大學(xué)計(jì)算機(jī)-計(jì)算思維視角 課件 6.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述章名：節(jié)名：什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議什么是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)OSI與TCP/IP參考模型123網(wǎng)絡(luò)協(xié)議什么是協(xié)議？人們在各種社會活動中，經(jīng)常要簽訂一些協(xié)議(合同)，就是協(xié)作各方為達(dá)到某種目的所制定的需要共同遵守的規(guī)則、約定和承諾。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定義在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是通信雙方對所傳輸信息的格式、控制信息的含義以及在信息傳輸過程中應(yīng)如何操作的約定。人際交流協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的對比網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三要素協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)的結(jié)構(gòu)與格式(報(bào)文格式)，如：HDLC：

協(xié)議數(shù)據(jù)單元各部分的含義，如：HDLC協(xié)議中，標(biāo)志Flag表示報(bào)文的開始和結(jié)束。

通信過程中，通信雙方操作的執(zhí)行步驟和順序，如：A和B完成一個通信，當(dāng)A發(fā)出請求B才會發(fā)出確認(rèn)信息。FlagAdressCtrlDataFCSFlag語法：語義：時序：層次化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)：包含不同的傳輸介質(zhì)(有線、無線)運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)(Windows、Unix)涵蓋不同的應(yīng)用環(huán)境(移動、本地、遠(yuǎn)程)承載不同種類業(yè)務(wù)(分時、交互、實(shí)時)實(shí)現(xiàn)方案：分而治之！分層處理：將復(fù)雜的問題分解成若干個小的簡單問題。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次化的例子：郵政系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計(jì)成一種層次結(jié)構(gòu)——把復(fù)雜的信息傳輸劃分為若干個相對簡單的子功能，在不同層次上予以實(shí)現(xiàn)。每一層包含若干個協(xié)議，用于實(shí)現(xiàn)本層的功能。協(xié)議是按層次結(jié)構(gòu)來組織的。協(xié)議定義了對等層之間通信規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。層次化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分層的好處：獨(dú)立性強(qiáng)各層都可以采用最合適的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。某層技術(shù)的改進(jìn)不會影響其它層。上層只需關(guān)心下層能夠提供什么服務(wù)，而無需關(guān)心其實(shí)現(xiàn)方法。層次化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分層的好處：適應(yīng)性強(qiáng)只要提供的服務(wù)和接口不變，每層的實(shí)現(xiàn)方法可任意改變。結(jié)構(gòu)清晰，使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、調(diào)試和維護(hù)變得簡單和容易使相關(guān)人員能將精力集中于所關(guān)心的功能模塊。降低開發(fā)工作量和開發(fā)難度。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)封裝就是在數(shù)據(jù)前面加上用于控制傳輸過程的控制信息，是協(xié)議語法的具體實(shí)現(xiàn)。過程如下：當(dāng)某一層實(shí)體要進(jìn)行通信時，它將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(即協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU)通過層間接口提交給下一層。下層收到上層的PDU后，將其加上報(bào)文頭部(header)形成本層PxiDU，然后將其傳遞給下一層。給下層數(shù)據(jù)加上header的過程稱為封裝(encapsulation)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)每一層都按此法，在最底層將逐層封裝后的數(shù)據(jù)傳送到目的端。目的端的每一層只處理本層的header，并將去掉header后的數(shù)據(jù)部分提交給其上層，本層不對數(shù)據(jù)部分作任何處理。去掉header的過程稱為解封裝(decapsulation)封裝的過程類似于在郵寄信件前需要在外面套上信封。解封裝的過程類似于收信人拆開信封取出信件。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送的封裝與解封裝常見的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)OSI參考模型：下4層規(guī)定了計(jì)算機(jī)之間如何建立連接；上3層規(guī)定了應(yīng)用程序之間以及應(yīng)用程序和用戶之間如何進(jìn)行交互。OSI參考模型各層體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡(luò)層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：負(fù)責(zé)在結(jié)點(diǎn)間接受和發(fā)送比特流。定義介質(zhì)和連接器類型定義信號類型定義信號電平、數(shù)據(jù)速率、傳輸距離網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)OSI參考模型各層體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡(luò)層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：在結(jié)點(diǎn)間可靠地傳輸數(shù)據(jù)幀。提供物理地址組幀差錯控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)OSI參考模型各層體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡(luò)層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：在計(jì)算機(jī)之間傳輸分組。提供邏輯地址實(shí)現(xiàn)路由選擇網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)OSI參考模型各層體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡(luò)層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：不同計(jì)算機(jī)的進(jìn)程之間的通信。擁塞控制差錯控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)OSI參考模型各層體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡(luò)層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：在用戶間建立、維持和終止會話關(guān)系；區(qū)分不同的應(yīng)用程序建立的連接，將通信流引導(dǎo)到正確的應(yīng)用程序。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)OSI參考模型各層體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡(luò)層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)編碼方式，將發(fā)送方應(yīng)用層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為接收方應(yīng)用層能夠識別的格式。不同OS的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)壓縮網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)OSI參考模型各層體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層(Application)表示層(Presentation)會話層(Session)傳輸層(Transport)網(wǎng)絡(luò)層(Network)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)物理層(Physical)功能：為網(wǎng)絡(luò)用戶和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和操作界面。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)TCP/IP參考模型：TCP/IP參考模型是國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)的標(biāo)準(zhǔn)，與OSI不同，采用四層體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)TCP/IP是一個協(xié)議簇的總稱;如：TCP、IP、UDP、ICMP等。應(yīng)用層(Application)FTP(文件傳輸)、SMTP(郵件傳輸)、POP3(郵局)、HTTP(超文本傳輸)、Telnet(遠(yuǎn)程登錄)、DNS(域名解析)傳輸層(Transport)TCP(傳輸控制)、UDP(用