《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》第2章網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1、第2章 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 21 概述 22網(wǎng)絡(luò)各層的功能 23幾個(gè)重要的協(xié)議返回 21 概述211 協(xié)議 212 協(xié)議的分層結(jié)構(gòu) 213 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 214標(biāo)準(zhǔn)化組織 返回211 協(xié)議協(xié)議是通信雙方為了正確完成通信所規(guī)定的雙方必須遵守的規(guī)約 通信是在收發(fā)雙方進(jìn)行的，是不同系統(tǒng)之間的作用，如果通信雙方不進(jìn)行某種約定，通信是很難完成的特別是數(shù)據(jù)通信，由于所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不允許出錯(cuò)（誤碼率要求），通信終端又都是計(jì)算機(jī)（機(jī)器），因此對(duì)通信協(xié)議的制定提出了嚴(yán)格的要求通信協(xié)議要控制通信雙方進(jìn)行有效和可靠的數(shù)據(jù)傳輸，要進(jìn)行差錯(cuò)控制、流量控制、路由選擇，并解決網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常出現(xiàn)的擁塞和死鎖等現(xiàn)象 返回協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)由于通信

2、的復(fù)雜性，導(dǎo)致了協(xié)議結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性所以在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，要對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進(jìn)行分層，化整為零，使得每一層協(xié)議變得相對(duì)簡(jiǎn)單，便于設(shè)計(jì)、分析和研究 把某種協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)稱為協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) IBM公司1974年推出的體系結(jié)構(gòu)SNA ARPA采用TCP/IP體系結(jié)構(gòu) OSI就是一個(gè)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn) 212 協(xié)議的分層結(jié)構(gòu) 用郵政系統(tǒng)說(shuō)明協(xié)議分層結(jié)構(gòu)是再好不過(guò)的，如圖2-1所示 返回郵政系統(tǒng)是最古老的一種通信系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以分為三層最高層是得到郵政服務(wù)的用戶，包括發(fā)信者和收信者。發(fā)信者發(fā)出一封信，郵寄到收信者手里，實(shí)現(xiàn)了信的郵遞第二層是完成郵件傳遞的兩個(gè)郵局，圖中為哈爾濱局（簡(jiǎn)稱哈局）和北京局。郵局一般把發(fā)往同

3、一地區(qū)的信集中起來(lái)放在郵袋中，一同傳遞到對(duì)方局，完成郵件在兩局之間的傳遞第一層是完成郵件傳遞的兩個(gè)車(chē)站，圖中為哈爾濱站（簡(jiǎn)稱哈站）和北京站最底層是實(shí)現(xiàn)郵件傳遞的火車(chē)，郵件最終是由火車(chē)在兩個(gè)車(chē)站之間進(jìn)行實(shí)體傳遞的 在郵件傳遞過(guò)程中，發(fā)信者與收信者、兩個(gè)郵局之間和兩個(gè)火車(chē)站之間進(jìn)行的通信都是虛通信，只有火車(chē)才實(shí)現(xiàn)了實(shí)通信信從發(fā)信者傳遞到收信者手里是由多層虛通信和有關(guān)的實(shí)通信完成的郵局為用戶服務(wù)，火車(chē)站為郵局服務(wù)，服務(wù)是一層層完成的，網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的過(guò)程類似于郵件傳遞的過(guò)程 從網(wǎng)絡(luò)通信原理的角度可以把網(wǎng)絡(luò)分為五層即應(yīng)用層（A）、傳輸層（T）、網(wǎng)絡(luò)層（N）、鏈路層（D）和物理層（Ph），如圖2-2 所

4、示。AATTNNDDPhPh物 理 媒 體虛通信實(shí)通信SAP PDU分層的基本概念一般各對(duì)等層的協(xié)議完成各層間的通信 所有層間(包括物理層)的通信都是虛通信 只有物理媒體中實(shí)現(xiàn)的是實(shí)通信 各層間虛通信完成各層間協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ Protocol Data Unit,PDU）的傳輸,如TPDU(Transmission PDU)和NPDU(Network PDU)等上層靠下層的服務(wù)才能使通信完成 服務(wù)通過(guò)層間的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)（Service Access Point, SAP,如TSAP、NSAP等）作為接口 對(duì)等層的通信在對(duì)等層間的虛通信有兩種方式一種是面向連接的方式 另一種是無(wú)連接的方式 各層協(xié)議

5、數(shù)據(jù)單元是有結(jié)構(gòu)的 要傳輸?shù)膱?bào)文進(jìn)入第n層后，要加上該層相應(yīng)的報(bào)頭信息，有的層（鏈路層）還同時(shí)加上尾部信息，這些都是用來(lái)進(jìn)行通信控制的 M M H4 M H3 H4 M H4 M H3 H4 M H2 H3 H4 M T2 H2 H3 H4 M T2 物 理 媒 體 應(yīng)用層 PDU 傳輸層 PDU 網(wǎng)絡(luò)層 PDU 鏈路層 PDU 終端 A 終端 B 層間的服務(wù)傳輸層把應(yīng)用層PDU(M)加上傳輸層的報(bào)頭信息H4傳送給網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層把應(yīng)用層的PDU以及所加上的H4看作是傳輸層PDU，并進(jìn)一步加上網(wǎng)絡(luò)層的報(bào)頭H3傳送給鏈路層 鏈路層加上報(bào)頭信息H2以及報(bào)尾信息T2組成一幀信息通過(guò)物理層作為2進(jìn)制代碼

6、在物理通路中傳輸 這里描述的是A終端的過(guò)程，在B終端一方，恰好執(zhí)行相反的服務(wù)過(guò)程 在A方是“打包”的過(guò)程，在B方是“拆包”的過(guò)程 213 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1977年成立專門(mén)機(jī)構(gòu)制定了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)即著名的開(kāi)放系統(tǒng)互連基本參考模型（Open Systems Interconnection Reference Model，OSI/RM） 返回7應(yīng)用層（A）6表示層（P）5會(huì)話層（S）4 傳輸層（T）3網(wǎng)絡(luò)層（N）2鏈路層（D）1物理層（Ph）OSI參考模型采用了七層體系結(jié)構(gòu) 順序依次是：應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層和物理層214標(biāo)準(zhǔn)化組織 1ISO 2IE

7、EE 3ITU 4IETF EIA 返回22網(wǎng)絡(luò)各層的功能 221 物理層 222鏈路層223 網(wǎng)絡(luò)層 224 傳輸層 225高層協(xié)議返回 221 物理層1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型2物理層的特點(diǎn)3物理層的功能4對(duì)物理層的進(jìn)一步討論1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)屬于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)（相對(duì)于電話通信系統(tǒng)），有時(shí)為了討論方便，一般可以把數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)表示成如圖2-5所示的模型 其中，DTE稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（Data Terminal Equipment），可以是計(jì)算機(jī)等終端設(shè)備DCE稱為數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備（Data Circuit-terminating Equipment），可以是調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備通信線路可以是有線

8、的，也可以是無(wú)線的；可以是模擬的，也可以是數(shù)字的；可以是交換的，也可以是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信線路是物理電路，經(jīng)過(guò)DCE設(shè)備后變成了可以傳輸數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)電路數(shù)據(jù)電路經(jīng)過(guò)擴(kuò)展，把數(shù)據(jù)終端設(shè)備中的通信控制器再考慮進(jìn)去形成的邏輯電路稱為數(shù)據(jù)鏈路，數(shù)據(jù)鏈路有時(shí)簡(jiǎn)稱為鏈路，是一條用于傳輸無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)的邏輯電路 2物理層的特點(diǎn)物理層是7層協(xié)議中的最底層，但是物理層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是制定得比較晚的一層。一方面是由于物理層涉及直接和各種復(fù)雜的通信設(shè)施打交道；另一方面是由于在 OSI 模型提出之前就已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多協(xié)議的產(chǎn)品，使得標(biāo)準(zhǔn)的制定難以統(tǒng)一物理層直接與物理接口作用，是純粹的服務(wù)提供者，向鏈路層提供面向連接的服務(wù)，但是物理層

9、仍然具有邏輯的意義物理層并不是某些具體物理設(shè)備的描述和產(chǎn)品規(guī)格說(shuō)明，恰恰相反，物理層屏蔽物理設(shè)備的差異，起到了通信子網(wǎng)與物理設(shè)備間的隔離層作用所以，物理層仍然屬于邏輯的范疇，物理層的通信仍然屬于虛通信 3物理層的功能物理層是七層協(xié)議最底層 物理層向鏈路層提供面向連接的服務(wù)物理層屏蔽物理設(shè)備的差異 物理層的功能是在 DTE 和 DCE 之間，為傳輸比特流所需的物理層連接的激活、保持和去除提供機(jī)械的、電氣的、功能性和規(guī)程性的手段 物理層局限自己的范圍是在 DTE 與 DCE 之間的接口。其實(shí)質(zhì)是物理層研究問(wèn)題的范圍。 返回物理層的接口接口可以概括為物理層的四個(gè)特性：機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)

10、程特性 機(jī)械特性就是對(duì) DTE 與 DCE 之間進(jìn)行物理連接時(shí)接插件的規(guī)格定義 機(jī)械特性就是在DTE與DCE之間進(jìn)行物理連接時(shí)對(duì)接插件的規(guī)格定義在DTE與DCE之間通過(guò)多條導(dǎo)線相互連接，作為兩種獨(dú)立的設(shè)備，通常采用標(biāo)準(zhǔn)接插件極其方便地實(shí)現(xiàn)機(jī)械的互連為便于不同廠家生產(chǎn)的DTE與DCE進(jìn)行連接，ISO制定了ISO 2110接口標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接插件的幾何尺寸、引線排列和鎖定裝置等機(jī)械特性作了詳細(xì)的規(guī)定。接插件的形狀一般都做成“D”型，所以稱 D 型插口，如圖2-6所示（前頁(yè)） 做成D型的目的是使之具有鎖定功能以RS-232-C為例，在DTE一方，一般都做成插頭（有插孔）；在DCE一方，一般都做成插座（

11、有插針），25根引腳，引腳號(hào)依次為113和1425 電氣特性描述接口的電氣連接 功能特性用來(lái)說(shuō)明某條線上出現(xiàn)的某一電平的意義 規(guī)程特性用來(lái)說(shuō)明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序 4對(duì)物理層的進(jìn)一步討論物理層的研究范圍只涉及DTE與DCE之間的接口，可以把物理層的主要功能理解為如何把DTE通過(guò)DCE連接到網(wǎng)絡(luò)上去物理層只負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)無(wú)意義的二進(jìn)制代碼的傳輸，而不管傳輸?shù)膬?nèi)容是什么，也不管所傳輸?shù)膬?nèi)容是否有錯(cuò)，差錯(cuò)問(wèn)題由鏈路層去解決要注意物理層的千差萬(wàn)別比如RS系列的物理層標(biāo)準(zhǔn)就有很多以太網(wǎng)、令牌環(huán)等網(wǎng)絡(luò)各有各的物理層協(xié)議僅10M以太網(wǎng)就有4個(gè)物理層規(guī)范所以，這里只是以一個(gè)典型的、古老的RS-232

12、協(xié)議為例來(lái)介紹物理層的基本概念。222鏈路層1鏈路層功能2鏈路層協(xié)議分類 3可靠的鏈路層協(xié)議返回1鏈路層功能鏈路層是非常重要的一層，任何網(wǎng)絡(luò)都離不開(kāi)鏈路層從高層向下看，惟有鏈路層才真正承擔(dān)著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵暮凸歉?，因?yàn)殒溌穼油瓿闪擞薪Y(jié)構(gòu)、有意義和可控的數(shù)據(jù)傳輸物理層雖然是在其下層實(shí)現(xiàn)代碼的傳輸，但物理層的數(shù)據(jù)傳輸是無(wú)意義的發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，鏈路層把高層數(shù)據(jù)放在鏈路層的“信息字段”并封裝成幀實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，在接收時(shí)解封、還原并交給高層處理所以鏈路層的功能是在兩個(gè)（相鄰的）結(jié)點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)幀的傳輸。這里給出了要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀的形式，給出了作用的范圍，即兩個(gè)（相鄰的）結(jié)點(diǎn)間 2鏈路層協(xié)議分類鏈路

13、層協(xié)議有多種 按照網(wǎng)絡(luò)組成方法和數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，可以分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和廣播方式 根據(jù)鏈路層對(duì)可靠性響應(yīng)方式的不同，又可以分為可靠的和不可靠的 按照傳輸數(shù)據(jù)的組織方式分類，鏈路層協(xié)議又可以分為兩大類：面向字符型和面向比特型 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和廣播方式例如HDLC和PPP是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，以太網(wǎng)是廣播方式 可靠的和不可靠根據(jù)鏈路層對(duì)可靠性響應(yīng)方式的不同，又可以分為可靠的和不可靠的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的PPP協(xié)議和廣播方式的以太網(wǎng)是不可靠的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的HDLC和BSC是可靠的 面向字符型和面向比特型按照傳輸數(shù)據(jù)的組織方式分類，鏈路層協(xié)議又可以分為兩大類：面向字符型和面向比特型最早的面向字符型協(xié)議是由 IBM 公司在20世紀(jì)60年代初提

14、出的二進(jìn)制同步通信控制規(guī)程BSC，后來(lái)由ISO進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化最早的面向比特型協(xié)議也是由IBM公司在1969年提出的同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程SDLC，用在該公司的SNA網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中在此基礎(chǔ)上，各標(biāo)準(zhǔn)化組織都制定了各自面向比特型協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。例如ISO在SDLC的基礎(chǔ)上制定了高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程HDLCITU制定了LAPB協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，LAPB是公共分組交換網(wǎng)的鏈路級(jí)協(xié)議，體現(xiàn)在ITU著名的X.25建議書(shū)中在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，鏈路層大部分都采用面向比特型協(xié)議，已經(jīng)很少采用面向字符型協(xié)議 3可靠的鏈路層協(xié)議可靠是指不出差錯(cuò)那么是否不可靠的鏈路層就允許出差錯(cuò)呢？其實(shí)所謂“不可靠”是指在本層（如鏈路層）不進(jìn)行有關(guān)可靠性

15、方面的處理。例如傳輸中的差錯(cuò)，不可靠的鏈路層把差錯(cuò)交由高層處理，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)依然是可靠的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)際上，數(shù)據(jù)傳輸對(duì)通信系統(tǒng)可靠性的要求是比較高的，一般來(lái)說(shuō)不允許出錯(cuò)或者對(duì)差錯(cuò)有一個(gè)所謂誤碼率（誤碼率是恒量通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的性能指標(biāo)）的限制要求對(duì)于可靠的鏈路層，除了以上介紹的基本功能以外，還必須提供面向連接、流量控制和差錯(cuò)控制的功能以達(dá)到可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?連接的概念連接的概念很簡(jiǎn)單，是指通信之前在通信的兩個(gè)端點(diǎn)之間通過(guò)控制命令的交互建立聯(lián)系，然后再通信，通信結(jié)束后再斷開(kāi)已經(jīng)建立的聯(lián)系下面主要介紹流量控制和差錯(cuò)控制的概念 （1）流量控制不論是發(fā)送站還是接收站，都必須開(kāi)辟一定容量的緩沖區(qū) 主機(jī)因?yàn)?/p>

16、忙，來(lái)不及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，這些數(shù)據(jù)必須在緩沖區(qū)暫存 顯然緩沖區(qū)是通信系統(tǒng)的資源 為了保證無(wú)差錯(cuò)傳輸，在鏈路層必須進(jìn)行流量控制 否則，當(dāng)接收緩沖區(qū)滿時(shí)，還有數(shù)據(jù)從發(fā)送方傳輸過(guò)來(lái)，就會(huì)使緩沖區(qū)中還來(lái)不及處理的數(shù)據(jù)丟失 在高層如有些網(wǎng)絡(luò)層和傳輸，也有流量控制的任務(wù) 鏈路層流量控制方法鏈路層流量控制有兩種方法：停等協(xié)議滑動(dòng)窗口協(xié)議 所謂停等協(xié)議停等協(xié)議就是每發(fā)送一幀信息都要停下來(lái)等待接收方發(fā)回來(lái)的確認(rèn)信息 假設(shè)在數(shù)據(jù)傳輸中沒(méi)有出錯(cuò)的情況， A 結(jié)點(diǎn)每發(fā)一幀數(shù)據(jù)后就停下來(lái)等待，直至收到 B 結(jié)點(diǎn)發(fā)回的 ACK 信號(hào)再發(fā)下一幀，這樣，就起到了流量控制作用 送主機(jī)ACKACKDATA1DATA0送主機(jī)AB

17、（2）差錯(cuò)控制在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，必須盡可能地減少差錯(cuò)發(fā)生，使誤碼率達(dá)到要求的指標(biāo)，所以在系統(tǒng)中必須引進(jìn)差錯(cuò)控制機(jī)制。每當(dāng)差錯(cuò)發(fā)生時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并采取相應(yīng)的措施糾正目前差錯(cuò)控制主要采用反饋重傳糾錯(cuò)機(jī)制，如圖2-8所示 送主機(jī)ACKNAKDATA1DATA0ABDATA1送主機(jī)其原理是：接收方通過(guò)校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有錯(cuò)時(shí)回答否認(rèn)（Negative AcKnowlegement，NAK）信號(hào)，發(fā)送方接收到NAK后必須重發(fā)這一幀，從而起到了差錯(cuò)控制的作用，這時(shí)在發(fā)送方應(yīng)該設(shè)一個(gè)幀的發(fā)送緩沖區(qū)暫存用于重發(fā)的幀 但有時(shí)因?yàn)樾诺蕾|(zhì)量差，使得數(shù)據(jù)幀發(fā)生丟失，接收方不知道有數(shù)據(jù)發(fā)來(lái)，也就不可能回答對(duì)這種情況下，

18、協(xié)議規(guī)定，在發(fā)送方設(shè)一個(gè)定時(shí)器，每發(fā)一幀信息后啟動(dòng)定時(shí)器，如果超時(shí)沒(méi)有收到回答，則重發(fā)該幀 4對(duì)鏈路層的進(jìn)一步討論可以把鏈路理解為兩個(gè)（相鄰）結(jié)點(diǎn)間的邏輯電路，因此鏈路層研究的范圍是在（相鄰的）結(jié)點(diǎn)之間，鏈路層研究如何在（相鄰的）結(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸稍后就會(huì)看到，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，在要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式中都包括一個(gè)地址字段，以便把數(shù)據(jù)傳輸?shù)降刂纷侄嗡鶚?biāo)識(shí)的目標(biāo)地址的站點(diǎn)兩種方式鏈路層向高層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)可以有兩種方式，一種是可靠的，一種是不可靠的，因此相應(yīng)地有兩種不同的鏈路層協(xié)議，可以根據(jù)鏈路的實(shí)際情況以及對(duì)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的要求進(jìn)行選取對(duì)于一對(duì)結(jié)點(diǎn)間的鏈路，物理層以代碼的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，物理層不識(shí)別

19、所傳輸數(shù)據(jù)的內(nèi)容，并且不負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤鏈路層則對(duì)這段鏈路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行格式化，也就是說(shuō)，鏈路層以幀的格式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且要對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，可靠的鏈路層還必須進(jìn)行差錯(cuò)的控制，以達(dá)到可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?223 網(wǎng)絡(luò)層 1功能 2交換3網(wǎng)絡(luò)層服務(wù) 4路由選擇 5擁塞控制 返回1功能 網(wǎng)絡(luò)層對(duì)整個(gè)通信子網(wǎng)進(jìn)行管理和控制 網(wǎng)絡(luò)層考慮如何把端結(jié)點(diǎn)（即主機(jī)）的信息通過(guò)若干個(gè)中間結(jié)點(diǎn)正確傳送到另一個(gè)端結(jié)點(diǎn)一般要采用分組交換的方法 分組信息究竟通過(guò)哪些結(jié)點(diǎn)才能較快地傳輸，這就是路由選擇問(wèn)題網(wǎng)絡(luò)層對(duì)網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行整體的控制，也就是全網(wǎng)的流量控制當(dāng)某處發(fā)生擁塞時(shí)要及時(shí)加以解決。 2交換交換

20、是以某種方式動(dòng)態(tài)分配通信資源的技術(shù)通信資源可以理解為鏈路或通信信道，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)中間結(jié)點(diǎn)時(shí)，中間結(jié)點(diǎn)就應(yīng)該把數(shù)據(jù)從不同的端口交換到其它鏈路上去，中間結(jié)點(diǎn)即是交換機(jī)不光計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信涉及到交換，電話通信也需要交換，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中交換的概念實(shí)際上來(lái)自于電話網(wǎng)中的交換，但采用交換的方法與電話網(wǎng)不同因此，交換技術(shù)大體上有兩種：電路交換技術(shù)和分組交換技術(shù) 電路交換所謂電路交換是指：在數(shù)據(jù)通信之前，終端通過(guò)呼叫并由交換結(jié)點(diǎn)形成一條物理電路，然后所有的數(shù)據(jù)都在這條物理電路上傳輸?shù)囊环N交換技術(shù)電話通信即采用電路交換方式，通話之前先撥號(hào)，在公共信令系統(tǒng)支持下形成物理電路，然后再通信，通信結(jié)束后再斷開(kāi)電路公共信令系統(tǒng)

21、是由電信部門(mén)建立的、對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制的通信支撐系統(tǒng)，例如電話撥號(hào)時(shí)電路的連接與斷開(kāi)即借助于公共信令系統(tǒng)電路交換的特點(diǎn)電路交換在通信之前，必須先連接（呼叫或撥號(hào)），因此要占用時(shí)間，連接后這條物理電路被獨(dú)占，因此別的信號(hào)不能再通過(guò)，這說(shuō)明電路交換方式傳輸效率低但是由于一對(duì)終端獨(dú)占信道，所以電路交換的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性好，適合于聲音等類數(shù)據(jù)的傳輸電路交換一般以星型拓?fù)浣M網(wǎng)，以中間結(jié)點(diǎn)作為交換機(jī)，城市或者區(qū)之間的交換機(jī)再形成網(wǎng)狀拓?fù)?，以保證可靠性 分組交換計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用分組交換技術(shù)分組是一些數(shù)據(jù)的片段，在交換結(jié)點(diǎn)通過(guò)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)施數(shù)據(jù)交換分組自身攜帶標(biāo)識(shí)（地址或虛電路號(hào)）信息，中間的交換結(jié)點(diǎn)根據(jù)分組的

22、標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā) 由此可見(jiàn)其主要特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)本身含有地址（或虛電路號(hào)）；中間結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如在鏈路層進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，在網(wǎng)絡(luò)層根據(jù)地址進(jìn)行分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā) 分組交換網(wǎng)一般采用網(wǎng)狀拓?fù)?，交換結(jié)點(diǎn)可以是分組交換機(jī)或者是路由器結(jié)點(diǎn)之間可以有多條物理線路進(jìn)行連接，這樣當(dāng)某條線路出現(xiàn)故障時(shí)可以通過(guò)迂回的方式進(jìn)行傳輸以保證可靠性主機(jī)通過(guò)交換結(jié)點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)上去。分組交換采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)、交換與傳輸所謂存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)際上是交換結(jié)點(diǎn)對(duì)于到來(lái)的分組進(jìn)行處理的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程包括路由和交換。如果分組攜帶的目標(biāo)地址恰好是本結(jié)點(diǎn)的地址則接收下來(lái)，并傳送給相應(yīng)的主機(jī)；否則就按照路由表在交換結(jié)點(diǎn)不同的端口之

23、間對(duì)分組進(jìn)行交換分組交換從向高層提供服務(wù)的角度又可以分為數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路兩種方式，將在下面分別敘述分組交換的缺點(diǎn)是傳輸效率比較低，不適合實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)的傳輸?shù)鋬?yōu)點(diǎn)是非常明顯的：適合于突發(fā)型的數(shù)據(jù)傳輸可以提供可變比特率的數(shù)據(jù)傳輸可以提供服務(wù)質(zhì)量的保證 2網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù) 網(wǎng)絡(luò)層向傳輸層提供服務(wù)兩種服務(wù)方式：面向連接和不連接 網(wǎng)絡(luò)層的功能和作用是在通信端結(jié)點(diǎn)之間可靠地傳輸分組 服務(wù)分成兩類 面向連接的服務(wù)虛電路 無(wú)連接的服務(wù)數(shù)據(jù)報(bào) （1）數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù) 把報(bào)文分成包后，各個(gè)包可以分別尋找不同的路由，通過(guò)不同的鏈路到達(dá)目的端 圖 1-11 分組交換示意圖 H1 H2 IMP1 IMP2 IMP5 IMP3 IM

24、P4 P1 P1 P1 P2 P2 ACK ACK ACK 分組傳輸方向 分組傳輸方向 數(shù)據(jù)報(bào)方式的特點(diǎn)由于包的傳輸沒(méi)有延遲，實(shí)時(shí)性好 數(shù)據(jù)報(bào)方式每個(gè)分組都應(yīng)攜帶著足夠的地址信息 ，尋找路由靈活 分組本身信息量花銷(xiāo)大 分組走了不同的路徑 各分組到達(dá)目的端的時(shí)間可能不按序，所以在目的端要進(jìn)行排序 一般在數(shù)據(jù)信息量比較少時(shí)使用數(shù)據(jù)報(bào)方式，可以提高傳輸效率 （2）虛電路服務(wù) 在傳輸前，發(fā)送端先進(jìn)行虛呼叫 (VC)，與接收端進(jìn)行虛電路的建立 虛電路建好后，把報(bào)文的所有分組按照分組序號(hào)順序發(fā)往目的端，由中間結(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā) 到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)后，重新組裝報(bào)文送給主機(jī) 這里有兩條虛電路VC1和VC2。當(dāng)然還可以

25、有多條，每一條都可以單獨(dú)傳輸一路信息。從圖可見(jiàn)，在H2和H3之間進(jìn)行了多路復(fù)用。AEDCBH1H4H2H3VC1VC2虛電路方式的特點(diǎn)：分組按序到達(dá)分組攜帶信息少主機(jī)的多個(gè)進(jìn)程可以進(jìn)行多次呼叫，形成多條虛電路，如 VC1 和 VC2多條虛電路在某些段可以使用同一條鏈路，這種功能稱為多路復(fù)用 虛電路方式的缺點(diǎn)是虛呼叫需要連接的建立與斷連的時(shí)間 虛電路方式適合于：虛電路方式特別適合于傳輸大量信息的情況 在傳輸大量信息時(shí)，建立連接的過(guò)程可以忽略不計(jì) 虛電路又分為兩種方式：在虛電路方式中，又分為：呼叫虛電路永久虛電路類似于電話網(wǎng)中公用與專用線路的情況 虛電路方式與電路交換區(qū)別：虛電路交換似乎像電路交換

26、方式虛電路方式與電路交換方式有本質(zhì)上的區(qū)別：電路交換的連接是物理連接虛電路是邏輯連接虛電路是多路復(fù)用的，這是電路交換不能及的 3路由選擇 在網(wǎng)絡(luò)中，端結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸可以選擇多條路徑網(wǎng)絡(luò)層如何為分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)選擇一條較好的路徑稱路由選擇 路由選擇對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能及質(zhì)量有著極大的影響 路由選擇的關(guān)鍵是網(wǎng)絡(luò)中必須有一個(gè)比較好的路由選擇算法 路由選擇的算法路由選擇的算法主要可以分為兩大類：自適應(yīng)式（動(dòng)態(tài)變化的）非自適應(yīng)式（靜態(tài)不變的）非自適應(yīng)式的算法其路由基本上都是固定的，路由不隨網(wǎng)絡(luò)上的現(xiàn)行狀態(tài)變化 自適應(yīng)的算法其路由隨網(wǎng)絡(luò)的狀況隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整 4擁塞控制 信道帶寬、結(jié)點(diǎn)發(fā)送與接收緩沖區(qū)、處理機(jī)速

27、度等稱為網(wǎng)絡(luò)資源一般采取擁塞控制的方法限制網(wǎng)絡(luò)資源的使用 擁塞是因?yàn)橘Y源緊缺造成的 擁塞是由于進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的分組數(shù)太多造成的，擁塞的結(jié)果最終有可能導(dǎo)致死鎖通過(guò)擁塞控制，防止出現(xiàn)擁擠和死鎖 圖 2-10 流量控制的作用 輸入網(wǎng)絡(luò) 吞吐量 無(wú)流量控制 理想的流量控制 死鎖 擁塞 實(shí)際的流量控制 把進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)分組數(shù)看作是負(fù)載量從網(wǎng)絡(luò)上輸出的分組數(shù)看作是吞吐量，因有下圖： 擁塞控制分類擁塞控制大體上分為兩類：開(kāi)環(huán)，通過(guò)設(shè)計(jì)使網(wǎng)絡(luò)盡可能的不發(fā)生擁塞閉環(huán)，通過(guò)反饋機(jī)制，動(dòng)態(tài)地對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞進(jìn)行控制。 閉環(huán)擁塞控制包括的步驟（1）發(fā)現(xiàn)擁塞。根據(jù)擁塞時(shí)被丟棄分組數(shù)的變化、緩沖區(qū)隊(duì)列長(zhǎng)度的變化以及平均分組延遲時(shí)間的長(zhǎng)短判

28、斷擁塞。（2）反饋機(jī)制。向源主機(jī)發(fā)送抑制分組，減少數(shù)據(jù)分組發(fā)送量?；蛘呖刂泣c(diǎn)觀察應(yīng)答分組返回時(shí)所用時(shí)間進(jìn)行判斷。IP協(xié)議采用前者。（3）調(diào)整機(jī)制。降低分組發(fā)送速率；或者丟棄分組，一般是丟棄優(yōu)先級(jí)低的分組，如ATM，F(xiàn)RN以及IP都采用丟棄分組的方法。擁塞控制的方法 擁塞控制采取分級(jí)控制的方法 ：網(wǎng)段級(jí)可以看作是結(jié)點(diǎn)間的控制 入口到出口級(jí)可以看作是端結(jié)點(diǎn)之間的擁塞控制 進(jìn)網(wǎng)級(jí)起到監(jiān)視進(jìn)網(wǎng)分組量的作用，可以有效地防止擁塞發(fā)生 224 傳輸層 1傳輸層的地位 2服務(wù)質(zhì)量 3OSI傳輸協(xié)議 返回1傳輸層的地位在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，傳輸層是至關(guān)重要的一層 幾乎所有著名的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中都留有傳輸層的一席之地 傳輸

29、層屬于資源子網(wǎng)，屬于主機(jī)范疇但從功能來(lái)看，傳輸層是面向通信的 圖 2-12 傳輸層的地位 A P S N D Ph T 面向應(yīng)用 面向通信 資源子網(wǎng) 通信子網(wǎng) 傳輸層的地位如圖所示：傳輸層的作用：網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù)并不是很完善的 數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的差錯(cuò)控制就是由主機(jī)完成 為了使通信子網(wǎng)的用戶能夠得到統(tǒng)一的通信服務(wù)，就有必要設(shè)置一個(gè)傳輸層 傳輸層彌補(bǔ)通信子網(wǎng)提供的服務(wù)的差異和不足 在通信子網(wǎng)提供的服務(wù)基礎(chǔ)上，利用本身的傳輸協(xié)議，增加了服務(wù)功能，使得對(duì)兩端的網(wǎng)絡(luò)用戶來(lái)說(shuō)，各通信子網(wǎng)是透明的 鏈路層使物理鏈路變成了一條無(wú)差錯(cuò)的鏈路，傳輸層使得通信子網(wǎng)變成了一個(gè)無(wú)差錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò) 傳輸層與網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)通信端

30、結(jié)點(diǎn)之間傳輸分組，具有點(diǎn)到點(diǎn)的意義 傳輸層是在主機(jī)應(yīng)用進(jìn)程間的通信，完成了在進(jìn)程間傳輸層協(xié)議數(shù)據(jù)單元的傳輸。傳輸層的通信具有端到端的意義 2服務(wù)質(zhì)量 服務(wù)是網(wǎng)絡(luò)中各層向緊鄰的上層提供的一組操作任何服務(wù)都有服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題 網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)質(zhì)量最主要的指標(biāo)就是可靠性，包括是否有分組丟失、重復(fù)、失序、連接及釋放的時(shí)延等 把通信子網(wǎng)分為三類：以這些可靠性指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，可以把通信子網(wǎng)分為三類：A 類 沒(méi)有 NRESET 的完善服務(wù)B 類 有 NRESET 的完善服務(wù)C 類 不可靠的服務(wù)，有分組丟失，重復(fù)和失序 NRESET 是用于指示網(wǎng)絡(luò)層故障的發(fā)生，如擁塞和死鎖 的3OSI傳輸協(xié)議 根據(jù)不同類型的子網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量，

31、 OSI 將傳輸協(xié)議分為 5類：0 類 簡(jiǎn)單類，面向 A 類子網(wǎng)，協(xié)議最簡(jiǎn)單1 類 基本錯(cuò)誤恢復(fù)類，面向 B 類子網(wǎng)2 類 多路復(fù)用類，面向 A 類子網(wǎng)3 類 錯(cuò)誤恢復(fù)類和多路復(fù)用類，面向 B 類子網(wǎng)4 類 錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)類，面向 C 類子網(wǎng) ，協(xié)議最復(fù)雜實(shí)際協(xié)議的采用方法：在子網(wǎng)上同時(shí)提供多種傳輸協(xié)議根據(jù)傳輸服務(wù)用戶在請(qǐng)求傳輸服務(wù)時(shí)提出的服務(wù)質(zhì)量要求，選取不同類的傳輸協(xié)議。 如在 OSI 協(xié)議中，往往同時(shí)提供 TP0 和 TP4 （傳輸層第 0 類和第 4 類協(xié)議） 在 TCPIP 協(xié)議中，同時(shí)提供無(wú)連接的 UDP 和面向連接的 TCP，分別對(duì)應(yīng) OSI的TP0 和 TP4 225高層協(xié)議

32、1 會(huì)話層 2表示層 3應(yīng)用層返回1 會(huì)話層 會(huì)話是在應(yīng)用進(jìn)程之間交換信息而按一定規(guī)則建立起來(lái)的一個(gè)暫時(shí)聯(lián)系 會(huì)話層通過(guò)對(duì)兩個(gè)會(huì)話用戶間的數(shù)據(jù)流進(jìn)行方向的控制并且通過(guò)增強(qiáng)傳輸數(shù)據(jù)流的結(jié)構(gòu)性的手段提供服務(wù) 2表示層 網(wǎng)絡(luò)上不同的計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)信息有不同的描述方法 表示層試圖用一種抽象語(yǔ)法描述信息，以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間信息表示的統(tǒng)一 3應(yīng)用層 應(yīng)用層的功能是向應(yīng)用進(jìn)程提供訪問(wèn)OSI的手段 OSI在應(yīng)用層中定義了幾個(gè)重要的應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn) 包括：虛擬終端標(biāo)準(zhǔn)VTP，用于不同類型的終端訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)上不同的主機(jī)應(yīng)用進(jìn)程文件傳輸、訪問(wèn)和管理標(biāo)準(zhǔn)FTAM，用于在不同的系統(tǒng)間能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳輸文件報(bào)文處理系統(tǒng)MHS用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)

33、上使用非常普遍的電子郵件系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化 23幾個(gè)重要的協(xié)議 231 RS-232-C 232 HDLC協(xié)議 233 X.25協(xié)議 234 PPP協(xié)議 235 FRN協(xié)議236 ATM協(xié)議返回231 RS-232-CEIA RS-232-C 是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) EIA于 1969 年制定的著名物理層標(biāo)準(zhǔn)RS 表示 EIA 的一種推薦標(biāo)準(zhǔn) 232 是個(gè)編號(hào)C 是標(biāo)準(zhǔn) RS-232 以后的第三個(gè)修訂版本 返回RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)EIA RS-232-C 是 DTE 與 DCE 之間的接口標(biāo)準(zhǔn) DTE 可以是計(jì)算機(jī)主機(jī)、終端和外部設(shè)備 DCE 在這里就是直接與模擬話音線路相連的調(diào)制解調(diào)器 MODEM

34、機(jī)械特性在機(jī)械特性方面， EIA RS-232使用ISO 2110 接口標(biāo)準(zhǔn)，有25根引線在實(shí)際使用中還使用一種9根引線的簡(jiǎn)化的版本 電氣特性在電氣特性方面，EIA-232遵循CCITT V2.8的建議書(shū)，采用負(fù)邏輯。功能特性在功能特性方面，EIA RS-232-C 與 CCITT 的 V.24 建議書(shū)一致 V.24 提出了 100 系列和 200 系列兩個(gè)接口標(biāo)準(zhǔn)200 系列專用于自動(dòng)呼叫系統(tǒng)中，100 系列用于人工呼叫系統(tǒng)中RS-232-C 與 100 系列對(duì)應(yīng)本節(jié)主要介紹 100 系列接口 100 系列接口線可以分為三類，即公用線（地）、數(shù)據(jù)線和控制線 一般只使用其中 9 根線,接插件各

35、個(gè)信號(hào)的意義及傳輸方向如表2-2所示：引腳號(hào) 引腳名 意義 方向 1GND狀態(tài)地7GND信號(hào)地2TXD發(fā)送數(shù)據(jù)線DTEDCE3RXD接收數(shù)據(jù)線DCEDTE4RTS請(qǐng)求發(fā)送線DTEDCE5CTS允許發(fā)送線DCEDTE6DSRDCE就緒DCEDTE20DTRDTE就緒DTEDCE表2-2 RS232C接口信號(hào)表規(guī)程特性EIA RS-232-C 的規(guī)程特性與 CCITT 的 V.24 建議書(shū)是一致的 當(dāng)終端（DTE-A）有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，置 20 線為高電平（即通狀態(tài)），通知本地 MODEM （DCE-A）終端已經(jīng)就緒。DCE-A 響應(yīng)此信號(hào)，置 6 線為高電平DTE-A置 4 線為高電平，通知DCE

36、-A 請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)，DCE-A檢測(cè)到 4為高電平后：通過(guò)電話線發(fā)一載波信號(hào)給遠(yuǎn)程 MODEM （DCE-B）， 通知其準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)， 同時(shí)置 5線為高電平，允許DTE-A發(fā)送DCE-B 檢測(cè)到載波后，置 8 線為高電平，通知遠(yuǎn)程終端（DTE-B）準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù) 發(fā)送和斷連DTE-A檢測(cè)到 5 線為高電平后，數(shù)據(jù)傳送開(kāi)始，由 2 線發(fā)送數(shù)據(jù)，由 3線接收數(shù)據(jù)。 DTE-A數(shù)據(jù)發(fā)送完后，置 4 線為低電平（斷開(kāi)），通知DCE-A 發(fā)送結(jié)束，DCE-A 檢測(cè)到 4 線為低電平后，停止向電話線發(fā)送載波，并置 5 線為低電平作為回答。DCE-B 檢測(cè)不到載波后，即置 8線和22線為低電平。DTE-A置 2

37、0 線為低電平后，將 6 線變?yōu)榈碗娖?，同意拆線 圖 2-14 兩臺(tái)微機(jī)直接連接 微 機(jī) 1 2 3 4 5 6 7 8 20 1 2 3 4 5 6 7 8 20 微 機(jī) 兩臺(tái)微型機(jī)直接連接 ：看見(jiàn)：只要3根線在兩臺(tái)微機(jī)間連接，其它線都是在內(nèi)部連接232 HDLC協(xié)議 一個(gè)著名的面向比特型鏈路層協(xié)議不對(duì)要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行編碼，而以比特為傳輸基本單元，完全同步傳送，基本上取消了控制字符，實(shí)現(xiàn)透明傳輸幀格式統(tǒng)一，校驗(yàn)方法一致，采用 CRC 循環(huán)校驗(yàn)碼采用連續(xù)發(fā)送方式（不同于停等協(xié)議），提高了傳輸效率。不論在廣域網(wǎng)還是局域網(wǎng)；不論在專用網(wǎng)還是在公用網(wǎng)中都得到了非常廣泛的應(yīng)用由 IBM 公司研制成功，

38、名為SDLC。ISO 對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)充，改名為 HDLC 作為 OSI 標(biāo)準(zhǔn)本節(jié)以 HDLC 為例介紹 返回1HDLC 的幀格式 HDLC 的幀區(qū)分為數(shù)據(jù)幀和控制幀但這兩種幀的格式，對(duì)于控制幀除了沒(méi)有數(shù)據(jù)字段以外，與數(shù)據(jù)幀格式完全一致 圖 2-15 HDLC 的幀格式 1b 1b 1b 1kb 左右 2b 1b F A C I FCS F HDLC 的幀具有六個(gè)字段 ：F、A、C、I、FCS、F信息字段 I 稱信息字段其字節(jié)長(zhǎng)度不做統(tǒng)一規(guī)定，一般在 1K 左右如果是控制幀沒(méi)有此字段 FCS字段FCS 是 CRC-16 循環(huán)校驗(yàn)碼，2 個(gè)字節(jié) 地址字段A 是地址字段，用于指明次站地址1 個(gè)字節(jié)，可以

39、擴(kuò)展。標(biāo)志字段F字段是標(biāo)志（FLAG）是一個(gè)固定的比特序列 01111110， 作為一幀的開(kāi)始與結(jié)束的標(biāo)志又可以作為碼同步信號(hào) 零比特插入與刪除技術(shù) 發(fā)送方通過(guò)硬件對(duì)發(fā)送的每一幀信息進(jìn)行掃描，每當(dāng)出現(xiàn)連續(xù) 5 個(gè) 1 時(shí)，自動(dòng)插入 1 個(gè) 0， 這樣，在接收方不會(huì)把它誤認(rèn)為是 F 接收方對(duì)接收到的幀也通過(guò)硬件進(jìn)行掃描，每當(dāng)接收到連續(xù) 5 個(gè) 1 的數(shù)據(jù)后，必須把其后的一個(gè) 0 去掉，以便還原數(shù)據(jù) 例如：若發(fā)送的數(shù)據(jù)為：01111110采用插入技術(shù)后變?yōu)椋?11111010接收后再還原成：01111110控制字段控制字段 C 決定一個(gè)幀的類型是控制幀還是數(shù)據(jù)幀如果是數(shù)據(jù)幀（I 幀）有 I 段如果

40、是控制幀，沒(méi)有 I段 控制幀分成兩種一種是監(jiān)控幀 S 幀一種是無(wú)編號(hào)幀 U 幀它們的類型視其控制字段 C 的編碼即可知 0 N（S） P/F N（R） 1 0 S P/F N（R） 1 1 M P/F M信息幀監(jiān)控幀無(wú)編號(hào)圖2-16 控制字段編碼格式控制字段本身有三種編碼格式 ：控制字段三種編碼格式 當(dāng)最高位為 0 時(shí)， C 段使得 HDLC 的幀成為一個(gè)信息幀（I 幀）當(dāng)最高位為 時(shí)， C 段使得 HDLC 的幀成為一個(gè)控制幀若第 7 位為 0 時(shí)，為監(jiān)控幀 （S 幀）若第 7 位為 1 時(shí)，為無(wú)編號(hào)幀 （U 幀） ）I 幀的 C 字段編碼 C 字段編碼主要包含兩個(gè)計(jì)數(shù)器一個(gè)是發(fā)送幀計(jì)數(shù)器N

41、(S)，含義是告訴接收方，現(xiàn)在發(fā)送的是哪一幀另一個(gè)是接收幀計(jì)數(shù)器 N(R)， 含義是告訴接收方，剛才曾正確接收到了 N(R)-1 幀，期待接收第 N(R) 幀 可見(jiàn)， N(R)的意義主要是用于確認(rèn) P/F 位P/F 位在主站表示 P，若為 1， 表示期望從站給予回答，否則反之在從站表示 F，若為1， 表示發(fā)送幀是最后一個(gè)幀，實(shí)質(zhì)上也是期待給予回答的含義另兩個(gè)的 C字段的編碼格式中 P/F 位的含義與之類似 2）S 幀的 C 字段編碼 S 幀主要用作響應(yīng)幀，對(duì)主站的命令予以響應(yīng)，并給出狀態(tài)表示回答N(R) 的作用也是一個(gè)接收幀的計(jì)數(shù)器，不同的S幀其含義是不同的，但一般是對(duì)以前接收到的幀的確認(rèn)或否

42、認(rèn)的回答S是S幀的編碼，共有四種 S 幀 ）U 幀的 C 字段編碼 U幀因沒(méi)有計(jì)數(shù)器而得名為無(wú)編號(hào)幀既可用作控制幀，又可用作響應(yīng)幀主要用于建立和拆除鏈路、置工作方式等 2HDLC 的通信過(guò)程 HDLC 的通信過(guò)程包括：建立鏈路數(shù)據(jù)傳輸拆除鏈路 圖2-17數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程 I,0,0 I,1,0,P RNR,1 RR,1 I,2,0,P I,0,3 I,1,3,F I,3,2 為便于說(shuō)明，把一幀的信息按以下方法標(biāo)識(shí)： 幀類型，N(S)，N(R)，P/F 如果 P 或 F 為 1， 則標(biāo)注 P 或 F，若 P 或 F 為 0，則不標(biāo)注 ，例如： I，1，0，P 表示這是一個(gè)信息幀，發(fā)送第一幀，期待接收

43、第 0 幀，請(qǐng)給予回答 發(fā)送第1幀，請(qǐng)回答暫停發(fā)送，收到第1幀可以發(fā)送發(fā)送第0幀，期待第3幀233 X.25協(xié)議 目前國(guó)際上起源最早，使用最普遍的通信網(wǎng)主要有兩種：一種是采用電路交換的公用電話網(wǎng)一種是采用分組交換的公用數(shù)據(jù)網(wǎng) X.25 建議書(shū)，討論一個(gè) DTE 如何連接到一個(gè)公用分組交換網(wǎng)上 X.25 建議書(shū)是一個(gè)公用分組交換網(wǎng) DTE 與 DCE 間接口的規(guī)格說(shuō)明 X.25 只提供虛電路服務(wù) 返回 圖 2-21 X.25 的功能 DCE DCE DTE DTE X.25 接口 X.25 接口 VC X.25 公用分組交換網(wǎng)是一個(gè)通信子網(wǎng)，包括 OSI 的下三層 X.25 建議書(shū)是一個(gè)三層協(xié)議

44、的接口說(shuō)明X.25 分三級(jí)其物理級(jí)采用 CCITT X.21 和 X.21bis 物理層協(xié)議鏈路級(jí)采用 CCITT LAPB 鏈路級(jí)協(xié)議 分組級(jí)采用虛電路服務(wù) ，在 DTE 與 DCE 之間可以建立 4096 條邏輯信道（即虛電路） TPDU分組頭分組 F A C I FCS F比 特 流分組級(jí)LAPBX.21各層間協(xié)議數(shù)據(jù)單元的關(guān)系 ：注意分組格式：頭+數(shù)據(jù)共3層X(jué).25 虛電路服務(wù)X.25 提供虛電路服務(wù)整個(gè)通信過(guò)程分為三個(gè)階段即呼叫建立階段數(shù)據(jù)傳輸階段虛電路釋放階段 釋放請(qǐng)求 圖 2-23 虛電路的建立與釋放 釋放證實(shí) 釋放指示 呼叫接受 入呼叫 釋放證實(shí) 呼叫接通 呼叫請(qǐng)求 DTE L

45、CN=20 LCN=20 LCN=20 LCN=20 LCN=20 LCN=20 DTE LCN=80 LCN=80 LCN=80 LCN=80 LCN=80 LCN=80 DCE DCE 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡(luò) 連接斷連數(shù)據(jù)傳輸234 PPP協(xié)議 PPP（Point to Point Protocol）是1992年開(kāi)發(fā)的鏈路層遠(yuǎn)程訪問(wèn)通信協(xié)議 來(lái)自于另一個(gè)串行通信協(xié)議SLIP（Serial Line IP） SLIP是面向字符的協(xié)議，沒(méi)有差錯(cuò)控制功能，當(dāng)傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)交由高層處理，對(duì)高層協(xié)議支持也不好 PPP協(xié)議對(duì)SLIP協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)高層支持多種協(xié)議，具有差錯(cuò)控制功能，而且既支持面向字符，又

46、支持面向比特傳輸 返回PPP協(xié)議的重要性在PPP協(xié)議的基礎(chǔ)上，把PPP協(xié)議與以太網(wǎng)協(xié)議相結(jié)合，又開(kāi)發(fā)了寬帶的遠(yuǎn)程撥號(hào)協(xié)議，如PPPoE協(xié)議，用在ADSL等寬帶的遠(yuǎn)程訪問(wèn)方面 PPP協(xié)議在IP寬帶傳輸網(wǎng)（以后介紹）中也得到了應(yīng)用。在IP over SDH寬帶傳輸網(wǎng)中，可以先把IP分組封裝在PPP數(shù)據(jù)字段，然后，把PPP的幀再封裝在SDH幀中，傳輸速度至少可以達(dá)到2Gb/s PPPoE協(xié)議，用在ADSL等寬帶的遠(yuǎn)程訪問(wèn)方面 F A C 協(xié) 議 信 息 FCS F 分 組圖2-24 PPP 協(xié)議的幀格式可見(jiàn)：與HDLC基本相似多了一個(gè)協(xié)議字段F是一樣的地址和控制暫時(shí)未用2.3.5 FRN協(xié)議1基本概

47、念2幀中繼原理3幀中繼應(yīng)用返回1基本概念在組建公用分組交換網(wǎng)時(shí)，結(jié)點(diǎn)間的通信線路借用了當(dāng)時(shí)信道質(zhì)量較差的采用銅纜的電話通信線路為了保證可靠數(shù)據(jù)傳輸，X.25不得不在鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層采取了極其嚴(yán)格、繁瑣的差錯(cuò)控制措施，因此即使在非常差的信道上，X.25協(xié)議交給高層協(xié)議的仍然可以是一個(gè)質(zhì)量非常高的通信子網(wǎng)高質(zhì)量必然導(dǎo)致傳輸效率低下，因此，X.25的傳輸速率一般只有64Kbps在當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)上以傳輸文本類數(shù)據(jù)信息為主的情況下，人們對(duì)這樣的帶寬基本上還是滿意的。 幀中繼應(yīng)運(yùn)而生到了90年代，情況發(fā)生了很大的變化：一是網(wǎng)絡(luò)所傳輸?shù)男畔⒁呀?jīng)開(kāi)始由單一的文本向多媒體發(fā)展，大圖像傳輸?shù)男枨笤诓粩嘣黾佣蔷钟蚓W(wǎng)之間需

48、要互連，導(dǎo)致大量的、突發(fā)性的數(shù)據(jù)傳輸需求的增加X(jué).25的傳輸帶寬已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了現(xiàn)實(shí)的需求，因此，人們迫切需要研究一種能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，于是幀中繼（Frame Relay，F(xiàn)RN）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。80年代后期網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)生的變化80年代后期，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化：第一，網(wǎng)絡(luò)主干通信線路開(kāi)始大量使用光纖介質(zhì)第二，網(wǎng)絡(luò)終端的智能化水平逐步得到提高，PC得到了廣泛應(yīng)用關(guān)于網(wǎng)絡(luò)智能的討論在上述兩個(gè)條件已經(jīng)具備的情況下，把網(wǎng)絡(luò)智能究竟是放在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)還是放在網(wǎng)絡(luò)終端產(chǎn)生了爭(zhēng)論網(wǎng)絡(luò)智能一般指網(wǎng)絡(luò)的差錯(cuò)控制、流量控制功能如果網(wǎng)絡(luò)智能在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，就是由通信子網(wǎng)實(shí)施控制，如果網(wǎng)絡(luò)智能在網(wǎng)絡(luò)終端，就是由

49、終端進(jìn)行通信控制，也就是說(shuō)由資源子網(wǎng)實(shí)施控制把由通信子網(wǎng)進(jìn)行控制的機(jī)制稱為點(diǎn)到點(diǎn)的控制，而由資源子網(wǎng)進(jìn)行控制的機(jī)制稱為端到端的控制把網(wǎng)絡(luò)智能移向終端、實(shí)施端到端通信控制的機(jī)制稱為快速分組交換技術(shù)，包括幀中繼和信元交換2幀中繼原理幀中繼是快速分組交換網(wǎng)幀中繼對(duì)X.25協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)，減少了中間結(jié)點(diǎn)對(duì)分組進(jìn)行處理的時(shí)間，因此明顯提高了數(shù)據(jù)傳輸效率幀中繼的主要特點(diǎn)第一，取消了網(wǎng)絡(luò)層，減少了協(xié)議層次，把路由、交換和擁塞控制功能下移至鏈路層，從用戶層面看，幀中繼是一個(gè)只有鏈路層和物理層的兩層分組交換網(wǎng)第二，鏈路層采用LAPF-core協(xié)議，即鏈路層核心協(xié)議 幀中繼的詳細(xì)特點(diǎn)對(duì)到來(lái)的數(shù)據(jù)幀只檢錯(cuò)，不糾錯(cuò)并

50、立即轉(zhuǎn)發(fā)，從而提高了轉(zhuǎn)發(fā)效率。當(dāng)出現(xiàn)誤碼時(shí)則丟棄，然后交由終端的高層處理。中間結(jié)點(diǎn)只具有有限的差錯(cuò)控制功能，運(yùn)行LAPF-core協(xié)議，端結(jié)點(diǎn)的鏈路層運(yùn)行完全的鏈路層協(xié)議，因此提高了幀處理速度。幀的發(fā)送與接收無(wú)序號(hào)，不確認(rèn)，不進(jìn)行流量控制，提高了轉(zhuǎn)發(fā)效率。原來(lái)X.25網(wǎng)絡(luò)層的虛電路服務(wù)功能下移到鏈路層，即對(duì)幀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用，提高了鏈路層信道利用率，并繼承了虛電路所具有的提供QoS保證的優(yōu)良性能 圖 2-17 幀中繼特性3幀中繼應(yīng)用（1）從功能上看，F(xiàn)RN采用快速分組交換技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，因此提高了數(shù)據(jù)傳輸率和帶寬，一般數(shù)據(jù)傳輸率可以達(dá)到E1（2.048Mbps）速率，進(jìn)一步還可以達(dá)到E3（34.368Mbps）速率。（2）從業(yè)務(wù)上看，F(xiàn)RN適合于大圖像傳輸和局域網(wǎng)互連，也可以用來(lái)組建一個(gè)部門(mén)的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。（3）從通信子網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量方面看，F(xiàn)RN可以提供QoS保證功能，可以向用戶提供承諾的信息速率（Committed Information Rate，CIR），可以