息傳輸，控制字符要避免與用戶信息混淆，在早期的通信中應用較廣泛。早期的通信中應用較廣泛。 典型的協議有典型的協議有IBMIBM公司的公司的BSCBSC協議。協議。 面向比特的通信控制規程：數據和控制信息獨立，統一以幀為面向比特的通信控制規程：數據和控制信息獨立，統一以幀為傳輸單位，傳輸效率高，

30、可靠性強。典型的協議有高級數據鏈路控傳輸單位，傳輸效率高，可靠性強。典型的協議有高級數據鏈路控制（制（HDLC)HDLC)協議。協議。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構335.5.網絡層網絡層 1 1）網絡層的功能）網絡層的功能 網絡層是通信子網的最高層，它的主要用途是實現通信子網內網絡層是通信子網的最高層，它的主要用途是實現通信子網內源結點和目標結點之間網絡連接的建立、維持和終止，并通過網絡源結點和目標結點之間網絡連接的建立、維持和終止，并通過網絡連接傳送分組?？梢哉f，網絡層是體系結構中的核心層次。連接傳送分組。可以說，網絡層是體系結構中的核心層次。 2 2）網絡層提供的服務

31、及典型協議）網絡層提供的服務及典型協議 網絡層提供的服務有兩種類型：面向連接的網絡服務和面向無網絡層提供的服務有兩種類型：面向連接的網絡服務和面向無連接的網絡服務。連接的網絡服務。 面向連接的服務和電話系統的工作模式相似，典型的服務是虛面向連接的服務和電話系統的工作模式相似，典型的服務是虛電路，采用虛電路服務的典型三層協議是電路，采用虛電路服務的典型三層協議是X.25X.25協議。協議。 面向無連接的服務和郵政系統中信件的投遞過程相似，典型的面向無連接的服務和郵政系統中信件的投遞過程相似，典型的服務是數據報，采用數據報服務的典型三層協議是服務是數據報，采用數據報服務的典型三層協議是IPIP協議

32、。協議。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構34 3 3）路由選擇）路由選擇 路由選擇就是根據一定的原則和算法，在傳輸路徑上找出一條路由選擇就是根據一定的原則和算法，在傳輸路徑上找出一條通往目的結點的最佳路徑。路由選擇是網絡層最主要的功能，路由通往目的結點的最佳路徑。路由選擇是網絡層最主要的功能，路由選擇協議的核心是路由選擇算法。選擇協議的核心是路由選擇算法。 路由選擇算法必須滿足如下要求：路由選擇算法必須滿足如下要求： 正確性、簡單性、健壯性、穩定性、公平性和最優化。正確性、簡單性、健壯性、穩定性、公平性和最優化。 路由選擇算法大致上可分為兩類：靜態路由選擇算法和動態路路由選擇

33、算法大致上可分為兩類：靜態路由選擇算法和動態路由選擇算法。由選擇算法。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構356.6.傳輸層傳輸層 1 1）端對端通信的概念）端對端通信的概念 和網絡層不同，傳輸層是為網絡環境中主機的應用層應用進程和網絡層不同，傳輸層是為網絡環境中主機的應用層應用進程提供端到端進程通信服務的，由物理層、數據鏈路層和網絡層組成提供端到端進程通信服務的，由物理層、數據鏈路層和網絡層組成的通信子網則只提供主機之間點對點的通信，如源主機路由器、的通信子網則只提供主機之間點對點的通信，如源主機路由器、路由器路由器、路由器目的主機，不會涉及到程序或應用進程路由器路由器、路由器目

34、的主機，不會涉及到程序或應用進程的概念。的概念。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構36第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構37 2 2）傳輸層的功能）傳輸層的功能 傳輸層和網絡層的接口既是層次間的接口，也是通信子網和傳輸層和網絡層的接口既是層次間的接口，也是通信子網和資源子網的接口，所以，傳輸層是體系結構中的關鍵層次。傳輸資源子網的接口，所以，傳輸層是體系結構中的關鍵層次。傳輸層反映并擴展了網絡層的服務功能，屏蔽掉了各類通信子網的差層反映并擴展了網絡層的服務功能，屏蔽掉了各類通信子網的差異，向用戶提供一個統一的接口。對傳輸層來說，通信子網提供異，向用戶提供一個統一的

35、接口。對傳輸層來說，通信子網提供的服務越完善，傳輸層的協議就越簡單；反之傳輸層的協議越復的服務越完善，傳輸層的協議就越簡單；反之傳輸層的協議越復雜。雜。 因此，傳輸層的功能就是在網絡層的基礎上，完成端對端數因此，傳輸層的功能就是在網絡層的基礎上，完成端對端數據的可靠性傳輸。據的可靠性傳輸。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構38 3 3）傳輸層的協議）傳輸層的協議 在計算機網絡中，服務質量簡稱在計算機網絡中，服務質量簡稱QoSQoS。它反映了傳輸質量。它反映了傳輸質量及服務的可用性，它是用于衡量傳輸層性能的。服務質量主要及服務的可用性，它是用于衡量傳輸層性能的。服務質量主要包括：

36、連接建立延遲、連接建立失敗概率、吞吐量、傳輸延遲、包括：連接建立延遲、連接建立失敗概率、吞吐量、傳輸延遲、殘留差錯率、安全保護。殘留差錯率、安全保護。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構397.7.會話層會話層 1 1）會話層的概念）會話層的概念 在在OSIOSI環境中，一次會話就是兩個用戶進程之間為完成一次通信環境中，一次會話就是兩個用戶進程之間為完成一次通信而建立的會話連接。應用進程之間為完成某項處理任務而需進行一而建立的會話連接。應用進程之間為完成某項處理任務而需進行一系列內容相關的信息交換，會話層就是為有序的、方便地控制這種系列內容相關的信息交換，會話層就是為有序的、方便

37、地控制這種信息交換提供控制機制。信息交換提供控制機制。 2 2）會話層的功能）會話層的功能 會話層位于傳輸層和表示層之間，其基本功能是在傳輸層提供會話層位于傳輸層和表示層之間，其基本功能是在傳輸層提供服務的基礎上再為表示層提供服務。包括會話方式、會話協調、會服務的基礎上再為表示層提供服務。包括會話方式、會話協調、會話同步等內容。話同步等內容。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構40 3 3）會話層提供的服務）會話層提供的服務 會話層提供的服務主要是會話連接的管理和會話數據交換兩會話層提供的服務主要是會話連接的管理和會話數據交換兩個方面。個方面。 會話連接管理服務使得一個應用層的進

38、程在一個完整的活動會話連接管理服務使得一個應用層的進程在一個完整的活動中，通過表示層提供的服務，與對等應用進程建立和維持一條暢中，通過表示層提供的服務，與對等應用進程建立和維持一條暢通的通信信道。通的通信信道。 數據交換服務為兩個應用進程提供在信道上交換會話單元的數據交換服務為兩個應用進程提供在信道上交換會話單元的手段。會話單元是一次活動中數據的基本交換單位。手段。會話單元是一次活動中數據的基本交換單位。 此外，會話服務還包括會話活動的管理，隔離服務，會話同此外，會話服務還包括會話活動的管理，隔離服務，會話同步管理、故障管理等內容。步管理、故障管理等內容。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網

39、絡體系結構418.8.表示層表示層 1 1）表示層的概念）表示層的概念 表示層是表示層是OSIOSI的第的第6 6層，它的目的是處理有關被傳送數據的表示層，它的目的是處理有關被傳送數據的表示問題。問題。 2 2）表示層的功能）表示層的功能 （1 1）數據語法轉換）數據語法轉換 語法轉換涉及代碼轉換和字符集的轉換，數語法轉換涉及代碼轉換和字符集的轉換，數據格式的修改等。據格式的修改等。 （2 2）數據語法的表示）數據語法的表示 表示層提供在連接初始選擇一種語法，隨表示層提供在連接初始選擇一種語法，隨后可選擇另一種數據語法的方法。后可選擇另一種數據語法的方法。 （3 3）連接管理）連接管理 利用會

40、話層服務建立表示連接，管理在這個連接利用會話層服務建立表示連接，管理在這個連接上的數據傳送和同步控制，以及連接的釋放等。上的數據傳送和同步控制，以及連接的釋放等。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構42 （4 4）數據壓縮）數據壓縮 數據壓縮是采用某種編碼技術，在保持數據原數據壓縮是采用某種編碼技術，在保持數據原意的基礎上減少傳送或存儲的信息量，以滿足通信帶寬的要求。意的基礎上減少傳送或存儲的信息量，以滿足通信帶寬的要求。 （5 5）數據加密）數據加密 數據加密可以增加數據的安全性，對于網絡的數據加密可以增加數據的安全性，對于網絡的安全有十分重要的意義。安全有十分重要的意義。 （

41、6 6）數據編碼）數據編碼 不同的機器有不同的代碼來表示字符串、整型不同的機器有不同的代碼來表示字符串、整型數等。交換中使用的數據結構可以用抽象的方式來定義，并且使數等。交換中使用的數據結構可以用抽象的方式來定義，并且使用標準的編碼方式。表示層管理這些抽象數據結構，并且在計算用標準的編碼方式。表示層管理這些抽象數據結構，并且在計算機內部表示法和網絡的標準表示法之間進行轉換。機內部表示法和網絡的標準表示法之間進行轉換。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構439.9.應用層應用層 1 1）應用層的概念）應用層的概念 應用層是應用層是OSIOSI參考模型的最高層，它直接與用戶和應用程序打

42、交參考模型的最高層，它直接與用戶和應用程序打交道，為用戶使用網絡服務提供了接口。由于應用類型的復雜性和多道，為用戶使用網絡服務提供了接口。由于應用類型的復雜性和多樣性，目前為止應用層還沒有一套完整的標準，是一個范圍很廣的樣性，目前為止應用層還沒有一套完整的標準，是一個范圍很廣的研究領域。研究領域。 應用層是直接為用戶的應用進程提供服務的。但是需要注意，應用層是直接為用戶的應用進程提供服務的。但是需要注意，應用層并不等同于一個應用程序。應用層并不等同于一個應用程序。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構442 2）應用層的協議）應用層的協議 （1 1）虛擬終端協議（）虛擬終端協議（V

43、TPVTP）：虛擬終端協議就是在對等實體之間）：虛擬終端協議就是在對等實體之間實施的一套通信約定，其目的就是把實際終端的特性變成標準的實施的一套通信約定，其目的就是把實際終端的特性變成標準的形式，即網絡虛擬終端的形式。形式，即網絡虛擬終端的形式。 （2 2）文件傳輸協議（）文件傳輸協議（FTPFTP）和簡單文件傳輸協議（）和簡單文件傳輸協議（TFTPTFTP）：）：FTPFTP是用于文件傳輸的是用于文件傳輸的InternetInternet標準，它支持文本文件和面向二進制標準，它支持文本文件和面向二進制流的文件結構，適合于遠距離、可靠性較差線路上的文件傳輸。流的文件結構，適合于遠距離、可靠性較

44、差線路上的文件傳輸。TFTPTFTP通常用于比較穩定、可靠的局域網內部，進行文件傳輸。通常用于比較穩定、可靠的局域網內部，進行文件傳輸。 （3 3）其他常用應用層協議：簡單郵件傳輸協議）其他常用應用層協議：簡單郵件傳輸協議SMTPSMTP、簡單網絡、簡單網絡管理協議管理協議SNMPSNMP、Telnet Telnet 、 HTTP HTTP 、WWW WWW 、 DNSDNS。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構451.TCP/IP1.TCP/IP體系結構的層次劃分體系結構的層次劃分 1 1）TCP/IPTCP/IP的產生和發展的產生和發展 TCP/IPTCP/IP協議不是某一標

45、準化組織提出的正式標準，但已經被公協議不是某一標準化組織提出的正式標準，但已經被公認為事實上的工業標準。認為事實上的工業標準。 TCP/IPTCP/IP協議從發展到現在，一共出現了協議從發展到現在，一共出現了6 6個版本，目前我們使個版本，目前我們使用的主要是版本用的主要是版本4 4 ，它的網絡層，它的網絡層IPIP協議一般記作協議一般記作Ipv4Ipv4。版本。版本5 5是基是基于于OSIOSI模型提出的，由于層次變化大，代價高，只是處于建議階段，模型提出的，由于層次變化大，代價高，只是處于建議階段，并未形成標準。版本并未形成標準。版本6 6我們稱為下一代的我們稱為下一代的IPIP協議，記作

46、協議，記作IPv6IPv6。 2.3 TCP/IP2.3 TCP/IP體系結構體系結構第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構46 2 2）TCP/IPTCP/IP的特點的特點 （1 1）開放的協議標準：可以免費使用，并且獨立與特定的計）開放的協議標準：可以免費使用，并且獨立與特定的計算機硬件與操作系統。算機硬件與操作系統。 （2 2）統一分配網絡地址：使整個）統一分配網絡地址：使整個TCP/IPTCP/IP設備在網絡中具有唯設備在網絡中具有唯一的一的IPIP地址。地址。 （3 3）適應性強：可同時適用于局域網、廣域網以及互聯網中。）適應性強：可同時適用于局域網、廣域網以及互聯網中。

47、（4 4）標準化的高層協議：可為用戶提供多種可靠的網絡服務。）標準化的高層協議：可為用戶提供多種可靠的網絡服務。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構47 3 3）TCP/IPTCP/IP參考模型的層次劃分參考模型的層次劃分 TCP/IPTCP/IP體系結構將網絡劃分為應用層、傳輸層、互連層、和體系結構將網絡劃分為應用層、傳輸層、互連層、和網絡接口層四層。網絡接口層四層。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構48TCP/IP體系結構與體系結構與OSI參考模型的對應關系參考模型的對應關系第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構492.TCP/IP2.TCP/IP體系結

48、構中各層的功能體系結構中各層的功能 1 1）網絡接口層）網絡接口層 網絡接口層是最低層，它負責通過網絡發送和接收網絡接口層是最低層，它負責通過網絡發送和接收IPIP數據報。數據報。TCP/IPTCP/IP體系結構并未對網絡接口層使用的協議做硬性的規定，它允體系結構并未對網絡接口層使用的協議做硬性的規定，它允許主機連入網絡時使用多種現成的與流行的協議，例如局域網協議許主機連入網絡時使用多種現成的與流行的協議，例如局域網協議或其他一些協議。或其他一些協議。 2 2）互連層）互連層 互連層是互連層是TCP/IPTCP/IP體系結構的第二層，它實現的功能相當于體系結構的第二層，它實現的功能相當于OSI

49、OSI參考模型網絡層的無連接網絡服務。互聯層負責把源主機的數據報參考模型網絡層的無連接網絡服務。互聯層負責把源主機的數據報發送到目的主機，并可以實現跨網傳輸。發送到目的主機，并可以實現跨網傳輸。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構50 互連層的主要功能包括：互連層的主要功能包括：（1 1）處理來自傳輸層的分組發送請求。在收到請求后，將分組裝）處理來自傳輸層的分組發送請求。在收到請求后，將分組裝入入IPIP數據報，填充報頭，選擇路徑，然后將數據報發送到相應的網數據報，填充報頭，選擇路徑，然后將數據報發送到相應的網絡接口。絡接口。（2 2）處理接收的數據報。在收到其他主機發送的數據報后

50、，檢查）處理接收的數據報。在收到其他主機發送的數據報后，檢查目的地址，需要轉發則選擇路徑轉發出去；如目的地址為本結點目的地址，需要轉發則選擇路徑轉發出去；如目的地址為本結點IPIP地址，則除去報頭送交傳輸層處理。地址，則除去報頭送交傳輸層處理。（3 3）處理互聯網絡中，路徑、流量控制、擁塞控制等問題。）處理互聯網絡中，路徑、流量控制、擁塞控制等問題。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構51 3 3）傳輸層）傳輸層 傳輸層是傳輸層是TCP/IPTCP/IP參考模型的第三層，在互聯層之上，主要處理參考模型的第三層，在互聯層之上，主要處理應用進程之間的端到端的通信。這和應用進程之間的端到

51、端的通信。這和OSIOSI參考模型中的傳輸層的功能參考模型中的傳輸層的功能是相似的。是相似的。 4 4）應用層）應用層 TCP/IPTCP/IP參考模型省略了會話層和表示層，應用層位于傳輸層之參考模型省略了會話層和表示層，應用層位于傳輸層之上，是其最高層，它通過使用傳輸層所提供的服務，直接向用戶上，是其最高層，它通過使用傳輸層所提供的服務，直接向用戶（用戶的應用程序）提供服務。它包括了所有的高層協議，并不斷（用戶的應用程序）提供服務。它包括了所有的高層協議，并不斷有新的協議加入，基于這些協議，應用層向用戶提供眾多的網絡應有新的協議加入，基于這些協議，應用層向用戶提供眾多的網絡應用。用。第第2章

52、章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構523.TCP/IP3.TCP/IP體系結構中的協議棧體系結構中的協議棧 計算機網絡的層次結構使網絡中的各個層次的協議形成了一種計算機網絡的層次結構使網絡中的各個層次的協議形成了一種從上到下的依賴關系。在計算機網絡中，從上至下相互依賴的各種從上到下的依賴關系。在計算機網絡中，從上至下相互依賴的各種協議就形成了網絡中的協議棧。協議就形成了網絡中的協議棧。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構53TCP/IP參考模型參考模型TCP/IP協議棧協議棧第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構54OSIOSI和和TCP/IPTCP/IP的比較：的

53、比較：1.1.共同點共同點層次化的結構。層次化的結構。2.OSI2.OSI的主要問題的主要問題定義復雜，實現困難，有些功能在每一層重復出現，效率低下。定義復雜，實現困難，有些功能在每一層重復出現，效率低下。3.TCP/IP3.TCP/IP的主要問題的主要問題網絡接口層并不是實際的一層，各層的功能定義與實現方法沒網絡接口層并不是實際的一層，各層的功能定義與實現方法沒能區分開來等。能區分開來等。2.4 OSI2.4 OSI與與TCP/IPTCP/IP參考模型的比較參考模型的比較第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構55對OSI參考模型的評價 層次數量與內容選擇不是很好，會話層很少用到，表

54、層次數量與內容選擇不是很好，會話層很少用到，表示層幾乎是空的，數據鏈路層與網絡層有很多的子層示層幾乎是空的，數據鏈路層與網絡層有很多的子層插入；插入； 尋址、流控與差錯控制在每一層里都重復出現，降低尋址、流控與差錯控制在每一層里都重復出現，降低系統效率；系統效率； 數據安全性、加密與網絡管理在參考模型的設計初期數據安全性、加密與網絡管理在參考模型的設計初期被忽略了；被忽略了； 參考模型的設計更多是被通信的思想所支配，不適合參考模型的設計更多是被通信的思想所支配，不適合于計算機與軟件的工作方式；于計算機與軟件的工作方式； 嚴格按照層次模型編程的軟件效率很低。嚴格按照層次模型編程的軟件效率很低。第

55、第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構56對TCP/IP參考模型評價 在服務、接口與協議的區別上不很清楚，一個好在服務、接口與協議的區別上不很清楚，一個好的軟件工程應該將功能與實現方法區分開，參考的軟件工程應該將功能與實現方法區分開，參考模型不適合于其他非模型不適合于其他非TCP/IP協議族；協議族； TCP/IP參考模型的主機參考模型的主機-網絡層本身并不是實際網絡層本身并不是實際的一層；的一層； 物理層與數據鏈路層的劃分是必要和合理的，而物理層與數據鏈路層的劃分是必要和合理的，而TCP/IP參考模型卻沒有做到這點。參考模型卻沒有做到這點。 第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體

56、系結構57一種建議的參考模型 應 用 層傳 輸 層網 絡 層數據鏈路層物 理 層第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構581IP地址的含義地址的含義 所謂所謂IP地址就是給每一個直接與地址就是給每一個直接與Internet相連的相連的主機分配一個在全世界范圍唯一的網絡地址。它是主機分配一個在全世界范圍唯一的網絡地址。它是32位的無符號二進制數，分為位的無符號二進制數，分為4個字節，以個字節，以X.X.X.X表示，表示，每個每個X為為8位，對應的十進制取值為位，對應的十進制取值為0255，例：，例： 。 IP地址又分為網絡地址和主機地址兩部分。地址又分為網絡地址

57、和主機地址兩部分。 網絡地址主機地址2.5 IP地址第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構59 IP地址的結構使地址的結構使IP網絡的尋址分兩步進行，這就是：網絡的尋址分兩步進行，這就是： 先按先按IP地址中的網絡地址地址中的網絡地址net-id把網絡找到把網絡找到 再按主機地址再按主機地址host-id把主機找到。把主機找到。 Internet入網主機使用的入網主機使用的IP地址現在由地址現在由Internet網絡網絡信息中心進行分配，地址分配是逐級進行的。信息中心進行分配，地址分配是逐級進行的。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構602 2、 IPIP地址分類與使用地

58、址分類與使用 IPIP地址的分類地址的分類A A類地址：最高位是類地址：最高位是0 0，隨后的，隨后的7 7位是網絡地址，最后位是網絡地址，最后2424位是主機地址；位是主機地址；B B類地址：最高兩位分別是類地址：最高兩位分別是1 1和和0 0，隨后的，隨后的1414位是網絡地址，最后位是網絡地址，最后1616位位是主機地址；是主機地址；C C類地址：最高的三位是類地址：最高的三位是110110，隨后的，隨后的2121位是網絡地址，最后位是網絡地址，最后8 8位是主位是主機地址。機地址。D D類地址：最高的四位是類地址：最高的四位是11101110，隨后的所有位用來做組播地址使用。，隨后的所

59、有位用來做組播地址使用。E E類地址：最高的五位是類地址：最高的五位是1111011110，這類地址為保留地址，不使用。，這類地址為保留地址，不使用。第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構61網絡號(7位)主機號(24位)A類地址1816243210網絡號(14位)主機號(16位)B類地址110網絡號(21位)主機號(8位)C類地址1110組播地址(28位)D類地址11110保留用于實驗和將來使用E類地址主機地址范圍到55到55到55到23

60、55到550第第2章章 計算機網絡體系結構計算機網絡體系結構62A類IP地址 A類類IP地址的網絡號長度為地址的網絡號長度為7位，主機號長度為位，主機號長度為24位；位； A類地址是從：類地址是從：55； 網絡號長度為網絡號長度為7位，從理論上可以有位，從理論上可以有27=128個網絡；個網絡； 網絡號為全網絡號為全0和全和全1（用十進制表示為（用十進制表示為0與與127）的兩）的兩個地址保留用于特殊目的，實際允許有個地址保留用于特殊目的，實際允許有126個不同的個不同的A類網絡；類網絡；