第3章 网络体系结构与协议
计算机网络经过40年的发展, 使得计算机网络已经 成为一个海量、多样化的复杂系统。计算机网络的 实现需要解决很多复杂的技术问题: 支持多种通信 介质;支持多厂商和异种机互联;支持人机接口等。 本章重点讨论计算机网络体系结构的形成、OSI/RM 与TCP/IP模型、网络地址的形成、域名地址、子网 技术等。 掌握：计算机网络体系结构的基本概念、IP地址、 子网技术、域名地址的使用等。 熟悉：OSI/RM参考模型、TCP/IP模型。 了解：OSI/RM与TCP/IP的相同点和不同点。
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3.1.3 网络系统的体系结构
协议通常分为对等层间对话协议和相邻层间的接口协议。 网络协议主要由以下三个要素组成： ① 语法。规定如何进行通信，即对通信双方采用的数据 格式、编码等进行定义义，它是 发出的命令请求、完成的动作和返回的响应组成的集合,即对 发出的请求、执行的动作以及对方的应答做出解释。 ③ 时序。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,例如通信双方的应答关系、是采用同步传输 还是异步传输等。 由此可见:计算机网络体系结构是系统、实体、层次、协 议的集合，是计算机网络及其部件所应完成功能的精确定义。
通信人活动
邮局服务业务 邮局转送业务
通信人活动 邮局服务业务 邮局转送业务
收集信件 盖邮戳
信件分拣 邮件打包 邮件运输 路邮选择 运输
运输部门的邮件运输业务
图 3-1 实际邮政系统信件发送、接收过程示意图
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3.1.2 网络系统的层次结构
1、网络层次概念 计算机网络是将独立的计算机及其终端设备等实体通过通 信线路连接起来的复杂系统。为了实现彼此间的通信，采用的 基本方法是针对计算机网络所执行的各种功能，设计出一种网 络系统结构层次模型，这个层次模型包括两个方面的内容： ① 将网络功能分解为许多层次,在每个功能层次中，通信 双方必须共同遵守许多约定和规程，以免混乱。 ② 层次之间逐层过渡，前一层次做好进入下一层次的准 备工作。这个层次之间逐层过渡可以用硬件来完成,也可以采 用软件方式实现。 采用层次结构的目的是使各厂家在研制计算机网络系统时 由一个共同遵守的标准。
服务器
LAN
防火墙
LAN用户
主交换机
路由器
公用电话网
Internet
部门交换机 远程移动用户
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3.1.1 通信系统的层次结构
为了便于理解，我们以邮政通信系统为例，以此引出计算 机网络通信和网络体系结构的概念，这一概念对计算机网络中 电子邮件的发送和接收有着重要的参考意义。
书写信件 贴邮票 送入邮箱 发信者 收信者 阅读信件 信件投递 信件分拣 分发邮件 邮件拆包 转送邮局 接收邮包
TCP/IP的层次结构 TCP/IP各层的功能
TCP/IP协议栈
TCP/IP与OSI/ RM的比较 IP编址 IP地址与 域名 子网技术
TCP/IP与OSI/RM的共同点 TCP/IP与OSI/RM的不同点
域名系统
IPv6协议 3
§3.1 网络体系结构的形成
网络体系结构是为了完成计算机间的协同工作，把计算机 间互连的功能划分成具有明确定义的层次，规定了同层次进程 通信的协议及相邻层之间的接口服务。网络体系结构是网络各 层及其协议的集合,所研究的是层次结构及其通信规则的约定。
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3.1.2 网络系统的层次结构
2、 网络分层结构 计算机之间相互通信涉及到许多复杂的技术问题，而解决 这一复杂问题十分有效的方法是分层解决。为此，人们把网络 通信的复杂过程抽象成一种层次结构模型，如图3-2所示。
A：应用管理层 B：对话管理层 用户1 C：传输管理层 A：应用管理层 B：对话管理层 C：传输管理层 用户2
网 络 体 系 结 构 与 协 议
开放系统互连 /参考模型 TCP/IP的基本概念
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问题 原由
教学 重点
能力 要求
本章内容
§3.1 体系结构的形成 §3.2 开放系统互连/参考模型
§3.3 TCP/IP参考模型 §3.4 TCP/IP与OSI/RM的比较 §3.5 IP地址和域名
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知识结构
通信系统的层次结构 体系结构的 形成 网络系统的层次结构 网络系统的体系结构 OSI/RM的基本概念 OSI/RM的层次结构 OSI/RM各层的功能 OSI/RM的数据传输
TCP/IP参考模 型
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D：网络接口层（公用载波线路） 图 3-2 层次结构模式工作示意图
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3.1.2 网络系统的层次结构
3、通信规则约定 从以上邮政通信过程与网络通信过程分析可知，在一定意 义上，它们两者的信息传递过程有很多相似之处。 （1）邮政通信与网络通信两个系统都是层次结构,可等价 成4层结构的系统。 （2）不同的层次有不同的功能任务,但相邻层的功能动作 密切相关。 （3）在邮政通信系统中,写信人要根据对方熟悉的语言， 确定用哪种语言；在书写信封时，国家不同规定也不同。 （4）计算机网络系统中,必须规定双方之间通信的数据格 式、编码、信号形式；要对发送请求、执行动作及返回应答予 以解释；事件处理顺序和排序。
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3.1.3 网络系统的体系结构
1、网络体系结构的定义
计算机网络体系结构＝｛系统、实体、层次、协议｝ ⑴ 系统：是计算机网络构成的系统通常是包括一个或 多个实体的具有信息处理和通信功能的物理整体。 ⑵ 实体：在网络分层体系结构中，每一层都由一些实 体组成。在一个计算机系统中,能完成某一特定功能的进程 或程序都可成为一个逻辑实体。 ⑶ 层次：是人们对复杂问题的一种处理方法。通常将 系统中能提供某种或某类型服务功能的逻辑构造称为层。 ⑷ 协议：是指两个实体间完成通信或服务所必须遵循 的规则和约定。