中南大学：《计算机网络 computer networks》课程教学资源（PPT课件讲稿）第4讲 网络体系结构与TCP/IP

计算机网络 Computer Networks 网络体糸结构与TCPP 2021/2/22

2021/2/22 1 计算机网络 Computer Networks 网络体系结构与TCP/IP

网络体系结构的定义和发展 计算机网络的体系结构是从功能的角度描述计 算机网络的结构 计算机网络的体系结构:为了完成计算机 间的通信合作,把每个计算机互联的功能划 分成有明确定义的层次,规定了同层次进程 通信的协议及相邻层之间的接口及服务。将 这些同层进程通信的协议以及相邻层接口统 称为网络体系结构 网络功能的分层协议的分层体系结构的分层 2021/2/22

2021/2/22 2 网络体系结构的定义和发展 计算机网络的体系结构是从功能的角度描述计 算机网络的结构 计算机网络的体系结构：为了完成计算机 间的通信合作，把每个计算机互联的功能划 分成有明确定义的层次，规定了同层次进程 通信的协议及相邻层之间的接口及服务。将 这些同层进程通信的协议以及相邻层接口统 称为网络体系结构。 网络功能的分层 协议的分层 体系结构的分层

网络体系结构的分层原理 在网络分层结构中,第N层是第N-1层的 用户,同时是第N+层的服务提供者, 分层结构的好处 独立性强 功能简单 层)M层)N1 (1层))1 层 适应性强 易于实现和维护 2021/2/22

2021/2/22 3 网络体系结构的分层原理 • 在网络分层结构中，第N层是第N-1层的 用户，同时是第N+1层的服务提供者， 分层结构的好处： – 独立性强 – 功能简单 – 适应性强 – 易于实现和维护

■层次结构方法要解决的问题 1网络应该具有哪些层次?每一层的 功能是什么?(分层与功能) 2各层之间的关系是怎样的?它们如 何进行交互?(服务与接口) 3通信双方的数据传输要遵循哪些规 则?(协议) 层次结构方法包括三个内容:分层及每层功能,服务 与层问接口,协议 2021/2/22

2021/2/22 4 层次结构方法要解决的问题 1.网络应该具有哪些层次？每一层的 功能是什么？（分层与功能） 2.各层之间的关系是怎样的？它们如 何进行交互？（服务与接口） 3.通信双方的数据传输要遵循哪些规 则？（协议） 层次结构方法包括三个内容：分层及每层功能，服务 与层间接口，协议

层次结构方法的优点 把网络操作分成复杂性较低的单元,结构清晰,易于 实现和维护 √定义并提供了具有兼容性的标准接口 √使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块 √独立性强—上层只需了解下层通过层间接口提供什 么服务一黑箱方法 √适应性强—只要服务和接口不变,层内实现方法可 任意改变 √一个区域网络的变化不会影响另外一个区域的网络, 因此每个区域的网络可单独升级或改造 2021/2/22

2021/2/22 5 层次结构方法的优点 ✓把网络操作分成复杂性较低的单元，结构清晰，易于 实现和维护 ✓定义并提供了具有兼容性的标准接口 ✓使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块 ✓独立性强——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——只要服务和接口不变，层内实现方法可 任意改变 ✓一个区域网络的变化不会影响另外一个区域的网络， 因此每个区域的网络可单独升级或改造

■网络体系结构的几个基本概念 协议:为进行网络中的数据交换(通信)而建立的规则、 标准或约定。(语义+语法+规则) 不同层具有各自不同的协议。 实体:任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 对等层:两个不同系统的同名层次。 对等实体:位于不同系统的同名层次中的两个实体。 协议作用在对等实体之间。 接口:相邻两层之间交互的界面,定义相邻两层之间的 操作及下层对上层的服务。 服务:某一层及其以下各层的一种能力,通过接口提供 给其相邻上层 2021/2/22

2021/2/22 6 网络体系结构的几个基本概念 协议：为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、 标准或约定。(=语义+语法+规则) 不同层具有各自不同的协议。 实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 对等层：两个不同系统的同名层次。 对等实体：位于不同系统的同名层次中的两个实体。  协议作用在对等实体之间。 接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的 操作及下层对上层的服务。 服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供 给其相邻上层

协议的组成 1.语义:是指对构成协议的协议元素含义的解 释,即“讲什么” 2.语法:是用于规定将若干个协议元素和数据 组合在一起来表达一个更完整的内容时所应遵 循的格式,即对所表达的内容的数据结构形式 的一种规定,也即“怎么讲” 3.规则:规定了事件发生的条件和执行顺序 2021/2/22

2021/2/22 7 协议的组成 • 1. 语义：是指对构成协议的协议元素含义的解 释，即“讲什么” • 2. 语法：是用于规定将若干个协议元素和数据 组合在一起来表达一个更完整的内容时所应遵 循的格式，即对所表达的内容的数据结构形式 的一种规定，也即“怎么讲” • 3. 规则：规定了事件发生的条件和执行顺序

层、协议和接口 Host 2 Layer 5 protocol Layer 5 Layer 5 Layer 4/5 interface Layer 4 protocol Layer 4 Layer 4 Layer 3/4 interface Layer 3 protocol Layer 3 Layer 3 Layer 2/3 interface Layer 2 protoco Layer 2 Layer 2 Layer 1/2 interface Layer 1 protocol Layer 1 Laver 1 Physical medium 2021

2021/2/22 8 层、协议和接口

服务分类 基于连接的服务和无连接服务 基于连接的服务 当使用服务传送数据时,首先建立连接,然 后使用该连接传送数据。使用完后,关闭连 接。 特点:顺序性好。 无连接服务 直接使用服务传送数据,每个包独立进行路 由选择。 特点:顺序性差。 注意:连接并不意味可靠,可靠要通过确认 2021/2/22 重传等机制来保证

2021/2/22 9 服务分类 • 基于连接的服务和无连接服务 – 基于连接的服务 当使用服务传送数据时，首先建立连接，然 后使用该连接传送数据。使用完后，关闭连 接。 特点：顺序性好。 – 无连接服务 直接使用服务传送数据，每个包独立进行路 由选择。 特点：顺序性差。 – 注意：连接并不意味可靠，可靠要通过确认、 重传等机制来保证

服务原语 服务在形式上是由一组接口原语(或操 作)来描述的。 服务原语可分为四种类型: 请求( Request),指示( Indication) 响应( Response),确认( Confirm) 2021/2/22

2021/2/22 10 服务原语 • 服务在形式上是由一组接口原语（或操 作）来描述的。 • 服务原语可分为四种类型： – 请求（Request），指示（Indication）， – 响应（Response），确认（Confirm）