计算机网络的层次化结构

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1、第二章计算机网络的层次化结构深入理解计算机网络的层次化结构的概念理解和体会每一层的具体功能分工掌握TCP/IP体系结构模型了解ISO/OSI七层标准模型2-1引言凡是通过计算机网络可以相互访问的计算机系统就叫作“开放式系统”。开放式系统互连是一个很复杂的问题。基于功能分层的网络体系结构，是一种对复杂系统的分层化设计技术。利用这种技术，可以将不易处理的复杂而庞大的设计问题转化成为一些较容易研究和处理的局部问题，即“单层”设计问题。我们要掌握如下几个重要方面：认识计算机间通信过程是分层的进行的；了解如何构建一种分层的网络体系结构；

2、了解分层的多和少对计算机网络的性能和实现有何影响？2-1-1计算机间的分层通信计算机网络中，不管是用户间的应用操作还是网络系统本身的运作过程，最基本的活动是计算机之间的机间通信。剖析计算机间通信的真实过程，是构建和理解网络体系结构的基础。从简单的普通电话、电报通信到复杂的计算机通信，通信过程及其功能分布都剖析成为逻辑上分层地进行的综合过程。请看下面的实例：普通电报通信的分层处理过程发报人收报人报文认知与理解规则报文编码报文译码报文的编码/译码规则发报局收报局电报局间通信规则电报通信网发报机收报机数据传输规则计算机间通信的分层处

3、理过程（以传送计算机文件为例）主机A文件存储器主机B文件存储器文件传输进程文件接收进程文件进程间通信协议通信服务设施主机-主机间通信协议数据通信网络网络接入协议网络内部各种通信协议网络接入协议2-1-1计算机间的分层通信（续）几个基本概念：一、比特率数字通信的内容是以二进制数的形式发送的，每个二进制数占一个二进制位（比特），每秒传送的比特数就是信道传输的比特率。二、协议协议指的是两台通信设备之间管理数据交换的一整套规则。简单的说即为共同遵守的规则2-1-1计算机间的分层通信（续）三、同等层协议(PeerProtocol)层次化

4、结构的网络中，每一层的功能都有明确的定义，计算机之间的通信是通过两个节点的同等层的协议实现的。四、层间服务与接口每一个上面功能层的工作都是依托它的下一层所提供的支撑来运行的，这个支撑就是“服务”。每一层对上层提供透明的服务。五、主/从的概念主动发送通信请求－－－主被动聆听－－－从主/主的概念2-1-1计算机间的分层通信（续）结论：任一对应用实体（每一层中活跃的元素，可以是进程或硬件）之间的通信，实际上是同时在不同层次上“对等实体”的各自协调工作(即分层通信过程)来配合完成的，是所有各功能层上通信过程的总效果。基于系统分层功能的

5、通信概念，即形成了网络系统的分层体系结构(Layeredarchitecture)六、单工通信和双工通信的概念单工通信半双工通信双工通信2-1-2计算机网络的分层模型最高层最高层较低层较低层最低层最低层传输介质实线表示：物理通信虚线表示：虚拟通信在现实的通信系统中，真实的数据传递关系必须是“物理通信”。（图中纵向的信息流是真实的信息传输途径）网络体系结构中的一对同层实体之间的通信过程，是同等层之间的“虚拟通信”（物理层除外）。（图中横向的虚线信息流在同等层之间的流动只是一种“逻辑”上的概念）2-1-3网络模型应用层运输层网络层

6、链路层物理层应用层运输层网络层链路层物理层传输介质原始的比特流数据帧数据包（报文分组）报文（段）报文2-1-4ISO/OSI七层标准模型应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层协议表示层协议会话层协议运输层协议物理层协议物理层协议网络层协议链路层协议网络层协议链路层协议通信子网应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层2-1-5TCP/IP体系模型7应用层6表示层5会话层4运输层3网络层2链路层1物理层通信子网层电话网X.25网局域网无线网运输层协议TCP应用层网络层协议IPOSI体系模型2-2物理层物理层是层

7、次化模型中最低的一个功能层，它是开放系统互连通信的物理基础，因为该层在以物理媒体为基础的数据线路上，完成数据码位(比特)的真实传输过程，故谓之“物理层”。物理层的任务：将信息用适合传输媒体的“物理”特性的方式传送到媒体上去进行传输。该层主要完成三个方面的功能：1、物理连接的建立与拆除；2、物理服务数据单元传输；3、物理层管理。2-2-1物理传输媒体传输媒体又称为通信介质或媒体，它的特性直接影响通信的质量指标，如：信道容量、数据传输速率、误码率、及线路费用等。可以从两大方面来了解传输介质的特性：物理特性——物理结构、形态尺寸、覆

8、盖范围、价格，以及连通性与使用方便性等；传输特性——可用的信号带宽、原始误码率、传输损耗，以及抗干扰能力等。网络中的传输介质有电话线、同轴电缆、双绞线、光导纤维电缆、无线与卫星通信信道。一、光纤用光传输数据光纤通过传递光脉冲来进行数字通信，有光脉冲相当于传输“1”，而没有光脉