计算机网络体系结构.ppt
《计算机网络体系结构.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机网络体系结构.ppt(71页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、2019/10/21,计算机网络体系结构,3.1 划分层次的必要性 3.2 实体、协议、服务和服务访问点 3.3 面向连接服务与无连接服务 3.4 计算机网络的体系结构 3.4.1 OSI参考模型 3.4.2 TCP/IP参考模型 3.4.3 五层协议的体系结构 3.5 OSI 与 TCP/IP体系结构的比较,2019/10/21,3.1划分层次的必要性,相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行,而这种“协调”是相当复杂的。 “分层”可将庞大而复杂的问题,转化为若干较小的局部问题,而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。,2019/10/21,社会上存在的邮政系统,2019/10/21,
2、层次的划分,计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。 这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题(同步含有时序的意思)。 为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议(network protocol),简称为协议。,2019/10/21,网络协议的组成要素,语法 数据与控制信息的结构或格式 。 语义 需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。 同步 事件实现顺序的详细说明。,2019/10/21,划分层次的概念举例,计算机 1 向计算机 2 通过网络发送文件。 可以将要做的工作进行如下的划分。 第一类工作与传送文件直接有关。 确信对方已做好接收和存储
3、文件的准备。 双方协调好一致的文件格式。 两个计算机将文件传送模块作为最高的一层 。剩下的工作由下面的模块负责。,2019/10/21,两个计算机交换文件,文件传送模块,计算机 1,计算机 2,文件传送模块,只看这两个文件传送模块 好像文件及文件传送命令 是按照水平方向的虚线传送的,把文件交给下层模块 进行发送,把收到的文件交给 上层模块,2019/10/21,再设计一个通信服务模块,文件传送模块,计算机 1,计算机 2,文件传送模块,只看这两个通信服务模块 好像可直接把文件 可靠地传送到对方,把文件交给下层模块 进行发送,把收到的文件交给 上层模块,通信服务模块,通信服务模块,2019/10
4、/21,再设计一个网络接入模块,文件传送模块,计算机 1,计算机 2,文件传送模块,通信服务模块,通信服务模块,网络接入模块,网络接入模块,通信网络,网络 接口,网络 接口,网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作 例如,规定传输的帧格式,帧的最大长度等。,2019/10/21,分层的好处,各层之间是独立的。 灵活性好。 结构上可分割开。 易于实现和维护。 能促进标准化工作。,2019/10/21,层数多少要适当,若层数太少,就会使每一层的协议太复杂。 层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。,2019/10/21,3.2 实体、协议、服务 和服务访问点,实体(ent
5、ity) 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则的集合。 在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。 要实现本层协议,还需要使用下层所提供的服务。,2019/10/21,实体、协议、服务 和服务访问点(续),本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。 下面的协议对上面的服务用户是透明的。 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。 同一系统相邻两层的实体进行交互的地方,称为服务访问点 SAP (Service Access Point)。,2019/1
6、0/21,实体、协议、服务 和服务访问点(续),服 务 用 户,第 n 层,第 n + 1 层,服 务 用 户,2019/10/21,协议很复杂,协议必须将各种不利的条件事先都估计到,而不能假定一切情况都是很理想和很顺利的。 必须非常仔细地检查所设计协议能否应付所有的不利情况。 应当注意:事实上难免有极个别的不利情况在设计协议时并没有预计到。在出现这种情况时,协议就会失败。因此实际上协议往往只能应付绝大多数的不利情况。,2019/10/21,著名的协议举例,占据两个山顶的蓝军与驻扎在这山谷的白军作战。力量对比是:一个山顶上的蓝军打不过白军,但两个山顶的蓝军协同作战就可战胜白军。一个山顶上的蓝军
7、拟于次日正午向白军发起攻击。于是发送电文给另一山顶上的友军。但通信线路很不好,电文出错的可能性很大。因此要求收到电文的友军必须发送确认电文。但确认电文也可能出错。试问能否设计出一种协议,使得蓝军能实现协同作战因而一定(即100 %)取得胜利?,2019/10/21,这样的协议无法实现!,2019/10/21,结论,这样无限循环下去,两边的蓝军都始终无法确定自己最后发出的电文对方是否已经收到。 没有一种协议保证蓝军能 100% 获胜。,2019/10/21,3.3 面向连接服务与 无连接服务,面向连接服务(connection-oriented) 面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三
8、个阶段。 无连接服务(connectionless) 两个实体之间的通信不需要先建立好连接。 是一种不可靠的服务。这种服务常被描述为“尽最大努力交付”(best effort delivery)或“尽力而为”。,2019/10/21,面向连结的服务(connection-oriented service)是以电话系统为模式,相反无连结服务(connectionless service)是以邮政系统为模式。可用服务质量(quality of service)来评价每种服务的特性。 在面向连结的服务中,先发送的报文一定先收到,也就是说,发送和接收是有次序的。,2019/10/21,面向连结的服务,
9、2019/10/21,无连结的服务,2019/10/21,面向连结的服务和无连结的服务对比,2019/10/21,3.4 计算机网络的体系结构,计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。 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。 实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。 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。,2019/10/21,两种国际标准,法律上的(de jure)国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。 非国际标准 TCP/IP 现在获得了
10、最广泛的应用。 TCP/IP 常被称为事实上的(de facto) 国际标准。,2019/10/21,有关标准化组织,为确保发送方和接受方能彼此协调,若干标准化组织促进了通信标准的开发,先简单介绍5个这种组织:ANSI、ITU(CCITT)、EIA、IEEE和ISO。 ANSI:美国国家标准协会(American National Standard Institute) ITU:国际电信联盟(International Telecommunication Union) EIA:电子工业协会(Electronic Industries Association) IEEE:电气和电子工程师协会(I
11、nstitute of Electrical and Electronics Engineers) ISO:国际标准化组织(International Standard Organization),2019/10/21,国际标准化组织信息处理系统技术委员会(ISO TC97)于1978年为开放系统互连建立了分委员会SC16,并于1980 年12月发表了第一个开放系统互连参考模型(OSI/RM:Open Syterms Interconnection/Reference Model)的建议书,1983年它被正式批准为国际标准,即著名的IS0 7498国际标准。 通常人们也将它称为OSI参考模型,
12、并记为OSI/RM,有时简称为 OSI。 我国相应的国家标准是GB 9398。,开放系统互连参考模型的制定,2019/10/21,关于开放系统互连参考模型 OSI/RM,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。 在市场化方面 OSI 却失败了。 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 的层次划分并也不太合理,有些功能在多个层次中重复出现。,2019/10/21,3.4.1 OSI
13、参考模型,2019/10/21,2019/10/21,OSI参考模型的各层内容,1)物理层(physical layer) 其任务是实现网内两实体间的物理链接,按位串行传送比特流,将数据信息从一个实体经物理信道送往另一个实体,向数据链路层提供一个透明的比特流传送服务。 典型问题: 用多少伏特电压表示“1“,多少伏特表示“0“; 一个比特持续多少微秒; 传输是否在两个方向上同时进行; 最初的连结如何建立和完成通信后连结如何终止; 网络接插件有多少针以及各针的用途。 物理层特性: 机械特性:接口的形状、大小;接口引脚个数、功能等 电气特性:信号产生、传输速率、信号的传输、编码。 功能特性:接口线功
14、能规定方法,接口线的功能分类。 规程特性:传输方式(单、半、全双工),2019/10/21,数据链路层的主要任务是对高层屏蔽传输介质的物理特征,保证两个邻接的(共享一条物理信道)结点间的无错的数据传输,给上层提供无错的信道服务。 需解决的问题: 解决由于帧的破坏、丢失和重复的问题; 防止高速的发送方的数据把低速的接收方“淹没“,故需要某种流量调节控制; 如果线路用于双向传输,数据链路软件还必须解决新的麻烦,即从A到B数据确认帧将同从B到A的数据帧竞争线路的使用权。 数据链路层的功能: 帧同步:接收方应当从收到的比特流中准确地区分帧的起止。 链路管理:就是对数据链路层连接的建立、维持和释放的操作
15、。 差错控制:错误帧和丢失帧情况,需要控制。 流量控制:阻塞产生原因及其控制。 透明传输:无论什么样的比特组合的数据都能够传输就是透明传输。 识别数据和控制信息:数据和控制信息一致时,应能够识别。 寻址:多点连接进行数据传输时,要保证信息能够准确到达对方。 通信控制规程:面向字符(基本型)和面向比特(高级数据链路HDLC)。,2)数据链路层(data link layer),OSI参考模型的各层内容,2019/10/21,该层的基本工作是接收来自源机的报文,把它转换成报文分组(包),而后送到指定的目标机。 网络层关系到子网的运行控制,其中的一个关键问题是确定分组从源端到目的端的路由选择问题。路
16、由即可以选用网络中固定的静态路由表,也可以在每一此会话时决定,还可以根据网络的当前的负载状况,高度灵活地为每一个分组决定路由。 数据报与虚电路服务、流量控制。 拥有子网的人总希望他们提供的子网服务得到报酬,所以网络层常常设有记帐的功能。 网络层是通信子网和资源子网的边界。,3)网络层(network layer),OSI参考模型的各层内容,2019/10/21,2019/10/21,该层的目的是提供一种独立于通信子网的数据传输服务(即对高层屏蔽通信子网的结构),使源机与目标机像是点对点的简单地连接起来的一样,尽管实际的连接可能是一条租用线或各种类型的包交换网。 基本功能:在网络层的基础上,完成
17、端对端的差错纠正,并实现两个终端系统间传送的分组无差错、无丢失、无重复和分组顺序无误。 通常,会话层每请求建立一个传输连结,传输层就会为其创建一个独立的网络连结。如果传输连结需要一个较高的吞吐量,传输层也可以为其创建多个网络连结,让数据在这些网络连结上分流,以提高吞吐量(1:n)。另一方面,如果创建和维持一个网络连结不划算。传输层可以将几个传输连结复用到一个网络连结上,以降低费用(n:1)。 传输层是真正的从源到目标“端到端”层。也就是说,源端机上的程序,利用报文头和控制报文与目标机上的类似程序进行对话。,4)传输层(transport layer),OSI参考模型的各层内容,2019/10/
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机网络 体系结构
链接地址:https://www.31doc.com/p-4132995.html