程序员人生 网站导航

第三章 网络体系结构

栏目:互联网时间:2016-06-03 13:02:47

主要内容:

  1. 网络体系结构标准化组织
  2. 开放互联模型7层协议;
  3. 层间关系,各层主要功能,提供服务
  4. 网络体系结构举例:TCP/IP
1、网络标准化组织

1、国际组织

International Standards Organization (ISO)

International Telecommunications Union–Telecommunication StandardsSector (ITU-T)

American National Standards Institute(ANSI)

Institute of Electrical and ElectronicsEngineers (IEEE)

Electronic Industries Association (EIA)


2、我国的国家标准按部门/行业在国家技术监督局统1指点下进行
标准的制定方式
  • 同等采取:直接援用国际标准(翻译)
  • 等效采取:技术内容和编写风格略有差异
  • 参照采取:根据国家特点,参照国际标准,制定国家标准
计算机网络(包括信息技术)方面标准均为同等采取
国家标准以GBXXXX的情势公布

2、. ISO/OSI网络参考模型

1、计算机网络体系结构实质上是定义和描写1组用于计算机及其通讯设施之间互联的标准和规范,遵守这组规范就能够很方便的实现计算机装备之间的通讯。

2、OSI模型的确立主要采取了分解和高度抽象的方法;

抽象:标准的本身应当独立于实现的具体环境

  • 肯定整体框架和模块的接口方式
  • 肯定模块的外观特性(可提供的服务)
  • 肯定模块的协议规范(确保服务提供应遵守的规则)
分解:将全部系统功能分解为子模块;
通过对各子模块的功能、交换的数据结构和时序进行约定;
调和模块之间的动作,保证系统设计的公道性和互操作性;
根据子模块间的依赖关系,采取具有层次结构的模型与之对应;
3、模块划分的原则
独立性:减少模块间交互的信息,下降依赖性
单向性:模块间的援用坚持单向性,下降实现难度
增值性:各模块在使用下层服务的基础上,完成特定的通讯功能,提供增值服务
同构性:互连的系统应当具有相同的层次结构
适用性:同构系统的相同层次之间才能进行成心义的通讯,并借助于下层服务予以实现
4、OSI层功能分配
利用层(A),利用下层的服务,支持各种利用服务要求
表示层(P),解决异种系统之间的信息表示问题,屏蔽不同系统在数据表示方面的差异
会话层(S),提供控制会话和数据传输的手段
运输层(T),屏蔽通讯子网差异,和用户要求和网络服务之间的差异
网络层(N),利用路由技术,实现用户数据的端-端传输
数据链路层(DL),利用过失处理技术,提供高可靠传输的数据链路
物理层(PH),肯定物理装备接口,提供点-点的比特流传输




网络中的结点机作为中继系统,只负责数据的传输,因此只要具有第3层(网络层以下)的功能便可。

OSI7层功能的总和(直接或间接)提供了用户为完成某项特定利用所需的所有通讯能力。如果某项利用无需通讯的支持,或系统中的某项设施与通讯无关,也就不属于OSI/RM的范围。

5、OSI的相干术语

1般术语
开放”:所遵守的标准是开放的;遵守标准的系统是开放的;同构和异构系统之间的对等开放
开放系统互连”:遵守OSI标准的开放系统之间的通讯

”:开放系统的逻辑划分,代表功能上相对独立的1个子模块

若(N)层表示OSI层次结构中的任1层,则有(N+1)层表示该层次的上邻层

(N-1)层表示该层次的下邻层

“层服务”:同1主机上的不同层次之间,本层(n)向上层(n+1)提供的通讯能力,是(n)以下所有子层的服务之和,上层的通讯同过下层来实现
“对等层”:位于不同主机之间相同层次的OSI子层;
“层协议”:不同主机对等层之间,为对等层之间的通讯所定义的语义、语法和时序约定
“层功能”:完成制定服务和通讯的能力
“层实体”:层功能实现的真正承当者(相应的硬软件)
“服务原语”
原语的特点:功能要末完全履行,要末不履行
层服务被援用的接口
服务原语由原语名和原语参数两部份组成
服务原语主要分为两大类:无确认的原语类型,有确认的原语类型
Reguest原语(n+1->n)
Confirm原语  (n->n+1)
Indication原语(n->n+1)
Response原语(n+1->n)

3、物理层
1、服务
虚电路交换情势,建立、保持和释放连接,并实现比特流的透明传输。
数据报交换情势,实现比特流的透明传输。
2、协议
机械特性:接口部件的尺寸、规格、插脚数和散布等;
电气特性:接口部件的信号电平、阻抗、传输速率等;
功能特性:接口部件的信号线(数据线、控制线、地址线等)的用处;
规程特性:接口部件的信号线在建立、保持、释放物理连接和传输比特流的时序。

3、重要协议特性:数据编码,数据速率,传输方式


物理层不是指具体的物理传输媒体,而是装备与物理介质的接口规范

物理层协议举例:RS232C接口

4、数据链路层(DL)

1、服务(提供给网络层):
面向连接的服务(Connection-oriented):基于虚电路
无连接的服务(Connectionless):基于数据报(有应对(ACK),无应对(N-ACK));
进行过失通知(没法处理的过失情况--->通知上层)
2、本层功能
帧封装:本层的PDU情势,通过物理层发送
流量控制:通讯双方的速率匹配
物理寻址:分组的地址有两种-逻辑和物理
过失控制:由于物理线路存在过失率
媒体访问控制:多个装备连接到同1条线路上(通讯控制规程)
3、数据链路通讯控制规程
对同享物理信道,如何调和节点的访问:
(1)询问/确认:对等通讯模式,
(2)轮询/选择:多点通讯模式
数据传输模式
(1)异步传输(单个字节或字符)
(2)同步传输(数据块的传输)
串行同步传输控制
(1)面向字符的同步传输(IBM的BSC帧)
(2)面向比特的同步传输
4、面向字符的同步传输(BSC帧)
以字符传输为基本单位
控制信息采取ASCII特殊字符
分为数据帧和控制帧
采取停-等流控协议
半双工通讯(每一个帧的传输必须在前1个帧的应对以后)
5、面向比特的同步传输(2进制数据传输)

  IBM的SDLC-ISO的HDLC

以比特为传输的基本单位
根据配置以半双工全双工方式工作
以窗口机制进行流量控制
捎带应对方式提高工作效力
当前数据链路的数据传输方式
6、HDLC v.s. BSC
分别以字符和比特为传输基本单位
BSC的控制字符采取特定ASCII编码
HDLC以比特组合进行控制
面向字符的传输控制由于缺少灵活性和传输效力而不再使用
现有数据链路通讯传输控制采取类似HDLC的情势

7、过失控制
冗余交验码的计算,毛病检测,毛病纠正;
8、流量控制(可靠传输)

Stop-wait:应对确认方式,半双工工作方式

滑动窗口协议:窗口大小的设定

9、媒体访问控制
如何控制多台装备对媒体的同享,争用的解决,在IEEE802中对不同的拓扑具有不同的利用规范

5、网络层
1、OSI网络层运行环境:是通讯子网协议的最高层
2、提供服务:面向连接的服务-虚电路方式,面向无连接的服务-数据报方式
当前的争辩、结论、未来(Internet:尽力而为的服务,ATM:保证质量的服务)
3、网络层功能
(1)逻辑寻址
物理地址(MAC)
逻辑地址(IP)
端口地址(Port)
(2)路由(分组传输路径选择)
信源与信宿位于不同网段,或不同的子网内
实现路由功能的通讯装备:路由器
(3)网络层协议
Ip-internet、Ipx-Novell
(4)流量控制
网络层1般不进行流量控制

6、传输层
1、提供服务
提供端口地址寻址(TSAP)
完成数据块的端到端传输(End-End)
提供面向连接的服务和无连接的服务(TCP/UDP)

2、功能
过失控制(端到端)
流量控制(端到端)

7、会话层(session)
对话控制,传输同步
8、表示层
翻译、加密、紧缩
9、利用层
具体网络利用(Email、ftp)


10、思考题

1、网卡地址的分层含义?

2、数据链路地址(MAC地址)、网络地址(IP)和传输层地址(Port)的作用与区分?

1个主机会有1个MAC地址,而每一个网络位置有1个专属于它的IP地址。IP地址专注于网络层,将数据包从1个网络转发到另外1个网络;而MAC地址专注于数据链路层,将1个数据帧从1个节点传送到相同链路的另外一个节点。微机系统中,每一个端口分配有唯1的地址码,称之为端口(PORT)地址。相应的利用程序对应相应的端口号,对英语传输层端对真个服务。

服务器真个端口号是固定的(服务器只要开着,对应的服务就1直运行着),端口号1般系统中对应于知名的1⑴023之间,这些知名端口号由I n t e r n e t号分配机构(Internet Assigned Numbers Authority, IANA )来管理。而客户真个端口号只有用户开启相应的程序时才打开对应的端口号(因此也称临时端口号),大多数给临时端口号分配1024~5000之间的端口号。大于5000的端口号是为其他服务预留的(internet上不经常使用的服务)。


IP地址和MAC地址相同点是它们都唯1,不同的特点主要有:

a、对网络上的某1装备,如1台计算机或1台路由器,其IP地址是基于网络拓扑设计出的,同1台装备或计算机上,改动IP地址是很容易的(但必须唯1),而MAC则是生产厂商烧录好的,1般不能改动。我们可以根据需要给1台主机指定任意的IP地址,如我们可以给局域网上的某台计算机分配IP地址为192.168.0.112 ,也能够将它改成192.168.0.200。而任1网络装备(如网卡,路由器)1旦生产出来以后,其MAC地址不可由本地连接内的配置进行修改。如果1个计算机的网卡坏了,在更换网卡以后,该计算机的MAC地址就变了。

b、长度不同。IP地址为32位,MAC地址为48位。

c、分配根据不同。IP地址的分配是基于网络拓扑,MAC地址的分配是基于制造商。

d、寻址协议层不同。IP地址利用于OSI第3层,即网络层,而MAC地址利用在OSI第2层,即数据链路层。 数据链路层协议可使数据从1个节点传递到相同链路的另外一个节点上(通过MAC地址),而网络层协议使数据可以从1个网络传递到另外一个网络上(ARP根据目的IP地址,找到中间节点的MAC地址,通过中间节点传送,从而终究到达目的网络)。


MAC与IP的利用:MAC地址对应于OSI参考模型的第2层数据链路层,工作在数据链路层的交换机保护着计算机MAC地址和本身端口的数据库,交换机根据收到的数据帧中的“目的MAC地址”字段来转发数据帧。

如今比较流行的接入Internet的方式(也是未来发展的方向)是把主机通过局域网组织在1起,然后再通过交换机和 Internet相连接。这样1来就出现了如何辨别具体用户,避免盗用的问题。由于IP只是逻辑上标识,任何人都随便修改,因此不能用来标识用户;而 MAC地址则不然,它是固化在网卡里面的。从理论上讲,除非盗来硬件(网卡),否则是没有办法冒名顶替的(注意:其实也能够盗用,后面将介绍)。 

基于MAC地址的这类特点,局域网采取了用MAC地址来标识具体用户的方法。注意:具体实现:在交换机内部通过“表”的方式把MAC地址和IP地址逐一对应,也就是所说的IP、MAC绑定。 

具体的通讯方式:接收进程,当有发给本地局域网内1台主机的数据包时,交换机接收下来,然后把数据包中的IP地址依照“表”中的对应关系映照成MAC地址,转发到对应的MAC地址的主机上,这样1来,即便某台主机盗用了这个IP地址,但由于他没有这个MAC地址,因此也不会收到数据包。


------分隔线----------------------------
------分隔线----------------------------

最新技术推荐