3.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念 3.2 物理層 3.3 數(shù)據(jù)鏈路層 3.4 TCPIP 體系結(jié)構(gòu) 第 3 章 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)-1736264267584

3.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念3.2物理層3.3數(shù)據(jù)鏈路層3.4TCP/IP體系結(jié)構(gòu)第3章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

【本章內(nèi)容簡介】計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要涉及到網(wǎng)絡(luò)的功能和服務(wù)的模型化。本章主要介紹了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層次化和分層原理，ISO的開放式系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM以及OSI/RM各層的功能，TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)及各層功能以及OSI/RM與TCP/IP參考模型的比較。

【本章重點(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)掌握網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念，物理層和數(shù)據(jù)鏈層的作用和主要功能。第2章數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)3.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念1．計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議3.1.1協(xié)議分層在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中用于規(guī)定信息的格式以及如何發(fā)送和接收信息的一套規(guī)則稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（NetworkProtocol）或通信協(xié)議(CommunicationProtocol)，它主要有三個部分組成。（1）語義（2）語法（3）時序

2．網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)由于不同系統(tǒng)之間的相互通信是建立在各個層次實(shí)體之間互通的基礎(chǔ)上，因此一個系統(tǒng)的通信協(xié)議是各個層次通信協(xié)議的集合。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分成若干層來實(shí)現(xiàn)，每層都有自己的協(xié)議。將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)模型及其協(xié)議的集合，稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。3.1.1協(xié)議分層

3．分層結(jié)構(gòu)的意義由于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，很難使用一個單一協(xié)議來為網(wǎng)絡(luò)中的所有通信規(guī)定一套完整規(guī)則，因此普遍的做法是將通信問題劃分為許多小問題，然后為每個小問題設(shè)計一個單獨(dú)的協(xié)議，從而使得每個協(xié)議的設(shè)計、分析、編碼、個性和測試都變得容易。3.1.1協(xié)議分層圖3-1郵政系統(tǒng)的分層模型

4．“實(shí)通信”和“虛通信”在現(xiàn)實(shí)的通信系統(tǒng)中，真實(shí)的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系必須是物理通信，即沿著圖3-2中的不同層間的實(shí)線路徑傳輸?shù)耐ㄐ?，?shí)線是真實(shí)的傳輸路徑，這種通信為“實(shí)通信”。虛線是邏輯聯(lián)結(jié)關(guān)系，這種通信稱為“虛通信”。3.1.1協(xié)議分層圖3-2通信中的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系傳輸介質(zhì)最高層最高層較低層較低層最低層最低層圖3-3七層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的通信過程3.1.2開放系統(tǒng)互連參考模型概述圖3-4OSI/RM結(jié)構(gòu)示意圖3.1.3OSI/RM功能要素圖3-5OSI/RM功能層次結(jié)構(gòu)及其要素3.1.3OSI/RM功能要素圖3-6OSI./RM中的數(shù)據(jù)傳送

3.2.1物理層的作用和接口

1．物理層的作用

ISO/OSI參考模型對物理層的描述是：物理層為傳送二進(jìn)制比特流數(shù)據(jù)而激活、維持、釋放物理連接所提供的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。這種物理連接可以通過中繼系統(tǒng)，每次都在物理層內(nèi)進(jìn)行二進(jìn)制比特流數(shù)據(jù)的中繼傳輸。這種物理連接允許進(jìn)行全雙工或半雙工的二進(jìn)制比特流傳輸。物理層服務(wù)數(shù)據(jù)單元(即二進(jìn)制比特流)的傳輸可通過同步方式或異步方式進(jìn)行。3.2物理層

2．物理層的接口物理層接口協(xié)議的主要內(nèi)容是：（1）提供物理連接的四種特性，即機(jī)械特性、電氣特性、功能特性、規(guī)程特性；（2）為傳送物理層服務(wù)數(shù)據(jù)單元—比特流確定通信方式、同步方式和編碼規(guī)則。3.2.1物理層的作用和接口

1．機(jī)械特性。規(guī)定了物理連接時所使用的可接插連接器的形狀和尺寸，連接器中的引腳數(shù)量與排列情況等。

2．電氣特性。規(guī)定了DTE-DCE接口電纜上傳送信號的電壓大小，即信號“1”和信號“0”的電壓值；傳號和空號的電壓識別等；最大數(shù)據(jù)傳輸率與距離限制；發(fā)送端與接收端間電路特性的說明等。

3．功能特性。規(guī)定了物理接口上各條信號線的功能分配和確切定義。

4．規(guī)程特性。定義了接口進(jìn)行二進(jìn)制比特流傳輸過程的一組操作序列，即各信號引腳線的工作規(guī)程和時序關(guān)系。3.2.2DTE-DCE接口特性描述EIARS-232C3.2.3物理層接口標(biāo)準(zhǔn)舉例圖3-7利用公共電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接3.2.3物理層接口標(biāo)準(zhǔn)舉例圖3-8RS-232C接口的連線圖3.3數(shù)據(jù)鏈路層3.3.1數(shù)據(jù)鏈路層的作用1.數(shù)據(jù)鏈路管理2.裝幀與幀同步3.流量控制4.差錯控制5.透明傳輸6.尋址3.3.2高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC

1.HDLC的基本配置和響應(yīng)方式（1）正常響應(yīng)方式（Normalrespondingmodel，NRM）（2）異常響應(yīng)方式(AnomalousRespondingModel，ARM)（3）平衡型異步響應(yīng)方式(BalanceAnomalousRespondingModel，BARM)

2.HDLC的幀格式3.3.2高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC圖3-9HDLC幀結(jié)構(gòu)

3．HDLC的幀類型

HDLC控制字段為8位，它的內(nèi)容取決于幀的類型。HDLC定義了3種類型的幀，分別為信息幀（I幀）、監(jiān)控幀（S幀）和無編號幀（U幀），每一種幀中的控制字段的格式及比特定義如表所示。3.3.2高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC控制字段位12345678CI幀格式0N（S）P/FN（R）CS幀格式10SP/FN（R）CU幀格式11M1M2P/FM3M4M53.4TCP/IP體系結(jié)構(gòu)

3.4.1TCP/IP的發(fā)展史

TCP/IP的發(fā)展史和ARPANET是分不開的，這個網(wǎng)絡(luò)通過租用的電話線連接了數(shù)百所大學(xué)和政府部門，當(dāng)衛(wèi)星和無線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)以后，現(xiàn)有的協(xié)議在和它們互聯(lián)時出現(xiàn)了問題，所以需要有一種新的參考體系結(jié)構(gòu)。因此能無縫隙地連接多個網(wǎng)絡(luò)的能力是從一開始就確定的主要目標(biāo)，這個體系結(jié)構(gòu)在它的兩個主要協(xié)議（TCP協(xié)議、IP協(xié)議）出現(xiàn)以后，被稱為TCP/IP參考模型。它最初定義在1974年，以后不斷地修改和完善。3.4.2TCP/IP體系結(jié)構(gòu)圖3-10TCP/IP體系結(jié)構(gòu)和OSI/RM的關(guān)系

1．網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層是TCP/IP的最低層，負(fù)責(zé)接收互聯(lián)網(wǎng)層發(fā)來的數(shù)據(jù)報并通過具體網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，或者從具體網(wǎng)絡(luò)上接收幀，抽出IP數(shù)據(jù)報，交給互聯(lián)網(wǎng)層。TCP/IP參考模型沒有真正描述這一部分，只是指出主機(jī)必須使用某種協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)，以便能在其上傳遞IP分組。

2．網(wǎng)際互聯(lián)層網(wǎng)際層所執(zhí)行的主要功能是處理來自傳輸層的分組，將分組形成數(shù)據(jù)包（IP數(shù)據(jù)包），并為該數(shù)據(jù)包進(jìn)行路徑選擇，最終將數(shù)據(jù)包從源主機(jī)發(fā)送到目的主機(jī)。其地位和作用類似于OSI/RM的網(wǎng)絡(luò)層，向上提供不可靠的數(shù)據(jù)報傳輸服務(wù)。3.4.2TCP/IP體系結(jié)構(gòu)

3．傳輸層傳輸層的功能是使源端和目標(biāo)端主機(jī)上的對等實(shí)體可以進(jìn)行會話。除了在端與端之間傳送數(shù)據(jù)外，傳輸層還要解決不同程序的識別問題，因?yàn)樵谝慌_計算機(jī)中，常常是多個應(yīng)用程序可以同時訪問網(wǎng)絡(luò)，傳輸層要能夠區(qū)別出一臺機(jī)器中的多個應(yīng)用程序。

4．應(yīng)用層應(yīng)用層是TCP/IP的最高層，該層能向用戶提供一組常用的應(yīng)用程序，定義了大量的TCP/IP應(yīng)用協(xié)議。3.4.2TCP/IP體系結(jié)構(gòu)

OSI參考模型與TCP/IP參考模型有很多相似之處，它們都是基于獨(dú)立的協(xié)議棧的概念，都有網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層，有些層的功能也大體相同。不同之處主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1．TCP/IP雖然也分層，但層的數(shù)量不同，且層次之間的調(diào)用關(guān)系不像OSI參考模型那樣嚴(yán)格。

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