数据 数据单元 数据单元 报文 分组 帧 比特序列 传输介质
做什么？
如何表达内容？ 会 话 层 轮到谁、何时开始
传 网 输 络 层 层
保证数据传完整 走哪条路到达 连接两端传输 如何利用物理 媒体
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数据链路层 物 理 层
数据链路层 物 理 层
3.2.3 OSI参考模型

OSI参考模型优点

只要遵循 OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上 任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行 通信 OSI 的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力； OSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低； OSI 标准的制定周期太长，因而使得按 OSI 标准生产 的设备无法及时进入市场； OSI 的层次划分也不太合理，有些功能在多个层次中 重复出现 31
也不可能在电话铃没响的情况下，乙拿起电话却从话筒里传出甲 的声音
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3.2 网络协议及网络体系结构
3.2.1 网络协议概念 3.2.2 网络体系结构及其基本元素 3.2.3 OSI参考模型 •网络体系结构 •层次、协议、接口等术语 3.2.4 TCP/IP参考模型•服务与协议 3.2.5 IP编址

传输层 互联网层


应用层 传输层 互联网层 网络访问层
网络访问层 物理层
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3.2.4 TCP/IP参考模型

网络访问层

也称为网络接口层或主机至网络层 指出主机必须通过某个协议连接到网络上 没有定义任何特定的协议，支持所有标准的和专用的协议 根据不同的主机、不同的网络使用的协议也不尽相同

使不同厂商的设备、不同的CPU以及不同的操作系 统组成的计算机之间实现通信
3
3.2.1 网络协议概念

哪里有通信，哪里就有协议

自然社会、机器社会
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3.2.1 网络协议概念
2. 网络协议的三要素
表示格式
表示含义 及动作
表示次序
5
3.2.1 网络协议概念

协议的三要素

举例： A要打电话给B，首先A拨通B的电话号码，对 方电话振铃，B拿起电话，然后A和B开始通话。通话 完毕后，双方挂断电话
功能明确、减少信息传递、分层数量要适当
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分层的要点：

3.2.2 网络体系结构及其基本元素

分层的优点：




各层之间是独立的。 仅需知道层间接口所提供的服务 灵活性好。 只要层间接口不变，层内实现改变不影响上下层 结构上可分割开。 各层都可以采用更适合的技术 易于实现和维护。 能促进标准化工作。 过分模块化，每个模块有处理相似模式
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缺点：

打 电 话 — 语 言 层 与 设 备 层 两 层 模 型
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3.2.2 网络体系结构及其基本元素
层次 举例：邮政系统的四层结构
每层都有明确而独立的功能，同时每一层的目的都是向它 的上层提供一定的服务
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3.2.2 网络体系结构及其基本元素
2.协议



网络进行层次划分之后，每层都有相应的一系 列协议，如TCP、HTTP，用以约束网络中的 通信行为。 不同层协议分布在网络的不同组件中，如应用 层协议在端系统中用软件实现。 网络中这一系列的协议正是以分层的形式被有 效地组织起来并协调工作
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3.2.4 TCP/IP参考模型

传输层


允许源和目标主机上的对等体之间可以进行对话 基本功能包括从发送方到接收方数据的可靠传输、数 据分段重组功能 传输层中定义了协议： 传输控制协议TCP（Transport Control Protocol） 用户数据报协议UDP (User Datagram Protocol) 流控制传输协议SCTP（Stream Control Transport Protocol）

但是在市场化方面OSI事与愿违地失败了



3.2 网络协议及网络体系结构
3.2.1 网络协议概念 3.2.2 网络体系结构及其基本元素 3.2.3 OSI参考模型 3.2.4 TCP/IP参考模型 •四层模型 3.2.5 IP编址
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3.2.4 TCP/IP参考模型

TCP/IP参考模型
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3.2.4 TCP/IP参考模型

互联网层



是将整个网络体系结构贯穿在一起的关键层。 定义了正式的分组格式和协议，网际协议IP 处理跨越多个网络机器之间的路由问题，同时也管理 网络名称和地址 IP提供了“尽力而为”服务：

不保证数据包无误到达或顺序是发送者希望的 不保证数据包都被发送

走哪条路可以到达
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3.2.3 OSI参考模型

传输层

负责将完整的报文进行源到目的（端到端）的交付 起着可靠传输的作用

端到端的错误检查和错误恢复 在重组过程中请求出错或丢失的数据重传等等

如何保证数据不丢失？
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3.2.3 OSI参考模型

会话层

允许不同机器上的用户之间建立会话 负责建立和断开通信连接（数据流动的逻辑通路）

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3.2.3 OSI参考模型

国际标准化组织ISO发布了著名的ISO/IEC 7498标准，制定了开放系统互联参考模型 OSI/RM（Open System Interconnection/Reference Model) ，简称为OSI。
所谓“开放”是与垄断相对的，只要遵循OSI标 准，一个系统就可以与位于世界上任何地方的 、同样遵循同一标准的其他任何系统进行通信 OSI参考模型并不是一个标准或协议，它是可 互操作的网络体系结构的模型
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3.2.4 TCP/IP参考模型

IP协议由四个协议组成

ARP协议，地址解析协议

将IP地址转换为底层物理地址(如:局域网中的MAC地址）



RARP协议，逆地址解析协议 将底层物理地址转换为IP地址 ICMP协议，因特网控制报文协议 允许主机或路由器报告差错情况和提供异常报告 IGMP协议，因特网组管理协议 在多播情况下使用
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3.2.4 TCP/IP参考模型

TCP/IP字面上代表了两个协议:

OSI 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层
TCP/IP 应用层

传输控制协议TCP（Transport Control Protocol) 网际协议IP（Internet Protocol）

TCP/IP模型也采用了分层的结构 ，定义了4层，包括

物理层

定义了传输信号的细节以及与网络介质接口的物理 和电气特性

如何利用物理媒体
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3.2.3 OSI参考模型

数据链路层

将物理传输设施转换为逻辑链路

在发送方实现物理层数据的可靠传输，在接收方检 验所收到数据的可靠性

互连设备的两端如何传输
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3.2.3 OSI参考模型

网络层

将数据传输到目标地址，负责网络寻址和路由选择

例.两个哲学家交流
对等实体：哲学家、翻译、秘书 服务（用户、提供者）、接口
每层协议： 第一层：传真 第二层：荷兰语 第三层：哲学规范
特点： •每层功能不同 •下层屏蔽细节，向上 层提供服务
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3.2 网络协议及网络体系结构
3.2.1 网络协议概念 3.2.2 网络体系结构及其基本元素 3.2.3 OSI参考模型 •七层模型 3.2.4 TCP/IP参考模型 3.2.5 IP编址
每一层的活动元素称为实体，表示任何可发送或接收信 息的硬件或软件进程 不同机器上同一层的实体叫对等实体 各种协议集成为一个统一整体的抽象结构，称为参考模 型，与网络体系结构一致 各层的所有协议统称为协议栈
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实体(entity) 及对等实体（peer entity) ：



参考模型


协议栈

3.2.2 网络体系结构及其基本元素


TCP/IP协议，是一个协议栈。事实标准 在OSI模型出现之前很久就被设计出来 不仅被所有广域计算机网络的鼻祖ARPANET所使用， 也被ARPANET的继承者——全球范围内的Internet所 使用 1983年1月1日，在因特网的前身（ARPA网）中， TCP/IP协议取代了旧的网络控制协议（NCP， Network Control Protocol），从而成为今天的互联网 的基石

何时建立、断开连接？
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3.2.3 OSI参考模型

表示层

将应用处理的信息转换为适合网络传输的格式 或将来自下一层的数据转换为上层能够处理的格式

如何表达内容？
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3.2.3 OSI参考模型

应用层

使用户（不管是人还是软件）能够接入到网络

做什么？
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OSI环境中的数据传输过程
主机A 应用 进程A 应 表 会 传 网 用 示 话 输 络 层 层 层 层 层 数据 主机B 应用 进程B 应 表 用 示 层 层
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3.2.2 网络体系结构及其基本元素

网络体系结构


wenku.baidu.com
将网络中的一系列协议按一定的功能配置和逻辑结 构有效地组织起来的有机体 通常网络体系结构 常用的组织形式就是层次结构 把计算机间互连的 网络体系结构的基本要素： 功能划分成具有明 确定义的层次，并 规定了同层次进程 通信的协议及相邻 网络体系结构={层，协议，接口} 层之间的接口服务， 以便于计算机间的 协同工作。 9
3.2.2 网络体系结构及其基本元素
1.层次

大多数网络都按层(layer)或级(level)的方式来组织 将总体要实现的很多功能分配在不同层次中


每个层次要完成的功能都有明确规定并且每层功能独立
每一层的目的都是向它的上层提供一定的服务，服务的 细节对上一层加以屏蔽

使用下层提供的服务时，并不需要知道其具体实现方法
第3章 网络与网络应用协议
3.1 计算机网络概述 3.2 网络协议及网络体系结构 3.3 应用层协议1：DNS域名服务器 3.4 应用层协议2：TELNET、FTP、SMTP 3.5 应用层协议3：万维网WWW
参考文献： 计算机网络，Andrew S. Tanenbaum著，熊桂喜等译，清华大学出版社
甲乙双方都遵守了打电话的协议。
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3.2.1 网络协议概念

打电话过程协议三要素：

“语法”：电话号码

五到八位阿拉伯数字，长途要加拨区号，国家代码等等；

“语义”：振铃

振铃是一个信号，表示有电话打进

“时序”：信号与动作顺序

甲拨了电话，乙的电话才会响，乙听到铃声后才会考虑要不要接

不可能没有人拨乙的电话而乙的电话会响
服务用户
实体(n + 1) 协议(n + 1)
实体(n + 1)
服务 原语
SAP
服务 原语
SAP
第n+1层
服务提供者

实体(n)
协议(n)
第n层
实体(n)
下面的协议对上面的服务用户是透明的。 服务由一组原语组成 相邻两层的实体进行交互的地方服务访问点SAP(Service Access Point)。 协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。 服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。 17
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3.2.2 网络体系结构及其基本元素
3. 接口



层与层之间的边界和 在这个边界上进行的 信息传送变得很重要 边界又称为层边界 层间的信息传送的规 约称为接口 接口定义了下层向上 层提供哪些服务和原 语操作
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3.2.2 网络体系结构及其基本元素
4. 几 个 相 关 术 语

服务

下层（n-1层）向上层（n层）提供的功能
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3.2.3 OSI参考模型
信息通信网络的利用形式越来越多样化，应用 领域越来越广，人们开始认识到有必要相互连 接具有不同网络体系结构的计算机系统 1974年IBM公司提出了世界上第一个网络体系 结构——系统网络体系结构SNA（systems network architecture） 1979年ISO和CCITT为了使异机种间的通信称 为可能，开始了网络体系结构标准化工作
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3.2.3 OSI参考模型


OSI参考模型将网络的通信功 能分解为7个层次 详细地规定了每一层的功能， 以实现开放系统环境中的

互联性（interconnection） 互操作性（interoperation） 应用的可移植性（portability）
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3.2.3 OSI参考模型
1
3.2 网络协议及网络体系结构
3.2.1 网络协议概念 •协议 •协议的三要素 3.2.2 网络体系结构及其基本元素 3.2.3 OSI参考模型 3.2.4 TCP/IP参考模型 3.2.5 IP编址
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3.2.1 网络协议概念
1.协议


为进行网络中的数据交换而建立的规则、标 准或约定称为网络协议（network protocol） ，也可简称为协议。 凡是涉及两个或多个通信的远程实体都受协 议的制约，并且这些实体必须同意使用相同 的协议