资源简介

(共31张PPT)
项目1
计算机网络认知
学习目标
1. 计算机网络的概念
2. 计算机网络的分类
3. 计算机网络的功能
4. 计算机网络体系结构的基本概念
5. OSI参考模型
6. TCP/IP参考模型
情境引入：
东方电子商务有限公司是一个拥有200多名员工，一座办公楼的电子商务企业，为了优化企业的网络，现准备搭建一个高速、安全、方便的企业网络。
网络服务部的技术员王某查阅网络资料后，提议将本公司的网络体系结构设计为“开放系统互联参考模型”，认为该网络体系结构安全、合理、完善。
请同学们学完本章内容后，分析一下技术员王某的体系结构是否具有可行性？
任务1.2 计算机网络
体系结构
项目1
1.2 计算机网络体系结构
计算机网络系统的功能强、规模庞大，通常采用高度结构化的分层设计方法，依靠各层之间的功能组合提供网络的通信服务，从而降低网络系统设计、修改和更新的复杂性。
1.2.1 网络体系结构的基本概念
1.网络协议
（1）语法，即数据的结构或格式。
（2）语义，即需要发出何种控制信息、完成何种动作，以及做出何种应答。
（3）同步，即事件实现顺序的详细说明，又称为定时。
1.2.1 网络体系结构的基本概念
2.网络分层
（1） 网络分层的必要性
ARPANet的研制经验表明，对于非常复杂的计算机网络协议，其结构最好采用层次式。
（2）网络分层的优点
① 各层之间是相互独立的。
② 灵活性好。
③在结构上各层可分隔开。
④ 易于实现和维护。
⑤ 能促进标准化工作。
1.2.1 网络体系结构的基本概念
（3）网络体系结构的定义
计算机网络的各层及其协议的集合称为网络体系结构。
（4） 网络体系结构的发展
1974年，美国IBM公司提出了世界上第一个网络体系结构即系统网络体系结构（SNA）。随之而来的是各公司纷纷推出自己的网络体系结构，这些体系结构大同小异，都采用了层次技术。
1.2.2 OSI参考模型
1. OSI 的概念
OSI即开放系统互连。开放是指只要遵循OSI标准，系统就可以与位于世界上任何地方的遵循同一标准的系统进行通信。
1.2.2 OSI参考模型
2. OSI 参考模型的结构与各层的功能
（1）OSI 参考模型的结构
层号 层的名称 层的英文名称 层的英文缩写
7 应用层 Application Layer A
6 表示层 Presentation Layer P
5 会话层 Session Layer S
4 传输层 Transport Layer T
3 网络层 Network Layer N
2 数据链路层 Data Lind Layer D
1 物理层 Physical Layer PH
1.2.2 OSI参考模型
（2）OSI/RM 各层的主要功能
① 物理层
物理层包括设备之间物理连接的接口和用户设备和网络端设备之间的数据传输规则。
可以将物理层的主要任务描述为确定与传输介质接口的一些特性：机械特性、电气特性、功能特性、规程特性。
② 数据链路层
数据链路层负责在两个相邻节点间的线路上，无差错地传输以帧为单位的数据。
1.2.2 OSI参考模型
③ 网络层
网络层的任务就是要选择合适的路由和交换节点，使发送方的传输层所传下来的分组能够准确无误地按照地址找到目的站点，并交付给目的站点的传输层。
④ 传输层
传输层用于提供在不同系统进程之间进行数据交换的可靠服务，在网内的两个实体之间建立端到端的通信信道，用于传输信息或报文分组。
1.2.2 OSI参考模型
⑤ 会话层
会话层是用户应用程序与网络之间的接口，会话层的主要任务是负责两个会话实体之间的会话连接，确保点-点的传输不会被中断，并且进行会话管理和数据交换管理。
⑥ 表示层
表示层对来自于应用层的命令和数据进行解释，对各种语法赋予相应的含义，并按照一定的格式传送给会话层。
⑦ 应用层
应用层的功能是直接向用户进程提供服务接口。
1.2.2 OSI参考模型
可以把上述的 7 层的最主要功能归纳如下：
应用层——与用户应用进程的接口，相当于：做什么？
表示层——数据格式的转换，相当于：对方看起来像什么？
会话层——会话的管理与数据传输的同步，相当于：轮到谁讲话和从何处讲？
传输层——从端到端经网络透明地、可靠地传输报文，相当于：对方在何处？
1.2.2 OSI参考模型
网络层——分组传输、路由选择、拥塞控制网络互连，相当于：走哪条路可以到达该处？
数据链路层——在链路上无差错地传送数据帧，相当于：每一步该怎么走？
物理层——将比特流送到物理介质上传送，相当于：对上一层的每一步应怎样利用物理介质。
1.2.3 TCP/IP 参考模型
1. TCP/IP的基本概念
TCP/IP是一组通信协议，是由一系列协议组成的协议族。（1）TCP/IP的发展
到目前为止，TCP/IP一共出现了6个版本，其中后3个版本是v4、v5与v6。目前使用的主要是v4，一般称为IPv4。IPv6被称为下一代IP，现在我国已开始推广和使用IPv6。
1.2.3 TCP/IP 参考模型
（2）TCP/IP的特点
① 开放的协议标准。
② 独立于特定的计算机硬件与操作系统。
③ 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网中，更适用于互联网。
④ 统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网络中都具有唯一的地址。
⑤ 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。
1.2.3 TCP/IP 参考模型
2. TCP/IP 参考模型与层次
（1） TCP/IP 参考模型的 4 层
TCP/IP参考模型由主机网络层、互联层、传输层和应用层4层组成，它与OSI参考模型的关系如图所示。
1.2.3 TCP/IP 参考模型
（2） TCP/IP 参考模型各层的服务和功能
① 主机网络层
该层协议未定义，其随不同主机、不同网络而不同，因此被称为主机网络层。主机网络层作为 TCP/IP 协议的低层，它与 OSI 参考模型的低两层相对应，即物理层和数据链路层。因而可以灵活地与各种类型的网络进行连接。
1.2.3 TCP/IP 参考模型
② 互联层
互联层是网络互联的基础，它提供了无连接的分组交换服务。它具有以下3个基本功能：
负责处理来自TCP层的分组发送请求，将分组形成IP数据报，并为该数据报选择路由。
负责处理主机网络层接收到的数据报。
负责处理网间差错、互联网控制报文、处理路径、流量控制和拥塞控制等。
1.2.3 TCP/IP 参考模型
互联层主要包括以下4个协议：
IP，它的主要任务是为数据报选择路由，并将其从一个网络转发至另外一个网络中。
ICMP，负责为IP提供差错报告。ICMP用于处理路由路径，协助IP层实现报文传输。
地址解析协议（ARP）用于实现从IP地址向物理地址的转换，即从远程网的 IP 地址映射到局域网的硬件地址。
反向地址解析协议（RARP）用于完成从物理地址向IP地址的转换，这个转换过程是地址解析的逆过程。
1.2.3 TCP/IP 参考模型
③ 传输层
TCP是一种可靠的、面向连接的协议，它可保证数据从某一机器准确地传输到另一机器。为了保障数据的准确传输，TCP对从应用层传输到TCP实体的数据进行监管，提供了重发机制。
1.2.3 TCP/IP 参考模型
TCP可提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。面向连接意味着两个使用TCP的应用在彼此交换数据报之前必须先建立一个TCP连接。进行TCP通信前需要先建立连接，通信结束后需要断开连接。
建立连接
1.2.3 TCP/IP 参考模型
连接终止
1.2.3 TCP/IP 参考模型
用户数据报协议（User Data gram Protocol，UDP）可提供无连接服务，无重发和纠错功能，不能保证数据的可靠传输。
1.2.3 TCP/IP 参考模型
IP、TCP及UDP三者之间的关系如图所示。
Telnet FTP SMTP DNS 其他
TCP UDP IP（ICMP、ARP、RARP） Internet 无线分组网 LAN 1.2.3 TCP/IP 参考模型
④ 应用层
应用层包含所有的高层协议。
远程登录协议用于实现互联网中的远程登录功能。
FTP用于实现互联网中的交互式文件传输功能。
简单邮件传输协议SMTP，用于实现互联网中电子邮件传送功能。
域名系统（DNS）用于实现网络设备名字到IP地址映射的网络服务。
超文本传送协议HTTP，用于Web服务和HTML文件的传输。
1.2.3 TCP/IP 参考模型
（3）OSI 参考模型与 TCP/IP 参考模型的比较
OSI参考模型是迄今为止最完善的网络协议集，但是它太庞大，难以实现，而 TCP/IP协议却简单、灵活，所以用作实际的工业标准。
1.2.3 TCP/IP 参考模型
对 OSI 参考模型的评价：
① 层次数量与内容选择不是很好。
② OSI 参考模型将“服务”与“协议”的定义结合起来，使得参考模型变得格外复杂，实现困难。
③ 寻址、流控与差错控制重复出现，降低系统效率。
④ 数据安全性、加密与网络管理在设计初期被忽略了。
⑤ 参考模型的设计更多是被通信的思想所支配，不适用于计算机与软件的工作方式。
⑥ 严格按照层次模型编程的软件效率很低。
1.2.3 TCP/IP 参考模型
对 TCP/IP 参考模型的评价：
① 在服务、接口与协议的区别上不明确，一个好的软件工程应该将功能与实现方法区分开，因而参考模型不适合于其他非 TCP/IP 协议族。
② TCP/IP 参考模型的主机网络层本身并不是实际的一层。
③ 物理层与数据链路层的划分是必要和合理的，但是 TCP/IP 参考模型却没有做到这点。
本章总结
1、计算机网络的概念
2、计算机网络的分类
3、计算机网络的功能
4、OSI参考模型
5、TCP/IP参考模型

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