計算機網絡

授課班級：B0803、04授課教師：姜春霞TEL-mail：ly_whhf@126.com課前回顧！！按邏輯功能：計算機網絡可分為兩部分?計算機網絡拓撲結構？通信子網數據交換方式分類？各種數據交換方式的原理和特點？第2章網絡體系結構與網絡協議本章學習要求：掌握：協議、層次、接口與網絡體系結構的基本概念掌握：網絡體系結構的層次化研究方法掌握：OSI參考模型及各層的基本服務功能掌握：TCP/IP參考模型的層次劃分、各層的基本服務功能與主要協議了解：OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較引入計算機之間通信必須遵守標準和規范OSI參考模型是計算機通信的開放式標準網絡層次模型結構網絡層次結構

如何實現異構性網絡之間的數據通信？

這就是網絡體系結構要解決的問題。網絡體系結構解決異質性網絡的通信問題采用的是分層方法。層次結構層次結構就是把一個復雜的系統設計問題分解成多個層次分明的局部問題，并規定每一層所必須完成的功能。基本的網絡體系結構就是層次結構模型。

現實社會存在的郵政系統2.1網絡體系結構的基本概念網絡協議是為網絡數據交換而制定的規則、約定與標準網絡協議的三要素：語義、語法與時序；語義：控制信息的內容，需要做出的動作及響應；

語法：數據與控制信息的格式、數據編碼等；時序：事件先后順序和速率匹配。2.1.1網絡協議networkprotocol

網絡體系結構（NetworkArchitecture）指網絡層次結構模型和各層協議的集合或者精確定義計算機網絡及其部件所應完成的功能的。

對等層：不同系統的相同層次。（同等層）

接口（interface）：同一系統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上層的服務。

服務訪問點（ServiceAccessPoint,SAP)：同一系統相鄰兩層實體交換信息的地方。是相鄰兩層實體的邏輯接口。

服務：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。從信息角度看，各層的服務分為：面向連接的服務和面向無連接的服務網絡體系結構NetworkArchitecture對等層間通信物理層數據鏈路層傳輸層網絡層會話層應用層表示層物理層數據鏈路層傳輸層網絡層會話層應用層表示層OSI參考模型在制定計算機網絡標準方面，起著很大作用的兩大國際組織是：

國際電報與電話咨詢委員會CCITT，ConsultativeCommitteeonInternationalTelegraphandTelephone國際標準化組織ISO，InternationalStandardsOrganizationCCITT與ISO的工作領域是不同的：CCITT主要是考慮通信標準的制定ISO主要是考慮信息處理與網絡體系結構OSI參考模型網絡世界的法律!OSI參考模型：OpenSystemInterconnect開放系統互連參考模型OSI參考模型是由ISO（國際標準化組織）定義的OSI參考模型處理數據格式提供應用程序間通信建立，維護和管理會話端到端的連接尋址和路由選擇介質訪問，鏈路管理比特流傳輸1物理層2數據鏈路層4傳輸層3網絡層5會話層7應用層6表示層PhysicalLayerDataLinkLayerNetworkLayerTransportLayerSessionLayerPresentationLayerApplicationLayer鏈路層協議物理層協議網絡層協議分組流比特流幀流報文流應用層7應用層傳輸層4傳輸層網絡層3網絡層鏈路層2鏈路層物理層1物理層表示層6表示層會話層5會話層報文流報文流報文流網絡層網絡層鏈路層鏈路層物理層物理層子網內部協議轉發節點轉發節點通信子網網絡標準化與模型層次間關系物理層數據鏈路層傳輸層網絡層會話層應用層表示層物理層數據鏈路層傳輸層網絡層會話層應用層表示層傳輸介質對等層間通信物理層數據鏈路層傳輸層網絡層會話層應用層表示層物理層數據鏈路層傳輸層網絡層會話層應用層表示層OSI參考模型OSI模型每層都有自己的功能集層與層之間相互獨立又相互依靠上層依賴于下層，下層為上層提供服務17OSI參考模型各層的功能物理層的主要功能：物理層處于OSI參考模型的最底層。物理層的主要功能是利用物理傳輸介質，為數據鏈路層提供連接，主要負責在物理連接上傳輸二進制比特流。（1）機械特性物理連接時所使用可接插連接器的形狀和尺寸，以及連接器中引腳的數量與排列等。（2）電氣特性物理連接上傳輸二進制比特流時線路上信號電平高低、阻抗匹配、傳輸速率與距離限制。（3）功能特性物理接口上各條信號線的功能分配和準確定義，說明某些連線上出現的某一電平所表示的意義。（4）規程特性定義了信號線進行二進制比特流傳輸的一組操作過程。物理層的四個特性：數據鏈路層的主要功能：在物理層提供比特流傳輸服務的基礎上，在通信的實體之間建立數據鏈路連接，傳送以幀為單位的數據，采用差錯控制、流量控制方法，使有差錯的物理線路變成無差錯的數據鏈路。鏈路：數據傳輸中任何兩個相鄰節點間傳輸信息的物理線路。在網絡中，從一方到另一方的通信通常是由許多鏈路串接而成的，這就是數據鏈路，也稱數據通路。幀(Frame)——數據鏈路層中的信息傳輸單位。（幀分為幀頭、信息和幀尾3個字段。）網絡層的主要功能：網絡層主要任務是通過路由算法，為分組通過通信子網選擇最適當的路徑。它要實現路由選擇、阻塞控制與網絡互聯等功能傳輸層的主要功能：傳輸層的主要任務是向用戶提供可靠的端到端（End-to-End）服務，透明地傳送報文。它向高層屏蔽了下層數據通信的細節，因而是計算機通信體系結構中最關鍵的一層。會話層的主要功能：會話層的主要任務是組織兩個會話進程之間的通信，并管理數據交換。表示層的主要功能：表示層主要用于處理在兩個通信系統中交換信息的表示方式，它包括數據格式變換、數據加密與解密、數據壓縮與恢復等功能。應用層的主要功能:應用層的作用主要是為應用程序提供接口，從而使得應用程序能夠使用網絡服務。常見的應用層協議http、ftp、smtp、pop3、telnet、dns等允許接入網絡資源應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層建立、管理和終止會話將分組從源端傳送到目的端；提供網絡互聯在媒體上傳輸比特；提供機械的和電氣的規約對數據進行轉換、加密和壓縮提供可靠的進程到進程的報文傳輸和差錯恢復將比特組裝成幀；提供節點到節點方式的傳輸OSI參考模型各層功能例子1FTP允許你選擇binary和ASCII兩種傳輸方式。如果是binary方式，發送端就不會改變文件的內容。如果是ASCII方式，發送端就會先把內容從發送端的字符集轉換成標準的ASCII碼再發送。接受端再從ASCII碼轉換為本地的字符集。表示層例子2例如：增加一個傳輸文件的選項，即文件傳輸服務。應用層例子3從ATM提款機提款時，需要插卡、輸入密碼、輸入提款金額、提取現金。每一步都需要上一步確認。會話層例子4對于一個運行IP的Cisco路由器來說，它會檢查包的目的IP，將這個IP同路由表進行比較，如果輸出界面需要一個比較小的包的話，還需要對包進行分片，然后將包送入隊列等待發送。網絡層例子5TCP提供了一個4200字節的數據段給IP進行投遞。如果某種媒體不能傳輸4200個字節的包，那么IP將對數據進行分片。這樣，接收端的TCP也許就會接收到3個不同的1400字節的段。并且，接收段可能按照和發送不同的順序接收，所以它需要記錄接收的段，并將它們重組為4200字節的段。然后將數據送給上一層。傳輸層例子6RJ45定義了連接器的形狀和電纜芯/針的數量。Ethernet和802.3定義了1，2，3，6芯/針的使用。所以一根給Ethernet使用的帶有RJ45連接器的5類電纜，同時應用了Ethernet和802.3對應層規范。物理層復習1、OSI參考模型按順序有哪些層？（）A、應用層、傳輸層、網絡層、物理層B、應用層、表示層、會話層、網絡層、傳輸層、數據鏈路層、物理層C、應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層D、應用層、會話層、傳輸層、物理層2、在OSI七層模型中，網絡層的功能有（）A、確保數據的傳送正確無誤B、確定數據包如何轉發與路由C、在信道上傳送比特流D、糾錯與流控CB復習：續13、在OSI七層模型中，（

）哪一層實現對數據的加密。A、傳輸層 B、表示層C、應用層 D、網絡層4、網絡層傳輸的數據叫做（）。A、比特 B、包 C、段 D、幀BB5、TCP/IP協議棧中傳輸層的協議有（

）A、TCP B、ICMP C、UDP D、IPAC復習：續26、數據從上到下封裝的格式為（）。A、比特包幀段數據B、數據段包幀比特C、比特幀包段數據D、數據包段幀比特B2.2.4OSI環境中的數據傳輸過程1.OSI環境（OSIenvironment）2.OSI環境中的數據傳輸過程

OSI中數據傳輸過程OSI參考模型中，對等層協議之間交換的信息單元統稱為協議數據單元(PDU,ProtocolDataUnit)。而傳輸層及以下各層的PDU另外還有各自特定的名稱：傳輸層——報文（message）

網絡層——分組（數據報）（Packet）數據鏈路層——數據幀（Frame）物理層——比特（Bit）OSI中數據傳輸過程數據封裝一臺計算機要發送數據到另一臺計算機，數據首先必須打包，打包的過程成為封裝。封裝就是在數據前面加上特定的協議頭部。OSI參考模型7層的運行方式各層的數據單元ALPLSLTLNLDLPHL7654321分組(Packet)幀(Frame)比特流(BitsStream)TPDUAPDUPPDUSPDUPacketHeader+TPDUFH+Packet+FT0100011010110011100101101TH+SPDUAPDUPH+APDUSH+PPDUPDU:ProtocolDataUnit，協議數據單元物理層數據鏈路層網絡層傳輸層會話層表示層應用層PB系統B物理層數據鏈路層網絡層傳輸層會話層表示層應用層PA系統A物理層數據鏈路層網絡層物理層數據鏈路層網絡層傳輸介質OSI中的數據流報文分組幀結點2結點1網絡中數據的流動主機A主機BAPDUPPDUSPDUTPDUPacketFrameBits7654321APDUPPDUSPDUTPDUPacketFrameBits7654321PacketFrameBits路由器網絡1網絡2主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2應用進程數據先傳送到應用層加上應用層首部，成為應用層

PDU主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2應用層PDU再傳送到運輸層加上運輸層首部，成為運輸層報文主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2運輸層報文再傳送到網絡層加上網絡層首部，成為IP數據報（或分組）主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2IP數據報再傳送到數據鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數據鏈路層幀主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2數據鏈路層幀再傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體主機

1

向主機

2

發送數據應用層(applicationlayer)5432154321物理傳輸媒體主機

1AP2AP1電信號（或光信號）在物理媒體中傳播從發送端物理層傳送到接收端物理層主機

2主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2物理層接收到比特流，上交給數據鏈路層主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2數據鏈路層剝去幀首部和幀尾部取出數據部分，上交給網絡層主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2網絡層剝去首部，取出數據部分上交給運輸層主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2運輸層剝去首部，取出數據部分上交給應用層主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2應用層剝去首部，取出應用程序數據上交給應用進程主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2我收到了

AP1

發來的應用程序數據！主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2應用程序數據應用層首部H510100110100101比特流110101110101注意觀察加入或剝去首部（尾部）的層次應用程序數據H5應用程序數據H4H5應用程序數據H3H4H5應用程序數據H4運輸層首部H3網絡層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

210100110100101比特流110101110101計算機2的物理層收到比特流后交給數據鏈路層H2T2H3H4H5應用程序數據H3H4H5應用程序數據主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2數據鏈路層剝去幀首部和幀尾部后把幀的數據部分交給網絡層H2T2H3H4H5應用程序數據H4H5應用程序數據H3H4H5應用程序數據主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2網絡層剝去分組首部后把分組的數據部分交給運輸層H5應用程序數據H4H5應用程序數據主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2運輸層剝去報文首部后把報文的數據部分交給應用層應用程序數據H5應用程序數據主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2應用層剝去應用層PDU首部后把應用程序數據交給應用進程主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2我收到了

AP1

發來的應用程序數據！TheOSIReferenceModel2.2.5面向連接服務與無連接服務通信服務可以分為兩大類：面向連接服務（connect-orientedservice）無連接服務（connectlessservice）

面向連接服務的特點面向連接服務的數據傳輸過程必須經過連接建立、連接維護與釋放連接的三個過程；面向連接服務的在數據傳輸過程中，各分組可以不攜帶目的結點的地址；面向連接數據傳輸的收發數據順序不變，傳輸可靠性好，但是協議復雜，通信效率不高。無連接服務的特點無連接服務的每個分組都攜帶完整的目的結點地址，各分組在系統中是獨立傳送的；數據分組傳輸過程中，目的結點接收的數據分組可能出現亂序、重復與丟失的現象；無連接服務的可靠性不好，但是協議相對簡單，通信效率較高。1.網絡體系結構？2.網絡協議及其三要素?3.對等層？?4.OSI層次結構？5.各層功能？6.數據流動總結：TCP/IP參考模型教學重點和難點：

TCP/IP模型結構；

TCP/IP各層協議。

OSI與TCP/IP比較網絡接口層IP各種應用層協議HTTP,FTP,SMTP,DNS

等TCP網際層運輸層UDP應用層TCP:傳輸控制協議(TransmissionControlProtocol)IP:網際協議UDP:用戶數據報協議(UserDatagramProtocol)TCP/IP參考模型TCP/IP參考模型TCP/IP模型各層的功能TCP/IP模型分層主要功能網絡接口層定義了Internet與各種物理網絡之間的網絡接口網際層解決主機到主機的通信問題，包括處理來自傳輸層的發送分組請求，檢查并轉發數據報，并處理與此相關的路徑選擇，流量控制及擁塞控制等問題。傳輸層提供可靠的端到端的數據傳輸服務。應用層提供各種網絡服務，如SMTP，DNS，HTTP，SNMP等應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層傳輸層網際層網絡接口層協議棧：利用一組協議完成OSI所實現的功能。TCP/IP協議棧：是一組由不同的協議組合在一起構

成的協議棧。OSI與TCP/IP比較TCP/IP中的協議應用層傳輸層網絡接口網際層文件傳輸

●FTPTFTP電子郵件

●SMTP、POP3WWW應用

●HTTP遠程登錄

●Telnet網絡管理

●SNMP域名管理

●DNSTCP/IP參考模型TCP/IP應用層協議應用層傳