计算机通信网第2章计算机通信协议与网络体系结构改.ppt

第2章 计算机通信协议与网络体系结构 2.1 概述 2.2 OSI参考模型功能简述 2.3 OSI-RM分层结构的重要概念 2.4 因特网TCP/IP协议栈和分层结构 2.5 标准化组织与机构 2.1 概 述 随着计算机系统网络化互连业务的需求不断增长，世界上一些大的计算机公司在20世纪60年代率先开发出了自己的计算机网络体系结构、协议(Protocol，也称规程)和通信设备，如IBM公司的系统网络体系结构(SNA)、DEC公司的数字网络体系结构(DNA)等。这些公司的产品自成系列，能够方便地实现同类计算机系统的互连成网。 然而，各公司设计的计算机专有系统所用的体系结构、控制机理和信息格式彼此不同、互不兼容，使不同的计算机系统之间的通信变得相当复杂。1976年，ITU―T正式公布了基于分组交换技术的公用数据通信网的重要标准——X.25接口规程，为计算机通信技术的发展奠定了基础。网络及其标准化的发展势在必行，其原动力出于两方面： (1)计算机厂商为了拓宽其产品的销路。 (2)用户渴望能得到性能价格比高的兼容设备。 国际标准化组织(ISO)吸取了SNA、DNA以及ARPA网等网络体系结构的成功经验，参照了X.25开放互连结构特性，从用户系统信息处理的角度，提出了开放系统互连的参考模型(OSI―RM)，即ISO7498，该参考模型于1984年5月被批准为国际标准。与此同时，ITU―T从通信系统的角度，进一步研究了如何实现设备的兼容性要求，规定了ITU―T应用OSI―RM、各层提供的服务以及开放系统中对等实体间通信所必须遵循的规程——X.200系列建议。 2.1.1 通信协议与分层体系结构 我们将计算机通信网中为正确传输数据信息而设立的通信规则(或约定)称为通信协议，也称网络协议。通信协议是指网络中应用进程之间相互通信所必须共同遵守的约定的集合。一个通信协议应包含以下三个基本要素［1］［5］: (1)语义(Semantics)：定义了用于协调通信双方和差错处理的控制信息，是对构成协议的协议元素含义的解释，即“讲什么”。 (2)语法(Syntax)：规定了通信所用的数据格式、编码与信号电平等；是对所表达内容的数据结构形式的一种规定，即“怎么讲”。 (3)定时规则(Timing)：明确实现通信的顺序、速率适配及排序。 通信协议实质上是实体间通信时所使用的一种语言。计算机通信网的协议包含的内容相当复杂，如何将复杂的问题分解为若干较简明且有利于处理的问题，实践表明,采用网络的分层结构最为有效。 2.1.2 ISO/OSI参考模型 ISO7498标准定义了描述网络体系结构的对象的类型、关系及约束，还定义了七层功能的开放系统互连(OSI，Open System Interconnection)参考模型，用于异种计算机应用进程间通信，如图2.1.2所示。 实系统：表示一台或多台计算机、相关的软件以及信息处理过程等的集合，是能独立运行和处理信息的自治整体。遵循互连协议标准的实系统称开放实系统。所谓开放系统，是指所有符合抽象开放互连特性的实系统。OSI―RM标准是抽取实系统中与互连有关的公共属性所构成的模型系统，在此基础上研究模型系统的互连标准，以避免涉及具体的机型、技术细节，使用逻辑功能上等价的开放实系统来代替实系统开放性。 OSI参考模型的特征为： (1)采用了有利于异构计算机系统互连、互通的层次化结构。 (2)是一种抽象的标准框架，也是OSI中最高一级的抽象，而不是具体实现的描述。 (3)在不同开放实系统的对等(Peer)层之间的通信由此层的协议管理。 (4)在同一开放实系统的相邻层间的接口定义了服务关系和操作原语。 (5)可提供的服务为面向连接的或无连接的数据服务。 (6)每层实体执行所定义的功能，修改某层的功能不应影响其他层。 2.1.3 结构化分层功能 依据上述分层原则，OSI参考模型采用了七层体系结构。物理层(PhysicalLayer，缩写为PH)、数据链路层(DataLinkLayer，缩写为DL)和网络层(NetworkLayer，缩写为NT)为下三层，统称为低层，构成了开放的网络通信平台，实现OSI参考模型面向通信(含传输和交换)的功能。 OSI参考模型的高层(或称为上三层)为 会话层(SessionLayer,缩写为S)、 表示层(Presentat