计算机网络的基本概念1.2-1.3

1.3开放系统互连参考模型1.2计算机网络体系结构内容计算机网络体系结构的概念，网络的分层体系结构，网络的参考模型；开放系统互连参考模型（OSI/RM）及其各层概述。要求理解计算机网络分层的目的理解协议的要素、服务、协议与服务的区别、协议数据单元理解OSI基本参考模型与各层的功能1.2计算机网络体系结构1.2.1网络协议1.2.2分层设计计算机网络体系结构网络体系结构应是为了计算机间的通信合作，把计算机互连的功能划分成有明确定义的层次，规定了同层次实体通信的协议及相邻层之间的接口服务。将这些同层实体通信协议及相邻层接口统称为网络体系结构。1.2.1网络协议1、何谓协议协议就是约定的规则，网络协议就是用来描述进程之间信息交换过程的一组术语，也可以说是网络通信中控制数据传输的规则。2、网络协议的三要素（1）语法：以二进制的形式表示的命令和相应的结构，规定数据与控制的结构和格式。（2）语义：是规定通信双方要发出何种控制信息、完成何种的动作及做出何种响应。（3）交换规则：规定事件实现顺序的详细说明，即确定通信状态的变化和过程。1.2.2分层设计按照计算机网络的操作特性和数据特性，将不同的功能安排到不同模块中实现。这些模块不是并列的，而是按照数据的流向自上而下（反过来说也可以）构成的层次化的结构。层与层之间通过在标准的数据接口上交换数据来实现通信。这样，复杂的通信处理问题就转化成了若干个相对较小的层次内的局部问题，对其进行的研究和处理也就变得相对容易了。一个合理的层次结构所具有的优点是：各层之间相互独立，高层不必关心低层的实现细节，只要知道低层所提供的服务，及经本层向上层所提供的服务即可，能真正做到各司其职。发有利于实现和维护，某个层次实现细节的变化不会对其他层次产生影响。易于实现标准化。1.3开放系统互连参考模型1.3.2OSI参考模型各层的功能1.3.1OSI参考模型的特征OSI参考模型最早提出计算机网络体系结构概念的是美国的IBM公司。在1974年，IBM公司研究开发出了著名的网络标准SNA——系统网络体系结构用于公司内部网络的建设。当时，为了抢占计算机网络这个新兴的市场，不同厂商都制定了各自的标准，生产的设备是互不兼容的。这种情况严重阻碍了网络应用的发展。为了实现不同厂家生产的计算机系统之间以及不同网络之间的数据通信，国际标准化组织ISO对当时的各类计算机网络体系进行了研究，并于1981年正式公布了一个网络体系结构模型作为国际标准，称为开放系统互连参考模型，即OSI/RM，也称为ISO/OSI。1.3.1OSI参考模型的特征OSI参考模型很重要的一个特性，即它采用的是分层体系结构，OSI参考模型共划分为七层。OSI参考模型的每个层次都有特定的网络功能。上面三层（应用层、表示层、会话层）与应用问题有关，而下面四层（传输层、网络层、数据链路层、物理层）则主要处理网络控制和数据传输/接收问题。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层处理应用程序之间的通信确定数据的表示形式负责在两个端点的应用程序之间建立连接为两个应用程序间提供通信负责逻辑寻址和路径选择负责物理寻址和对网卡的控制以二进制位流（bit）形式传输数据OSI的7层组织资源子网通信子网1.3.2OSI参考模型各层的功能OSI参考模型上面1-3层属于通信子网的功能范畴，第5-7层属于资源子网的范畴，第4层起头衔接上、下两层的作用。1、物理层物理层是OSI参考模型的最低层。物理层主要解决以下问题：1、使用什么类型的传输介质，使用什么样的连接器件和连接设备。2、使用什么拓扑结构。3、使用什么样的物理信号表示二进制的0和1，以及该物理信号与传输相关的特性如何。2、数据链路层物理层上面的层次叫做数据链路层，是利用物理层提供的比特流传输服务的。数据链路层通过通信的实体间对立数据链路连接，传送以“帧”为单位的数据。数据链路层主要解决以下问题：1、将bit信息加以组织并封装成帧。2、确定了数据帧的结构。3、通过使用硬件地址及物理地址来寻址。4、实现差错校验信息的组织。5、对共享的介质实现访问控制。3、网络层网络层也称为通信子网层，是通信子网与网络高层的界面，主要负责控制通信子网的操作，实现数据从网络上的任一结点准确无误地传输到目的结点。网络层具体解决了以下问题1、提供了网络层的地址（IP地址），并进行不同网络系统间的路径选择。2、数据包的分割和重新组合。3、差错校验和恢复4、流量控制和拥塞控制。4、传输层在OSI/RM的七层协议中，传输层处于正中间，是计算机网络体系结构中至关重要的一层。传输层具体解决了以下问题：1、建立连接2、保证数据无差错地传输。5、会话层会话层是利用传输层提供的端到端的服务向表示层或会话用户提供会话服务。会话协议的主要目的就是提供一个面向用户的连接服务，并为会话活动提供有效的组织和同步所必需的手段，为数据传送提供控制和管理。会话层具体解决了以下问题：1、会话的建立。2、通信的控制。6、表示层表示层位于OSI参考模型的第6层，位于会话层的上方、应用层的下方。用于完成数据格式之间的转换。表示层将数据进行转换和翻译，从而使发送端和接收端都能理解。表示层具体解决了以下问题：1、数据的表示。2、数据的压缩和解压。3、定义传输的句法和转换。7、应用层应用层位于OSI参考模型的最顶层，直接面向用户。应用层可实现网络中一台计算机上的应用程序与另一台计算机上的应用程序之间的通信。应用层具体解决了以下问题：1、提供用户接口，得到传输的数据。2、提供面向用户的界面，即实用程序，使得用户可以利用这些程序完成实际的工作。3、涉及网络服务、服务公告及服务使用方式。