教案3-网络体系结构概述

课名： 计算机网络基础 教师： 冯思泉 班级： 通信091-0899 编写时间： 2010.9 课题： $3.1 计算机网络体系结构概述 教学目的及要求： 1.理解协议与网络体系结构的概念 2.理解分层思想 教学重点： 协议与网络体系结构的概念 教学难点： 协议与网络体系结构的概念 教学步骤及内容 ： 旁批栏： 3.1.1 协议的概念 一个计算机网络有许多互相连接的节点，在这些节点之间要不断地进行 数据交换。要做到有条不紊地交换数据，每个节点就必须遵守一些事先约定 好的规则。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为 网络协议（Network Protocol）。应该注意，协议总是指体系结构中某一层 的协议。准确地说，协议是对同等层实体之间的通信制定的有关通信规则或 约定的集合。网络协议主要由以下三个要素组成： 1.语义 语义是对协议元素的含义进行解释，它规定通信双方彼此“讲什么”， 即确定通信双方要发出什么控制信息，执行的动作和返回的应答，主要涉及 用于协调与差错处理的控制信息。不同类型的协议元素所规定的语义是不同 的。例如需要发出何种控制信息、完成何种动作及得到的响应等。 2.语法 语法是将若干个协议元素和数据组合在一起，用来表达一个完整的内容 所应遵循的格式，也就是对信息的数据结构做一种规定。它规定通信双方彼 此“如何讲”，即确定协议元素的格式，例如用户数据与控制信息的结构与 格式等。 3.时序 时序是对事件实现顺序的详细说明，它规定信息交流的次序，主要涉及 传输速度匹配和排序等。例如在双方进行通信时，发送点发出一个数据报文， 如果目标点正确收到，则回答源点接收正确；若接收到错误的信息，则要求 源点重发一次。 3.1 计算机网络体系结构 3.1.2 网络分层思想 计算机网络中的通信过程是一个非常复杂的过程，很难想象制定一个完整的规则来描述所有这些问题。实践证明，对于非常复杂的计算机通信网络规则，最好的方法是采用分层式结构。每一层关注和解决网络通信中某一方面的规则。 1.分层思想举例 生活中采用分层的思想来处理问题的例子很多，例如当乘飞机旅行时，完成从出发地到达目的地实际上需要经过的过程：到票务部门购买飞机票、到达出发地机场托运行李、登机、飞机滑向跑道起飞、飞机飞行，到达目的地机场降落到跑道滑行着陆、离开登机门、取行李离开机场、如有赔偿等纠纷找票务部门。这一系列行为可以在图3-1中表示。 图3-1 乘飞机功能的分层 上述各层分别完成本层的功能，各层之间相互独立，可以采用各种不同的解决方法而不会影响其它层。不管采用到航空公司售票处直接购票还是采用网上购票或电话购票，只要明确了航班，至于用什么方式得到票，对下一层都不会有影响，而飞机票就是这两层之间的“接口”信息。 2.分层思想的优点 从上述简单例子可以更好地理解分层思想的优点： （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降低了。 （2）灵活性好 当任何一层发生变化时（例如由于技术的变化），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。便于各层软件、硬件及互联设备的开发。 （4）易于实现和维护 这种结构使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得易于处理，因为整个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地说明。 旁批栏： 3.1.4 网络体系结构 1．网络体系结构的概念 计算机网络的体系结构（Network Architecture）是指这个计算机网络及其部件所应完成功能的一组抽象定义，是描述计算机网络通信方法的抽象模型结构，一般是指计算机网络各层次及其协议的集合。 2．网络体系结构的特点 在层次网络体系结构中，每一层协议的基本功能都是实现与另一个层次结构中对等实体间的通信，所以称之为对等层协议。另外，每层协议还要提供与相邻上层协议的服务接口。体系结构的描述必须包含足够的信息，使实现者可以为每一层编写程序和设计硬件，并使之符合有关协议。网络体系结构具有以下特点。 （1）以功能作为划分层次的基础。 （2）第n层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第n-1层提供的服务。 （3）第n层在向第n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。 （4）仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。 旁批栏：