【正文】 第二章 計算機網(wǎng)絡(luò)的層次化結(jié)構(gòu) ? 深入理解計算機網(wǎng)絡(luò)的層次化結(jié)構(gòu)的概念 ? 理解和體會每一層的具體功能分工 ? 掌握 TCP/IP體系結(jié)構(gòu)模型 ? 了解 ISO/OSI七層標(biāo)準(zhǔn)模型 21 引 言 凡是通過計算機網(wǎng)絡(luò)可以相互訪問的計算機系統(tǒng)就叫作“ 開放式系統(tǒng) ” 。開放式系統(tǒng)互連是一個很復(fù)雜的問題。 基于功能分層的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，是一種 對復(fù)雜系統(tǒng)的分層化設(shè)計技術(shù) 。利用這種技術(shù)，可以將不易處理的復(fù)雜而龐大的設(shè)計問題轉(zhuǎn)化成為一些較容易研究和處理的局部問題，即“單層”設(shè)計問題。 我們要掌握如下幾個重要方面： ? 認識計算機間通信過程是分層的進行的； ? 了解如何構(gòu)建一種分層的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)； ? 了解分層的多和少對計算機網(wǎng)絡(luò)的性能和實現(xiàn)有何影響？ 211 計算機間的分層通信 ? 計算機網(wǎng)絡(luò)中，不管是用戶間的應(yīng)用操作還是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身的運作過程，最基本的活動是計算機之間的機間通信。 ? 剖析計算機間通信的真實過程，是構(gòu)建和理解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。 ? 從簡單的普通電話、電報通信到復(fù)雜的計算機通信，通信過程及其功能分布都剖析成為邏輯上分層地進行的綜合過程。 請看下面的實例： 普通電報通信的分層處理過程 發(fā)報人 收報人 報文認知與理解規(guī)則 報文編碼 報文譯碼 報文的編碼 /譯碼規(guī)則 發(fā)報局 收報局 電報局間通信規(guī)則 電報通信網(wǎng) 發(fā)報機 收報機 數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則 計算機間通信的分層處理過程 （ 以傳送計算機文件為例） 主機 A 文件存儲器 主機 B 文件存儲器 文件傳輸進程 文件接收進程 文件進程間通信協(xié)議 通信服務(wù)設(shè)施 主機 主機間通信協(xié)議 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)接入?yún)f(xié)議 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各種通信協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)接入?yún)f(xié)議 211 計算機間的分層通信（續(xù)） 幾個基本概念： 一、比特率 數(shù)字通信的內(nèi)容是以二進制數(shù)的形式發(fā)送的，每個二進制數(shù)占一個二進制位（比特），每秒傳送的比特數(shù)就是信道傳輸?shù)谋忍芈省? 二、協(xié)議 協(xié)議指的是兩臺通信設(shè)備之間管理數(shù)據(jù)交換的一整套規(guī)則。 簡單的說即為共同遵守的規(guī)則 211 計算機間的分層通信（續(xù)） 三、同等層協(xié)議 ( Peer Protocol ) 層次化結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，每一層的功能都有明確的定義，計算機之間的通信是通過兩個節(jié)點的同等層的協(xié)議實現(xiàn)的。 四、層間服務(wù)與接口 每一個上面功能層的工作都是依托它的下一層所提供的支撐來運行的，這個支撐就是 “服務(wù)”。 每一層對上層提供透明的服務(wù)。 五、主 /從的概念 主動發(fā)送通信請求 －－－主 被動聆聽 －－－從 主 /主的概念 211 計算機間的分層通信（續(xù)） 結(jié)論： 任一對應(yīng)用實體（每一層中活躍的元素，可以是進程或硬件）之間的通信，實際上是同時在不同層次上“對等實體”的各自協(xié)調(diào)工作 (即分層通信過程 )來配合完成的，是所有各功能層上通信過程的總效果。 基于系統(tǒng)分層功能的通信概念，即形成了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu) (Layered architecture) 六、單工通信和雙工通信的概念 單工通信 半雙工通信 雙工通信 212 計算機網(wǎng)絡(luò)的分層模型 最高層 最高層 較低層 較低層 最低層 最低層 傳 輸 介 質(zhì) 實線表示：物理通信 虛線表示：虛擬通信 ?在現(xiàn)實的通信系統(tǒng)中，真實的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系必須是“物理通信”。 （圖中縱向的信息流是真實的信息傳輸途徑 ） ?網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的一對同層實體之間的通信過程，是同等層之間的“虛擬通信”（物理層除外）。 （圖中橫向的虛線信息流在同等層之間的流動只是一種“邏輯”上的概念） 213 網(wǎng)絡(luò)模型 應(yīng)用層 運輸層 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 物理層 應(yīng)用層 運輸層 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 物理層 傳輸介質(zhì) 原始的比特流 數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)包（報文分組） 報文（段） 報文 214 ISO/OSI 七層標(biāo)準(zhǔn)模型 應(yīng)用層 表示層 會話層 運輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 應(yīng)用層協(xié)議 表示層協(xié)議 會話層協(xié)議 運輸層協(xié)議 物理層協(xié)議 物理層協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 鏈路層協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 鏈路層協(xié)議 通信子網(wǎng) 應(yīng)用層 表示層 會話層 運輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 215 TCP/IP體系模型 7 應(yīng)用層 6 表示層 5 會話層 4 運輸層 3 網(wǎng)絡(luò)層 2 鏈路層 1 物理層 通信子網(wǎng)層 電話網(wǎng) 局域網(wǎng) 無線網(wǎng) 運輸層協(xié)議 TCP 應(yīng)用層 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 IP OSI 體系模型 22 物理層 物理層是層次化模型中最低的一個功能層，它是開放系統(tǒng)互連通信的物理基礎(chǔ)，因為該層在以物理媒體為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)線路上，完成數(shù)據(jù)碼位 (比特 )的真實傳輸過程，故謂之 “ 物理層 ” 。 物理層的任務(wù)： 將信息用適合傳輸媒體的 “ 物理 ” 特性的方式傳送到媒體上去進行傳輸。 該層主要完成三個方面的功能： 物理連接 的建立與拆除； 物理服務(wù) 數(shù)據(jù)單元傳輸 ； 物理層管理。 221 物理傳輸媒體 傳輸媒體又稱為通信介質(zhì)或媒體，它的特性直接影響通信的質(zhì)量指標(biāo)，如： 信道容量 、 數(shù)據(jù)傳輸速率 、 誤碼率 、及 線路費用 等。 可以從兩大方面來了解傳輸介質(zhì)的特性： ? 物理特性 —— 物理結(jié)構(gòu) 、 形態(tài)尺寸 、 覆蓋范圍 、 價格 ，以及連通性與使用方便性等； ? 傳輸特性 —— 可用的信號帶寬 、 原始誤碼率 、 傳輸損耗 ， 以及抗干擾能力等 。 網(wǎng)絡(luò)中的傳輸介質(zhì)有 電話線、同軸電纜、雙絞線、光導(dǎo)纖維電纜、無線與衛(wèi)星通信信道。 一、 光纖 用光傳輸數(shù)據(jù) ? 光纖通過傳遞光脈沖來進行數(shù)字通信，有光脈沖相當(dāng)于傳輸 “ 1”，而沒有光脈沖相當(dāng)于傳輸 “ 0”。 ? 一根光纖中每秒傳遞幾百個 “ 太 ” 位（ 1012）的信息速率，所以它是目前最理想的寬帶傳輸介質(zhì)。 光纖作為傳輸介質(zhì)，它具有許多優(yōu)點，例如： ? 傳輸頻帶非常寬，因而通信容量大； ? 誤碼率極低，傳輸損耗小，無中繼傳輸距離長； ? 不受雷電和電磁干擾，本身也無相互串?dāng)_和輻射，所以安全性和保密性好；體積小，重量輕。 各種類型的光纜 各種光纜 各種光纜內(nèi)部結(jié)構(gòu) 光纖跳線 STST 光纖跳線 STSC 光纖跳線 SCSC ? 雙絞線有屏蔽型雙絞線 STP和無屏蔽型雙絞線 UTP兩類，一般泛指無屏蔽型雙絞線，常用的有 UTP3， UTP5等，采用 RJ45頭（ 8芯）。 ? 用于局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)信號傳輸， 與集線器的距離最大為 100米， 可用速率為 10Mb/s至 100Mb/s。 ? 特點： 布線容易、接口便宜， 屬于 性能適中的經(jīng)濟實用型介質(zhì)。 二、雙絞線 TIA/EIA 568A 或 TIA/