计算机网络协议与体系结构
章：
网络体系结构
节：
网络体系结构
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3.2
ISO/OSI参考模型（1974年发布）
OSI 参考模型的提出 OSI 参考模型各层的功能 OSI 环境中的数据传输过程
章：
网络体系结构
节：
网络体系结构
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OSI参考模型的提出
OSI 参考模型的提出背景（IBM 74年—SNA； DEC– DNA；美 国国防部的TCP/IP ） OSI （Open System Interconnection ）--开放系统互连 开放系统互联参考模型（OSI/RM）中定义：一个系统只要 能够遵循OSI标准，就可以与位于世界任何地方同样遵循这 个标准的其他任何系统进行通信。这里提到的系统可以是计 算机，也可以是这些计算机相关的软件以及其他外部设备等 集合。 在制定计算机网络标准方面，起着很大作用的两大国际组织 是： 国际电报与电话咨询委员会（CCITT）--主要是考虑通信 标准的制定； 国际标准化组织（ISO）--主要是考虑信息处理与网络体 系结构。
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网络体系结构
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网络体系结构
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3.1 通信协议与网络体系结构基本概念
1) 网络协议 2) 网络协议的层次结构 3) 网络体系结构
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网络体系结构
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网络体系结构
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1 ) 网络协议的基本概念
？
网络组成
网络体系结构提出的背景—网络的复杂性、异质性
不同的通信介质—光纤、同轴电缆、双绞线、无线通信设 备… 不同类型的设备—主机、路由器、交换机、各种外设… 不同的操作系统—Unix、Windows 不同的软/硬件、接口和通信约定 不同种类业务—分时、交互、实时… 复杂环境中，任意两结点间要通信每一个结点都必须遵守一 些事先约定好的规则。
N+1层 PDU N层PDU 协议头 数 据
数 据
因此，数据在源站自上而下递交的过程实际上就是不断封装的 过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过 程。——类比：发送信件 数据在传输时，其外面实际上要被包封多层“信封”。
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网络体系结构
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网络体系结构
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传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称： 应用层——应用层PDU 表示层——表示层PDU 会话层——会话层PDU 传输层——段（Segment） 或报文 网络层——分组/包（Packet） 数据链路层——帧（Frame） 物理层——比特（Bit）
协议控制信息 数据
协议头部中含有完成数据传输所需的控制信息: 地址、序号、长度、分段标志、差错控制信 息、…
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网络体系结构
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网络体系结构
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下层把上层的PDU作为本层的数据加以封装，然后加入本层的 协议头部（和尾部）形成本层的PDU。 封装：就是在数据前面加上特定的协议头部。
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网络体系结构
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网络体系结构
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数据传输的格式---语法
SOH
HEAD
STX
TEXT
ETX
BCC
SOH的语义是报头的开始； ETX的语义表示正文的结束； BCC的语义是校验；
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网络体系结构
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网络体系结构
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层次（layer）
层次是人们对复杂问题处理的基本方法。 网络系统是个非常复杂的系统，为减少设计上的复杂性，亦釆用分层的设 计思想，将相似的功能放在同一层，每层有相应的协议，相邻层通过接口 通信，下层向上层提供服务，上层是下层的用户。 优点： 独立性强——耦合程度低 上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务—黑箱方法。 适应性强，灵活性好 只要服务和接口不变，每层的实现方法可任意改变。 易于实现和维护 把复杂的系统分解成若干个涉及范围小、功能简单的子单元： 使系统的结构清晰，实现、调试和维护变得简单和容易。 使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块。 有利促进标准
路由选择 运输
运输部门的邮件运输业务
体系 结构
协议：文字、语言、书写规范； 层次：复杂问题分解处理； 接口：邮箱、信箱、邮局规则。
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网络体系结构
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网络体系结构
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几个重要的概念
协议（protocol） 层次（layer） 接口（interface） 对等实体（Peer Entity） 体系结构（architecture）
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网络体系结构
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网络体系结构
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OSI参考模型结构
主机A
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
传输介质
主机B
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
传输介质
通信控制 处理机
通信控制 处理机
网络层 数据链路层 物理层
传输介质
网络层 数据链路层 物理层
章：
网络体系结构
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网络体系结构
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第3 章 计算机网络协议与体系结构
本节主要内容： 1. 通信协议与网络体系结构基本概念 2. ISO/OSI参考模型及数据传输过程 3. TCP/IP参考模型 4. 一种建议的参考模型 5. 各层协议及其功能
中国政法大学计算机教研室（2017）
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网络体系结构
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网络体系结构
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数据多层封装 段头 包头 段头
数据
封装
数据
数据
数据
段
拆封
数据包
帧头
包头
段头
数据
帧尾
帧
011101000011000010100101111010110
比特 电脉冲
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网络体系结构
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网络体系结构
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OSI环境中的数据传输过程
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网络体系结构
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网络体系结构
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接口（interface）
接口是同一结点内相邻层之间交换信息的规则。 同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接口， 低层向高层通过接口提供服务; 只要接口条件不变、各层功能不变，各层功能的 具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的 工作。
章：
章：
网络体系结构
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网络体系结构
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实例：邮政系统信件收发示意图
发信者 书写信件 贴邮票 送邮箱 收集信件 盖邮戳 信件分拣 信件打包 送运输部门 通信者活动 收信者 通信者活动 阅读信件
邮局服务业务
邮局服务业务
信件投递 信件分拣
邮局转送业务
邮局转送业务
分发邮件 邮件拆包 转送邮局 接收邮包
主要功能是分组、为分组选择最适当的路径。
数据链路层 建立数据链路链接、采用差错控制、流量控制 为网络层提供无差错的数据帧传输服务。 物理层 提供物理连接，通过传输介质传送比特流。
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网络体系结构
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网络体系结构
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OSI模型的术语--协议数据单元（PDU）
协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU）网 络体系结构中，对等层之间交换的信息报文统 称。 PDU由协议控制信息（协议头）和数据组成:
传输介质
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网络体系结构
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网络体系结构
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3.3 TCP/IP参考模型
特点： 开放性--协议标准开放，免费使用； 独立性—独立于特定硬件、OS； 统一的网络地址分配方案； 可靠性--标准化的高层协议提供多种 可靠的用户服务。
章：
网络体系结构
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网络体系结构
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主机A
应用进程A 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
传输介质
主机B
应用进程B 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
传输介质
OSI环境
通信控制 处理机 通信控制 处理机
网络层 数据链路层 物理层
传输介质
网络层 数据链路层 物理层
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网络体系结构
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网络体系结构
网络体系结构
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网络体系结构
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对等实体
在分层结构中，如果每一层次中包括两个实体， 称为对等实体（Peer Entity）。
章：
网络体系结构
节：
网络的体系结构及协议 网络体系结构
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网络体系结构（network architecture）
一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协 议集; 网络协议是按层次结构来组织的； 网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络体系结 构。 网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行 了精确的定义； 体系结构是抽象的，而实现是指能够运行的一些 硬件和软件。
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网络体系结构
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网络体系结构
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OSI参考模型各层功能
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
为开放系统与用户应用程序的接口。 实现不同语法表示的数据格式转换、数据的加密
解密、压缩与恢复等功能—被传输数据的表示问题。 实现两个会话进程之间的数据传输同步，并管 理数据交换。 提供端到端的可靠、透明的数据传输服务。
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网络体系结构
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网络体系结构
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协议（protocol）
协议：为网络数据交换而制定的规则、约定与标准。 协议具有三要素：语法、语义与时序； 语法：规定用户数据与控制信息的结构与格式； 语义：语义是指对构成的协议元素含义的解释，即 需要发出何种控制信息，以及完成的动作与作出的 响应。 时序：对事件实现顺序的详细说明。 简言之：语义表示要做什么，语法定义了怎么做， 而时序则表示做的顺序。
