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计算机网络基础网络体系结构主讲人：徐光达基本概念3.1网络协议1协议的分层结构2选择通信协议的原则3接口和服务45数据单元6网络体系结构简介•建立网络体系结构的目的为了减少计算机网络的复杂程度，按照结构化设计方法，计算机网络将其功能划分为若干个层次，较高层次建立在较低层次的基础上，并为其更高层次提供必要的服务功能。网络中的每一层都起到隔离作用，使得低层功能具体实现方法的变更不会影响到高一层所执行的功能。•网络体系结构的定义完成计算机间的通信合作，把每个计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，并规定同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口服务；3.1基本概念没有协议就没有网络，每一种计算机网络都有一套协议支持着。由于计算机网络的种类多，所以协议的种类也很多。所有协议的目的和功能是一样的，都是保证网络上的信息能畅通无阻、准确无误地传输到目的地。网络协议的重要性：1.网络协议协议的组成部分1.通信环境2.提供的服务3.词汇表4.消息的编码格式5.时序、规则和过程协议的功能作为计算机数据交换语言的协议必须具备以下一些功能。（1）分割与重组协议的“分割”功能，可以将较大的数据单元分割成较小的数据单元，其反过程为“重组”，如下图所示。用户A用户B报文报文P报文分割为信息包信息包重组为报文分割重组PPPP（2）寻址•协议的“寻址”功能使得设备彼此识别，同时可以进行路径选择，如下图所示。发送方选择哪条路径？AXB数据包C数据包（3）封装与拆封协议的“封装”功能是指在数据单元（数据包）的始端或者末端增加控制信息，其相反的过程是“拆封”（拆装），如下图所示。用户A数据封装用户B拆装数据数据数据控制信息控制信息（4）排序协议的排序功能是指报文发送与接收顺序的控制，如下图所示。数据设备1数据设备23123数据设备数据设备（5）信息流控制协议的流量控制功能是指在信息流过大时，所采取的一系列措施。（6）差错控制差错控制功能使得数据按误码率要求的指标，在通信线路中正确地传输。（7）同步协议的同步功能可以保证收发双方在数据传输时的一致性（8）干路传输协议的干路传输功能可以使多个用户信息共用干路。（9）连接控制协议的连接控制功能可以控制通信实体之间建立和终止链路的过程。协议的种类（1）标准或非标准协议标准协议涉及各类的通信环境；而非标准协议只涉及专用环境。（2）直接或间接协议当设备直接进行通信时，需要一种直接通信协议；而设备之间，间接通信时，则需要一种间接通信协议。3.1基本概念什么是网络协议？网络协议就是使计算机网络能协同工作实现信息交换和资源共享必须遵循某种互相都能接受的规则、标准或约定。网络协议的3要素：语法、语义和同步3.1基本概念语法（Syntax）:规定通信双方“如何讲”，确定数据与控制信息的结构、格式、信号电平等，一般以二进制形式表示。语义（Semantics）:规定通信双方“讲什么”，确定协议元素的种类，即需要发出何种控制信息，完成何种动作及做出何种应答。同步（Timing）:包括速度匹配和排序等，即事件实现顺序的详细说明。（1）协议分层结构协议分层结构的思想是用一个模块的集合来完成不同的通信功能，以简化设计的复杂性。大多数的网络都按照层或级的方式来组织，每一层完成特定的功能，每一层都建立在它的下层之上。3.1基本概念2.协议的分层结构（2）层次结构的优点◆各层之间相互独立，复杂程度下降。◆结构上可分隔开:各层都可以采用最合适的技术来实现。◆易于实现和维护:系统已被分解为若干个相对独立的子系统。◆灵活性好:一层发生变化其他各层不受影响◆能促进标准化工作:每一层的功能及所提供的服务都有精确的说明。3.选择通信协议的原则☺所选择的协议要与网络结构和功能相一致。☺除特殊情况外，一个网络应该尽量只选择一种通信协议。☺每个版本的协议都有它最适合的网络环境。☺两台实现互连的计算机之间进行通信，它们使用的通信协议必须相同。4.接口和服务每一层中活动的元素称为实体。可以是软件，如进程，也可以是硬件，如芯片等。不同机器上位于同一层次、完成相同功能的实体。实体对等实体正是通过接口和服务将各层的协议连接为整体，完成网络通信的全部功能。在网络分层结构模型中，每一层为相邻的上一层所提供的功能称为服务。服务是通过接口完成，在同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方,通常称为服务访问点SAP（ServiceAccessPoint）。每个SAP都有个标识，称为端口（Port）或套接字。服务接口5.数据单元上下层实体之间交换的数据传输单元称为数据单元，数据单元分三种。协议数据单元1接口数据单元2服务数据单元3协议数据单元（PDU）协议数据单元（ProtocolDataUnit）是在不同系统的对等层实体之间根据协议所交换的数据单位。n层的PDU通常表示为（n）PDU。协议数据单元包括该层用户数据和该层的协议控制信息（PCI，ProtocolControlInformation）接口数据单元（IDU）接口数据单元（IDU）由两部分组成：一部分是经过层间接口的PDU本身，另一部分是接口控制信息（ICI，InterfaceControlInformation）。ICI是对PDU怎样通过接口的说明，仅PDU通过接口是有用。接口数据单元（InterfaceDataUnit）是在同一系统的相邻两层实体通过接口所交换的数据单元。服务数据单元（SDU）•服务数据单元（ServiceDataUnit）是为了实现上一层实体请求的功能，下层实体服务所需设置的数据单元。•一个服务数据单元就是一个服务所要传送的逻辑数据单位。6.网络体系结构网络体系结构的概念1网络体系结构的功能2网络体系结构的特点3网络体系结构的种类4网络体系结构的概念•计算机网络各层、对等进程通信的协议的集合称为计算机网络的体系结构(architecture)，它是计算机网络及其部件所应完成功能的比较精确的定义。从功能的角度描述计算机网络的结构。•体系结构只定义网络及其部件通过协议应当完成的功能，不定义协议的实现细节和各层协议之间的接口关系。网络体系结构的功能•1、连接源节点和目的节点的物理传输线路，可以经过中间节点。•2、每条线路两端的节点应当进行二进制通信。•3、保证无差错的信息传送。•4、多个用户共享一条物理线路。•5、路由选择。网络体系结构的特点•1、以功能作为划分层次的基础。•2、第N层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第N-1层提供的服务。•3、第N层在向第N+1层提供的服务时，所提供的服务不仅包含第N层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。网络体系结构的种类网络体系结构分为开放式和专用网络体系结构两种。•ISO的OSI/RM•美国国防部的TCP/IP•IBM的SNA•DEC的DNA谢谢