網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

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1、計算機網(wǎng)絡(luò)原理第二講網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主講人：錢燕網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的規(guī)則、約定與標(biāo)準(zhǔn)；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三要素：語義、語法與時序；語義：用于解釋比特流的每一部分的意義；語法：語法是用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)與格式，以及數(shù)據(jù)出現(xiàn)的順序的意義；時序：事件實現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)層次（layer）層次是人們對復(fù)雜問題處理的基本方法；將總體要實現(xiàn)的很多功能分配在不同層次中；對每個層次要完成的服務(wù)及服務(wù)要求都有明確規(guī)定；不同的系統(tǒng)分成相同的層次；不同系統(tǒng)的最低層之間存在著“物理”通信；不同系統(tǒng)的對等層次之間存在著“虛擬”通信；對不同系統(tǒng)

2、的對等層之間的通信有明確的通信規(guī)定；高層使用低層提供的服務(wù)時，并不需要知道低層服務(wù)的具體實現(xiàn)方法。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)接口（interface）接口是同一結(jié)點內(nèi)相鄰層之間交換信息的連接點;同一個結(jié)點的相鄰層之間存在著明確規(guī)定的接口，低層向高層通過接口提供服務(wù);只要接口條件不變、低層功能不變，低層功能的具體實現(xiàn)方法與技術(shù)的變化不會影響整個系統(tǒng)的工作。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（networkarchitecture）一個功能完備的計算機網(wǎng)絡(luò)需要制定一整套復(fù)雜的協(xié)議集;網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是按層次結(jié)構(gòu)來組織的；網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)對計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)

3、該實現(xiàn)的功能進行了精確的定義；體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實現(xiàn)是指能夠運行的一些硬件和軟件。ISO/OSI參考模型在制定計算機網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)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）國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）CCITT與ISO的工作領(lǐng)域不同：CCITT主要是考慮通信標(biāo)準(zhǔn)的制定；ISO主要是考慮信息處理與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)開放系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、層次之間的相互關(guān)系及各層所包括的可能的服務(wù)；作為一個框架來協(xié)調(diào)和組織各層協(xié)議的制定；對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)最精煉地概括與描述。服務(wù)定義詳細(xì)地說明了各層所提供的服務(wù)；某一層的服務(wù)就是該層及其以下各層的一種能力；低層

4、的服務(wù)是通過接口向上一層提供的;各層所提供的服務(wù)與這些服務(wù)是如何實現(xiàn)的無關(guān)；定義了層與層之間的接口與各層使用的原語，但不涉及接口是具體實現(xiàn)的。ISO劃分七層結(jié)構(gòu)的基本原則網(wǎng)中各結(jié)點都具有相同的層次；不同結(jié)點的同等層具有相同的功能；同一結(jié)點內(nèi)相鄰層之間通過接口通信；每層可以使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)；不同結(jié)點的同等層通過協(xié)議來實現(xiàn)對等層之間的通信。社會上存在的郵政系統(tǒng)OSI參考模型的結(jié)構(gòu)物理層的主要功能利用傳輸介質(zhì)為通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點之間建立、管理和釋放物理連接；實現(xiàn)比特流的透明傳輸，為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；物理層的數(shù)據(jù)傳輸單元是比特。數(shù)據(jù)鏈路層/

5、網(wǎng)絡(luò)層的主要功能數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能：在物理層提供的服務(wù)基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)鏈路層在通信的實體間建立數(shù)據(jù)鏈路連接；傳輸以“幀”為單位的數(shù)據(jù)包；采用差錯控制與流量控制方法，使有差錯的物理線路變成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能：通過路由選擇算法為分組通過通信子網(wǎng)選擇最適當(dāng)?shù)穆窂?；為?shù)據(jù)在結(jié)點之間傳輸創(chuàng)建邏輯鏈路；實現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)絡(luò)互連等功能。傳輸層/會話層的主要功能傳輸層的主要功能：向用戶提供可靠端到端（end-to-end）服務(wù)；處理數(shù)據(jù)包錯誤、數(shù)據(jù)包次序，以及其他一些關(guān)鍵傳輸問題；傳輸層向高層屏蔽了下層數(shù)據(jù)通信的細(xì)節(jié)，是計算機通信體系結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵的一層。會話層的主要

6、功能：負(fù)責(zé)維護兩個結(jié)點之間的傳輸鏈接，以便確保點-點傳輸不中斷；管理數(shù)據(jù)交換。表示層/應(yīng)用層的主要功能表示層的主要功能：用于處理在兩個通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式；數(shù)據(jù)格式變換；數(shù)據(jù)加密與解密；數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)。應(yīng)用層的主要功能:為應(yīng)用程序提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù);應(yīng)用層需要識別并保證通信對方的可用性，使得協(xié)同工作的應(yīng)用程序之間的同步;建立傳輸錯誤糾正與保證數(shù)據(jù)完整性的控制機制。OSI環(huán)境（OSIenvironment）OSI環(huán)境中的數(shù)據(jù)流1974年Kahn定義了最早的TCP/IP參考模型；80年代Leiner、Clark等人對TCP/IP參考模型進一步的研究；TCP/I

7、P協(xié)議一共出現(xiàn)了6個版本，后3個版本是版本4、版本5與版本6；目前我們使用的是版本4，一般被稱為IPv4；IPv6被稱為下一代的IP協(xié)議。TCP/IP參考模型開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn);獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng)；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)，更適用于互連網(wǎng)中；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；標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務(wù)。TCP/IP協(xié)議的特點應(yīng)用層（applicationlayer）傳輸層（transportlayer）互連層（internetlayer）主機-網(wǎng)絡(luò)層（host-to-net

8、worklayer）TCP/IP參考模