計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1

作者：段景山

楊寧

毛玉明

主要內(nèi)容

■第一章概述

■第二章物理層]

■第三章數(shù)據(jù)鏈路層

■第四章介質(zhì)訪問(wèn)子層

■第五章網(wǎng)絡(luò)層

■第六章傳輸層

第一章概述

■計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念

■計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

■計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類

■協(xié)議體系結(jié)構(gòu)

■參考模型

■網(wǎng)絡(luò)實(shí)例與通信服務(wù)實(shí)例

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念

自主計(jì)算機(jī)的互聯(lián)集合

■自主(Autonomous)

?非主從：控制與被控制

?對(duì)等的行為模式

■計(jì)算機(jī)(Computers)

?數(shù)字化：數(shù)據(jù)、信號(hào)

?計(jì)算能力

■互聯(lián)/互連(Interconnected)通信

?物理：通信線路/網(wǎng)絡(luò)

?邏輯：交換信息

4

約定術(shù)語(yǔ)::J

■主機(jī)（Host）

?網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是同絡(luò)

上通信M源和目的

■節(jié)點(diǎn)（Node）

?實(shí)現(xiàn)通信功能的計(jì)算機(jī)（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備），為網(wǎng)絡(luò)上

主機(jī)間的通信實(shí)現(xiàn)尋路、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等功能

■信道/鏈路（Channel/Link）

?數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)過(guò)的通信線路

■站點(diǎn)（Station）

?網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)和節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)稱

5

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

■多用戶聯(lián)機(jī)系統(tǒng)

?單臺(tái)計(jì)算機(jī)（主機(jī)）為

多個(gè)用戶（終端）同時(shí)

提供服務(wù)

?通信線路：RS232

■遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)

?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)調(diào)制解

調(diào)器連接遠(yuǎn)程終端

?通信：PSTN+Modem

■特點(diǎn)：主從通信

?以主機(jī)為核心

終端

?以終端為輸入輸出設(shè)備

6

■計(jì)算機(jī)直接參與通信

?主機(jī)：事務(wù)處理工作、通信工作

主機(jī)

7

互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)始人繪制的草

■UCLA

?加州大學(xué)洛杉磯

分校

■SLI

?斯坦福研究所

■UCSB

?加州大學(xué)圣巴巴

拉分校

■UTAH

?猶他大學(xué)THCARPANE3R人

DCC

4H

■分割計(jì)算機(jī)的工作????

?IMP(InterfaceMessageProcessor)：通信

?主機(jī)（Host）:數(shù)據(jù)處理（稱呼沿用至今）

I通信節(jié)點(diǎn)

■(Node)

主機(jī)

(Host)

—信道/鏈路

資源子網(wǎng)(Channel/Link)

通信子網(wǎng)：通信功能資源子網(wǎng)：應(yīng)用功能

9

草

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特別提醒（作業(yè)）

■計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別

■計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)的區(qū)別

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

■企業(yè)網(wǎng)絡(luò)

?資源共享：文件、數(shù)據(jù)、打印

?高可靠性

?通信手段

?辦公自動(dòng)化、信息管理與發(fā)布、業(yè)務(wù)流程系統(tǒng)

■公眾網(wǎng)絡(luò)

?信息訪問(wèn)：WWW

?個(gè)人間通信：E-mail

?交互式娛樂(lè)：VOD

12

■通信■應(yīng)用技術(shù)

?線路、速率、體制?多媒體、實(shí)時(shí)、交友式

■結(jié)構(gòu)■網(wǎng)絡(luò)安全

?拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、互聯(lián)方式、?數(shù)據(jù)加密

組網(wǎng)技術(shù)?身份認(rèn)證

■協(xié)議技術(shù)?入侵檢測(cè)、防火墻

?通信協(xié)議、應(yīng)用協(xié)議■網(wǎng)絡(luò)管理

■路由技術(shù)?配置、性能、故障、計(jì)

?獲得、選擇、更新帳、安全

13

“起飛之前的準(zhǔn)備工作”

■回顧“通信原理”等基礎(chǔ)課程的知識(shí)要點(diǎn)

?數(shù)據(jù)通信基本概念

|?頻帶和基帶傳輸技術(shù)

?復(fù)用技術(shù)

?介質(zhì)

Ie差錯(cuò)檢測(cè)和差錯(cuò)控制

|?媒體訪問(wèn)控制——局域網(wǎng)技術(shù)

?交換技術(shù)

14

起飛之前::::

■1數(shù)據(jù)通信基本概念

?數(shù)據(jù)和信號(hào)

■?數(shù)據(jù)是信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示

?信號(hào)是數(shù)據(jù)的電子或電子編碼

?例：

?準(zhǔn)時(shí)上班--信息

?0:遲到，1:準(zhǔn)時(shí)；01--數(shù)據(jù)

?電平0伏表示數(shù)據(jù)0,電平5伏表示數(shù)據(jù)1;0v5v--信號(hào)

15

數(shù)據(jù)通信基本概念

■數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)

?模擬數(shù)據(jù)：連續(xù)變化的數(shù)據(jù)

?聲音

?數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：非連續(xù)變化的數(shù)據(jù)--二進(jìn)制比特流

0110100101001011101

16

數(shù)據(jù)通信基本概念

■數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)

?模擬信號(hào)：連續(xù)變化的電信號(hào)

?數(shù)字信號(hào)：非連續(xù)變化的電信號(hào)，脈沖式信號(hào)

17

???

????

????

模擬信號(hào)傳輸模擬裝據(jù)

模擬數(shù)據(jù)-------模擬信號(hào)模擬信號(hào)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)

數(shù)字信號(hào)傳輸模擬數(shù)據(jù)

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)^——數(shù)字信號(hào)

數(shù)字信號(hào)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)

■數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的特點(diǎn)

■集成、壓縮、加密

■數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)

I?可再生、抗干擾、高數(shù)據(jù)傳輸速率

數(shù)字信號(hào)的缺點(diǎn)是：傳輸衰減大，傳輸距離短

但使用光信號(hào)傳輸和光纖介質(zhì)，傳輸距離可達(dá)幾公里，幾十公里

帶寬可達(dá)幾個(gè)Gbps

18

數(shù)字傳輸

■模擬信號(hào)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)--頻帶傳輸

?應(yīng)用環(huán)境

?電信號(hào)、較長(zhǎng)距離、介質(zhì)質(zhì)量不好--ADSL

?與原有模擬傳輸系統(tǒng)兼容—CableModem

?無(wú)線通信

?關(guān)鍵參數(shù)和技術(shù)

?調(diào)制與解調(diào)

I■在頻率較高的信號(hào)上調(diào)制傳輸速率較低的數(shù)據(jù)

.■盡量在有限帶寬的信號(hào)里調(diào)制上（承載）更多的數(shù)據(jù)

■幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控...

19

⑻

(b)

20

數(shù)字傳輸:?:?:?:（

■數(shù)字信號(hào)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)—基帶傳輸??

[?應(yīng)用環(huán)境I.

?距離較短，介質(zhì)質(zhì)量較高--以太網(wǎng)

?光纖

?關(guān)鍵參數(shù)和技術(shù)

I?波特率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)信號(hào)的變化次數(shù)

?編碼與解碼

■■信號(hào)的變化頻率和數(shù)據(jù)的傳輸速率基本相當(dāng)--基帶

-盡量在有限的信號(hào)變化次數(shù)里編入（承載）更多的數(shù)

據(jù)

-二進(jìn)制不歸零碼、曼徹斯特編碼、4B/5B、

8B/6T??????

21

編碼技術(shù)

22

關(guān)于速率:::

■數(shù)據(jù)傳輸速率和信號(hào)傳播速率??

?電信號(hào)在固體介質(zhì)中傳播速率一般認(rèn)為是固定的,

即2/3光速=2xKPm/s米每秒

■數(shù)據(jù)傳輸速率

?發(fā)送器每秒發(fā)送的數(shù)據(jù)位數(shù)

?10Mbpsbitpersecond比特每秒

■類比

?聲音在空氣中的傳播速度是340m/s

I?每個(gè)人說(shuō)話有快慢，是指每秒鐘吐字個(gè)數(shù)

?不能認(rèn)為說(shuō)得快，聲音信號(hào)就傳得快

23

關(guān)于速率

■“網(wǎng)絡(luò)很慢”

?數(shù)據(jù)花了很長(zhǎng)時(shí)間才傳過(guò)來(lái)

?中繼系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)花太多時(shí)間--延時(shí)過(guò)大

?單位時(shí)間內(nèi)收到得數(shù)據(jù)很少

?發(fā)得慢

?中繼系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)得慢

?收得慢

24

通信方式

■并行與串行

?串行：?jiǎn)螚l信道,逐位傳輸

■?通信網(wǎng)絡(luò)

?并行：多條信道,多位同時(shí)傳輸

?計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線:PCI

通信方式

■單工

?只允許一個(gè)方向的傳輸

?傳呼，傳統(tǒng)有線電視

■半雙工

?某時(shí)刻只允許一個(gè)方向的傳輸

?對(duì)講機(jī)

■全雙工

?任意時(shí)刻允許兩個(gè)方向的傳輸

?電話、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)

同步

■同步

?使接收方能夠正確譯碼

■位同步

?使接收方能夠知道每一位數(shù)據(jù)的起始和結(jié)束

?時(shí)鐘

■群同步

?使接收方能夠知道每一段數(shù)據(jù)的起始和結(jié)束

27

?時(shí)鐘信號(hào)_

數(shù)據(jù)線

[?外同步：發(fā)送方傳送過(guò)來(lái)

時(shí)鐘線

?額外的時(shí)鐘線

?自同步：接收方從數(shù)據(jù)信號(hào)里提取

J司

■群同步…

...oiooioiooioiiafiiiiibioioioiioioioooiooiooiooi()poio

010010010010010010100100101001001010100100100<11111)0

000000000000101000010011111000100100000000100010(K)100

0010001000000000...

?數(shù)據(jù)鏈路層的幀同步方法

?面向字符

?面向位

?計(jì)數(shù)法

?物理層違法編碼法

?幀頭部校驗(yàn)和法

29

同步傳輸與異步傳輸

■異步傳輸

?不是不進(jìn)行同步的傳輸

?一次只傳輸一個(gè)字符（8位），字符之間有不確定延時(shí)

?用于信道質(zhì)量較差的環(huán)境

■同步傳輸

?一次傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)塊（連續(xù)的一串字符）

?用于信道質(zhì)量好，高速數(shù)據(jù)傳輸

30

多路復(fù)用技術(shù)

■在干線上同時(shí)傳輸多路用戶數(shù)據(jù)

■為什么要多路復(fù)用

?長(zhǎng)途干線具有較高的數(shù)據(jù)傳輸能力

?用戶數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)較低

?降低通信網(wǎng)成本

多路復(fù)用技術(shù)

■多路復(fù)用

?頻分多路（FDM）

?時(shí)分多路（TDM）

?波分多路（WDM）:光纖

?碼分多址（CDMA）:無(wú)線

多路復(fù)用技術(shù)

頻分復(fù)用（FDM）

?每路信號(hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制

?同時(shí)傳輸多路載波，互不干擾

?類似在干道上開辟多條車道

Channel1

Channel2

Channel2

Channel1Channel3

u

o

q

e

n

u

w

a

6r0y64n68r\72

Channel3Frequency(kHz)

30031006468

Frequency(Hz)Frequency(kHz)

33

(a)(b)

多路復(fù)用技術(shù)

■時(shí)分復(fù)用（TDM）

?干線按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)，依次傳輸多個(gè)用戶的數(shù)必

多路復(fù)用技術(shù)

■碼分多址(CDMA)

?不同的用戶使用不同的碼片

?碼片：一串0、1位組

?碼片之間是正交的

?可以同時(shí)傳輸多個(gè)碼片

?抗干擾性強(qiáng)

數(shù)據(jù)碼片

01100110011

10011001100

35

交換技術(shù)

■為什么需要交換?

?不可能在系統(tǒng)的任兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之

間建立專用信道

?一個(gè)N節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)，如果兩兩相連,

有多少條鏈路？

用

?建設(shè)一個(gè)中繼系統(tǒng)戶

m

?中繼系統(tǒng)僅提供較少的中繼資源，

所有用戶共享這個(gè)資源

?一個(gè)N節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)，同時(shí)通信的用

戶數(shù)《N,中繼系統(tǒng)資源的數(shù)量Y

?Nm?n中繼線n

交換資源

36

交換技術(shù)一中繼系統(tǒng)策略

■什么是交換

?具有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出

?將數(shù)據(jù)輸出到指定的線路上

37

已經(jīng)解決的問(wèn)題

■能夠在一定的介質(zhì)上，從A傳輸信號(hào)到B。

38

存在的問(wèn)題:?:?:?（

■不夠可靠?

?無(wú)論多么先進(jìn)的通信技術(shù)，仍然免不了出錯(cuò)

I?計(jì)算機(jī)（數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)）通信不能容忍錯(cuò)誤■

I?電話網(wǎng)中的數(shù)據(jù)出錯(cuò)由兩端用戶自行解決

■效率不高

?雖然信道帶寬在增加，但計(jì)算機(jī)利用信道的能力

不高

?猝發(fā)性

?如果需要考慮接收方的處理能力，信道利用率更低

?中繼系統(tǒng)資源的分配策略不夠高效

?計(jì)算機(jī)多任務(wù)處理的特點(diǎn)為充分發(fā)揮--計(jì)算機(jī)只有一

個(gè)信息接口

39

1.3OSI協(xié)議參考模型

■1.3」分層的思想

?通信是一件復(fù)雜的工作，必須分工完成

?資源子網(wǎng)/通信子網(wǎng)--關(guān)心信息/關(guān)心信息流向

?分工少模塊化

?分層結(jié)構(gòu)是具有縱向關(guān)系的模塊集合

模塊化的分工思想結(jié)合通信的分工特點(diǎn)形成了分

層的體系結(jié)構(gòu)

第

通信關(guān)系至少涉及兩個(gè)對(duì)象n+l

?弗層協(xié)刈

第層n

?服務(wù)與被服務(wù)的分工合作n

第

物理傳輸喬質(zhì)

1

垂直分層的思想

■經(jīng)典的哲學(xué)家例

42

垂直分層的思想

■現(xiàn)實(shí)實(shí)例,、自

信息

■信件傳遞經(jīng)若干層次——服務(wù)

■同層間需要約定規(guī)則——協(xié)議

43

1.3.2OSI參考模型

■IS07498標(biāo)準(zhǔn)

?垂直分層體系結(jié)構(gòu)七層結(jié)構(gòu)

端系統(tǒng)A中繼系統(tǒng)端系統(tǒng)B

應(yīng)用層協(xié)議

應(yīng)用層［應(yīng)用層

表示層表示層協(xié)議表示層

會(huì)晤層會(huì)晤層協(xié)議會(huì)晤層

傳輸層協(xié)議

傳輸層傳輸層

網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層

中據(jù)鏈路層

45

OSI參考模型

■分層的原則

?每層有一個(gè)定義明確的功能

■?層間功能相對(duì)獨(dú)立，邏輯上比較完整

?有助于標(biāo)準(zhǔn)的制定

I?各層間邊界（接口）清晰■

?工作以簡(jiǎn)潔、清楚的方式交接

?應(yīng)盡可能減少跨層通信量

?適當(dāng)分層

?太少：每層功能復(fù)雜

?太多：結(jié)構(gòu)復(fù)雜

OSI參考模型

?定義

?層次框架

?各層功能

?層間的服務(wù)接口

?各層實(shí)現(xiàn)方式由另外的標(biāo)準(zhǔn)定義

?各層的標(biāo)準(zhǔn)不止一個(gè)

-有更好的包容性，但也更復(fù)雜

■目標(biāo)

?遵照參考模型實(shí)現(xiàn)的不同開放系統(tǒng)能互連通信

47

OSI參考模型各層功能

■以傳輸層為界

?下四層與通信緊密相關(guān)

?物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層

?上三層與應(yīng)用緊密相關(guān)

?應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層

物理層

O

O

服務(wù)T

n

D

?提供無(wú)結(jié)構(gòu)bit流傳輸物理層可能出O

I

現(xiàn)bit傳輸差錯(cuò)

功能zlt

o

?Bit的信號(hào)表示、同步、

收發(fā)、通信過(guò)程協(xié)調(diào)、SAP

物理介質(zhì)驅(qū)動(dòng)

信道編/解碼

協(xié)議

介質(zhì)驅(qū)動(dòng)

?物理接口的

?機(jī)械特性

?電氣特性介質(zhì)接口

?功能特性

?規(guī)程特性傳輸介質(zhì)

?RS232、10Base2、模擬信道

V.35、X.21等數(shù)字信道

49

實(shí)驗(yàn)一的介紹

50

數(shù)據(jù)鏈路層

■服務(wù)

?幀傳輸，使物理信道對(duì)網(wǎng)絡(luò)層呈現(xiàn)為可靠的信道

■功能

?成幀：數(shù)據(jù)以塊為單位

?幀差錯(cuò)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)線路

?幀差錯(cuò)處理（重傳）兩端的正

確通信

?流量控制：控制線路兩端速率一致

■協(xié)議

?不同的信道、或不同的傳輸要求有不同的協(xié)議

?HDLC、PPP、802.3（以太網(wǎng)）等

51

數(shù)據(jù)鏈路層

■鏈路層等效為網(wǎng)絡(luò)層的分組傳輸信道

傳輸層::J

■服務(wù):r

?屏蔽具體網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)和不同網(wǎng)絡(luò)差異，為上層套供

與具體網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)的通信服務(wù)。

■功能

?各種網(wǎng)絡(luò)的適配，網(wǎng)絡(luò)通信的分流和復(fù)用、多個(gè)

并發(fā)通信的管理、流量控制等。

■協(xié)議

?TCP

?UDP

?TP4

54

傳輸層

■分流與復(fù)用

傳輸層

網(wǎng)絡(luò)層

分流：用多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通復(fù)用：多個(gè)傳輸層的通

信來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)傳輸層信復(fù)用到一個(gè)網(wǎng)

的通信，提高傳輸層絡(luò)通信上，可降

的通信速度低費(fèi)用O

■

■1

55

會(huì)話層::::

???(

■會(huì)話：:.

?主機(jī)與主機(jī)之間的通信活動(dòng)，一臺(tái)主機(jī)上可以同時(shí)存在多

個(gè)活劫

■服務(wù)

?在傳輸層實(shí)現(xiàn)端到端通信的基礎(chǔ)上，為上層提供增強(qiáng)的通

信功能

■功可匕—會(huì)話管理

?通話控制：決定何時(shí)、何人可以通話

?多個(gè)會(huì)話的協(xié)調(diào)

?會(huì)話的發(fā)起、暫停、恢復(fù)、結(jié)束管理

?同時(shí)對(duì)話、輪流對(duì)話工作模式設(shè)定

?會(huì)話的主動(dòng)方、被動(dòng)方設(shè)定、角色對(duì)換等

?會(huì)話的同步、中斷恢復(fù)

■相關(guān)協(xié)議

?NFS、SQL、RPC、XWindowSystem56

表示層?:::

■服務(wù)：:.

?為應(yīng)用層要傳輸?shù)男畔?nèi)容提供語(yǔ)法和語(yǔ)義表示

■功能

?表示、加密、壓縮

?人名、日期、貨幣數(shù)量、圖形數(shù)據(jù)、發(fā)票、表格、記錄等

通用的表示。

?大家是否都同意采用一致的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼

?漢字：國(guó)標(biāo)碼，大五碼

■協(xié)議

?HTML等

57

應(yīng)用層

■各種使用網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用都屬于應(yīng)用層

■新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用還在不斷出現(xiàn)

公自動(dòng)^^3上購(gòu)年

VOD

58

OSI參考模型各層功能

■以一個(gè)電子郵件傳送過(guò)程理解各層最主要的功能

界面

將信息以適當(dāng)方式表示出來(lái)，形成數(shù)據(jù)

對(duì)通信對(duì)象進(jìn)行管理，如對(duì)收信雙方的協(xié)調(diào)

提供端到端的通信，將數(shù)據(jù)從一端傳到另一端

如信箱

管理節(jié)點(diǎn)之間的選路過(guò)程，如郵局之間

的郵路

提供相鄰節(jié)點(diǎn)之間可靠通信

將數(shù)據(jù)以電子信號(hào)方式發(fā)送出去

59

小結(jié)：模型分層原則

■根據(jù)不同的層次抽象分層——邏輯層次

?分層是人為定義的，不是通信系統(tǒng)的自然屬性

?存在不同的分層方法I應(yīng)用層I

■每層有一個(gè)定義明確的功能表示層I

■每層功能選擇有助于標(biāo)準(zhǔn)的制定I會(huì)晤層I

■各層邊界的選擇應(yīng)盡可能減少跨層通信量I傳輸層I

■層不能太少，以免每層功能復(fù)雜；也不能太網(wǎng)絡(luò)層I

多，以免結(jié)構(gòu)復(fù)雜

「攵據(jù)鏈路層I

I物理層I

60

1,4蚣議體系結(jié)構(gòu)：那

1,4.1協(xié)議與分層體系::.

?通信雙方為交換信息共同遵守的規(guī)則集

?協(xié)議分層(Layer)

?垂直分層、功能模塊化

?細(xì)化設(shè)計(jì)、相對(duì)獨(dú)立、便于實(shí)現(xiàn)與更新

?某一系統(tǒng)所使用的協(xié)議列表，每層一個(gè)協(xié)議——協(xié)議棧

(ProtocolStack)

?層次模型

?不同網(wǎng)絡(luò)，層的數(shù)量、名字、內(nèi)容、功能不同

?層和協(xié)議的集合----網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(Network

Architecture)

61

刀絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型

第n+1層?I第n+1層

n/n+1接口[|

第n層協(xié)議

第n層?

▲I

物理傳輸介質(zhì)

■每一層為上層提供服務(wù)

■同層間遵守相同的規(guī)則

層次模型的基本要素

■功能（要做什么）

層內(nèi)

提供的服務(wù)層內(nèi)實(shí)現(xiàn)I?I

的功能?層次定義依據(jù)

■協(xié)議（有什么規(guī)則）

層間

第n層n?對(duì)等層之間

的協(xié)議

?對(duì)等層間的通信規(guī)則

■服務(wù)（為用戶做什么）

■協(xié)議是實(shí)現(xiàn)功能、提供服?相鄰層之間

I務(wù)的基礎(chǔ)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)I?下層為上層提供的功能

的靈魂■接口

?相鄰層之間

■不同的網(wǎng)絡(luò)：不同層次結(jié)

?相鄰層間的通信操作

構(gòu)與不同協(xié)議的組合

課堂活動(dòng)

63

各層設(shè)計(jì)問(wèn)題(自學(xué))

■幾乎在每一個(gè)層次都可能需要考慮的問(wèn)題

?問(wèn)題的解決方法可能因?qū)哟喂δ懿煌挟?/p>

■尋址手段■

?識(shí)別通信目標(biāo)

■數(shù)據(jù)傳送II

?單工(simplex)半雙工(half-duplex)全

雙工(full-duplex)

■通信信道

?物理、邏輯

?差錯(cuò)控制、順序、流控、信道復(fù)用

64

1.4.2協(xié)議體系中的術(shù)語(yǔ)

■1、協(xié)議（Protocol）

?對(duì)等實(shí)體共同遵守的一組規(guī)則集

課堂活動(dòng)

?要素：語(yǔ)法、語(yǔ)義、同步（時(shí)序）

■協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）--相關(guān)術(shù)語(yǔ)：封裝與解封

?對(duì)等實(shí)體間交換

?頭部（Header）+數(shù)據(jù)（Data）

?頭部：控制信息

■.需要傳遞的數(shù)據(jù)

■各層有專門的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，每層可以同時(shí)存在多個(gè)協(xié)議

PDU

頭部Hn數(shù)據(jù)D實(shí)體

nn

65

術(shù)語(yǔ)：封裝和解封

■類比郵政系統(tǒng)

封解

裝圭-

66

術(shù)語(yǔ)：封裝和解封

Actualdatatransmissionpath67

術(shù)語(yǔ)：實(shí)體(Entity)

■2、實(shí)體(Entity)

?層中的活躍元素。執(zhí)行協(xié)議、完成本層功能

?可以用硬件或軟件實(shí)現(xiàn)

?具有邏輯判斷的硬件

?每層中可以同時(shí)存在多個(gè)實(shí)體

■對(duì)等實(shí)體(PeerEntity)

?不同系統(tǒng)同層存在通信關(guān)系的實(shí)體

IP實(shí)體和IPX實(shí)體不構(gòu)成對(duì)等實(shí)體，因?yàn)樗鼈冎g不通信。68

術(shù)語(yǔ)：3、月艮務(wù)(Service)

■3、月艮務(wù)：：*

?某層對(duì)其上一層提供的一組通信相關(guān)的功能集合

■服務(wù)數(shù)據(jù)單元(SDU)

?相鄰層間交換

?構(gòu)成PDU的數(shù)據(jù)字段，最終傳遞給對(duì)等實(shí)體

■服務(wù)提供者(serviceprovider)和服務(wù)用戶

(serviceuser)_

?本質(zhì)：實(shí)體藍(lán)芻亞)

n+1層

n層

69

實(shí)體、協(xié)議與服務(wù)

■實(shí)體使用下層的通信服務(wù)，完成本層功能,

并為上層提供增強(qiáng)的通信功能--服務(wù)

為上層提供的服務(wù)

70

服務(wù)與功能:::

???1

■服務(wù)是上層用戶看的到的功能

■實(shí)體還會(huì)實(shí)現(xiàn)上層用戶看不到的功能

?“對(duì)于瀏覽器這種應(yīng)用，它接受用戶輸入的主頁(yè)

域名，啟動(dòng)DNS過(guò)程將該域名轉(zhuǎn)換為IP地址，接

著獲取該地址網(wǎng)站上的主頁(yè)，顯示在瀏覽器窗口

內(nèi)，，

?“IP協(xié)議根據(jù)高層用戶的要求，將分組逐站轉(zhuǎn)發(fā)

到目的地。轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，在某些物理網(wǎng)絡(luò)，如以太網(wǎng),

可能需要實(shí)現(xiàn)IP地址到物理地址的映射，才能在

物理網(wǎng)上正確投遞分組”

71

術(shù)語(yǔ)：4、接口(Interface)

■接口

?上下層實(shí)體之間邊界--交流地點(diǎn)

?服務(wù)接入(訪問(wèn))點(diǎn)+服務(wù)原語(yǔ)

■服務(wù)接入點(diǎn)(ServiceAccessPoint)

?n層SAP是n+1層可以訪問(wèn)n層服務(wù)的地方

72

實(shí)體與SAP

■關(guān)系

?每個(gè)SAP只由一個(gè)實(shí)體提供，可供上層多個(gè)實(shí)體使用

?每個(gè)實(shí)體可以使用下層的一個(gè)到多個(gè)SAP

?每個(gè)實(shí)體能為上層提供多個(gè)SAP

■實(shí)體——協(xié)議的執(zhí)行體，SAP——協(xié)議提供的接口

■直接含義：

?每種協(xié)議應(yīng)支持多種上層應(yīng)用

IP

?每種協(xié)議應(yīng)能適應(yīng)多種下層類型

802.2

LLC

802.3

MAC

73

關(guān)于SAP的一個(gè)疑問(wèn)

■SAP的存在形式究竟是什么？

?結(jié)合具體的層次尋找。

■SAP與地址的區(qū)別

?SAP是下層實(shí)體區(qū)分上層實(shí)體的“標(biāo)識(shí)”

?地址是對(duì)等實(shí)體之間的區(qū)分標(biāo)識(shí)一=

74

接口PDU與SDU

■一副簡(jiǎn)單的圖

(N+1)PDU

N+1層

(N)PDU=(N)H+(N)SDU

N層

NT層

75

接口、PDU與SDU

一副簡(jiǎn)單的圖

N層

NT層

76

接口、PDU與SDU

■一副似是而非的圖

Header?PDU?

ServiceAccessPoint

InterfaceDataUnit

Layern+1ServiceDataUnit

ProtocolDataUnit

InterfaceControlInformation

Interface

Layern

Layernentities

------exchangen-PDUs

-------?intheirlayern

protocol

Header

77

服務(wù)接口模型自學(xué)：：?

接口數(shù)據(jù)單元（IDU）課堂活動(dòng)

■真正模型相鄰層間交換

接口控制信息（ICI）+SDU

SDUn+1SDUn+1

PDUPDU

SDUn

n層

-*虛擬通信實(shí)際通信

78

術(shù)語(yǔ)：5、服務(wù)原語(yǔ)

■原語(yǔ)(primitive)

?一種不可再分的操作

■服務(wù)原語(yǔ)

?定義上層實(shí)體與下層實(shí)體間的接口模型

?提供上層實(shí)體使用下層的通信服務(wù)

■實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一次完整傳輸過(guò)程H

?上層請(qǐng)求下層傳輸數(shù)據(jù)

?數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)通知上層

?上層對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)答

?應(yīng)答回到源端答復(fù)上層

種服務(wù)原語(yǔ)

■原語(yǔ)■注意-

?請(qǐng)求(Request)?Req不一定會(huì)引起下層傳

?指示(Indication)輸數(shù)據(jù)（如狀態(tài)請(qǐng)求）

?響應(yīng)(Response)?傳輸?shù)膬?nèi)容不一定完全跟

?證實(shí)(Confirm)請(qǐng)求的內(nèi)容一致

Req(

Ind()

Resp()

ConfQ

80

九種原語(yǔ)交互模型（自學(xué)）

■請(qǐng)求本地下層服務(wù)，無(wú)需證實(shí)

Req?如：設(shè)置下層參數(shù)、管理下層

■下層通知上層，無(wú)需響應(yīng)

?如：通知通信狀態(tài)的改變

Ind

?----

■無(wú)證實(shí)通信，無(wú)需應(yīng)答和證實(shí)

?如：無(wú)連接無(wú)證實(shí)通信

ReqI

----T、、Ind

81

IndInd■下層通知上層對(duì)等實(shí)體，需響應(yīng)

—?

?如：通信中斷的通知、事件報(bào)告

RespResp

下層通知上層對(duì)等實(shí)體，無(wú)需響應(yīng)

IndInd?如：通信參數(shù)改變、事件報(bào)告

完整的一次有應(yīng)答通信交互

Req?如：建立連接過(guò)程、通信過(guò)程

Conf

82

同時(shí)發(fā)生的請(qǐng)求，下層給出證實(shí)

Req7Req■I

?如：同時(shí)與對(duì)方建立或拆除通信連接

ConfConf

?——?等，由下層根據(jù)情況給出證實(shí)

Req■本地請(qǐng)求和響應(yīng)

?、

Conf、）?如：請(qǐng)求下層狀態(tài)或參數(shù)

■本地或遠(yuǎn)端下層證實(shí)的通信

以IInd?如：發(fā)送端需證實(shí)、接收端無(wú)須應(yīng)答

Conf;二「卜的通信

83

有證實(shí)服務(wù)和無(wú)證實(shí)服務(wù)

■有證實(shí)(Confirmed)服務(wù)：要求確認(rèn)

?請(qǐng)求、指示、響應(yīng)、證實(shí)

■無(wú)證實(shí)(Unconfirmed)月艮務(wù)：不確認(rèn)

?請(qǐng)求、指示

■例：面向連接的通信(類比電話系統(tǒng))

1、CONNECT.req

--------?__1)Connect2、CONNECT.ind區(qū)分：

------?

2)Accept____

4、CONNECT.conf4----------?原語(yǔ)操作

?-------3、CONNECT.resp

1、DATA.req?協(xié)議操作

--------?_3)Data2、DATA.ind

------?

2、DATA.ind4)Data_?-_--_--_-

?-------------------工、DATA.req

1、DISCONNECT.req

--------?5)Disconnect2、DISCONNECT.ind

=二：?

3、DISCONNECT.conf------?

?--------4一-

84

術(shù)語(yǔ)：6、服務(wù)方式

(1)面向連接的服務(wù)

■可靠■通信的步驟

?傳輸?shù)膱?bào)文不丟失、?建立連接-?傳輸f拆除

不重復(fù)、按順序到達(dá)連接