1、计算机网络技术,保定职业技术学院 程志国,第二章：计算机网络体系结构,寄信人,邮政局,运输部门,收信人,邮政局,运输部门,用户层,邮政系统层,运输层,邮政系统分层模型,通信模型的特点： 模型有三个层次 相同层次的交流都是独立进行的，不受其他层次影响 上下相邻两个层次之间通过“某种接口”进行联系，可以用“使用服务”和“提供服务” 来进行说明,铁路航空,运输部门间约定,邮政间约定,用户间约定,上海,北京,思考：同一系统不同层次之间如何实现通信；不同系统相同层次之间如何实现通信？,一 .网络体系结构的相关概念,网络协议,为在网络中进行数据交换而制定的规定、约束与标准被称为网络协议（Protocol）
2、 。比如HTTP协议、FTP协议。为了完成某种系统功能而设计的一组协议称之为协议栈，比如TCP/IP协议栈、IPS/SPX协议栈。,网络体系结构,为了完成计算机之间的通信合作，把计算机互联的功能划分成明确定义的层次，并规定同层次通信的协议及相邻层之间的接口及服务，而将这些同层进程通信的协议及相邻层之间的接口统称为网络体系结构（网络参考模型）。比如最早的网络体系结构SNA，最重要的网络体系结构OSI/RM、TCP/IP等,二.OSI/RM七层网络参考模型,国际标准化组织（ISO）制定了开放系统互联参考模型OSI/RM（Open System Interconnection Basic Refer
3、ence Model），从而形成了网络体系结构的国际标准。OSI构造了七层模型，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 不同系统对等层之间按相应协议进行通信，同一系统不同层之间通过接口进行通信，具体特性如下： 网络中各结点都划分为7个相同的层次结构。 不同结点的相同层次都有相同的功能。不同结点之间按同等层的同层协议的规定，实现对等层之间的通信。 同一结点内各相邻层次之间通过层间接口，并按照接口协议进行通信。 每一层直接使用下面一层的服务，并对上一层提供服务。 计算机网络之间采用U型传输，传输过程也是协议封装和解封的过程。 网络中还有其他的体系结构的模型的分层数目虽然各不
4、相同；但目的和分层思想都是类似的。,OSI/RM网络模型的结构示意图,物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层,提供用户与用户应用软件之间的接口服务，如文件的传送、访问、管理等。比如HTTP , FTP , TELNET,SMTP，QQ等应用 。,提供通信双方数据格式的表示和转换数据服务等，如数据解压缩、加密解密、语法转换等。比如ASCII，EBCDIC，GB-2312编码。,提供建立和维护应用之间通信的机制，如会话的建立释放，数据传送方式（单、半、双工）等。比如网页的Session会话。,数据分成报文，并负责数据的寻址、多路复用、流量差错控制等，采用端口实现端到端的通信。比
5、如TCP、UDP，80,110端口,把报文封装成数据包（组包/拆包），实现路由选择，网络连接，拥塞控制以确保传送，实现点对点通信。比如IP地址及IP协议。,把数据包封装成数据帧，对数据链路的建立、维持、拆除，对数据执行寻址、流量控制，实现相邻节点间的通信。比如MAC地址,提供物理连接的建立、维持和拆除；并把数据包对应的比特流转化成光电信号在物理媒体中传输。,低四层(通信子网)，面向通信，实现网络功能，即提供电信传输，是点到点的通信,高三层（资源子网），面向信息处理，实现用户功能，即提供网络与用户的通信。,OSI/RM网络模型各层功能列表,OSI/RM网络模型计算机通信示意图,OSI/RM网络模
6、型网络通信示意图,三、TCP/IP四层网络参考模型,TCP/IP网络参考模型知识点：（1）TCP/IP的中文名称是“传输控制协议互连网络协议”。TCP/IP模型也是一个协议集。（2） TCP/IP协议栈的制定者ARPA的英文全称是“Advanced Research Projects Agency”，其中文名称是“美国国防部高级研究计划局”。TCP/IP在1983年应用于ARPA网络中，标志着Internet的诞生。（3）TCP/IP协议分为四层结构，分别为应用层、传输层、网际层、网络接口层等。（4）TCP/IP四层参考模型，虽然不是ISO的标准，但由于是Internet上使用的主要标准，因而
7、成为一种“实际上的工业标准”。,TCP/IP参考模型的协议构成,OSI/RM和TCP/IP参考模型比较,1. 网络接口层,TCP/IP的最低层是网络接口层。该层可以直接兼容常用的局域网和广域网协议。当前局域网采用的最多的就是IEEE的 802.3标准，既以太网络。而接入网环境中家庭上网常用的PPPoe也是网络接口层的协议范畴。,2. 网际层（又称互联层、互联网络层或网间网络层）,主要负责相邻结点之间，数据分组的逻辑（IP）地址寻址与路由。 IP（Internet Protocol，网际协议）：为IP数据包进行寻址和路由。 ICMP（Internet Control Message Protoc
8、ol，网际控制报文协议）：用于处理路由、协助IP层实现报文传送的控制机制，并为IP协议提供差错报告 ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）：用于完成主机的IP（Internet）地址向物理地址的转换。 RARP（Reverse Address Resolution Protocol，逆向地址解析协议）：用来完成主机的物理地址到IP地址的转换或映射功能。,网络1,网络2,网络3,路由表 网络1 接口A1 网络2 接口A2 网络3 接口B1,接口A1,接口A2,路由器,接口B1,1.1,1.3,1.2,2.3,2.2,2.1,3.3,3.2,3.1,IP协议
9、路由示意图,3.传输层（又称运输层）,提供端到端的可靠或不可靠的通信服务。端到端的通信服务通常是指网络结点间应用程序之间的连接服务。 TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议：是一种面向连接的、高可靠性的、提供流量与拥塞控制的传输层协议，比如HTTP访问、FTP访问、QQ等业务。 UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议：是一种面向无连接的、不可靠的、没有流量控制的传输层层协议。常用于IP电话，视频会议、网络点播等服务。 TCP或UDP端口号（port）：不同的进程用各自的端口号标示其与其他进程通信的通信接口。端口号的表示：端
10、口号的长度定义为16位二进制，其值可以是065535之间的任意十进制整数。01023范围内的为默认的端口号，预留给常规的各种网络服务，其他服务不可以占用。,传输层通信示意图,TCP和UDP常用端口列表,4. 应用层,TCP/IP模型的应用层与OSI模型的上3层相对应。应用层常用的协议有下几类： （1）依赖于TCP协议的应用层协议 （2）依赖于无连接UDP协议的应用层协议 （3）非标准化协议非标准化协议属于用户自己开发的专用应用程序，它们建立在TCP/IP协议簇基础上。,四.网络协议标准化组织,国际标准化组织(ISO),电子电气工程师协会(IEEE),美国国家标准局(ANSI),电子工业协会/电
11、信工业联盟(EIA/TIA),国际电信联盟(ITU),INTERNET行动委员会(IAB),(1) ISO- 国际标准化组织（International Organization for Standardization,ISO）是一个全球性的政府组织，是国际标准化领域中一个十分重要的组织。ISO制定了网络通信的标准，即OSI（Open System Interconnection，开发系统互连参考模型）它将网络通信分为七个层，开放的意思是通信双方必须都要遵守OSI模型。 (2) ITU-国际电信联盟（ITU）1865年成立于美国巴黎，1947年成为联合国的一部分。 在通信领域，最著名的国际电信
12、联盟电信标准化部门（ITU0-T）标准有V系列标准，例如V.32、V.33、V.42标准对使用电话传输数据作了明确的说明；还有X系列标准，例如X.25、X.400、X.500为公用数字网上传输数据的标准；ITU-T的标准还包括了电子邮件、目录服务、综合业务数字网ISDN和宽带ISDN等方面的内容。 (3) TIA-美国通信工业协会（TIA）,是一个全方位的服务性国家贸易组织。其成员包括美国和世界各地提供通信和信息技术产品、系统和专业技术服务的900余家公司。 (4) EIA-美国电子工业协会（EIA）。在信息领域，EIA在定义数据通信设备的物理接口和电气特性等方面超到了巨大的贡献，尤其是数字设备之间串行通信的接口标准，例如EIA RS-232、EIA RS-449和EIA RS-530。 (5) IEEE-电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）由1963年美国电气工程师学会（AIEE）和美国无线电工程师学会（IRE）合并开发的，是美国规模最大的专业学会。IEEE最大的成果是制定了局域网和城域网的标准，这个标准称为项目或802系列标准。,Thank You!,
