【教学课件】第一章计算机网络概述.ppt

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1、第 1 章 概述（有*号的标题表示最基本的内容）,1.1 计算机网络在信息时代中的作用1.2 计算机网络的发展过程*1.2.1 分组交换的产生*1.2.2 因特网时代*1.2.3 关于因特网的标准化工作 1.2.4 计算机网络在我国的发展1.3 计算机网络的分类 1.3.1 计算机网络的不同定义 1.3.2 几种不同的分类方法,第 1 章 概述（续）,*1.4 计算机网络的主要性能指标1.4.1 带宽1.4.2 时延1.4.3 时延带宽积和往返时延,第 1 章 概述（续）,*1.5 计算机网络的体系结构1.5.1 计算机网络体系结构的形成1.5.2 划分层次的必要性1.5.3 具有五层协议的体

2、系结构1.5.4 实体、协议、服务和服务访问点1.5.5 面向连接服务和无连接服务1.5.6 OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较*1.6 应用层的客户-服务器方式 1.7 当前Internet Internet的研究热点,计算机网络的定义,计算机网络是指具有独立功能的计算机、终端及其它设备，用通信线路连接起来，按一定的方式进行通信并实现资源共享的系统。,主要表现在以下几个方面：网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享；互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机系统”；连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。,1.1 计算机网络在信息时代的作用,21 世纪的一些重要特征

3、就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。,计算机网络的地位,现在有三种最主要的网络：电信网络（电话网）有线电视网络计算机网络在这三种网络中，计算机网络的发展最快，其技术已成为信息时代的核心技术。,NII-National Information Infrastructure-国家信息基础结构（信息高速公路）。它将提供“一个通信网络、计算机、数据库和消费者电子设备组成的无缝连接网”以使用户可以方便地获得巨大数量的信息。GII全球信息基础结构。1994年，美国不但提出了NII计划，随后又提出了GII的战略。英国、法国、德国、俄

4、罗斯、日本等国政府积极相应，拉开了信息基础设施建设的帷幕。NGINext Generation Internet。1997年7月由美国提出的下一代互联网。,因特网的意义,现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。,我国的情况,1994 年4 月 20 日我国正式接入因特网。根据统计资料，在 2003 年 6 月：我国上网计算机数：2572 万台 上网用户数：6800 万,1997 年 8 月全国科学技术名词审定委员会在其“推荐名(一)”中：internetinternetworkinterconnection network而在注释中给出：“又称互连网”。因此“互联网”和“互连网”应当

5、是同义词。,互连与互联（续）,互联网,internet 与 Internet,internet 是普通名词泛指一般的互连网（互联网）Internet 是专有名词世界范围的互连网（互联网）使用 TCP/IP 协议族前身是美国的阿帕网 ARPANET,Internet 的推荐译名是“因特网”,使用“因特网”这个名词可体现 Internet 是专有名词。既然英文名词 internet 和 Internet 具有不同的意思，那么中文译名就应当反映出这种区别。,“国际互联网”或“互联网”,有人愿意用“国际互联网”或“互联网”来表示 Internet。但这是不严格的。例如，中国某校园网和外国某校园网互连起

6、来就构成了“互联网”，并且是“国际互联网”，但这并不是 Internet。许多文献和资料同时使用具有不同意义的名词 internet 和 Internet。如果把 Internet 译为“互联网”，那么 internet 将没有合适的译名。,1.2 计算机网络的发展过程 1.2.1 分组交换的产生,是 20 世纪 60 年代美苏冷战时期的产物。60 年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA(Advanced Research Project Agency)提出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。传统的电路交换(circuit switching)的电信网有一个缺点：

7、正在通信的电路中只要有一个交换机或一条链路被炸毁，整个通信电路就会中断。如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。,计算机网络的产生背景,新型网络的基本特点,网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话。网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网络的生存性。计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。,请注意名词“结点”,“结点”的英文名词是 node。虽然 node 有时也可译为“节点”，但这是指像天线上的驻波的节点，这种节点很像竹竿上的“节”。在网络中的 nod

8、e 的标准译名是“结点”而不是“节点”。,回顾一下电路交换的特点,两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。,更多的电话机互相连通,5 部电话机两两相连，需 10 对电线。N 部电话机两两相连，需 N(N 1)/2对电线。当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。,使用交换机,当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。,交换机,“交换”的含义,在这里，“交换”(switching)的含义是：转接把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。,电路交换的特点,电路交

9、换必定是面向连接的。电路交换的三个阶段：建立连接通信释放连接,电路交换举例,A 和 B 通话经过四个交换机通话在 A 到 B 的连接上进行,(,(,(,(,交换机,交换机,交换机,交换机,用户线,用户线,中继线,中继线,B,D,C,A,电路交换举例,C 和 D 通话只经过一个本地交换机通话在 C 到 D 的连接上进行,(,(,(,(,交换机,交换机,交换机,交换机,用户线,用户线,中继线,中继线,B,D,C,A,电路交换传送计算机数据效率低,计算机数据具有突发性。这导致通信线路的利用率很低。,报文,分组交换的原理（一）,在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。,数 据,数 据,

10、数 据,分组交换的原理（二）,每一个数据段前面添加上首部构成分组。,首部,首部,首部,请注意：现在左边是“前面”,分组交换的原理（三）,分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。,分组首部的重要性,每一个分组的首部都含有地址等控制信息。分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。用这样的存储转发方式，分组就能传送到最终目的地。,分组交换的原理（四）,接收端收到分组后剥去首部还原成报文。,数 据,首部,数 据,首部,数 据,首部,收到的数据,数 据,数 据,数 据,分组交换的原理（五）,最后，在接收端把收到的数

11、据恢复成为原来的报文。这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。,请注意首部的位置,接收端在发送端的左方时，首部往往画在分组的左方。接收端在发送端的右方时，首部往往画在分组的右方。,分组交换,在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块 每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）依次把各分组发送到接收端 接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文,首部,首部,首部,发送,发送,接收端,数 据,首部,数 据,首部,数 据,首部,00101001110,分组交换网的示意图,H1,A,分组交换网,B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,H1 向 H5 发送分组,H2 向 H6

12、发送分组,注意分组路径的变化！,结点交换机,主机,注意分组的存储转发过程,H1,A,分组交换网,B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,H1 向 H5 发送分组,结点交换机,主机,在结点交换机 A 暂存查找转发表找到转发的端口,在结点交换机 C 暂存查找转发表找到转发的端口,在结点交换机 E 暂存查找转发表找到转发的端口,最后到达目的主机 H5,分组从 A 传送到 B 的过程,网络,网络,网络,网络,网络,网络,网络,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,A,B,这就是基于存储转发的分组交换,注意结点交换机有多个端口,A,B,C,D,E,H1,H5,H2,H4,H3,H6,高速

13、链路,结点交换机,1234,1234,1 2 3 4,1 2 3 4,1 2 3 4,结点交换机,在结点交换机中的输入和输出端口之间没有直接连线。结点交换机处理分组的过程是：把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；把分组送到适当的端口转发出去。,主机和结点交换机的作用不同,主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。结点交换机对分组进行存储转发，最后把分组交付给目的主机。,分组交换的优点,高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。灵活 以分组为传送单位和查找路由。迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽。可

14、靠 完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性。,分组交换带来的问题,分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。,存储转发原理并非完全新的概念,在 20 世纪 40 年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。,三种交换的比较,A B C D,A B C D,A B C D,报文交换,电路交换,分组交换,t,ARPANET的成功使计算机网络的概念发生根本变化,早期的面向终端的计算机网络是

15、以单个主机为中心的星形网各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。分组交换网则是以网络为中心，主机都处在网络的外围。用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。,从主机为中心到以网络为中心,以主机为中心,以分组交换网为中心,1.2.2 因特网时代,因特网的基础结构大体上经历了三个阶段的演进。但这三个阶段在时间划分上并非截然分开而是有部分重叠的，这是因为网络的演进是逐渐的而不是突然的。,因特网发展的第一阶段,第一个分组交换网 ARPANET 最初只是一个单个的分组交换网。ARPA 研究多种网络互连的技术。1983 年 TCP/IP 协议成为标准协议。同年，AR

16、PANET分解成两个网络：ARPANET进行实验研究用的科研网MILNET军用计算机网络19831984 年，形成了因特网 Internet。1990 年 ARPANET 正式宣布关闭。,因特网发展的第二阶段,1986 年，NSF 建立了国家科学基金网。NSFNET。它是一个三级计算机网络：主干网地区网校园网1991 年，美国政府决定将因特网的主干网转交给私人公司来经营，并开始对接入因特网的单位收费。1993 年因特网主干网的速率提高到 45 Mb/s（T3 速率）。,三级结构的因特网,各网络之间需要使用路由器来连接。有时在结构图中可不画出路由器。,校园网,校园网,校园网,校园网,校园网,校园

17、网,国家主干网,三级结构的因特网,主机到主机的通信可能要经过多种网络。,校园网,校园网,校园网,校园网,校园网,校园网,国家主干网,因特网发展的第三阶段,从1993年开始，由美国政府资助的 NSFNET逐渐被若干个商用的 ISP 网络所代替。1994 年开始创建了 4 个网络接入点 NAP(Network Access Point)，分别由 4 个电信公司经营。NAP 就是用来交换因特网上流量的结点。在NAP 中安装有性能很好的交换设施。到本世纪初，美国的 NAP 的数量已达到十几个。从 1994 年到现在，因特网逐渐演变成多级结构网络。,多级结构的因特网,大公司,地区 ISP,网络接入点NA

18、P（对等点）,公司,主干服务提供者,本地 ISP,地区 ISP,地区 ISP,地区 ISP,本地 ISP,本地 ISP,大公司,大公司,网络接入点NAP（对等点）,主机到主机的通信可能经过多种 ISP。,今日的多级结构的因特网,大致上可将因特网分为以下五个接入级 网络接入点 NAP国家主干网（主干 ISP）地区 ISP本地 ISP校园网、企业网或 PC 机上网用户,1.2.3 关于因特网的标准化工作,因特网协会 ISOC,因特网研究指导小组IRSG,因特网研究部 IRTF,因特网工程部 IETF,因特网工程指导小组IESG,RG,WG,RG,领域,领域,因特网体系结构研究委员会 IAB,WG,

19、WG,WG,制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段,因特网草案(Internet Draft)在这个阶段还不是 RFC 文档。建议标准(Proposed Standard)从这个阶段开始就成为 RFC 文档。草案标准(Draft Standard)因特网标准(Internet Standard),网络的标准和标准化组织,1.标准化的必要性及类型事实标准：没有正式规划，由一些大厂商产品形成的标准。法规标准：由一些权威标准化组织制定的标准。2.国际标准界最有影响的组织国际电信联盟ITU（如H.323，等）(http:/)国际标准化组织ISO(http:/)电气电子工程协会IEEE（如IEEE 8

20、02）(http:/)3.Internet的标准化组织Internet工程任务组IETF（如请求评注RFC）(http:/)Internet研究任务组IRTF4.其他组织各种论坛Forum（如ATM Forum，http:/）美国国家标准协会ANSI地区标准化组织（如欧洲、日本的一些标准）,RFC（Request for Comments）征求意见稿各种RFC之间的关系,因特网草案,建议标准,草案标准,因特网标准,历史的 RFC,实验的 RFC,提供信息的 RFC,6 种 RFC,RFC 协议集合,RFC2036RFC2037RFC2038RFC2039RFC2068RFC2616,举例：,U

21、RL 的格式,http,:/,/news/china/index.shtml,超文本传送协议 HTTP(HyperText Transfer Protocol),万维网客户程序与服务器程序之间的交互遵守超文本传送协议 HTTP,RFC举例：Hypertext Transfer Protocol-HTTP/1.1,Network Working Group R.FieldingRequest for Comments:2616 UC IrvineObsoletes:2068 J.GettysCategory:Standards Track Compaq/W3C J.Mogul Compaq H.

22、Frystyk W3C/MIT L.Masinter Xerox P.Leach Microsoft T.Berners-Lee W3C/MIT June 1999,Hypertext Transfer Protocol-HTTP/1.1,Status of this Memo This document specifies an Internet standards track protocol for theInternet community,and requests discussion and suggestions for improvements.Please refer to

23、the current edition of the Internet Official Protocol Standards(STD 1)for the standardization state and status of this protocol.Distribution of this memo is unlimited.Copyright Notice Copyright(C)The Internet Society(1999).All Rights Reserved.Abstract The Hypertext Transfer Protocol(HTTP)is an appli

24、cation-level protocol for distributed,collaborative,hypermedia information systems.It is a generic,stateless,protocol which can be used for many tasks beyond its use for hypertext,such as name servers and distributed object management systems,through extension of its request methods,error codes and

25、headers 47.A feature of HTTP is the typing and negotiation of data representation,allowing systems to be built independently of the data being transferred.HTTP has been in use by the World-Wide Web global information initiative since 1990.This specification defines the protocol referred to as HTTP/1

26、.1,and is an update to RFC 2068 33.Fielding,et al.Standards Track Page 1,Table of Contents 1 Introduction.7 1.1 Purpose.7 1.2 Requirements.8 1.3 Terminology.8 1.4 Overall Operation.12 2 Notational Conventions and Generic Grammar.14 2.1 Augmented BNF.14 2.2 Basic Rules.15 3 Protocol Parameters.17 3.1

27、 HTTP Version.17 3.2 Uniform Resource Identifiers.18 3.2.1 General Syntax.19 3.2.2 http URL.19 3.2.3 URI Comparison.20 3.3 Date/Time Formats.20 3.3.1 Full Date.20 3.3.2 Delta Seconds.21 3.4 Character Sets.21 3.4.1 Missing Charset.22 3.5 Content Codings.23.,3.2.2 http URL The http scheme is used to l

28、ocate network resources via the HTTP protocol.This section defines the scheme-specific syntax and semantics for http URLs.http_URL=http:/host:port abs_path?query If the port is empty or not given,port 80 is assumed.The semantics are that the identified resource is located at the server listening for

29、 TCP connections on that port of that host,and the Request-URI for the resource is abs_path(section 5.1.2).The use of IP addresses in URLs SHOULD be avoided whenever possible(see RFC 1900 24).If the abs_path is not present in the URL,it MUST be given as/when used as a Request-URI for a resource(sect

30、ion 5.1.2).If a proxy receives a host name which is not a fully qualified domain name,it MAY add its domain to the host name it received.If a proxy receives a fully qualified domain name,the proxy MUST NOT change the host name.,HTTP 举例,Obsoletes:2068,Network Working Group R.FieldingRequest for Comme

31、nts:2068 UC IrvineCategory:Standards Track J.Gettys J.Mogul DEC H.Frystyk T.Berners-Lee MIT/LCS January 1997 Hypertext Transfer Protocol-HTTP/1.1Status of this Memo This document specifies an Internet standards track protocol for the Internet community,and requests discussion and suggestions for imp

32、rovements.Please refer to the current edition of the Internet Official Protocol Standards(STD 1)for the standardization state and status of this protocol.Distribution of this memo is unlimited.,1.2.4 计算机网络在我国的发展,1.3 计算机网络的分类,1.3.1 计算机网络的不同定义最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。因特网(Internet)是“网络的网络”。1.3.2

33、几种不同的分类方法从网络的交换功能进行分类从网络的作用范围进行分类从网络的使用者进行分类,1.3.2 几种不同的分类方法（一）,从网络的交换功能分类电路交换报文交换分组交换混合交换,1.3.2 几种不同的分类方法（二）,从网络的作用范围进行分类广域网 WAN(Wide Area Network)局域网 LAN(Local Area Network)城域网 MAN(Metropolitan Area Network)接入网 AN(Access Network),广域网、城域网、接入网以及局域网的关系,城域网,城域网,接入网,接入网,接入网,接入网,接入网,接入网,广域网,局域网,局域网,校园网,

34、企业网,1.3.2 几种不同的分类方法（三）,从网络的使用者进行分类公用网(public network)专用网(private network),1.4 计算机网络的主要性能指标1.4.1 带宽,“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s(bit/s)。,常用的带宽单位,更常用的带宽单位是千比每秒，即 kb/s（103 b/s）兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）请注意：在

35、计算机界，K=210=1024 M=220,G=230,T=240。,数字信号流随时间的变化,在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。,什么是宽带？,宽带线路：可通过较高数据率的线路。宽带是相对的概念，并没有绝对的标准。在目前，对于用户接入到因特网的用户线来说，每秒传送几个兆比特就可以算是宽带速率。,对宽带传输的错误概念,有些人愿意用“汽车在公路上跑”来比喻“比特在网络上传输”，认为宽带传输的好处就是传输更快，好比汽车在高速公路上可以跑得更快一样。对于这种比喻一定要谨慎对待。,常见的错误是混淆了两种速率,在网络中有两种不同的速率：信号（即电磁波）在传输媒体上的传播速率（米/秒，或公里/秒）计算

36、机向网络发送比特的速率（比特/秒）这两种速率的意义和单位完全不同。宽带传输：计算机向网络发送比特的速率较高。,A,B,A,B,宽带线路,窄带线路,在宽带线路上比特传播得快,在窄带线路上比特传播得慢,错误的概念,A,B,A,B,宽带线路,窄带线路,宽带线路：每秒有更多比特从计算机 注入到线路。宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的。,正确的概念,比喻：汽车运货,宽带和窄带线路：车速一样宽带线路：车距缩短,另一种错误概念“宽带”相当于“多车道”,多车道公路是并行传输,通信线路上通常都是串行传输(但 ADSL 是例外的）,时延(delay 或 latency),发送时延（传输时延）发送数据时，数

37、据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。信道带宽 数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率。,时延(delay 或 latency),传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。,时延(delay 或 latency),处理时延 交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部分。处理时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。有时可用排队时延作为处理时延。,时延(delay 或 latency),数据经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之

38、和：,总时延=发送时延+传播时延+处理时延,三种时延所产生的地方,1 0 1 1 0 0 1,发送器,队列,结点 B,结点 A,数据,从结点 A 向结点 B 发送数据,链路,容易产生的错误概念,对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。提高链路带宽减小了数据的发送时延。,1.4.3 时延带宽积和往返时延,（传播）时延,链路,带宽,时延带宽积=传播时延 带宽,链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。,时延带宽积,往返时延 RTT,往返时延 RTT(Round-Trip Time)表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认（接收端收到数据后立即

39、发送确认），总共经历的时延。,1.5 计算机网络的体系结构1.5.1 计算机网络体系结构的形成,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。,社会上存在的邮政系统,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

40、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。,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。是非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。TCP/IP 常被称为事实上的(de facto)国际标准。,1.5.2 划分层次的必要性,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。,网络协议的组成要素,语法 数据与

41、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。,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。,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,再设计一个通信服务模块,文件传送

42、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,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。,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。,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

43、层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。,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。,1.5.3 具有层协议的体系结构,TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。最下面的网络接口层并没有具体内容。因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系

44、结构。,五层协议的体系结构,应用层(application layer)运输层(transport layer)网络层(network layer)数据链路层(data link layer)物理层(physical layer),数据链路层,5 应用层,4 运输层,3 网络层,2 数据链路层,1 物理层,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用进程数据先传送到应用层,加上应用层首部，成为应用层 PDU,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机

45、2,应用层 PDU 再传送到运输层,加上运输层首部，成为运输层报文,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运输层报文再传送到网络层,加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,IP 数据报再传送到数据链路层,加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层帧再传送到物理层,最下面的物理

46、层把比特流传送到物理媒体,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,物理传输媒体,计算机 1,AP2,AP1,电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层,计算机 2,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,物理层接收到比特流，上交给数据链路层,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2

47、,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,网络层剥去首部，取出数据部分上交给运输层,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,我收到了 AP1 发来的应用程序数据！,计算机 1 向

48、计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应 用 程 序 数 据,比 特 流,注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次,应 用 程 序 数 据,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,比 特 流,计算机 2 的物理层收到比特流后交给数据链路层,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层,H2,T2,H3,计算机 1 向计算机 2 发送数据

49、,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层,H4,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层,应 用 程 序 数 据,H5,应 用 程 序 数 据,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用层剥去应用层 PDU 首部后把应用程序数据交给应用进程,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2

50、,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,我收到了 AP1 发来的应用程序数据！,1.5.4 实体、协议、服务和服务访问点,实体(entity)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。,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