數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第3章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課件PPT

1、第3章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型 TCP/IP參考模型參考模型 OSI參考模型和參考模型和TCP/IP參考模型的比較參考模型的比較 本章學(xué)習(xí)要求：n掌握：協(xié)議、層次、接口與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念 n掌握：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層次化研究方法n掌握：OSI參考模型及各層的基本服務(wù)功能n掌握：TCP/IP參考模型的層次劃分、各層的基本服務(wù) 功能與協(xié)議族n了解：OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較第3章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)引論： 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，為了使不同的廠家網(wǎng)絡(luò)設(shè)備真正做到相互之間的互聯(lián)互通，就必

2、須要求不同的廠家共同遵守約定的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，就像我們不同的人之間進(jìn)行交流，必須要熟悉和掌握雙方都能知道的語言。這就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的背景。 而如何形成這樣一個(gè)大家都共同遵守的規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)？如何去研究如此復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？人們采用了一種分而治之的，即一種分層的思想，從而形成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。下面將對(duì)這些問題進(jìn)行了解。第3章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 為了能更加清楚地理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議，我們先分析一下實(shí)際生活中的郵政系統(tǒng)，如下圖所示。第3章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 送運(yùn)輸部門 郵局服務(wù)業(yè)務(wù) 運(yùn)輸部門的郵件運(yùn)輸業(yè)務(wù) 書寫信件 貼郵票 送郵箱 收集信件 蓋郵戳 信件分揀 信件打包 路由選擇 運(yùn)

3、輸 轉(zhuǎn)送郵局 接收郵包 分發(fā)郵件 郵件拆包 信件投遞 信件分揀 閱讀信件 發(fā)信者甲 收信者乙 通信者活動(dòng) 郵局轉(zhuǎn)送業(yè)務(wù) 郵局轉(zhuǎn)送業(yè)務(wù) 郵局服務(wù)業(yè)務(wù) 通信者活動(dòng) 通信者間約定 郵局服務(wù)部門間約定 郵局運(yùn)輸部門間約定 通信者/郵局間服務(wù)約定 郵局服務(wù)/轉(zhuǎn)送部門間約定 郵局轉(zhuǎn)送/運(yùn)輸部門間約定 取信件 圖3-1 郵政系統(tǒng)分層模型 第3章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 人們平時(shí)寫信時(shí)，都有個(gè)約定，即信件的格式和內(nèi)人們平時(shí)寫信時(shí)，都有個(gè)約定，即信件的格式和內(nèi)容。一般必須采用雙方都懂的語言文字和文體，開頭是對(duì)容。一般必須采用雙方都懂的語言文字和文體，開頭是對(duì)方稱謂，最后是落款等。這樣，對(duì)方收到信后才能看懂信方稱謂，

4、最后是落款等。這樣，對(duì)方收到信后才能看懂信中的內(nèi)容，知道是誰寫的，什么時(shí)候?qū)懙牡?。信寫好之后，中的?nèi)容，知道是誰寫的，什么時(shí)候?qū)懙牡?。信寫好之后，必須將信件用信封封裝并交由郵局寄發(fā)。寄信人和郵局之必須將信件用信封封裝并交由郵局寄發(fā)。寄信人和郵局之間也要有約定，這就是規(guī)定信封寫法并貼郵票。郵局收到間也要有約定，這就是規(guī)定信封寫法并貼郵票。郵局收到信后，首先進(jìn)行信件的分揀和分類，然后交付有關(guān)運(yùn)輸部信后，首先進(jìn)行信件的分揀和分類，然后交付有關(guān)運(yùn)輸部門進(jìn)行運(yùn)輸，如航空信交付民航，平信交鐵路或公路運(yùn)輸門進(jìn)行運(yùn)輸，如航空信交付民航，平信交鐵路或公路運(yùn)輸部門等。這時(shí)，郵局和運(yùn)輸部門也有約定，如到站地點(diǎn)、部門

5、等。這時(shí)，郵局和運(yùn)輸部門也有約定，如到站地點(diǎn)、時(shí)間、包裹形式等。信件送到目的地后進(jìn)行相反的過程，時(shí)間、包裹形式等。信件送到目的地后進(jìn)行相反的過程，最終將信件送到收信人手中。由上可知，郵政系統(tǒng)可分為最終將信件送到收信人手中。由上可知，郵政系統(tǒng)可分為三層，而且上下層之間，同一層之間均有協(xié)定，亦即協(xié)議。三層，而且上下層之間，同一層之間均有協(xié)定，亦即協(xié)議。第3章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)n通過上面的郵政收發(fā)系統(tǒng)已經(jīng)了解，信件的傳送必須通通過上面的郵政收發(fā)系統(tǒng)已經(jīng)了解，信件的傳送必須通過一層一層的人和部門進(jìn)行來完成，在完成的過程中，過一層一層的人和部門進(jìn)行來完成，在完成的過程中，人與人之間，部門與部門之間還必

6、須共同遵守約定的協(xié)人與人之間，部門與部門之間還必須共同遵守約定的協(xié)議。議。n同樣的道理也適用于同樣的道理也適用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這類復(fù)雜的大系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這類復(fù)雜的大系統(tǒng)。如如下下圖所示圖所示，可將一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)抽象為若干層。其中可將一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)抽象為若干層。其中，第第n n層是由分布在不同系統(tǒng)中的處于第層是由分布在不同系統(tǒng)中的處于第n n層的子系統(tǒng)構(gòu)成層的子系統(tǒng)構(gòu)成。第3章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)示意圖n注意：注意：n計(jì)算機(jī)通信是一個(gè)復(fù)雜的過程，相互通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)通信是一個(gè)復(fù)雜的過程，相互通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作高度協(xié)調(diào)工作才行，而這種才行，而這種“協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)”

7、是相當(dāng)復(fù)是相當(dāng)復(fù)雜的。雜的。 n“分層分層”可以將龐大而復(fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的可以將龐大而復(fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。理。 第3章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 3.1.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義和發(fā)展 網(wǎng)絡(luò)體系就是為了完成計(jì)算機(jī)間的通信合作，人們把計(jì)算機(jī)互聯(lián)的功能劃分成定義明確的層次，并規(guī)定了同層次進(jìn)程通信的協(xié)議以及相鄰層之間的接口與服務(wù)，將這些同層進(jìn)程間通信的協(xié)議以及相鄰層接口統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（Network Architecture）。即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系

8、結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次、各層次的功能、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、各層協(xié)議和相鄰層接口的總稱。 l注注1：只是從功能上描述計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)只是從功能上描述計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)結(jié)構(gòu) 。l注注2：是抽象的。是抽象的。1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義n網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：n一個(gè)功能完備的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要制定一整套復(fù)雜的協(xié)議集;n網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是按層次結(jié)構(gòu)來組織的；n網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；n網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了精確的定義；n體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實(shí)現(xiàn)是指能夠運(yùn)行的一些硬件和軟件。 3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) n注：計(jì)算機(jī)通信的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)實(shí)際上就是結(jié)構(gòu)化功能分層和通信

9、協(xié)議(規(guī)程)的集合，也就是從邏輯功能上構(gòu)筑計(jì)算機(jī)進(jìn)程之間相互通信的層次化結(jié)構(gòu)、不同系統(tǒng)對(duì)等層之間的通信協(xié)議以及同一系統(tǒng)相鄰層間的接口服務(wù)的集合。n層次、接口的概念：層次、接口的概念： n層次（layer）n 接口（interface）3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) n層次（層次（layer）n層次是人們對(duì)復(fù)雜問題處理的基本方法；n將總體要實(shí)現(xiàn)的很多功能分配在不同層次中；n對(duì)每個(gè)層次要完成的服務(wù)及服務(wù)要求都有明確規(guī)定；n不同的系統(tǒng)分成相同的層次；n不同系統(tǒng)的最低層之間存在著“物理”通信；n不同系統(tǒng)的對(duì)等層次之間存在著“虛擬”通信；n對(duì)不同系統(tǒng)的對(duì)等層之間的通信有明確的通信規(guī)定；n高

10、層使用低層提供的服務(wù)時(shí)，并不需要知道低層服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)方法。 3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) n 接口（接口（interface）n接口是同一結(jié)點(diǎn)內(nèi)相鄰層之間交換信息的連接點(diǎn);n同一個(gè)結(jié)點(diǎn)的相鄰層之間存在著明確規(guī)定的接口，低層向高層通過接口提供服務(wù);n只要接口條件不變、低層功能不變，低層功能的具體實(shí)現(xiàn)方法與技術(shù)的變化不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 3.1.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義和發(fā)展 2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展（1）各計(jì)算機(jī)制造廠商網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化 （2）國際網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) SNA System Network Archit

11、ecture開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM 3.1.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型（1）實(shí)體 Entity（2）服務(wù) Service（3）接口 Interface（4）服務(wù)原語 Service Primitive（5）數(shù)據(jù)單元 Data Unit1OSI/RM模型的相關(guān)概念 n1.1.實(shí)體和系統(tǒng)實(shí)體和系統(tǒng)n實(shí)體實(shí)體：某一層除一些實(shí)際存在的物理設(shè)備外，具有數(shù)據(jù)：某一層除一些實(shí)際存在的物理設(shè)備外，具有數(shù)據(jù)收發(fā)能力的活動(dòng)單元?？梢允擒浖?shí)體收發(fā)能力的活動(dòng)單元?？梢允擒浖?shí)體(如進(jìn)程如進(jìn)程)，也可，也可以是硬件實(shí)體以是硬件實(shí)體(如某一接口芯片如某一接口芯片)。n 例：用戶應(yīng)用程序，網(wǎng)卡。例：用戶應(yīng)用程序

12、，網(wǎng)卡。n系統(tǒng)系統(tǒng)：可以是一臺(tái)計(jì)算機(jī)或一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。：可以是一臺(tái)計(jì)算機(jī)或一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。n實(shí)體能夠發(fā)送或接收信息，系統(tǒng)可以包含一個(gè)或多個(gè)實(shí)實(shí)體能夠發(fā)送或接收信息，系統(tǒng)可以包含一個(gè)或多個(gè)實(shí)體。體。n位于不同系統(tǒng)的同一層次的實(shí)體稱為位于不同系統(tǒng)的同一層次的實(shí)體稱為對(duì)等實(shí)體對(duì)等實(shí)體(Peer Entity)。3.1.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型n2.2.接口、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)接口、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)n接口接口是相鄰兩層之間的邊界，是相鄰兩層之間交換信息的是相鄰兩層之間的邊界，是相鄰兩層之間交換信息的連接點(diǎn)。低層通過接口為上層提供服務(wù)，上層通過接口使連接點(diǎn)。低層通過接口為上層提供服務(wù)，上層通過接口使用低

13、層提供的服務(wù)。用低層提供的服務(wù)。n服務(wù)服務(wù)就是網(wǎng)絡(luò)中各層向其相鄰上層提供的一組功能集合。就是網(wǎng)絡(luò)中各層向其相鄰上層提供的一組功能集合。服務(wù)的使用者和提供者通過服務(wù)訪問點(diǎn)直接聯(lián)系。服務(wù)的使用者和提供者通過服務(wù)訪問點(diǎn)直接聯(lián)系。n服務(wù)訪問點(diǎn)服務(wù)訪問點(diǎn)SAP (Service Access Point)是指相鄰兩層是指相鄰兩層實(shí)體之間通過接口調(diào)用服務(wù)或提供服務(wù)的聯(lián)接點(diǎn)，它是相實(shí)體之間通過接口調(diào)用服務(wù)或提供服務(wù)的聯(lián)接點(diǎn)，它是相鄰兩層實(shí)體的邏輯接口，也可以說鄰兩層實(shí)體的邏輯接口，也可以說N層的層的SAP就是就是N+1層層可以訪問可以訪問N層的地方，每個(gè)層的地方，每個(gè)SAP都有惟一的地址，供服務(wù)都有惟一的地

14、址，供服務(wù)用戶間建立連接之用。用戶間建立連接之用。3.1.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型n接口和服務(wù)的概念接口和服務(wù)的概念與程序設(shè)計(jì)中與程序設(shè)計(jì)中模塊之間的函數(shù)調(diào)用模塊之間的函數(shù)調(diào)用十十分類似，兩個(gè)程序調(diào)用就可以看作是服務(wù)使用者和提供分類似，兩個(gè)程序調(diào)用就可以看作是服務(wù)使用者和提供者，服務(wù)訪問點(diǎn)就是調(diào)用函數(shù)，函數(shù)的參數(shù)可以看作接者，服務(wù)訪問點(diǎn)就是調(diào)用函數(shù)，函數(shù)的參數(shù)可以看作接口之間的控制信息和傳遞的數(shù)據(jù)?？谥g的控制信息和傳遞的數(shù)據(jù)。n協(xié)議協(xié)議和和服務(wù)服務(wù)在概念上是不一樣的。在概念上是不一樣的。n首先，協(xié)議保證了下層服務(wù)得以向上層順利提供，但是首先，協(xié)議保證了下層服務(wù)得以向上層順利提供，但是上層用

15、戶只能看到下層提供的服務(wù)而看不到兩層之間的上層用戶只能看到下層提供的服務(wù)而看不到兩層之間的協(xié)議；協(xié)議；n其次，協(xié)議是其次，協(xié)議是“水平的水平的”，即協(xié)議控制對(duì)等實(shí)體之間的，即協(xié)議控制對(duì)等實(shí)體之間的通信規(guī)則，但是服務(wù)是通信規(guī)則，但是服務(wù)是“垂直的垂直的”，即服務(wù)是由下層向，即服務(wù)是由下層向上層通過接口提供的。上層通過接口提供的。注意：3.1.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型3.3.面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)n連接連接：在同等層的兩個(gè)同等實(shí)體間所建立的邏輯鏈路。：在同等層的兩個(gè)同等實(shí)體間所建立的邏輯鏈路。l 面向連接的服務(wù)面向連接的服務(wù)：利用建立的連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。：利用建

16、立的連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。n例如例如：打電話就是面向連接服務(wù)的一個(gè)縮影，有一個(gè)明：打電話就是面向連接服務(wù)的一個(gè)縮影，有一個(gè)明顯的建立連接、傳輸數(shù)據(jù)和拆除連接的過程。顯的建立連接、傳輸數(shù)據(jù)和拆除連接的過程。n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可靠性高，而且可以保證數(shù)據(jù)順序傳輸，比較適：可靠性高，而且可以保證數(shù)據(jù)順序傳輸，比較適合于數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性要求較高的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用場合。合于數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性要求較高的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用場合。n永久性連接服務(wù)永久性連接服務(wù)/非永久性連接服務(wù)。非永久性連接服務(wù)。3.1.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型l 無連接的服務(wù)無連接的服務(wù)：類似于發(fā)電報(bào)，電報(bào)發(fā)出后并不能馬上：類似于發(fā)電報(bào)，電報(bào)發(fā)出后并不能馬上確認(rèn)

17、對(duì)方是否已經(jīng)收到。通信前，無需在兩個(gè)同等層實(shí)確認(rèn)對(duì)方是否已經(jīng)收到。通信前，無需在兩個(gè)同等層實(shí)體之間事先建立連接，通信鏈路資源完全在數(shù)據(jù)傳輸過體之間事先建立連接，通信鏈路資源完全在數(shù)據(jù)傳輸過程中動(dòng)態(tài)地進(jìn)行分配。程中動(dòng)態(tài)地進(jìn)行分配。n缺點(diǎn)缺點(diǎn)：不需要維護(hù)連接的開銷，但是可靠性較低，也不：不需要維護(hù)連接的開銷，但是可靠性較低，也不能保證數(shù)據(jù)的傳輸順序。能保證數(shù)據(jù)的傳輸順序。n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：靈活方便，信道的利用率高，特別適合于短報(bào)文：靈活方便，信道的利用率高，特別適合于短報(bào)文的傳輸。的傳輸。3.1.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型n4.4.服務(wù)原語服務(wù)原語n服務(wù)通常是由一系列的服務(wù)原語來描述的。所謂服務(wù)通常是由

18、一系列的服務(wù)原語來描述的。所謂原語原語，就是不可再細(xì)分的意思。就是不可再細(xì)分的意思。n在同一系統(tǒng)中，在同一系統(tǒng)中，N+1層實(shí)體向?qū)訉?shí)體向N層實(shí)體請(qǐng)求服務(wù)時(shí)，層實(shí)體請(qǐng)求服務(wù)時(shí)，用戶和服務(wù)提供者之間要進(jìn)行交互的信息即為用戶和服務(wù)提供者之間要進(jìn)行交互的信息即為服務(wù)原服務(wù)原語語。n常用的服務(wù)原語有如下幾種：常用的服務(wù)原語有如下幾種：n請(qǐng)求請(qǐng)求(Request) 、指示、指示(Indication) n響應(yīng)響應(yīng)(Response)、確認(rèn)、確認(rèn)(Confirm)n注：注：網(wǎng)絡(luò)中低層通過服務(wù)訪問點(diǎn)向相鄰高層提供服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)中低層通過服務(wù)訪問點(diǎn)向相鄰高層提供服務(wù)，而高層則通過原語或過程調(diào)用相鄰低層的服務(wù)。而高層

19、則通過原語或過程調(diào)用相鄰低層的服務(wù)。3.1.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型3.1.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型n5.5.協(xié)議數(shù)據(jù)單元協(xié)議數(shù)據(jù)單元n協(xié)議數(shù)據(jù)單元協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU (Protocol Data Unit)是不同系統(tǒng)是不同系統(tǒng)同等實(shí)體之間通過協(xié)議所交換信息的單位。同等實(shí)體之間通過協(xié)議所交換信息的單位。n其格式一般由協(xié)議控制信息其格式一般由協(xié)議控制信息PCI和用戶數(shù)據(jù)組成。和用戶數(shù)據(jù)組成。n6.6.服務(wù)和協(xié)議的服務(wù)和協(xié)議的關(guān)系關(guān)系n服務(wù)服務(wù)是對(duì)高一層而言的，由一系列服務(wù)原語組成的，它是對(duì)高一層而言的，由一系列服務(wù)原語組成的，它位于層次接口的位置，表示低層為上層提供哪些操作功位于層次接口的位

20、置，表示低層為上層提供哪些操作功能，至于這些功能是如何實(shí)現(xiàn)的，完全不是服務(wù)考慮的能，至于這些功能是如何實(shí)現(xiàn)的，完全不是服務(wù)考慮的范疇。范疇。n協(xié)議協(xié)議相當(dāng)于一種工具，是同層次對(duì)等實(shí)體之間的，有關(guān)相當(dāng)于一種工具，是同層次對(duì)等實(shí)體之間的，有關(guān)協(xié)議數(shù)據(jù)單元的格式、含義及控制規(guī)則的集合。協(xié)議數(shù)據(jù)單元的格式、含義及控制規(guī)則的集合。n層次層次對(duì)外的服務(wù)都是在本層協(xié)議的支持下完成的，且每對(duì)外的服務(wù)都是在本層協(xié)議的支持下完成的，且每一層可以根據(jù)需要選擇或改變本層所使用的協(xié)議，而不一層可以根據(jù)需要選擇或改變本層所使用的協(xié)議，而不影響高層的軟件實(shí)現(xiàn)。影響高層的軟件實(shí)現(xiàn)。3.1.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型3.1.2

21、 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型圖3-2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)示意圖 系統(tǒng)A應(yīng)用進(jìn)程系統(tǒng)B應(yīng)用進(jìn)程 P1 P2 Pn-1 Pn Pn+1N +1NN121物理通信線路N +1NN1212、分層原理 3.1.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型3、分層的好處 （1）獨(dú)立性強(qiáng)（2）靈活性好（3）易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)（4）能夠促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化3.1.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型4、分層的原則 （1）層次不能太多，也不能太少。 （2）應(yīng)在接口服務(wù)描述工作量最小、穿過相鄰邊界相互作用次數(shù)最少或 通信量最小的地方建立邊界。 （3）每層應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)定義明確的功能。 （4）每一層的功能要盡量局部化。 （5）每層功能的選擇應(yīng)該有助于制定網(wǎng)絡(luò)

22、協(xié)議的國際標(biāo)準(zhǔn)。 （6）同一節(jié)點(diǎn)內(nèi)相鄰層次之間通過接口通信，每一層只與它的上、下鄰 層產(chǎn)生接口，規(guī)定相應(yīng)的業(yè)務(wù)。 （7）不同節(jié)點(diǎn)的同等層按照協(xié)議實(shí)現(xiàn)同等層之間的通信。n在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，兩個(gè)實(shí)體要實(shí)現(xiàn)相互通信，它們必須在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，兩個(gè)實(shí)體要實(shí)現(xiàn)相互通信，它們必須具有相同的語言，交流什么、怎樣交流及何時(shí)交流等是數(shù)具有相同的語言，交流什么、怎樣交流及何時(shí)交流等是數(shù)據(jù)通信雙方都必須共同遵守的規(guī)則，這些規(guī)則的集合稱為據(jù)通信雙方都必須共同遵守的規(guī)則，這些規(guī)則的集合稱為協(xié)議協(xié)議(Protocol)。n規(guī)定了數(shù)據(jù)通信雙方用于規(guī)定了數(shù)據(jù)通信雙方用于“交談交談”的一套語義和語法規(guī)則。的一套語義和語法規(guī)則。

23、3.1.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議n以兩個(gè)人打電話為例說明協(xié)議的概念：以兩個(gè)人打電話為例說明協(xié)議的概念：n甲撥號(hào)甲撥號(hào)乙方電話振鈴乙方電話振鈴乙拿起電話并通話乙拿起電話并通話通話完畢通話完畢掛斷電話掛斷電話n甲乙兩者使用的電話號(hào)碼就甲乙兩者使用的電話號(hào)碼就“語法語法” n乙的電話振鈴是一個(gè)信號(hào)，表示有電話打進(jìn)，乙選擇接電乙的電話振鈴是一個(gè)信號(hào)，表示有電話打進(jìn)，乙選擇接電話，這一系列的動(dòng)作包括了控制信號(hào)、響應(yīng)動(dòng)作等話，這一系列的動(dòng)作包括了控制信號(hào)、響應(yīng)動(dòng)作等“語義語義” n通話過程的因果順序通話過程的因果順序“時(shí)序時(shí)序”n注注1：協(xié)議設(shè)計(jì)協(xié)議設(shè)計(jì)兼顧協(xié)議的效率和靈活性，開放性。兼顧協(xié)議的效率和靈活性，開放性。

24、n注注2 2：通信協(xié)議實(shí)質(zhì)上是實(shí)體間通信時(shí)所使用的一種語言。通信協(xié)議實(shí)質(zhì)上是實(shí)體間通信時(shí)所使用的一種語言。3.1.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 這里，甲乙公司都可以看作是網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，而經(jīng)理、助手和秘書是一個(gè)個(gè)的通信實(shí)體。處于不同結(jié)點(diǎn)的相同層次的實(shí)體叫做對(duì)等實(shí)體。 而協(xié)議實(shí)際上是對(duì)等實(shí)體之間的通信規(guī)則的約定。比如兩個(gè)公司的秘書之間就有收發(fā)傳真、和普通信函的協(xié)議，高級(jí)助理之間都遵照標(biāo)準(zhǔn)公函的協(xié)議，經(jīng)理之間當(dāng)然也有協(xié)議，不過那就是商人們的事情了。 通信系統(tǒng)采用了層次化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：獨(dú)立性強(qiáng)/適應(yīng)性強(qiáng)/易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)/易于標(biāo)準(zhǔn)化3.1.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議n網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的特點(diǎn)是層次性,可靠性和有效性。 n協(xié)議的分層可以將復(fù)雜的問

25、題簡單化 n協(xié)議可靠性和有效性是正常和正確通信的保證，只有協(xié)議可靠和有效，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各種資源共享。n注意：通信協(xié)議實(shí)質(zhì)上是實(shí)體間通信時(shí)所使用的一種語言 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點(diǎn)3.1.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議nOSI-RM體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)n1 9 7 9 年 ， I S O 公 布 了 開 放 系 統(tǒng) 互 聯(lián) 參 考 模 型OSI/RM(Open System Interconnection/Reference Model)。n在OSI中 的“開放”是指只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以與位于世界上任何地方、同樣遵循同一標(biāo)準(zhǔn)的其它任何系統(tǒng)進(jìn)行通信；3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型O

26、SI/RM應(yīng)用層應(yīng)用層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層7 76 65 54 43 32 21 1OSI參考模型中參考模型中高高層，面向?qū)?，面向信信息處理息處理。OSI參考模型中參考模型中低低層，面向?qū)?，面向?shù)數(shù)據(jù)通信據(jù)通信。3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RMOSI構(gòu)造了堆棧式的七層模型：構(gòu)造了堆棧式的七層模型：OSIOSI參考模型參考模型n在上圖中，OSI的最高層是應(yīng)用層，面向用戶提供應(yīng)用服務(wù)，最底層是物理層，連接傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)據(jù)通信。n物理層到應(yīng)用層之間從下到上依次為數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層和表示層。n

27、層與層之間的聯(lián)系是通過各層之間的接口來進(jìn)行的，上層通過接口向下層提出服務(wù)請(qǐng)求，而下層通過接口向上層提供服務(wù)。n兩個(gè)用戶計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)，除物理層之外，其余各對(duì)等層之間均不存在直接的通信關(guān)系，而是通過各對(duì)等層之間的通信協(xié)議來進(jìn)行通信。3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RMn注意：如上圖所示，虛線表示各對(duì)等層之間是通過通信協(xié)議進(jìn)行通信的，沒有物理上的連接，只有兩物理層之間通過傳輸介質(zhì)才能進(jìn)行真正的數(shù)據(jù)通信。物理層的主要功能：n利用傳輸介質(zhì)為通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間建立、管理和釋放物理連接；n實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸，為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；n物理層的數(shù)據(jù)傳輸單元是比特。

28、3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能：n在物理層提供的服務(wù)基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)鏈路層在通信的實(shí)體間建立數(shù)據(jù)鏈路連接；n傳輸以“幀”為單位的數(shù)據(jù)包；n采用差錯(cuò)控制與流量控制方法，使有差錯(cuò)的物理線路變成無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。 網(wǎng)絡(luò)層的主要功能：n通過路由選擇算法為分組通過通信子網(wǎng)選擇最適當(dāng)?shù)穆窂剑籲為數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)之間傳輸創(chuàng)建邏輯鏈路；n實(shí)現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)絡(luò)互連等功能。3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM傳輸層的主要功能：n向用戶提供可靠端到端（end-to-end）服務(wù)；n處理數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)包次序，以及其他一些關(guān)鍵傳輸問題；n傳輸層向高層屏蔽了

29、下層數(shù)據(jù)通信的細(xì)節(jié)，是計(jì)算機(jī)通信體系結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵的一層。會(huì)話層的主要功能：n負(fù)責(zé)維護(hù)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的傳輸鏈接，以便確保點(diǎn)-點(diǎn)傳輸不中斷；n管理數(shù)據(jù)交換。3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM表示層的主要功能：n用于處理在兩個(gè)通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式；n數(shù)據(jù)格式變換；n數(shù)據(jù)加密與解密；n數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)。應(yīng)用層的主要功能:n為應(yīng)用程序提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù);n應(yīng)用層需要識(shí)別并保證通信對(duì)方的可用性，使得協(xié)同工作的應(yīng)用程序之間的同步;n建立傳輸錯(cuò)誤糾正與保證數(shù)據(jù)完整性的控制機(jī)制。3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM現(xiàn)在把以上所述各層的現(xiàn)在把以上所述各層的主要功能歸

30、納如下：主要功能歸納如下：應(yīng)用層：應(yīng)用層：與用戶應(yīng)用進(jìn)程的接口，即相當(dāng)于與用戶應(yīng)用進(jìn)程的接口，即相當(dāng)于 做什么？做什么？ 表示層：表示層：數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，即相當(dāng)于數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，即相當(dāng)于 對(duì)方看起來像什么？對(duì)方看起來像什么？ 會(huì)話層：會(huì)話層：會(huì)話的管理與數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?，即相?dāng)于會(huì)話的管理與數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐剑聪喈?dāng)于 輪到誰輪到誰講話和從講話和從 何講起？何講起？ 傳輸層：傳輸層：從端到端全網(wǎng)絡(luò)透明的傳輸報(bào)文，即相當(dāng)于從端到端全網(wǎng)絡(luò)透明的傳輸報(bào)文，即相當(dāng)于 對(duì)方對(duì)方在何處？在何處？ 網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層：分組交換和路由選擇，即相當(dāng)于分組交換和路由選擇，即相當(dāng)于 走那條路可以到走那條路可以到達(dá)該處？達(dá)該處

31、？ 數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層：在鏈路上無差錯(cuò)的傳送幀，即相當(dāng)于在鏈路上無差錯(cuò)的傳送幀，即相當(dāng)于 每一步每一步該怎么走？該怎么走？ 物理層：物理層：將比特流放到物理媒體上傳送，即相當(dāng)于將比特流放到物理媒體上傳送，即相當(dāng)于 對(duì)上一對(duì)上一層的每一步應(yīng)該怎樣利用物理媒體？層的每一步應(yīng)該怎樣利用物理媒體？ 3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM應(yīng) 用 層表 示 層會(huì) 話 層傳 輸 層網(wǎng) 絡(luò) 層 數(shù)據(jù)鏈路層物 理 層應(yīng) 用 層表 示 層會(huì) 話 層傳 輸 層網(wǎng) 絡(luò) 層數(shù)據(jù)鏈路層物 理 層應(yīng)用進(jìn)程A應(yīng)用進(jìn)程B比特序列幀分組報(bào)文數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)主機(jī)A主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)BOSI環(huán)

32、境中的數(shù)據(jù)流 n注1：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層為下三層，統(tǒng)稱為低層，構(gòu)成了開放的網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)OSI參考模型面向通信(含傳輸和交換)的功能。 注2：OSI參考模型的高層(或稱為上三層)為會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層，主要面向用戶的應(yīng)用進(jìn)程，進(jìn)行分布的信息處理。 注3：中間的第四層為傳輸層，它是計(jì)算機(jī)通信的關(guān)鍵層次，為高低層間提供接口與服務(wù)，起與通信兩端橋接的作用。 注4：通信子網(wǎng)內(nèi)的交換設(shè)備僅包括下三層功能。 3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RMnOSI參考模型總結(jié)參考模型總結(jié)nOSI參考模型中，采用的是三級(jí)抽象： 1、 體系結(jié)構(gòu)（architecture） 2、服務(wù)定

33、義（service definition） 3、協(xié)議說明（protocol specification）n1、體系結(jié)構(gòu)n開放系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、層次之間的相互關(guān)系及各層所包括的可能的服務(wù)；n作為一個(gè)框架來協(xié)調(diào)和組織各層協(xié)議的制定；n對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)最精煉地概括與描述。n 3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RMn2、服務(wù)定義n詳細(xì)地說明了各層所提供的服務(wù)；n某一層的服務(wù)就是該層及其以下各層的一種能力；n低層的服務(wù)是通過接口向上一層提供的;n各層所提供的服務(wù)與這些服務(wù)是如何實(shí)現(xiàn)的無關(guān)；n定義了層與層之間的接口與各層使用的原語，但不涉及接口是具體實(shí)現(xiàn)的。 n3、協(xié)議說明n每一層都有特

34、定的協(xié)議，規(guī)范操作。3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RMISO劃分七層結(jié)構(gòu)的基本原則：劃分七層結(jié)構(gòu)的基本原則：n網(wǎng)中各結(jié)點(diǎn)都具有相同的層次；網(wǎng)中各結(jié)點(diǎn)都具有相同的層次；n不同結(jié)點(diǎn)的同等層具有相同的功能；不同結(jié)點(diǎn)的同等層具有相同的功能；n同一結(jié)點(diǎn)內(nèi)相鄰層之間通過接口通信；同一結(jié)點(diǎn)內(nèi)相鄰層之間通過接口通信；n每層可以使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)；每層可以使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)；n不同結(jié)點(diǎn)的同等層通過協(xié)議來實(shí)現(xiàn)對(duì)等層之間的通信。不同結(jié)點(diǎn)的同等層通過協(xié)議來實(shí)現(xiàn)對(duì)等層之間的通信。3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RMOSI參考模型的

35、特征為：參考模型的特征為：(1)采用了有利于異構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連、互通的層次化結(jié)構(gòu)。(2)是一種抽象的標(biāo)準(zhǔn)框架，也是OSI中最高一級(jí)的抽象，而不是具體實(shí)現(xiàn)的描述。(3)在不同開放實(shí)系統(tǒng)的對(duì)等(Peer)層之間的通信由此層的協(xié)議管理。(4)在同一開放實(shí)系統(tǒng)的相鄰層間的接口定義了服務(wù)關(guān)系和操作原語。(5)可提供的服務(wù)為面向連接的或無連接的數(shù)據(jù)服務(wù)。(6)每層實(shí)體執(zhí)行所定義的功能，修改某層的功能不應(yīng)影響其他層。3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RMn七層七層OSI參考模型參考模型具有以下優(yōu)點(diǎn)：具有以下優(yōu)點(diǎn)：n（1）簡化了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)操作。）簡化了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)操作。n（2）提供即插即用

36、的兼容性和不同廠商之間的標(biāo)準(zhǔn)接口。）提供即插即用的兼容性和不同廠商之間的標(biāo)準(zhǔn)接口。n（3）使各個(gè)廠商能夠設(shè)計(jì)出具有互操作性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，）使各個(gè)廠商能夠設(shè)計(jì)出具有互操作性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，加快數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的發(fā)展。加快數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的發(fā)展。n（4）防止以各區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的變化影響另一個(gè)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)，）防止以各區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的變化影響另一個(gè)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)，因此，每一個(gè)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)都能單獨(dú)快速升級(jí)。因此，每一個(gè)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)都能單獨(dú)快速升級(jí)。n（5）把復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)問題分解為小而簡單的問題，易于學(xué)）把復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)問題分解為小而簡單的問題，易于學(xué)習(xí)和操作。習(xí)和操作。3.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM3.2.1 物理層

37、Physical Layer 2、物理層的特性（1）機(jī)械特性（2）電氣特性（3）功能特性（4）規(guī)程特性1、DTE和DCE物理層的內(nèi)容介紹，主要從以下四個(gè)方面：物理層的內(nèi)容介紹，主要從以下四個(gè)方面： 3.2.1 物理層 Physical Layer 4、物理層提供的服務(wù) （1）物理連接 -下面介紹（2）物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元（3）順序化（4）數(shù)據(jù)鏈路標(biāo)識(shí)（5）服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)（6）故障情況報(bào)告（1）物理連接的建立、維持與拆除 （2）數(shù)據(jù)傳輸 （3）物理層管理 3、物理層的功能 3.2.1 物理層 Physical Layer 4、物理層提供的服務(wù)-補(bǔ)充下面內(nèi)容 （1）物理連接 主站 從站 從站 從站 主站

38、 從站 從站 從站 圖3-4 物理連接形式 (a) 點(diǎn)到點(diǎn)連接 (b) 多點(diǎn)連接n補(bǔ)充內(nèi)容：物理信道的連接方式補(bǔ)充內(nèi)容：物理信道的連接方式n1、點(diǎn)到點(diǎn)連接方式、點(diǎn)到點(diǎn)連接方式n 終端（或計(jì)算機(jī)）與計(jì)算機(jī)之間可以直接地或者通過調(diào)制解調(diào)器，用線路（撥號(hào)線路或?qū)Ｓ镁€路）進(jìn)行連接。當(dāng)兩者之間的通信量較大時(shí)，可采用這種點(diǎn)到點(diǎn)的連接方式。 3.2.1 物理層 Physical Layer n2、 多點(diǎn)連接方式多點(diǎn)連接方式n 多點(diǎn)方式即多個(gè)終端（或計(jì)算機(jī)）通過一條公用總線直接或通過調(diào)制解調(diào)器與計(jì)算機(jī)相連。 3.2.1 物理層 Physical Layer n3、 集中式連接集中式連接n 將多個(gè)相距不遠(yuǎn)的終端

39、連接到多路復(fù)用器或集線器上，再用一條傳輸線路將復(fù)用器或集線器與計(jì)算機(jī)相連。3.2.1 物理層 Physical Layer 物理層物理層位于位于OSI參考模型的最底層，向下直接與物理傳輸參考模型的最底層，向下直接與物理傳輸介質(zhì)相連接。介質(zhì)相連接。n該層定義了電纜如何連接到網(wǎng)卡上，以及需要用何種傳該層定義了電纜如何連接到網(wǎng)卡上，以及需要用何種傳送技術(shù)在電纜上發(fā)送數(shù)據(jù)。它還定義了位同步及檢查。送技術(shù)在電纜上發(fā)送數(shù)據(jù)。它還定義了位同步及檢查。物理層描述了軟件與硬件之間的實(shí)際連接，定義其上層物理層描述了軟件與硬件之間的實(shí)際連接，定義其上層數(shù)據(jù)鏈路層所使用的訪問方法。數(shù)據(jù)鏈路層所使用的訪問方法。n物理層

40、協(xié)議是各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)時(shí)必須遵守的底層物理層協(xié)議是各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)時(shí)必須遵守的底層協(xié)議。協(xié)議。n物理層的主要特點(diǎn)是：物理層的主要特點(diǎn)是： l主要負(fù)責(zé)在物理連接上傳輸二進(jìn)制比特流。主要負(fù)責(zé)在物理連接上傳輸二進(jìn)制比特流。l提供為建立、維護(hù)和釋放物理連接所需要的機(jī)械、電氣、提供為建立、維護(hù)和釋放物理連接所需要的機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程的特性。功能和規(guī)程的特性。3.2.1 物理層 Physical Layer n兩個(gè)相關(guān)的概念：n數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE (Data Terminal Equipment)DTE (Data Terminal Equipment)是網(wǎng)絡(luò)中是網(wǎng)絡(luò)中用于處理用戶

41、數(shù)據(jù)的設(shè)備，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)源，用于處理用戶數(shù)據(jù)的設(shè)備，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)源，是資源子網(wǎng)的實(shí)體。通常是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，也可以是是資源子網(wǎng)的實(shí)體。通常是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，也可以是I/OI/O設(shè)設(shè)備。備。n數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCE (Data Circuit Terminating DCE (Data Circuit Terminating Equipment)Equipment)是介于是介于DTEDTE和網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)之間的設(shè)備，將和網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)之間的設(shè)備，將DTEDTE發(fā)出的數(shù)字信號(hào)按順序變?yōu)檫m合在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)陌l(fā)出的數(shù)字信號(hào)按順序變?yōu)檫m合在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)形式，并將它送到傳輸介

42、質(zhì)上；同時(shí)，又可以從傳信號(hào)形式，并將它送到傳輸介質(zhì)上；同時(shí)，又可以從傳輸介質(zhì)上接收遠(yuǎn)方傳輸來的信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)輸介質(zhì)上接收遠(yuǎn)方傳輸來的信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能接收的數(shù)字信號(hào)形式并送往計(jì)算機(jī)。能接收的數(shù)字信號(hào)形式并送往計(jì)算機(jī)。3.2.1 物理層 Physical Layer n注1：通信接口特性是指DTE和DCE之間連接的物理特性。n注2：這種連接特性與所選用的DCE類型、傳輸信道（模擬/數(shù)字）、通信方式（半雙工/全雙工）和通信速率有關(guān)。n注3：物理層標(biāo)準(zhǔn)主要描述了通信接口的相關(guān)特性。包括機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。 注意：數(shù)據(jù)通信接口特性注意：數(shù)據(jù)通信接口特性3.2.1

43、物理層 Physical Layer n例如，通過電話線進(jìn)行計(jì)算機(jī)通信時(shí)所用的調(diào)制解制器。例如，通過電話線進(jìn)行計(jì)算機(jī)通信時(shí)所用的調(diào)制解制器。nDTEDTE和和DCEDCE之間的接口標(biāo)準(zhǔn)之間的接口標(biāo)準(zhǔn)物理層接口協(xié)議物理層接口協(xié)議。物理層的功能：物理層的功能：n(1)(1)物理連接的建立、維持和拆除物理連接的建立、維持和拆除n(2)(2)物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元傳輸（同步和異步）物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元傳輸（同步和異步）n(3)(3)物理層管理（如功能的激活和差錯(cuò)控制物理層管理（如功能的激活和差錯(cuò)控制) )3.2.1 物理層 Physical Layer n物理層的四個(gè)特性：n（1）機(jī)械特性）機(jī)械特性n物理連接時(shí)

44、所使用可接插連接器的形狀和尺寸，以及連接物理連接時(shí)所使用可接插連接器的形狀和尺寸，以及連接器中引腳的數(shù)量與排列等。器中引腳的數(shù)量與排列等。n（2）電氣特性）電氣特性n在物理連接上傳輸二進(jìn)制比特流時(shí)線路上信號(hào)電平高低、在物理連接上傳輸二進(jìn)制比特流時(shí)線路上信號(hào)電平高低、阻抗匹配、傳輸速率與距離限制。阻抗匹配、傳輸速率與距離限制。n（3）功能特性）功能特性n物理接口上各條信號(hào)線的功能分配和準(zhǔn)確定義，說明某些物理接口上各條信號(hào)線的功能分配和準(zhǔn)確定義，說明某些連線上出現(xiàn)的某一電平所表示的意義。連線上出現(xiàn)的某一電平所表示的意義。n（4）規(guī)程特性）規(guī)程特性n定義了信號(hào)線進(jìn)行二進(jìn)制比特流傳輸?shù)囊唤M操作過程。定

45、義了信號(hào)線進(jìn)行二進(jìn)制比特流傳輸?shù)囊唤M操作過程。3.2.1 物理層 Physical Layer 典型的物理層協(xié)議典型的物理層協(xié)議RS 232CRS 232C協(xié)議協(xié)議（1）機(jī)械特性：）機(jī)械特性：25針連接器（針連接器（DB-25接口），在接口），在DTE一側(cè)采用一側(cè)采用孔式結(jié)構(gòu)，在孔式結(jié)構(gòu)，在DCE一側(cè)采用針式結(jié)構(gòu)，兩連接器間最長連接一側(cè)采用針式結(jié)構(gòu)，兩連接器間最長連接線為線為15米，并且針式和孔式結(jié)構(gòu)插頭米，并且針式和孔式結(jié)構(gòu)插頭/插座引線的排列順序插座引線的排列順序不同。不同。（2）電氣特性：采用單端發(fā)送單端接收、雙極性電源供電的）電氣特性：采用單端發(fā)送單端接收、雙極性電源供電的非非平衡式平

46、衡式電路，其邏輯電路，其邏輯“1”電平為電平為-15V-5V，邏輯，邏輯“0”電平電平為為+5V+15，-5V+5V為過渡區(qū)，不做定義。數(shù)據(jù)傳輸速為過渡區(qū)，不做定義。數(shù)據(jù)傳輸速率一般為率一般為300、600、1200、2400、4800、9600、19200bps等。等。（3）功能特性：）功能特性：DB-25連接器連接器25針中的針中的20個(gè)針及其信號(hào)的含個(gè)針及其信號(hào)的含義。義。（4）規(guī)程特性：定義了）規(guī)程特性：定義了DTE與與DCE通過通過RS 232接口連接時(shí)，各接口連接時(shí)，各信號(hào)線在建立、維持和拆除物理連接及傳輸比特信號(hào)時(shí)的時(shí)信號(hào)線在建立、維持和拆除物理連接及傳輸比特信號(hào)時(shí)的時(shí)序要求。序

47、要求。(a)9針針; (b)15針針; (c)25針針; (d)37針針; (e)34針針 機(jī)械特性：機(jī)械特性： ISO標(biāo)準(zhǔn)化的五種連接器規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化的五種連接器規(guī)格 幾種電氣特性電路幾種電氣特性電路RS232C功能特性：針腳特性DTE 通過 DCE 與通信傳輸線路相連 DTEDCEDCE串行比特傳輸RS232C接口信號(hào)線與控制線通信環(huán)境用戶設(shè)施通信設(shè)施DTERS232C接口信號(hào)線與控制線用戶設(shè)施典型典型MODEM典型典型MODEMn典型RS232接口連線(1) 保護(hù)地(2) 發(fā)送數(shù)據(jù)(3) 接收數(shù)據(jù)(4) 請(qǐng)求發(fā)送(5) 允許發(fā)送(6) DCE 就緒(7) 信號(hào)地(8) 載波檢測(20) DT

48、E 就緒(22) 振鈴指示DTEDCE計(jì)算機(jī)或終端調(diào)制解調(diào)器n注：除了RS232協(xié)議外，還有其他標(biāo)準(zhǔn)。n 如：RS-449 由 3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組成。即：nRS-449nRS-423-AnRS-422-A nRS -449標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械特性規(guī)定使用37針的標(biāo)準(zhǔn)連接器。保持與RS -232C接口的兼容性, 使得在采用新的接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)不必變更基于RS -232C接口的設(shè)備接口。這一方面是通過RS -449標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性和功能特性實(shí)現(xiàn)的。 3.2.1 物理層 Physical Layer n RS -422A標(biāo)準(zhǔn)是平衡方式的, 采用的是平衡發(fā)送器和差分接收器, 使用雙線來傳輸信號(hào), 增強(qiáng)了抗共模干擾能力。在距離

49、為10 m時(shí), 速率可達(dá)10 Mb/s; 在距離增加到1000 m時(shí), 速率仍可達(dá)100 kb/s。 ITU V.11建議中所規(guī)定的電氣特性與RS -422A電氣特性相類似。n n RS -423A標(biāo)準(zhǔn)是非平衡方式的, 采用的是單端發(fā)送器和差動(dòng)接收器。由于采用了差分接收, 可以獲得比RS -232C更好的傳輸特性。在距離為10 m時(shí), 速率可達(dá)300 kb/s; 在距離增加到1 000 m時(shí), 速率為3 kb/s。 3.2.1 物理層 Physical Layer 3.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link Layer 1、鏈路與數(shù)據(jù)鏈路節(jié)點(diǎn)交換機(jī) 節(jié)點(diǎn)交換機(jī) 鏈路 控制 Modem Mode

50、m 鏈路 控制 鏈路 數(shù)據(jù)鏈路 數(shù)據(jù)鏈路 圖3-5 鏈路與數(shù)據(jù)鏈路 n鏈路鏈路(link)是一條無源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒有是一條無源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。n 注1：一條鏈路只是一條通路的一個(gè)組成部分。n數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路(data link) 除了物理線路外，還必須有通信協(xié)除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路。n注2：現(xiàn)在最常用的方法是使用適配器（即網(wǎng)卡）來實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。n注3

51、：一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。 3.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link Layer 3.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link Layer 圖圖3-6 從層次結(jié)構(gòu)上看數(shù)據(jù)的傳送從層次結(jié)構(gòu)上看數(shù)據(jù)的傳送 高層高層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層鏈路層物理層物理層系統(tǒng)系統(tǒng)A網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層鏈路層物理層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層鏈路層物理層物理層高層高層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層鏈路層物理層物理層系統(tǒng)系統(tǒng)B路由器路由器1路由器路由器2n常常在兩個(gè)對(duì)等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫出一個(gè)數(shù)字管道，而在這條數(shù)字管道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是幀。n幀幀(Frame)數(shù)據(jù)鏈路層中的信息傳輸單位。（

52、幀分為數(shù)據(jù)鏈路層中的信息傳輸單位。（幀分為幀頭、信息和幀尾幀頭、信息和幀尾3個(gè)字段，幀中包含地址、控制、數(shù)據(jù)個(gè)字段，幀中包含地址、控制、數(shù)據(jù)及校驗(yàn)碼等信息。）及校驗(yàn)碼等信息。）節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)幀幀3.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link Layer n數(shù)據(jù)鏈路層的作用數(shù)據(jù)鏈路層的作用是對(duì)物理層傳輸原始比特流的功能的是對(duì)物理層傳輸原始比特流的功能的加強(qiáng)，將物理層提供的可能出錯(cuò)的物理連接改造成為邏加強(qiáng)，將物理層提供的可能出錯(cuò)的物理連接改造成為邏輯上無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路，即使之對(duì)網(wǎng)絡(luò)層表現(xiàn)為一條無輯上無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路，即使之對(duì)網(wǎng)絡(luò)層表現(xiàn)為一條無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層的基本功能是向網(wǎng)絡(luò)層提差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)

53、據(jù)鏈路層的基本功能是向網(wǎng)絡(luò)層提供透明的和可靠的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。供透明的和可靠的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。n透明傳輸透明傳輸是指該層上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的內(nèi)容、格式及編碼方是指該層上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的內(nèi)容、格式及編碼方式?jīng)]有限制，也沒有必要解釋信息結(jié)構(gòu)的意義；不管所式?jīng)]有限制，也沒有必要解釋信息結(jié)構(gòu)的意義；不管所傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合，都應(yīng)當(dāng)能夠在物理鏈路上傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合，都應(yīng)當(dāng)能夠在物理鏈路上傳送。傳送。3.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link Layer n為了達(dá)到可靠傳輸，數(shù)據(jù)鏈路層必須具備一系列相應(yīng)的為了達(dá)到可靠傳輸，數(shù)據(jù)鏈路層必須具備一系列相應(yīng)的功能，主要有：如何將比特流組織成數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)功能，

54、主要有：如何將比特流組織成數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)單元單元幀幀；如何控制幀在物理信道上的傳輸，包括如何；如何控制幀在物理信道上的傳輸，包括如何處理傳輸差錯(cuò)處理傳輸差錯(cuò)( (差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制) )，如何協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳，如何協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率輸速率( (流量控制流量控制) )，以防止接收方因來不及處理發(fā)送方，以防止接收方因來不及處理發(fā)送方來的高速數(shù)據(jù)而導(dǎo)致緩沖器溢出及線路阻塞。來的高速數(shù)據(jù)而導(dǎo)致緩沖器溢出及線路阻塞。n在面向連接的服務(wù)時(shí)，為兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間提供數(shù)據(jù)鏈在面向連接的服務(wù)時(shí)，為兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間提供數(shù)據(jù)鏈路通路的建立、維持和釋放管理，即路通路的建立、維持和釋放管理，即鏈路管理鏈路管理

55、。3.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link Layer n注意：數(shù)據(jù)鏈路層注意：數(shù)據(jù)鏈路層介于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間，能夠把介于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間，能夠把物理層傳輸來的原始數(shù)據(jù)打包成幀。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路信物理層傳輸來的原始數(shù)據(jù)打包成幀。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路信息從源節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸與控制，例如息從源節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸與控制，例如連接的建立、維護(hù)與拆除、異常情況處理、差錯(cuò)控制連接的建立、維護(hù)與拆除、異常情況處理、差錯(cuò)控制與恢復(fù)、信息格式等，檢測和校正物理層可能出現(xiàn)的與恢復(fù)、信息格式等，檢測和校正物理層可能出現(xiàn)的差錯(cuò)，并為兩系統(tǒng)之間提供一條無差錯(cuò)的鏈路。差錯(cuò)，并為兩系統(tǒng)之間提供一條無差錯(cuò)的鏈

56、路。3.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link Layer n（1）數(shù)據(jù)鏈路的建立與拆除）數(shù)據(jù)鏈路的建立與拆除 n（2）幀傳輸和幀同步）幀傳輸和幀同步n（3）差錯(cuò)與流量控制）差錯(cuò)與流量控制n（4）數(shù)據(jù)鏈路管理）數(shù)據(jù)鏈路管理n（1）數(shù)據(jù)鏈路的建立與拆除）數(shù)據(jù)鏈路的建立與拆除n在鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行通信前，必須首先確認(rèn)對(duì)方已處于就緒狀態(tài)，并交換一些必要的信息以對(duì)幀序號(hào)初始化，然后才能建立連接。在傳輸過程中則要維持該連接。如果出現(xiàn)差錯(cuò)，需要重新初始化，重新自動(dòng)建立連接。傳輸完畢后則要釋放連接。 2、數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能：3.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link Layer n（2）幀傳輸和幀同步）

57、幀傳輸和幀同步n為了使傳輸中發(fā)生差錯(cuò)后只將出錯(cuò)的有限數(shù)據(jù)進(jìn)行重發(fā)為了使傳輸中發(fā)生差錯(cuò)后只將出錯(cuò)的有限數(shù)據(jù)進(jìn)行重發(fā)，數(shù)據(jù)鏈路層將比特流組織成幀并以幀為單位傳送。數(shù)，數(shù)據(jù)鏈路層將比特流組織成幀并以幀為單位傳送。數(shù)據(jù)鏈路層的幀應(yīng)包含尋址信息和用來檢測錯(cuò)誤的信息，據(jù)鏈路層的幀應(yīng)包含尋址信息和用來檢測錯(cuò)誤的信息，同時(shí)幀的組織結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)成使接收方能夠從物理層收同時(shí)幀的組織結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)成使接收方能夠從物理層收到的比特流中明確地區(qū)分出幀的起始與終止。這是一個(gè)到的比特流中明確地區(qū)分出幀的起始與終止。這是一個(gè)看起來簡單，實(shí)現(xiàn)起來卻并不容易的問題。這是幀同步看起來簡單，實(shí)現(xiàn)起來卻并不容易的問題。這是幀同步要解決的

58、問題。由于網(wǎng)絡(luò)傳輸中很難保證定時(shí)的正確和要解決的問題。由于網(wǎng)絡(luò)傳輸中很難保證定時(shí)的正確和一致，所以不能采用依靠時(shí)間間隔關(guān)系來確定一幀的起一致，所以不能采用依靠時(shí)間間隔關(guān)系來確定一幀的起始與終止的方法。始與終止的方法。 3.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link Layer n幀同步方法幀同步方法n 1. 字節(jié)計(jì)數(shù)法字節(jié)計(jì)數(shù)法n 字節(jié)計(jì)數(shù)法以一個(gè)特殊字符表示一幀的起始，并以一字節(jié)計(jì)數(shù)法以一個(gè)特殊字符表示一幀的起始，并以一個(gè)專門字段來標(biāo)明幀內(nèi)的字節(jié)數(shù)。接收方可以通過對(duì)該個(gè)專門字段來標(biāo)明幀內(nèi)的字節(jié)數(shù)。接收方可以通過對(duì)該特殊字符的識(shí)別，從比特流中區(qū)分出幀的起始，并從專特殊字符的識(shí)別，從比特流中區(qū)分出幀

59、的起始，并從專門字段中獲知該幀中隨后跟隨的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，從而可確門字段中獲知該幀中隨后跟隨的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，從而可確定出幀的終止位置。定出幀的終止位置。 n 采用字節(jié)計(jì)數(shù)法時(shí)，如果用于計(jì)數(shù)的字段出錯(cuò)，即采用字節(jié)計(jì)數(shù)法時(shí)，如果用于計(jì)數(shù)的字段出錯(cuò)，即失去了幀邊界劃分的依據(jù)，將造成災(zāi)難性的后果。由于失去了幀邊界劃分的依據(jù)，將造成災(zāi)難性的后果。由于這個(gè)原因，字符計(jì)數(shù)法已經(jīng)很少被采用。這個(gè)原因，字符計(jì)數(shù)法已經(jīng)很少被采用。3.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link Layer n 2. 使用字符填充的首尾定界符法使用字符填充的首尾定界符法n 使用字符填充的首尾定界符法用一些特定的字符使用字符填充的首尾定界符法用

60、一些特定的字符來定界一幀的起始與終止，面向字符的同步協(xié)議來定界一幀的起始與終止，面向字符的同步協(xié)議BSC(Binary Synchronous Communication)便是典便是典型例子。為了不使數(shù)據(jù)信息位中出現(xiàn)的與特定字符相同型例子。為了不使數(shù)據(jù)信息位中出現(xiàn)的與特定字符相同的字符被誤判為幀的首尾定界符，可以在這種數(shù)據(jù)字符的字符被誤判為幀的首尾定界符，可以在這種數(shù)據(jù)字符前填充一個(gè)轉(zhuǎn)義控制字符前填充一個(gè)轉(zhuǎn)義控制字符(DLE)以示區(qū)別，從而達(dá)到數(shù)以示區(qū)別，從而達(dá)到數(shù)據(jù)的透明性。據(jù)的透明性。3.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link Layer n 3. 3. 使用比特填充的首尾定界符法使用比特