1.4 计算机网络体系结构与协议

1. 1.4 计算机网络体系结构与协议 • 1.4.1　引言 • 1.4.2　网络系统的体系结构 • 1.4.3　网络系统结构参考模型ISO/OSI • 1.4.4TCP/IP协议 • 1.4.5OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较

2. 1.4.1 引言 • 为了对体系结构与协议有一个初步了解，我们先分析一下实际生活中的邮政系统，如图1.14所示。 图1.14 邮政系统分层模型

3. 1.4.2 网络的体系结构 • 1. 层次结构 • 人类思维能力不是无限的，如果同时面临的因素太多，就不可能做出精确的思维。处理复杂问题的一个有效方法，就是用抽象和层次的方式去构造和分析。 • 同样，对于计算机网络这类复杂的大系统，亦可如此。如图1.15所示，可将一个计算机网络抽象为若干层。其中，第n层是由分布在不同系统中的处于第n层的子系统构成。

4. 1.4.2 网络的体系结构 图1.15 网络层次结构

5. 1.4.2 网络的体系结构 • 2. 网络协议 • 网络协议是指在计算机网络中，各计算机之间或计算机与终端之间在有关信息传输顺序、信息格式和信息内容等方面的一组约定或规则。它由三个要素组成： • 语义。指构成协议的协议元素含义的解释，如在基本型数据链路控制协议中，SOH的语义表示报头开始，ETX表示正文结束。 • 语法。指用于规定将若干个协议元素组合在一起表达一个更完整的内容时所应遵循的格式。 • 规则。规定事件的执行顺序。

6. 1.4.2 网络的体系结构 • 3.网络体系结构 • 计算机网络的层次及其协议的集合，即网络的体系结构。具体而言是关于计算机网络应设置哪几层，每层应提供哪些功能的精确定义。至于这些功能应如何实现，则不属于网络体系结构部分。

7. 1.4.3 网络系统结构参考模型ISO/OSI • 1. 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（Institute of Electrical and Electronics Engineers） • ISO：国际标准化组织（International Standard Organization）

8. 1.4.3 网络系统结构参考模型ISO/OSI • 2．开放系统互连参考模型的制定 • 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0SI7498国际标准。通常人们也将它称为OSI参考模型，并记为OSI/RM，有时简称为 OSI。我国相应的国家标准是GB 9398。

9. 1.4.3 网络系统结构参考模型ISO/OSI • 3. OSI的七层体系结构 • OSI参考模型的体系结构如图1.16所示，由低层至高层分别称为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层。

10. 1.4.3 网络系统结构参考模型ISO/OSI 图1.16 OSI网络系统结构参考模型及协议

11. 1.4.4 TCP/IP协议 • 1．TCP/IP协议分层 • 前已介绍，OSI模型最基本的技术就是分层，TCP/IP也采用分层体系结构，每一层提供特定的功能，层与层间相对独立，因此改变某一层的功能就不会影响其他层。这种分层技 术简化了系统的设计和实现，提高了系统的可靠性及灵活性。 • TCP/IP也采用分层体系结构，共分四层，即网络接口层、Internet层、传输层和应用层。每一层提供特定功能，层与层之间相对独立，与OSI七层模型相比，TCP/IP没有表示层和会话层，这两层的功能由应用层提供，OSI的物理层和数据链路层功能由网络接口层完成。TCP/IP参考模型及协议族如图1.17所示。

12. 1.4.4 TCP/IP协议 图1.17 TCP/IP参考模型

13. 1.4.4 TCP/IP协议 • 2. TCP/IP协议简介 • TCP/IP的最高层是应用层。在这层中有许多著名协议，如远程登录协议Telnet，文件传输协议FTP，简单邮件传送协议SMTP等。 • 在往下的一层是TCP/IP的传输层，也叫主机到主机层。这一层可使用两种不同的协议：一种是面向连接的传输控制协议（TCP, Transmission Control Protocol），另一种是无连接的用户数据报协议（UDP, User Data Protocol）。传输层传送的数据单位是报文（message）或数据流（stream）。报文也常称为报文段（segment）。

14. 1.4.4 TCP/IP协议 • 传输层下面的是TCP/IP的互连层，其主要的协议就是无连接的网络互连协议（IP, Internet Protocol）。该层传送的数据单位是分组（packet）。与IP协议配合使用的还有三个协议，那就是Internet控制报文协议（ICMP, Internet Control Message Protocol）、地址解析协议（ARP, Address Resolution Protocol）和逆地址解析协议（RARP, Reverse Address Resolution Protocol）。有关TCP/IP的详细内容将在第5章作介绍。

15. 1.4.5 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 • OSI模型和TCP/IP模型之间有很多相似之处：它们都采用了层次体系结构,每一层实现的特定功能大体相似。 • 当然,除了一些基本的相似之处以外, 这两个模型之间也存在着许多差异。 • OSI模型有三个主要概念:服务、接口和协议，TCP/IP参考模型最初没有明确区分服务、接口和协议。两个模型在层的数量上有明显的差别:OSI模型有七层,而TCP/IP协议模型只有四层。另一个差别是OSI模型在网络层支持无连接和面向连接的通信,但是在传输层仅有面向连接的通信:TCP/IP模型在Internet层只有一种通信模式,在传输层支持两种模式,特别要指出的是,这两者的协议标准是不相同的。 • 相对而言,TCP/IP协议要简单得多,ISO/OSI 协议在数量上也要远远大于 TCP/IP 协议。