计算机网络教程 谢希仁 第02章新.ppt

第2章 计算机网络的协议与体系结构 2.1 计算机网络体系结构的形成 2.2 协议与划分层次 2.3 计算机网络的原理体系结构 2.4 OSI与TCP/IP体系结构的比较 2.5 客户–服务器方式 2.1 计算机网络体系结构的形成 1974年，美国的IBM公司宣布了它研制的系统网络体系结构SNA (System Network Architecture)。现在它是世界上使用得相当广泛的一种网络体系结构。 为了使不同体系结构的计算机网络都能互连，国际标准化组织ISO于1977年成立了专门机构研究该问题。不久，他们就提出一个试图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架，即著名的开放系统互连基本参考模型OSI/RM (Open Systems Interconnection Reference Model)，简称为OSI。 2.2 协议与划分层次 为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。一个网络协议主要由以下三个要素组成： （1）语法，即数据与控制信息的结构或格式； （2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应； （3）同步，即事件实现顺序的详细说明。 两个计算机可将文件传送模块作为最高的一层(如图2-1所示)。 分层可以带来如下好处： （1）各层之间是独立的。 （2）灵活性好。 （3）结构上可分割开。 （4）易于实现和维护。 （5）能促进标准化工作。 计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构(architecture)，也就是说，计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。 2.3 计算机网络的原理体系结构 2.3.1 从OSI体系结构到原理体系结构 OSI的七层协议体系结构既复杂又不实用，但其概念清楚，体系价格低廉，理论较完整。TCP/IP的协议现在得到了全世界的承认，但它实际上并没有一个完整的体系结构。TCP/IP是一个四层的体系结构，它包含应用层、运输层、网际层和网络接口层。 但从实质上讲，TCP/IP只有三层，即应用层、运输层和网际层，因为最下面的网络接口层并没有什么具体内容。因此在学习计算机网络的原理时往往采取折衷的办法，也就是综合OSI和TCP/IP的优点，采用一种原理体系结构，它只有五层(如图2-2所示)，这样既简洁又能将概念阐述清楚[TANE96]。 1．应用层(application layer) 应用层是原理体系结构中的最高层。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要(这反映在用户所产生的服务请求)。 2．运输层(transport layer) 运输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信，其数据传输的单位是报文段(segment)。运输层具有复用(multiplexing)和分用(demultiplexing)的功能。 因特网的运输层可使用两种不同协议。即面向连接的传输控制协议TCP (Transmission Control Protocol)，和无连接的用户数据报协议UDP (User Datagram Protocol)。 3．网络层(network layer) 网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。在网络层，数据的传送单位是分组或包。在TCP/IP体系中，分组也叫作IP数据报，或简称为数据报。 4．数据链路层（data link layer） 数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧(frame)为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。数据链路层有时也常简称为链路层。 数据链路层就把一条有可能出差错的实际链路，转变成为让网络层向下看去好像是一条不出差错的链路。 5．物理层（physical layer） 物理层的任务就是透明地传送比特流。 “透明”是一个很重要的术语。它表示：某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。 图2-3说明的是应用进程的数据在各层之间的传递过程中所经历的变化。这里为简单起见，假定两个主机是直接相连的。 不要误认为“从计算机1向计算机2传送数据时，是先传送数据部分或尾部，而最后传送首部。” 在OSI参考模型中，在对等层次上传送的数据，其单位都称为该层的协议数据单元PDU (Protocol Data Unit)。 在文献中也还可以见到术语“协议栈”(protocol stack)。这是因为几个层次画在一起很像一个栈(stack)。 2.3.2 实体、协议、服务和服务访问点 实体(entity)这一名词表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。 协议是控制两个对等实体进行通信的规