2.1.5 计算机网络通信协议

第 2 章电子商务的网络技术基础

2.1.5 计算机网络通信协议

（ 2 ）计算机网络协议的分层体系结构　为了简化对这种复杂协议的研究工作，人们采用了一种“分而治之”的处理方法，将复杂的问题划分为若干个彼此相关的功能层次模块来处理，每个层次模块负责处理相对简单的功能，并向下一层提出服务请求；完成上一层提出的服务请求。这就是所谓的“分层体系结构”。



（ 3 ）网络协议采用层次结构的原因网络协议实际上是计算机之间通信时所使用的一种语言，也是计算机网络不可缺少的组成部分。由于网络协议十分复杂，因此将其划分为层次结构，理由是：

各层之间可相互独立：某层只要了解下一层通过接口提供的服务，而不需要了解其实现细节。

灵活性好：若某层的内容发生变化，只要接口关系不变上下层均不受影响。这样便于程序的实现、调试和维护。

标准化程度高：由于采用模块化结构，各层都可以选择最合适的技术实现。而且各层的功能和所提供的服务都有精确的说明，便于人们理解和实现。



（ 4 ）分层的原则与各层之间的关系分层的原则：

将功能相近的放在一起，形成网络的一个结构层次；层与间之间的关系

在所有网络协议中，每一层的目的就是向它的上一层提供一定的服务，而且把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。



（ 5 ）常见的几种计算机网络协议标准 ISO/OSI （开放式系统互连）七层模型 SPX/IPX （顺序包交换 / 网间包交换协

议） TCP/IP （传输控制协议 / 网间协议）



2、 ISO/OSI （开放系统互联） 7 层参考模型国际标准化组织（ ISO： International Standard Organization ）制定和建议采用的OSI（Open System Interconnection ，开放系统互联）的 7 层参考模型自从推出以后，逐渐成为网络技术界公认的标准，目前大多数流行的网络协议基本上都遵循该模型。


计算机网络的组成结构

通信子网通信子网

网上网上应用应用

网络高层网络高层最底层，保最底层，保证整个计算证整个计算机网络通信机网络通信的基本传输的基本传输

相对子网而言相对子网而言为高层，要与为高层，要与操作系统打交操作系统打交道。保证端到道。保证端到端之间的完整端之间的完整通信服务。通信服务。

各种应各种应用软件用软件

计算机与通信媒体

操作系统

用户



3 、各层的主要功能和作用（ 1 ）物理层的功能和作用位置：处于计算机网络体系结构中的最低层。作用：实际的物理传输，即用来传递原始比特流信息的载体。为数据链

路层提供物理连接，确定连接电缆的插接头的几何形状针脚数、编号等。

物理层就是定义激活、维护、中断终端用户之间物理层的电子的、机械的、过程的、功能的规范。

协议数据传送单位：比特（ bit）。



3 、各层的主要功能和作用（ 2 ）数据链路层的功能和作用• 位置：处于计算机网络体系结构中的第二层；• 作用：负责在网络节点间的线路上通过检测、流量控制和重发等手段，无差错的传送以帧为单位的数据。实现相邻节点之间的无差错通信。• 功能：两台计算机通过通信信道进行物理连接（不需通过的第三台计算机），保证接收到的比特同发出去的顺序完全相同。• 协议数据传送单位：帧（ frame）。



3 、各层的主要功能和作用（ 3 ）网络层的功能和作用• 位置：处于计算机网络体系结构中的第三层，即位于数据链路层之上，传输层之下。• 作用：选择合适的路由和交换结点，使运输层传下来的源端分组信息能正确无误的按照地址找到目的地。即实现端节点之间的正确无误地通信。• 协议数据传送单位：分组或包（ Packet）。



3 、各层的主要功能和作用（ 4 ）传输层的功能和作用• 位置：处于计算机网络体系结构中的第四层，为整个协议层次结构的核心； • 作用：其任务是实现从一个终端点到另一个终端点的可靠传输服务。从高层接收数据，必要时将它分成较小的单元传递给下层（网络层），并确保到达对方的各段信息正确无误。运输层将其以下各层的技术和工作屏蔽起来，使高层看来数据是直接从端到端，不受下层硬件技术变化的影响。• 协议数据传送单位：报文。



3 、各层的主要功能和作用（ 5 ）会话层的功能和作用• 位置：运输层以上的各层都属于高层，会话层处于计算机网络体系结构中的第五层；• 作用：该层允许不同机器上的用户建立会话关系，对传输的报文提供同步管理服务，并在两个不同系统的互相通信的应用进程之间建立、组织和协调交互（如确定是双工还是半双工工作）。• 协议数据传送单位：报文。



3 、各层的主要功能和作用（ 6）表示层的功能和作用• 位置：处于计算机网络体系结构中的第六层；• 作用：表示层以下的各层只关心可靠地传输比特流，而表示层关心的是所传输信息的语法和语义，即将不同计算机内部的不同表示形式转换成网络通信中的标准形式。其服务的典型例子是对数据进行编码。此外，对数据的加密（解密）、正文压缩（还原）也是表示层的任务。数据传送单位：报文。• 协议数据传送单位：报文。



3 、各层的主要功能和作用（ 7 ）会话层的功能和作用• 位置：处于计算机网络体系结构中的最高层；• 作用：该层直接面向用户，为用户提供应用接口，并提供不同类型计算机间的文件传送、访问与管理等功能，是最复杂的一层。因为应用是计算机网络的真正目的，故应用层的任务是向网络使用者提供更方便、更有效的应用环境。• 协议数据传送单位：报文。

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2.1.6 计算机网络的互联设备

计算机网络互联是计算机网络和通信技术快速发展的结果。为了在更大范围内实现计算机之间的通信和资源共享，需要将若干个大大小小的计算机网络互联成为更大的网络，使各网中的计算机之间能相互通信和共享资源，这时需要用到各类网络互联设备。每种互联设备对应 OSI 参考模型中的某个层次。



1．中继器（工作在物理层）扩展与延伸同一类局域网中的各个网段（信号放大，分线）。2．网桥（工作在数据链路层 ) 实现两个不同类型的局域网互联，将一个大的局域网划分成几个网段。

3．路由器（工作在网络层 ) 多于两个网络之间的互联设备（路径选择，数据转发，数据过滤。4．网关（工作在会话层以上的高层 ) 连接异种网络（包括不同的各类网络操作系统）。


1．中继器（ Repeat

er）

中继器又叫转发器，是两个网络在物理层上的连接，用于连接具有相同物理层协议的局域网，是局域网互连的最简单的设备。

在两个电缆段之间复制每一个比特。实现比特流重放大，以便延长网的传输距离。

常见的集线器 HUB 和交换机也可看成是一种特殊的中继器（也称为多端口中继器）。

工作站

802.3 802.31网段 1网段

5.33 图用中继器连接两个网段

中继器

工作站工作站工作站

用中继器连接两个网段



2.1.6 计算机网络的互联设备2．网桥

当局域网上的用户日益增多，工作站数量日益增加时，局域网上的信息量也将随着增加，可能会引起局域网性能的下降。这是所有局域网共存的一个问题。在这种情况下，必须将网络进行分段，以减少每段网络上的用户量和信息量。将网络进行分段的设备就是网桥。

网桥是在数据链路层上连接两个网络，即网络的数据链路层不同而网络层相同时要用网桥连接。

常见的网桥有网卡和交换机，交换机可以模拟网桥互连的方式，一般工作在数据链路层。


网桥

5.34 图网桥互连

2网络以太网 1网络

网桥互联


◆网桥（ Bridge ）：

作用于数据链路层；实现相同（或相近）的网络互连，具备信息过滤和隔离作用。


网桥的功能：

网桥对所接收的信息帧只作少量的包装，而不作任何修改。网桥可以采用另外一种协议来转发信息。网桥有足够大的缓冲空间，以满足高峰期的要求。网桥的另一个适应场合就是用于互联两个相互独立而又有联系的局域网。网桥必须具有寻址和路径选择的能力。


2.1.6 计算机网络的互联设备3．路由器

路由器是工作在网络层上的互联设备，即不同网络络之间的连接。下图所示为路由器的工作示意图。路径的选择就是路由器的主要任务。路径选择包括两种基本的活动：一是最佳路径的判定；二是网间信息包的传送，信息包的传送一般又称为“交换”。实现不同类网的互连，主要作用是协议转换和路径选择，并可用来组成“防火墙”。除了专用的路由器外，还有工作在网络层的路由交换机（即第三层交换机）


3网络ARCnet网

2网络

5.35 图用路由器连接网络

令牌环网

Router

路由器

以太网 1网络

ARCnet

用路由器连接网络


路由器的主要功能和用途：

(1) 主要功能路径选择数据转发。数据过滤（ 2 ）主要用途两个以上网络之间的互联。常用的广域网（ WAN ）互联。网络之间的数据处理（包括过滤、转发、优先权指定、多

路复用、信息加密、数据压缩等）。网络管理（包括网络配置、性能管理和容错管理）。


2.1.6 计算机网络的互联设备4 、网关（ Gateway）（ 1 ）功能：网关又称为协议转换器。是用于异构型网络互连的设备。主要功能是进行协议转换和数据重新分组。主要工作于高层（如传输层和应用层），实现不同类型且相差较大的异种网络的互连。（ 2 ）分类：按所在层分两类：传输层网关，作用于传输层；应用层网关，作用于应用层。此外还有：协议网关、应用网关和安全网关等。


4．协议转换器（网关）

5.36 图网关连接

以太网

网关网关

IBM 主机

令牌环网

X.25 网关

网关的连接


5．几点说明以上的网络互联设备的分类与说明，主要是从概念

和功能上进行讨论，在实际应用中已出现两类重要趋势：交换设备正在迅速崛起和大量使用，其本质是一种多端口的网桥。为了适应用户的需求，网桥与路由器的功能正在相互渗透，区别越来越不明显。


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