第2章-计算机网络体系结构.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,OSI,互联模型探讨,第二章 计算机网络体系结构,#,sho cdp,IP,IPX,陆玉阳,后一页,返回目录,计算机网络体系结构,网络体系结构的基本概念,OSI,开放系统互联模型,网络体系结构的基本概念,计算机在,内容、格式、传送顺序,等方面遵守的规则、标准或约定,称为计算机网络通讯协议,；同样计算机网络通讯协议也含有三个要素。,(1),语义：,协议的语义是指构成协议的元素的含义，不同类型的协议元素组成了通讯双方通讯所表达的格式不同；协议元素实质上是指通讯的控制信息或命令和应答,。,网络协议三要素：,前一页,后一页,OSI,互联模型探讨,网络体系结构的基本概念,(2),语法：,语法是指数据或控制信息的数据的结构形式或格式。,（3）,时序：,时序是指计算机网络在通讯中，信息的每一个单元或事件的传送或执行顺序。,所以说计算机网络协议实质上是计算机间通讯时所使用的一种语言，它是计算机网络不可缺少的一个组成部分。,网络协议三要素：,前一页,后一页,OSI,互联模型探讨,网络协议是计算机网络的不可缺少的组成部分，它相当于我们人类的语言。人与人之间进行通话交流，必须具有相同的语言，一个不懂中国话的英国人和一个不懂英语的中国人是无法进行沟通的。同样道理，一个采用某种通信协议的计算机与一个采用另一种通信协议的计算机也无法通信。,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。为了设计这样复杂的计算机网络，网络设计者并不是设计一个单一、巨大的协议，为所有的通信规定完整的细节，而是把通信问题划分为许多小问题，然后为每个小问题设计一个单独协议。这样就使得每个协议的设计、分析都比较容易。,图,2-1,邮政系统分层模型,如图,2-1,所示，甲写了一封信给乙，他首先要给信加上信封，信封上注明收信人乙的地址、姓名信息,(,用户与邮局约定,),，并将信交与甲地邮局；邮局将信分拣后，交与运输部门；运输部门将信送到乙地,(,邮局与运输部门的约定,),，途中可能会更换运输工具，甲运输部门要向乙运输部门说明信的目的地,(,运输部门间约定,),；信件送到邮局,B,后，邮局,B,再将信件转交至收信人乙手中，乙拆掉信封，即可看到信的内容。上述收发信的问题可以分成三个层次，即用户层、邮局层、运输部门层，我们进而可以抽象成如图,2-2,所示的层次模型。在此模型中每一层都建立在前一层基础之上，低层为高层提供服务。更具体地说就是：,图,2-2,层次模型,(1),n,层中的实体在实现自身定义的功能时，只直接使用,(,n,1),层提供的服务,(,由于,(,n,1),层使用了,(,n,2),层的服务，故,n,层间接利用了,(,n,2),层的服务,),；,(2),n,层将以下各层的功能“增值”，即加上自己的功能，为,(,n,+1),层提供更完善的服务，同时屏蔽具体实现这些功能的细节；,(3),最低层是只提供服务、不使用其它层所提供服务的基本层；,(4),最高层是应用层，它只使用相邻下层提供的服务，而不提供新的服务；,(5),中间层既是下一层的用户，又是上一层的服务提供者。,上面提到的服务是指在协议的控制下，两个对等实体间通过通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。而协议和服务在概念上是很不一样的。首先，协议的实现保证了下一层能够向上一层提供服务。而对于本层的服务，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。其次，协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则；而服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。还应注意到，并非在一个层内完成的全部功能都称为服务，只有那些能够被高一层看得见的功能才能称之为“服务”。上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令在,OSI,中称为服务原语。,我们将这种层次结构称之为体系结构，又称为洋葱皮结构。这种方法的关键在于合理地划分层次，并确定每个层次的特定功能以及不同相邻层次间的接口。从上面的例子中可以看到分层的如下好处：,(1),各层之间是独立的。某一层并不需要知道它的下一层是如何实现的，而仅仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务。由于每一层只实现一种相对独立的功能，因而可将一个难以处理的复杂问题分解为若干个较容易处理的更小一些的问题。这样，整个问题的复杂程度就下降了。,(2),灵活性好。当任何一层发生变化时，只要层间接口关系保持不变，则在这层以上或以下各层均不受影响。此外，对某一层提供的服务还可进行修改。当某层提供的服务不再需要时，甚至可以将这层取消。,(3),结构上可分割开。各层都可以采用最合适的技术来实现。,(4),易于实现和维护。这种结构使得实现和调试一个庞大而复杂的系统变得易于处理，因为整个的系统已被分解为若干个相对独立的子系统。,(5),能促进标准化工作，因为每一层的功能及其所提供的服务都已有了精确的说明。,我们将计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构。换种说法，计算机网络的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。需要强调的是，这些功能究竟是用何种硬件或软件完成的，则是一个遵循这种体系结构的实现的问题。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。,OSI,开放系统互联模型,前一页,后一页,ISO:,国际标准化组织,(International Standardization,rganization,International Organization for Standardization),OSI:,开放式系统互联参考模型:,(,Open System Interconnect Reference Model),OSI,互联模型探讨,OSI,开放系统互联模型,OSI,参考互联概述：,前一页,后一页,OSI,互联模型探讨,在,20,世纪,80,年代，网络的规模和数量都得到了迅猛增长。但是，许多网络都是基于不同的硬件和软件而实现的，这使得它们之间互不兼容，而且很难在使用不同标准的网络之间进行通信。为解决这个问题，国际标准化组织,ISO,研究了许多网络方案，认识到需要建立一种可以有助于网络建设者实现网络并用于通信和协同工作的网络模型。因此，在,1984,年,ISO,颁布了开放式系统互连参考模型,OSI/RM(Open System Interconnect Reference Model),。“开放”一词的准确含义是指任何两个遵守该模型和有关协议标准的计算机系统均能实现网络互连。,如下图所示，,OSI,参考模型定义了七层模型：,OSI,开放系统互联模型,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,7 6 5 4 3 2 1,前一页,后一页,OSI,互联模型探讨,OSI,开放系统互联模型,物理层,1,物理层：物理层主要为数据链路层提供物理链路，实现信息比特流的透明传输，同时它能连接（建立）和终止（释放）终端系统间的物理连路、定义通讯设备与传输线路接口硬件的机械、电气、功能和过程的特性；但它不包括物理传送介质（粗缆、细缆、双绞线、光缆等）。,前一页,后一页,OSI,互联模型探讨,OSI,开放系统互联模型,数据链路层,2,数据连路层：数据连路层主要负责建立、维持和释放一个网络内的数据链路的连接，负责把数据信息从源开放系统传向宿开放系统，并误差错地以帧为单位地传送；它分为两个子层：,MAC（,介质访问控制）子层和,LLC（,逻辑连路控制）；,MAC,子层主要的功能是组织帧，它把无特征的二进制位流组成为有字段域结构的、有特征的帧；,LLC,子层主要的功能是提供逻辑连路控制，它在顶层时可以提供多个服务访问，可为多用户进程提供多条数据连路复用同一物理连路。,前一页,后一页,OSI,互联模型探讨,OSI,开放系统互联模型,网络层,3,网络层：网络层主要为源站点（或源端系统）和目标站点（目标端系统）间的数据传输服务，同时它对数据进行分组或打包进一步地完善，使在数据传送的过程中能够选择合适的路由和节点，使传输层传达下来的分组数据能正确无误地按地址寻找目标站点，并交付给目的传输层；同时它还能对数据在网络间传送时具有：路由寻址、差错检测、分片重组、顺序和流量控制等。,前一页,后一页,OSI,互联模型探讨,OSI,开放系统互联模型,传输层,4,传输层：又称运输层，它主要是把要传送的数据信息按传送干线的传送能力将它们分成若干分组，然后交付给网络层传送；传输层的任务就是为两个端系统（即源站点和目标站点）之间的会话层建立一条运输连接，使会话层进行可靠地、透明地传送数据信息；同时它还执行端-端的差错控制、顺序控制、流量控制和管理多路服务等。传输层是数据传送管理的最高层，它工作在端系统的主机上，所以说传输层是计算机网络体系结构中最关键的一层。,前一页,后一页,OSI,互联模型探讨,OSI,开放系统互联模型,会话层,5,会话层：会话层虽然不参与具体的数据传送，但它对数据的传送的同步进行着管理，会话层有可能工作在两个不同的系统之间，对两个相互传送应用进程之间建立、组织、协调、约定、终止等联系；如：确定是否是双工工作，还是半双工工作、确定同步开始的时间或中间续传位置确定连接的商定请求，同时它还进行交换身份和密码口令、约定传输方式和格式等。,前一页,后一页,OSI,互联模型探讨,OSI,开放系统互联模型,表示层,6,表示层：表示层主要向应用层进程提供信息的语法表示，对不同语法表示进行转换管理等；它能使采用不同语法表示的两个系统之间能够进行通信，而使应用层不必考虑对方使用的什么样的语言均能够进行会话；同时它还能够对传送的数据信息有正文压缩（还原）、加密（解密）等功能。,前一页,后一页,OSI,互联模型探讨,OSI,开放系统互联模型,应用层,7,应用层：应用层是网络开放系统与用户应用进程的接口，它提供,OSI,用户服务、管理和网络资源分配等，它在实现多个进程相互通信的同时，完成一系列的业务处理所需要的服务功能，即：允许程序访问特定的服务；如：,FTP,文件传输协议的应用、,HTTP www,服务协议的应用、,SMTP,简单邮件传输协议的应用等。,前一页,后一页,OSI,互联模型探讨,OSI,模型层间的交换,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,7 6 5 4 3 2 1,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,网 络 物 理 媒 体,主机,A,主机,B,层与层之间的交换,前一页,后一页,OSI,互联模型探讨,OSI,开放系统互联模型,1、OSI,的每一层和它的对应层各自有它自己的通信规范协议，各层各自完成一定的功能。,2、在正常工作时，低层实体向相邻的高层实体提供相互通讯的服务。,3、在正常工作时，高层实体向相邻的低层实体通过请求服务，完成对等层实体通讯。,4、最终都通过物理层将数据信息通过网络物理媒体介质传送到另一对应的网络实体层。,前一页,后一页,OSI,互联模型的几点说明：,OSI,互联模型探讨,本 章 作 业,1、,阅读,P,19-40,课程内容（课后完成）,2、,P,41,页思考题与习题：,1,、,5,。,3、,OSI,模型由哪几个层次组成？网络层及应用层作用是什么？,本章结束,前一页,OSI,互联模型探讨,RS-232,串行口的使用,串口,RS-232,基本介绍,RS-232,串口探讨,RS-232,串行口的使用,RS-232,串型口介绍：,、,RS-232,串型口从接口的类型上分可分为两种：一种是9针的串型口，一种是25针的串型口；25针的串型口为国际标准，但它目前只有9针在使用，所以后来,IBM,公司把它缩减为9针，目前它的最大传输速率为921.6,Kb/s，,最高位为八位。,前一页,后一页,RS-232,串口探讨,RS-232,串行口的使用,RS-232,串行口各管角功能一览表：,序号,RS-232C,EIA-232D,JIS,缩写,CCITT,惯用名称,DB-9,说明,1,AA,101,FG,接地,2,BA,BA,SD,103,TxD,3,发送数据,3,BB,BB,RD,104,RxD,2,接收数据,4,CA,CA,RS,105,RTS,7,请求发送,5,CB,CB,CS,106,CTS,8,允许发送,6,CC,CC,DR,107,DSR,6,（,DEC）,数据就绪,7,AB,AB,SG,108,GND,5,信号接地,8,CF,CF,CD,109,DCD,1,收信载波输出,前一页,后一页,RS-232,串口探讨,RS-232,串行口的使用,序号,RS-232C,EIA-232D,JIS,缩写,CCITT,惯用名称,DB-9,说明,9,接收数据传输测试（未用）,10,接收数据传输测试（未用）,11,未定义（多接地）,12,SCF,SCF/CI,BCD,122,二次收信载波检测（未用）,13,SCB,SCB,BCS,121,二次允许发送（未用）,14,SBA,SBA,BSD,118,二次发送数据（未用）,15,DB,DD,ST2,114,发送基本时间信号（未用）,16,SBB,SBB,BRD,119,二次接收数据（未用）,前一页,后一页,RS-232,串口探讨,RS-232,串行口的使用,、,RS-232C,为,EIA,和,TIA,制定的通用物理层接口标准，支持非均衡式电路，当时最高速率为64,kbps。,最新的说明版本为,V.24。,以前称为,RS-232，,他代表国际组织规范。,EIA,为电子工业联合会。电子传输标准的解释组织；,TIA,为电信工业联合会。,JIS,为日本工业标准，它的缩写为,(,Japanese Industrial Standards,),、,CCITT,为国际电话与电报顾问委员会，它的缩写为（,International Telephone and Telegraph Consultative Committee,）。,DB-9,即,IBM,公司的9针缩减规范标准。,常规名称：即国际标准英文含义的缩写。,RS-232,串口探讨,注释说明：,RS-232,串行口的使用,序号,RS-232C,EIA-232D,JIS,缩写,CCITT,惯用名称,DB-9,说明,17,DD,DD,RT,115,接收基本时间信号（未用）,18,LL,未定义,19,SCA,SCA,BRS,120,二次要求发送（未用）,20,CD,CD,ER,108/12,DTR,4,数据终端就绪,21,CG,PL/CG,SQD,110,信号品质检出（未用）,22,CE,CE,CI,125,RI,9,调用表示（振铃）,23,CH/CI,CH/CI,SRS,111/112,选择信号速率（未用）,24,DA,DA,ST1,113,发送基本施加1 （未用）,25,TM,未定义,前一页,后一页,RS-232,串口探讨,RS-232,串行口的使用,9针,RS-232,串行口各管角功能一览表：,序 号,JIS,缩写,英文含义,说明,1,CD,Data Carrier Detect,收信载波输出,2,RD,Receiver Data,接收数据,3,SD,Transmitter Data,发送数据,4,ER,Data Terminal Ready,数据终端就绪,5,SG,Signal Ground,信号接地,6,DR,Data Set Ready,数据就绪,7,RS,Request to Send,要求发送,8,CS,Clear to Send,允许发送,9,CI,Ring Indicator,调用表示（未用）,前一页,后一页,RS-232,串口探讨,RS-232,串行口的使用,RS-232,串行口电气输出特性：,项目类别,RS-232C,特性,传,送,器,无负载输出,=25,v,负载输出,5,v15v,短路输出电流,=500,mA,接,收,器,输入电阻,3,k 7k,磁带,3,v,接受输入最大电压,25,最大电缆长度 15,m,最大传输速度 921.6,Kb/s,前一页,后一页,RS-232,串口探讨,串行口的发展情况,RS-422,和,RS-423：,、目前除,RS-232,串型口外还有,RS-422（,用于平衡式传输）和,RS-423（,用于非平衡式传输），它们是,RS-232,的高速版本，他们的传输速度和传输距离要比,RS-232,要大的多。,1997年,EIA,又制定了,RS-423,的新标准,RS-499，,有关,RS-499,的接线规则及与调制解调器的连接，详见,P,46,前一页,结束,RS-232,串口探讨,