計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)項(xiàng)目化教程（第2版）課件 單元2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與分層模型

單元2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與分層模型《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程Computernetworktechnology單元2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與分層模型-內(nèi)容列表《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程2.1使用分層模型2.2OSI參考模型2.3TCP/IP模型2.4TCP/IP協(xié)議棧2.5OSI模型與TCP/IP模型的比較使用分層模型《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程Computernetworktechnology使用分層模型《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，將一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)劃分為若干個(gè)容易理解和處理的子系統(tǒng)，然后分而治之，逐個(gè)加以解決，分層就是進(jìn)行系統(tǒng)分解的最好方法之一。在IT行業(yè)使用分層模型來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)通信的復(fù)雜過(guò)程。分層體系結(jié)構(gòu)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程使用層次結(jié)構(gòu)可以獲得如下的優(yōu)點(diǎn)：1.把網(wǎng)絡(luò)操作進(jìn)行分解得到復(fù)雜性較低的單元，結(jié)構(gòu)清晰，易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)；2.有助于協(xié)議的開(kāi)發(fā)，層與層之間定義了兼容性的標(biāo)準(zhǔn)接口，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員專注于所關(guān)心的功能模塊；3.每層獨(dú)立，不需要了解上下層的具體內(nèi)容，只需要通過(guò)接口了解提供什么樣的服務(wù)；4.有利于競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)榭梢允褂貌煌瑥S商的產(chǎn)品；5.使用通用語(yǔ)言來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)功能?？蓴U(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程核心沒(méi)有變化的情況下擴(kuò)展Internet建立在分層的體系結(jié)構(gòu)之上，它才能夠靈活地?cái)U(kuò)展并滿足日益增長(zhǎng)的多樣化的網(wǎng)絡(luò)需求。OSI參考模型《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程ComputernetworktechnologyOSI參考模型《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程

OSI模型全稱開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel），是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）于1984年為了解決網(wǎng)絡(luò)之間的兼容性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的相互通信而提出的標(biāo)準(zhǔn)框架。OSI的結(jié)構(gòu)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程應(yīng)用層為計(jì)算機(jī)用戶提供接口和應(yīng)用程序服務(wù)表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)處理，表示（編碼、解碼、加密、解密）管理通信會(huì)話、建立維護(hù)連接端到端通信連接，承上啟下路由數(shù)據(jù)（選擇數(shù)據(jù)傳輸最佳路徑）介質(zhì)訪問(wèn)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、檢錯(cuò)、流量控制物理連接、透明bit流傳輸OSI模型采用層次結(jié)構(gòu)，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信功能劃分成七個(gè)層次1.物理層《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程機(jī)械特性：說(shuō)明連接材質(zhì)、引線的數(shù)目和排列等，電纜接頭的幾何尺寸等，例如，人們所使用的電源插頭的尺寸、插針都有嚴(yán)格的規(guī)定。電氣特性：規(guī)定了物理連接上導(dǎo)線的電壓、電流范圍等電氣連接及有關(guān)電路的特性。功能特性：規(guī)定了某一條線上某一個(gè)電壓表示何種意義。規(guī)程特性：說(shuō)明了不同功能的各種事件的出現(xiàn)順序。2.數(shù)據(jù)鏈路層《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程（1）鏈路管理（2）幀同步（3）流量控制（4）差錯(cuò)控制（5）傳輸資源控制（6）透明傳輸（7）尋址數(shù)據(jù)網(wǎng)Modem分組交換機(jī)DCEDCEModemModem3.網(wǎng)絡(luò)層《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程（1）編址：網(wǎng)絡(luò)層為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)地址，地址的分配為網(wǎng)絡(luò)層從源到目的的選擇提供了基礎(chǔ)。（2）路由選擇和中繼：網(wǎng)絡(luò)層的一個(gè)重要功能就是確定從源到目的的數(shù)據(jù)傳送應(yīng)該如何選擇路由。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層路由選擇的設(shè)備是路由器。3.網(wǎng)絡(luò)層《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程（3）組包和拆包：在發(fā)送方，傳輸層的報(bào)文到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層時(shí)被分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，在這些數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部加上一些相關(guān)控制信息后，即組成了數(shù)據(jù)包。在接收方，數(shù)據(jù)從低層到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層時(shí)，要將各數(shù)據(jù)包原來(lái)加上的包頭和包尾等控制信息去掉（拆包），然后組合成報(bào)文，送給傳輸層。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)首部1首部2首部3首部4首部數(shù)據(jù)4.傳輸層《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程（1）為端到端連接提供可靠的傳輸服務(wù)。（2）為端到端連接提供差錯(cuò)控制、重傳等管理服務(wù)。（3）還負(fù)責(zé)執(zhí)行流量控制。TCP連接5.應(yīng)用層《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程會(huì)話層：實(shí)現(xiàn)建立、管理和終止會(huì)話關(guān)系表示層：負(fù)責(zé)一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用層發(fā)出的信息能被另一個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用層讀，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的加密和壓縮應(yīng)用層：OSI參考模型中最靠近用戶的一層，它直接與用戶和應(yīng)用程序打交道。因特網(wǎng)服務(wù)器鏈接到URL的超鏈HTTP使用此TCP連接瀏覽器程序服務(wù)器程序HTTP客戶Svist院系設(shè)置

協(xié)議數(shù)據(jù)單元《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程Computernetworktechnology協(xié)議數(shù)據(jù)單元《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程應(yīng)用程序數(shù)據(jù)為了能正確地從一臺(tái)主機(jī)傳遞到另一臺(tái)主機(jī)，報(bào)頭都會(huì)含有控制信息，當(dāng)傳送到下層，被加入到數(shù)據(jù)中，即封裝的過(guò)程。

在接收方，每一層需要對(duì)本層的封裝數(shù)據(jù)進(jìn)行解封裝，并傳送給上層。解封裝是指去掉多余的信息并且只將原始的數(shù)據(jù)發(fā)送給目標(biāo)應(yīng)用程序。協(xié)議數(shù)據(jù)單元《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程協(xié)議數(shù)據(jù)單元《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程每一層的數(shù)據(jù)都有通用術(shù)語(yǔ)，稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU，ProtocolDataUnit），包括用戶數(shù)據(jù)信息和協(xié)議控制信息等。協(xié)議數(shù)據(jù)單元《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程PacketTracer模擬器切換到模擬模式來(lái)“停止時(shí)間”，觀察協(xié)議數(shù)據(jù)單元。TCP/IP模型《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程ComputernetworktechnologyTCP/IP協(xié)議《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程TCP/IP是目前最流行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。也采用了層次化結(jié)構(gòu)，是開(kāi)放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以免費(fèi)使用。TCP/IP簡(jiǎn)化了層次設(shè)計(jì)，它只有四層：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。最早使用的協(xié)議棧通信標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程1.網(wǎng)絡(luò)接口層：負(fù)責(zé)處理與傳輸介質(zhì)相關(guān)的細(xì)節(jié)，為上一層提供一致的網(wǎng)絡(luò)接口。常見(jiàn)的以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)技術(shù)，用于串行連接的HDLC、PPP等技術(shù)。2.網(wǎng)際層：將資源主機(jī)的信息正確發(fā)送至目的主機(jī)，與OSI參考模型中網(wǎng)絡(luò)層相似。3.傳輸層：位于網(wǎng)際層之上，主要負(fù)責(zé)為兩臺(tái)主機(jī)上的應(yīng)用程序提供端到端的通信，常見(jiàn)的傳輸層協(xié)議有TCP和UDP。4.應(yīng)用層：位于最高層，與OSI參考模型中高三層的功能任務(wù)相似，用于提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。OSI模型與TCP/IP模型的比較《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程OSI模型的應(yīng)用、表示、會(huì)話層的功能被合并到TCP/IP模型的應(yīng)用層。網(wǎng)絡(luò)的大部分功能存在于傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層，因而它們?cè)赥CP/IP還被保留在獨(dú)立的層。OSI中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層被合并到了TCP/IP中的網(wǎng)絡(luò)接口層。TCP/IP協(xié)議?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程ComputernetworktechnologyTCP/IP協(xié)議?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程

TCP/IP模型并非只有TCP和IP兩個(gè)協(xié)議，而且包含了眾多其它協(xié)議。這些協(xié)議工作在不同的網(wǎng)絡(luò)層次上，共同組成了TCP/IP協(xié)議棧。數(shù)據(jù)鏈路層TELNETHTTPFTPSMTPDNSTFTP應(yīng)用層傳輸層UDPTCP網(wǎng)絡(luò)層ICMPIPARPRARPIGMPTCP/IP協(xié)議棧《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程除IP協(xié)議外，網(wǎng)絡(luò)層的幾個(gè)常用協(xié)議還包括：ICMP（InternetControlMessageProtocol，互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議）；ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析協(xié)議）。Ping是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)診斷工具，用于測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連接性和測(cè)量數(shù)據(jù)包往返時(shí)間。Ping命令使用ICMP（InternetControlMessageProtocol）回顯請(qǐng)求消息，并等待目標(biāo)返回回顯應(yīng)答。ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析協(xié)議）是一個(gè)用于解析和映射網(wǎng)絡(luò)層（通常是IPv4或IPv6）地址到鏈路層（通常是MAC地址）地址的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。我需要知道的MAC地址PC-APC-BPC-CPC-DTCP/IP協(xié)議棧《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程應(yīng)用層為用戶提供了許多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，這里我們簡(jiǎn)單介紹常用的幾種應(yīng)用層協(xié)議。FTP是用于文件傳輸?shù)腎nternet標(biāo)準(zhǔn)。TFTP（TrivialFileTransferProtocol，簡(jiǎn)單文件傳輸協(xié)議），TFTP通常用于局域網(wǎng)內(nèi)部的文件傳輸。SMTP支持文本郵件的Internet傳輸。Telnet是客戶機(jī)使用的與遠(yuǎn)端服務(wù)器建立連接的標(biāo)準(zhǔn)終端仿真協(xié)議。SNMP負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)控和維護(hù)，支持安全管理、性能管理等。DNS（DomainNameSystem，域名系統(tǒng)）把網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的易于記憶的名字轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)IP地址。OSI模型與TCP/IP模型的比較《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程ComputernetworktechnologyOSI模型與TCPIP模型的比較《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程TCP/IP模型比OSI模型更流行，兩者相比存在不少共同點(diǎn)，區(qū)別也很大。TCP/IP模型與OSI模型都采用了層次結(jié)構(gòu)的思想，不過(guò)層次劃分的方式有所區(qū)別，但兩者都不是完美的，均存在一定的缺陷。兩者的對(duì)比如下圖所示OSI模型與TCPIP模型的比較《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程OSI參考模型與TCP/IP模型的相同點(diǎn)包括：都是分層結(jié)構(gòu)，并且工作模式一樣，都要求層與層之間具備明確的層間接口；有相同的應(yīng)用層，傳輸層，網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)鏈路層，物理層；都使用包交