文档介绍：计算机网络教程
编译:司海飞
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计算机网络教程
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第三讲计算机网络体系结构与网络协议
本章重点
层次化体系结构:OSI、TCP/IP
主要层的功能及相关协议
物理层
数据链路层
网络层
传输层
应用层
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计算机网络体系结构与网络协议
网络体系结构的基本概念(分层和协议)
OSI(OSI/RM)体系结构
(TCP/IP)体系结构
两种体系结构的比较
一个计算机网络必须为大量计算机之间提供通用的、高效的、公平的、坚固的、高性能的连通性。但是似乎这还不够,因为网络不是一成不变的,它必须适应基本技术和应用程序需求的变化。设计一个满足这些需求的网络并非易事。
为了帮助处理这种复杂性,网络设计者已经制定了通用的蓝图,work architecture),用以指导网络的设计和实现。这一章介绍OSI 和TCP/IP体系结构。
可以说OSI是个失败的例子,不过可也是学习网络概念的好教材。TCP/IP使用广泛。
网络体系结构发展的背景——网络的状况
多种通信媒介——有线、无线。。。
不同种类的设备——通用、专用。。。
不同的操作系统——Unix、Windows 。。。
不同的应用环境——固定、移动。。。
不同种类业务——分时、交互、实时。。。
宝贵的投资和积累——有形、无形。。。
用户业务的延续性——不允许出现大的跌宕起伏
它们互相交织,形成了非常复杂的系统应用环境。
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网络体系结构的基本概念(分层和协议)
1 协议分层
2 各层的设计问题
3 接口和服务
4 面向连接的服务和无连接的服务
5 服务和协议的关系
1 协议分层
从最基本的硬件提供的服务开始,然后增加一系列的层,每一层都提供更高(更抽象)一级的服务
高层提供的服务用底层提供的服务来实现。
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图分层网络系统
当系统变得复杂时,系统设计者就会引入另一个抽象层。抽象的概念是定义一个能抓住系统的主要特征的统一模型,并将这种模型封装为一个对象,为系统其他部分提供一个可操作的接口,对象如何实现的细节对于对象的使用者来说是隐藏的,问题是如何抽象出可同时提供的一个服务,这个服务适用于大多数情况并且能在底层系统中有效实现。
抽象很自然地导致分层,尤其是在网络系统中。一般地思想是,从最基本的硬件提供的服务开始,然后增加一系列的层,每一层都提供更高(更抽象)一级的服务。
高层提供的服务用底层提供的服务来实现。
分层的好处
各层之间是独立的,问题复杂程度降低
灵活性好,可随时修改甚至取消某层功能
结构上可分离
易于维护和实现
能促进标准化工作
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某一层并不需要知道它的下层是如何实现的,而仅仅需要知道该层通过层间的借口所提供的服务。由于每一层只实现一种相对独立的功能,因而可能将一个难以处理的复杂问题分解为若干个较容易处理的更小的问题,复杂程度降低。
当任何一层发生变化时(例如,由于技术的变化),只要层间接口保持不变,则在这层之上或之下的各层均不受影响。此外还可对该层的服务内容进行修改。当不需要,甚至可取消。
每层都可以采用最合适的技术来实现。
分成多个子系统,维护和调试变得容易了。因为每一层的功能及所提供的服务都已有了精确的说明。层不能太多也不能太少!
几个概念
一台机器的第n层与另一台机器的第n层进行对话,通话的规则就是第n层的协议(protocol)
每一层中活动的元素通常称为实体(entity)
不同机器里包含对应层的实体叫做对等实体(peer or peer entity)
某一系统所使用的协议列表,每层一个协议,被称为协议栈(protocol stack)
work archietecture)
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协议基本上式通信双方关于通信如何进行达成的一致。
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。
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