1、网络与数据通信,2018年12月,1,第二章 协议体系结构,一 协议体系结构的必要性二 从空中旅行的例子理解协议体系结构三 开放系统互连（Open Systems interconnection, OSI）模型四 TCP/IP协议体系结构,一 协议体系结构的必要性,网络协议体系结构提出的背景计算机网络的复杂性、异质性 不同的通信介质有线、无线、 不同种类的设备主机、路由器、交换机、复用设备、 不同的操作系统Unix、Windows、 不同的软/硬件、接口和通信约定（协议） 不同的应用环境固定、移动、 不同种类业务分时、交互、实时、 宝贵的投资和积累有形、无形、 用户业务的延续性不允许出现大的跌
2、宕起伏,4,结构清晰 简化设计与实现 便于更新与维护 较强的独立性和适应性,对于复杂的网络系统，用什么方法能合理地组织网络的结构，以达到：,解决：分而治之！一个生活中的例子：空中旅行的组织,一 协议体系结构的必要性,5,二 从空中旅行的例子理解协议体系结构,一系列的步骤,机票 (购买)行李 (托运)旅客 (出发)飞机 (起飞)飞行航线,机票 (投诉)行李 (认领)旅客 (到达)飞机 (着陆)飞行航线,飞行航线,空中旅行的组织,6,空中旅行的组织: 从层次的角度观察,层次的观点： 每层实现一种特定的服务 通过自己内部的功能 依赖自己的下层提供的服务,机票 (购买)行李 (托运)旅客 (出发)飞机
3、 (起飞)飞行航线,机票 (投诉)行李 (认领)旅客 (到达)飞机 (着陆)飞行航线,飞行航线,二 从空中旅行的例子理解协议体系结构,7,分层的空中旅行组织: 服务,从出发地到目的地的航线：导航服务,柜台-to-柜台：“旅客+行李” 票务服务,行李托运-to-行李认领：行李服务,登机入口-to-到达出口：旅客乘务服务,跑道-to-跑道：飞机“航运”服务,二 从空中旅行的例子理解协议体系结构,8,层次功能的分布式实现,飞机 (起飞),飞机 (着陆),飞行航线,起飞机场,到达机场,中间空中交通枢纽,飞行航线,飞行航线,机票 (购买),机票 (投诉),行李 (托运),行李 (认领),旅客 (出发),
4、旅客 (到达),二 从空中旅行的例子理解协议体系结构,三 开放系统互连(osi)模型,国际标准化组织(ISO)制定的国际标准OSI/RM 基本概念： 实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 对等层：两个不同系统的同级层次。 对等实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体 接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的操作及下层对上层的服务。 服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供给其相邻上层。 协议：通信双方在通信中必须遵守的规则。,10,三 开放系统互连(osi)模型 服务与协议之间的关系,11,三 开放系统互连(osi)模型 对等通信示意图,12,三 开放系统互连(osi
5、)模型 对等通信实例：两个人收发信件,问题： 收信人与发信人之间、邮局之间，他们是在直接通信吗？ 邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ 邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？,信件内容,邮件地址,货物地址,发信人,邮局,运输系统,信件内容,邮件地址,货物地址,收信人,对信件内容的共识,对信件如何传递的共识,对货物如何运输的共识,P3,P2,P1,公路，铁路，航空,邮局,运输系统,13,三 开放系统互连(osi)模型 对等层通信的实质,对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信； 下层向上层提供服务； 上层依赖下层提供的服务来与其它主机上的对等层通信； 实际通信在最底层完成。,三 开放系统互连(os
6、i)模型 协议数据单元（PDU）,每层的协议数据单元（Protocol Data Unit） PDU由协议控制信息（首部）和数据组成:协议首部中含有完成数据传输所需的控制信息: 目的、序号、长度、分段标志、差错控制信息,N+1层PDU,N层PDU,三 开放系统互连(osi)模型 简单的三层模型,那么这个简单的三层模型具体如何实现呢？ 用到上面提到的协议数据单元（PDU）,三 开放系统互连(osi)模型 简单的三层模型,三 开放系统互连(osi)模型 完整的7层模型,OSI/RM的体系结构分为7层，理想结构，未实现,应用层,表示层,会话层,运输层,物理层,数据链路层,网络层,7 6 5 4 3
7、2 1,为网络应用提供服务 数据表示 在用户间建立会话关系 不同主机进程间的通信 在主机间传输分组 在节点间可靠地传输帧 比特流的透明传输,三 开放系统互连(osi)模型，pdu表示,四 tcp/ip协议体系结构,实际中应用最广泛的是TCP/IP体系，协议集 TCP和IP是该协议集中的两个最重要的核心协议,TCP/IP体系与OSI体系的对应关系 传输，运输翻译不同 Transport,20,四 tcp/ip协议体系结构,传输控制协议(Transmission Control Protocol, TCP)，属于运输层 网际协议(Internet Protocol, IP)，属于互联网层,21,T
8、CP头,应用层数据,应用层数据,TCP头,应用层数据,IP头,帧头,TCP头,应用层数据,IP头,帧尾,应用层,运输层,互联网层,网络接入层,四 tcp/ip协议体系结构 TCP/IP协议体系中的协议数据单元（PDU）,四 tcp/ip协议体系结构 常用的应用,简单邮件传送协议（SMTP）文件传送协议（FTP）远程登录协议（TELNET）,本章回顾 专业术语,开放系统互连（Open Systems interconnection, OSI） 协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU） 传输控制协议(Transmission Control Protocol, TCP) 网际协议(Internet Protocol, IP),
