第三章 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議

1、 引言引言3.1 3.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)3.2 3.2 物理層物理層3.3 3.3 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層3.4 3.4 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 3.5 3.5 傳輸層傳輸層 3.6 3.6 高層高層 第第3 3章章 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議第第 3 章章 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)引言引言 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)交換、資源共享為最終目的，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)交換、資源共享為最終目的，網(wǎng)絡(luò)上各種獨(dú)立的計算機(jī)系統(tǒng)無主從之分，平等地網(wǎng)絡(luò)上各種獨(dú)立的計算機(jī)系統(tǒng)無主從之分，平等地競爭網(wǎng)絡(luò)資源、互相交換數(shù)據(jù)，可以說是競爭網(wǎng)絡(luò)資源、互相交換數(shù)據(jù)，可以說是“群龍無群龍無首首”，但也

2、不是，但也不是“無法無天無法無天”。要保證有條不紊地。要保證有條不紊地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，合理地共享資源，各個獨(dú)立的計算進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，合理地共享資源，各個獨(dú)立的計算機(jī)系統(tǒng)之間必須事先達(dá)成某種機(jī)系統(tǒng)之間必須事先達(dá)成某種“協(xié)議協(xié)議”，嚴(yán)格遵守，嚴(yán)格遵守事先約定好的一整套通信規(guī)程，包括事先約定好的一整套通信規(guī)程，包括: :嚴(yán)格規(guī)定要嚴(yán)格規(guī)定要交交換的數(shù)據(jù)格式、控制信息的格式、通信過程中事件換的數(shù)據(jù)格式、控制信息的格式、通信過程中事件執(zhí)行順序等，執(zhí)行順序等，這些通信規(guī)程我們稱之為這些通信規(guī)程我們稱之為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一個重要概念。這是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一個重要概念。 例如例如: :有一個中國人

3、和一瑞士人準(zhǔn)備通過電話進(jìn)有一個中國人和一瑞士人準(zhǔn)備通過電話進(jìn)行業(yè)務(wù)聯(lián)系。行業(yè)務(wù)聯(lián)系。涉及：涉及：（1 1）共同點(diǎn)：對談話內(nèi)容感興趣）共同點(diǎn)：對談話內(nèi)容感興趣 雙方是否對業(yè)務(wù)有興趣，沒有共同興趣，沒必要說雙方是否對業(yè)務(wù)有興趣，沒有共同興趣，沒必要說（2 2）交談約定的語言，雙方都可以懂的語言，如英）交談約定的語言，雙方都可以懂的語言，如英語、德語語、德語 中國人用漢語，瑞士人德語，彼此不懂，翻譯成第中國人用漢語，瑞士人德語，彼此不懂，翻譯成第三方語言，法語或德語，至于法語、還是德語并不重要，三方語言，法語或德語，至于法語、還是德語并不重要，關(guān)鍵是約定采用哪一種語言。關(guān)鍵是約定采用哪一種語言。（3

4、 3）按電話信號的通信規(guī)程通信（半雙工）按電話信號的通信規(guī)程通信（半雙工） 由一方撥號，語音經(jīng)話機(jī)轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)程控由一方撥號，語音經(jīng)話機(jī)轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)程控交換系統(tǒng)傳到對方。交談結(jié)束，掛機(jī)拆線。交換系統(tǒng)傳到對方。交談結(jié)束，掛機(jī)拆線。 通話雙方還要默守通話規(guī)則，一方講、另一方聽，通話雙方還要默守通話規(guī)則，一方講、另一方聽，不能同時講不能同時講/ /聽。聽。 為了成功地完成這項通信，雙方必須共同遵守如下為了成功地完成這項通信，雙方必須共同遵守如下“協(xié)議協(xié)議”：（1 1）雙方均對說話內(nèi)容感興趣）雙方均對說話內(nèi)容感興趣（2 2）雙方語言必須轉(zhuǎn)換為彼此能聽懂的第三國語言）雙方語言必須轉(zhuǎn)換為彼此能

5、聽懂的第三國語言（3 3）利用電話系統(tǒng)進(jìn)行語音通信，默守通信規(guī)程）利用電話系統(tǒng)進(jìn)行語音通信，默守通信規(guī)程 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換過程與上述電話通信過程計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換過程與上述電話通信過程非常相似，但更復(fù)雜些。要保證計算機(jī)通信任務(wù)的順非常相似，但更復(fù)雜些。要保證計算機(jī)通信任務(wù)的順利完成，各計算機(jī)系統(tǒng)必須遵守更復(fù)雜的利完成，各計算機(jī)系統(tǒng)必須遵守更復(fù)雜的“協(xié)議協(xié)議”，涉及：涉及：（1 1）傳輸介質(zhì)）傳輸介質(zhì) 通過何種物理傳輸介質(zhì)傳二進(jìn)制位串，如何傳輸通過何種物理傳輸介質(zhì)傳二進(jìn)制位串，如何傳輸（2 2）同步問題）同步問題 發(fā)送方和接收方如何保持同步發(fā)送方和接收方如何保持同步（3 3）數(shù)據(jù)按什么格式

6、傳輸）數(shù)據(jù)按什么格式傳輸 不同層次有不同的數(shù)據(jù)格式不同層次有不同的數(shù)據(jù)格式（4 4）誰是發(fā)送者，誰是接收者，如何控制通信方）誰是發(fā)送者，誰是接收者，如何控制通信方向，誰付費(fèi)向，誰付費(fèi)（5 5）不同操作系統(tǒng)的計算機(jī)間如何進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換）不同操作系統(tǒng)的計算機(jī)間如何進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（6 6）傳輸過程中是否進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，如何加密）傳輸過程中是否進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，如何加密（7 7）通過網(wǎng)絡(luò)哪條路徑傳輸）通過網(wǎng)絡(luò)哪條路徑傳輸（8 8）如何控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量）如何控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量, ,如國慶旅游問題如國慶旅游問題（9 9）如何發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤，保證接收到正確的數(shù)）如何發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤，保證接收到正確的數(shù)據(jù)，一般采用據(jù)，一般

7、采用CRCCRC碼。碼。 由以上分析可以看出，由以上分析可以看出，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要有語義、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要有語義、語法和時序三個要素組成。語法和時序三個要素組成。語義：語義：指構(gòu)成協(xié)議的協(xié)議元素的含義，不同類型的指構(gòu)成協(xié)議的協(xié)議元素的含義，不同類型的協(xié)議元素規(guī)定了通信雙方所要表達(dá)的不同內(nèi)容。這協(xié)議元素規(guī)定了通信雙方所要表達(dá)的不同內(nèi)容。這里的協(xié)議元素是指控制信息或命令及應(yīng)答。里的協(xié)議元素是指控制信息或命令及應(yīng)答。語法：語法：指數(shù)據(jù)或控制信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式或格式。指數(shù)據(jù)或控制信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式或格式。時序：時序：指事件的執(zhí)行順序。指事件的執(zhí)行順序。 如果用一個協(xié)議來描述整個通信規(guī)程，此協(xié)議如果用一個協(xié)議來

8、描述整個通信規(guī)程，此協(xié)議一定過于龐大、復(fù)雜，甚至無法實現(xiàn)，既使實現(xiàn)了，一定過于龐大、復(fù)雜，甚至無法實現(xiàn)，既使實現(xiàn)了，以后也難于維護(hù)、擴(kuò)展，難互連。以后也難于維護(hù)、擴(kuò)展，難互連。 為了減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)計復(fù)雜性，便于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和互為了減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)計復(fù)雜性，便于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和互連，需要將網(wǎng)絡(luò)功能劃分為若干層次，每個層次只連，需要將網(wǎng)絡(luò)功能劃分為若干層次，每個層次只完成特定的功能，并由該層協(xié)議實現(xiàn)這個功能，這完成特定的功能，并由該層協(xié)議實現(xiàn)這個功能，這種分層設(shè)計的思想構(gòu)成了現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)種分層設(shè)計的思想構(gòu)成了現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。例：網(wǎng)絡(luò)上利用文件傳輸服務(wù)，將一文件從本地傳例：網(wǎng)絡(luò)上利用文件

9、傳輸服務(wù)，將一文件從本地傳到遠(yuǎn)程計算機(jī)中只要一條命令到遠(yuǎn)程計算機(jī)中只要一條命令Copy或或PUT即可即可要實現(xiàn)這一傳輸過程，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議要做許多工作過程：要實現(xiàn)這一傳輸過程，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議要做許多工作過程：（1 1）由于兩臺機(jī)子）由于兩臺機(jī)子OSOS不同，文件結(jié)構(gòu)可能不同，要不同，文件結(jié)構(gòu)可能不同，要進(jìn)行文件格式轉(zhuǎn)換、命名規(guī)則轉(zhuǎn)換，如文件編碼方進(jìn)行文件格式轉(zhuǎn)換、命名規(guī)則轉(zhuǎn)換，如文件編碼方式、文件起止標(biāo)志。式、文件起止標(biāo)志。（2 2）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議要鑒定你的存取權(quán)限，決定你是否有）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議要鑒定你的存取權(quán)限，決定你是否有權(quán)傳輸文件權(quán)傳輸文件（3 3）為提高傳輸效率，將文件分成報文分組，選擇）為提高傳輸效率，將文

10、件分成報文分組，選擇合適的路徑傳輸合適的路徑傳輸（4 4）把報文分組加報頭組成數(shù)據(jù)幀，將幀沿物理路）把報文分組加報頭組成數(shù)據(jù)幀，將幀沿物理路徑傳到目的計算機(jī)徑傳到目的計算機(jī)（5 5）目的端收到數(shù)據(jù)幀后，判斷數(shù)據(jù)幀是否正確，）目的端收到數(shù)據(jù)幀后，判斷數(shù)據(jù)幀是否正確，出錯重發(fā)出錯重發(fā)（6 6）對正確幀，還原為報文分組）對正確幀，還原為報文分組（7 7）根據(jù)報文分組序號重新裝成文件，存到磁盤指）根據(jù)報文分組序號重新裝成文件，存到磁盤指定目錄下定目錄下3.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 任何一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都是由具有一定功能的設(shè)備，任何一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都是由具有一定功能的設(shè)備，即節(jié)點(diǎn)以及連接這些節(jié)點(diǎn)

11、的數(shù)據(jù)傳輸鏈路構(gòu)成的。即節(jié)點(diǎn)以及連接這些節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸鏈路構(gòu)成的。1.1.結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)模型 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)=節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn),鏈路鏈路 或或N=V,L 其中其中V=V1,V2 ,V3 , ,Vn L=L1,L2 ,L3 , ,Ln 一個具有一個具有N N個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，其最多具有的鏈路個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，其最多具有的鏈路個數(shù)是：個數(shù)是：L=N(N-1)/22.2.節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)單元，它是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各就是網(wǎng)絡(luò)單元，它是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)處理設(shè)備、數(shù)據(jù)通信控制設(shè)備種數(shù)據(jù)處理設(shè)備、數(shù)據(jù)通信控制設(shè)備( (DCE) )和數(shù)和數(shù)據(jù)終端設(shè)備據(jù)終端設(shè)備( (DTE) )的統(tǒng)稱。的統(tǒng)稱。 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分

12、轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)和和訪問節(jié)點(diǎn)訪問節(jié)點(diǎn)兩類。兩類。常見的網(wǎng)絡(luò)單元有：常見的網(wǎng)絡(luò)單元有： 線路控制器線路控制器 通信控制器通信控制器 通信處理機(jī)通信處理機(jī) 前端處理機(jī)前端處理機(jī) 集中器集中器 接口報文處理機(jī)接口報文處理機(jī) 主計算機(jī)主計算機(jī) 終端終端 網(wǎng)間連接器網(wǎng)間連接器3.3.鏈路鏈路 鏈路是兩個節(jié)點(diǎn)的連線。分鏈路是兩個節(jié)點(diǎn)的連線。分物理鏈路物理鏈路（實際存在）與（實際存在）與邏邏輯鏈路輯鏈路（邏輯上起作用）兩種。鏈路容量是指每個鏈路在單（邏輯上起作用）兩種。鏈路容量是指每個鏈路在單位時間內(nèi)可能接納的最大信息量位時間內(nèi)可能接納的最大信息量。4 4。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)

13、構(gòu)可以從網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可以從網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組織絡(luò)組織和和網(wǎng)絡(luò)配置網(wǎng)絡(luò)配置三個方面來描述。網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)三個方面來描述。網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)是從功能上來描述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的；網(wǎng)絡(luò)組織構(gòu)是從功能上來描述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的；網(wǎng)絡(luò)組織是從網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)、從網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的方面來描述計是從網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)、從網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的方面來描述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的；網(wǎng)絡(luò)配置是從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面來描述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的；網(wǎng)絡(luò)配置是從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面來描述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的布局、硬件、軟件和通信線路等的。算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的布局、硬件、軟件和通信線路等的。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)是抽象的，是對計算機(jī)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)是抽象的，是對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信所需要完成

14、的功能的精確定義。網(wǎng)絡(luò)通信所需要完成的功能的精確定義。5 5。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 指網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)，把整個網(wǎng)絡(luò)功能劃分為若干層，指網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)，把整個網(wǎng)絡(luò)功能劃分為若干層，每層完成一個特定的功能，層與層之間要有完整清晰的每層完成一個特定的功能，層與層之間要有完整清晰的接口，上層獲得下層足夠的支持，上層的功能得以實現(xiàn)，接口，上層獲得下層足夠的支持，上層的功能得以實現(xiàn)，最高層向用戶提供方便靈活的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如文件傳輸、最高層向用戶提供方便靈活的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如文件傳輸、打印服務(wù)、電子郵件、數(shù)據(jù)庫服務(wù)等。打印服務(wù)、電子郵件、數(shù)據(jù)庫服務(wù)等。nn-1 21 上、下層互相視為黑匣子，各自無須關(guān)心上、下

15、層互相視為黑匣子，各自無須關(guān)心對方內(nèi)部實現(xiàn)細(xì)節(jié)，只關(guān)心自己為上層提供了對方內(nèi)部實現(xiàn)細(xì)節(jié)，只關(guān)心自己為上層提供了何種服務(wù)，下級為自己提供了哪些服務(wù)。何種服務(wù)，下級為自己提供了哪些服務(wù)。 第第n層在實現(xiàn)自己的功能時，直接使用層在實現(xiàn)自己的功能時，直接使用(n-1)，(n-1)層使用層使用(n-2)，第第n n層間接使用層間接使用(n-2)，(n-3)的服務(wù)。的服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)中的概念：網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)中的概念：系統(tǒng)：系統(tǒng)：是指一臺或多臺計算機(jī)、軟件系統(tǒng)、終端、外部是指一臺或多臺計算機(jī)、軟件系統(tǒng)、終端、外部設(shè)備、通信設(shè)備和操作人員、管理人員組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，設(shè)備、通信設(shè)備和操作人員、管理人員組成的網(wǎng)絡(luò)系

16、統(tǒng)，是一個具有處理數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)的集合體。是一個具有處理數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)的集合體。子系統(tǒng)：子系統(tǒng)：指系統(tǒng)內(nèi)部一個個在功能上相互聯(lián)系，又相對指系統(tǒng)內(nèi)部一個個在功能上相互聯(lián)系，又相對獨(dú)立的邏輯部分。獨(dú)立的邏輯部分。層次：層次：分層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的一個子部分就是一個分層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的一個子部分就是一個層次。層次。實體：實體：實體是子系統(tǒng)中的一個活躍單元。實體是子系統(tǒng)中的一個活躍單元。等同實體：等同實體：即同一層中的實體。即同一層中的實體。通信服務(wù)通信服務(wù)：通信功能的外部表現(xiàn)。：通信功能的外部表現(xiàn)。物理通信：物理通信：通過某種通信手段或媒體實現(xiàn)雙方信息交換。通過某種通信手段或媒體實現(xiàn)雙方信息交

17、換。虛擬（邏輯）通信：虛擬（邏輯）通信：通過與虛擬通信相關(guān)的實體提供的通過與虛擬通信相關(guān)的實體提供的服務(wù)，按一定規(guī)則（協(xié)議）進(jìn)行的。服務(wù)，按一定規(guī)則（協(xié)議）進(jìn)行的。例：例：中國人與瑞士人打電話，劃分為三層，每層完中國人與瑞士人打電話，劃分為三層，每層完成一個特定功能成一個特定功能（1 1）最高層）最高層會晤層會晤層 只要求雙方必須對談話內(nèi)容有共同興趣，至于如何解決語言障礙，如何只要求雙方必須對談話內(nèi)容有共同興趣，至于如何解決語言障礙，如何把語音信號變?yōu)殡娦盘?，電信號如何物理傳輸留給下一層解決把語音信號變?yōu)殡娦盘?，電信號如何物理傳輸留給下一層解決（2 2）第二層）第二層語言層語言層 只進(jìn)行語言翻

18、譯，不涉及談話內(nèi)容、語音信號的轉(zhuǎn)換，電信號的傳輸只進(jìn)行語言翻譯，不涉及談話內(nèi)容、語音信號的轉(zhuǎn)換，電信號的傳輸（3 3）第三層）第三層物理層物理層 規(guī)定了電話通信規(guī)則及語音規(guī)定了電話通信規(guī)則及語音/ /電信號轉(zhuǎn)化，物理傳輸細(xì)則不管談話內(nèi)容，電信號轉(zhuǎn)化，物理傳輸細(xì)則不管談話內(nèi)容，使用何種語音使用何種語音 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也采用類似的分層結(jié)構(gòu)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也采用類似的分層結(jié)構(gòu)。分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：（1 1）各層相互獨(dú)立）各層相互獨(dú)立（2 2）功能簡單）功能簡單（3 3）易實現(xiàn)）易實現(xiàn)（4 4）靈活，某層內(nèi)部可以改變，只要不影響接口）靈活，某層內(nèi)部可以改變，只要不影響接口（5 5）有助于網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化

19、和互連）有助于網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化和互連（6 6）易于理解、交換）易于理解、交換 網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)，也叫網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。它僅僅網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)，也叫網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。它僅僅抽象地規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)的層次、每層的功能，以及上、抽象地規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)的層次、每層的功能，以及上、下層接口信息。具體協(xié)議的實現(xiàn)，可以采用不同的下層接口信息。具體協(xié)議的實現(xiàn)，可以采用不同的硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法，只要不違背這種體系結(jié)構(gòu)就硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法，只要不違背這種體系結(jié)構(gòu)就可?？?。 1974 IBM SNA(System Network Architecture)，隨后隨后DEC的的DNA(Digital Network Architecture)，Br

20、oland BNA(Burroughs Network Architecture)，Apple的的Apple Talk及及Internet上上的的TCP/IP等，這些等，這些體系結(jié)構(gòu)都分層，但分法不同，層數(shù)不同，功能不體系結(jié)構(gòu)都分層，但分法不同，層數(shù)不同，功能不同，接口信息差別大，不同體系結(jié)構(gòu)難互連同，接口信息差別大，不同體系結(jié)構(gòu)難互連。 由于不同系統(tǒng)之間的相互通信是建立在各個層由于不同系統(tǒng)之間的相互通信是建立在各個層次實體之間互通的基礎(chǔ)上，因此一個系統(tǒng)的通信協(xié)次實體之間互通的基礎(chǔ)上，因此一個系統(tǒng)的通信協(xié)議是各個層次通信協(xié)議的集合。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)議是各個層次通信協(xié)議的集合。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是

21、開放的，任何兩個系統(tǒng)只要按照一種被公認(rèn)的網(wǎng)是開放的，任何兩個系統(tǒng)只要按照一種被公認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)來構(gòu)造其系統(tǒng)通信功能，并采用標(biāo)準(zhǔn)化絡(luò)體系結(jié)構(gòu)來構(gòu)造其系統(tǒng)通信功能，并采用標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議，它們之間就能夠?qū)崿F(xiàn)互通。的通信協(xié)議，它們之間就能夠?qū)崿F(xiàn)互通。 6 6。標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 一種被廣泛公認(rèn)的網(wǎng)一種被廣泛公認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是國際標(biāo)準(zhǔn)化絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織組織(ISO)的的開放系統(tǒng)互開放系統(tǒng)互連連(OSI)參考模型參考模型，它采，它采用了層次化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)用了層次化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，將一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分成構(gòu)，將一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分成七層七層定義：定義：物理層物理層、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層鏈路

22、層、網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層傳輸層、 會話層會話層、表示層表示層和和應(yīng)用層應(yīng)用層，并定義了每層實體應(yīng)提供并定義了每層實體應(yīng)提供的功能和服務(wù)的功能和服務(wù)( (如右圖如右圖) )。 OSI是一種理論模型，定義了不同計算機(jī)互聯(lián)是一種理論模型，定義了不同計算機(jī)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的框架結(jié)構(gòu)，得到了國際上的承認(rèn)，被認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的框架結(jié)構(gòu)，得到了國際上的承認(rèn)，被認(rèn)為是新一代網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，但它不是一種國際標(biāo)準(zhǔn)，是新一代網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，但它不是一種國際標(biāo)準(zhǔn)，實際的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)很少使用完整的七層結(jié)構(gòu)來構(gòu)造。實際的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)很少使用完整的七層結(jié)構(gòu)來構(gòu)造。OSI參考模型的意義在于為研究和開發(fā)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體參考模型的意義在于為研究和開發(fā)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系提供

23、了一個參照基準(zhǔn)，規(guī)范了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的功能系提供了一個參照基準(zhǔn)，規(guī)范了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的功能和服務(wù)。和服務(wù)。3.2 物理層物理層 物理層是OSI分層結(jié)構(gòu)體系中最重要的一層。它是建立在通信媒體基礎(chǔ)上的實現(xiàn)設(shè)備之間的物理接口。 物理層并不是指連接計算機(jī)的具體的物理設(shè)備或具體的傳媒體。 國際電報電話咨詢委員會CCITT（即現(xiàn)在的國際電訊聯(lián)盟ITU）對物理層的功能作如下定義: 利用物理的、電氣的、功能和規(guī)程特性在DTE和DCE之間實現(xiàn)對物理鏈路的建立、保持和拆除功能。 這里的DTE(Data Terminal Equipment)為數(shù)據(jù)終端設(shè)備, 是指數(shù)據(jù)輸入/輸出設(shè)備、終端設(shè)備或計算機(jī)等終端裝置; DCE(Dat

24、a Circuitterminal Equipment)為數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備, 是指自動呼叫應(yīng)答設(shè)備、交換機(jī)以及其它一些中間裝置的集合。 由此可見, 物理層接口協(xié)議定義了網(wǎng)絡(luò)的物理接口, 并規(guī)定了物理接口的機(jī)械連接特性、電氣信號特性、信號的功能特性以及交換電路的規(guī)程特性。這樣就保證了各個制造廠家按統(tǒng)一的物理層接口標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)出來的通信設(shè)備能夠完全兼容。物理層的功能： 1.實現(xiàn)實體之間的按位傳輸； 2.在 數(shù)據(jù)終端、數(shù)據(jù)通信設(shè)備和交換設(shè)備等設(shè)備之間完成對數(shù)據(jù)鏈路的建立、保持和拆除等操作。物理層要解決的主要問題： 實現(xiàn)位操作、數(shù)據(jù)信號的傳輸、接口設(shè)計、信號傳輸規(guī)程。物理層的接口標(biāo)準(zhǔn): 物理層直接面對各種

25、各樣的線路和信道（有線的、無線的、模擬的、數(shù)字的等），有各種各樣的通信方式（同步的、異步的、高速的、低速的、半雙工/全雙工）要把物理層協(xié)議統(tǒng)一為一種或幾種形式是很難的，但要實現(xiàn)各種終端和計算機(jī)之間的互通，又要求必須在物理層級別上保持接口部件和電路的一致性。 為了統(tǒng)一物理層的操作，國際標(biāo)準(zhǔn)的組織ISO、國際電報電話咨詢委員會CCITT、國際電氣電子工程師協(xié)會IEEE、美國電子工業(yè)協(xié)會EIA等機(jī)構(gòu)，作了大量的工作，制作了齊全的物理層標(biāo)準(zhǔn)和建議。比較成熟的標(biāo)準(zhǔn)如下： 涉及機(jī)械特性的標(biāo)準(zhǔn)，主要由ISO制定： ISO 2110數(shù)據(jù)通信25針DTE/DCE接口連接器和引腳分配。 ISO 2593數(shù)據(jù)通信3

26、4針DTE/DCE接口連接器和引腳分配。 ISO 4902數(shù)據(jù)通信37針DTE/DCE接口連接器和引腳分配。 ISO 4903數(shù)據(jù)通信15針DTE/DCE接口連接器和引腳分配。 涉及電氣、功能、規(guī)程特性的標(biāo)準(zhǔn)有V系列、X系列、I系列建議。 1. 機(jī)械特性機(jī)械特性 機(jī)械特性詳細(xì)說明了物理接口連接器的尺寸、 插針的數(shù)目、排列方式以及插頭與插座的尺寸, 電纜長度以及電纜所含導(dǎo)線的數(shù)目等。下面是幾種已被ISO標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)械接口。 ISO-2110。 數(shù)據(jù)通信用25針的DTE/DCE接口連接器與插針分配。EIARS-232C和EIARS-366A等均是與ISO- 110相兼容的標(biāo)準(zhǔn), 可用于音頻調(diào)制解調(diào)器

27、、公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的接口中。 ISO-2593。 數(shù)據(jù)通信用34針的DTE/DCE接口連接器與插針分配?？捎糜贗TU V.35建議的寬帶調(diào)制解調(diào)器中。 3.2.1 物理層的特性物理層的特性 ISO-4902。數(shù)據(jù)通信用37針和9針DTE/DCE接口連接器?？捎糜谝纛l和寬帶調(diào)制解調(diào)器中, 與EIA RS -449相兼容。 ISO-4903。數(shù)據(jù)通信用15針DTE/DCE接口連接器?？捎糜谟蒊TU X.20、X.21及X.22建議中所指定的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的接口中。 RJ-45。 數(shù)據(jù)通信用8針DTE/DCE接口連接器。 可用于由IEEE 802局域網(wǎng)中的10/100 BASE-T網(wǎng)絡(luò)接口中。 2. 電氣

28、特性電氣特性 電氣特性說明了數(shù)據(jù)交換信號以及有關(guān)電路的特性。這些特性主要包括最大數(shù)據(jù)傳輸率的說明、信號狀態(tài)(邏輯電平, 通/斷, 傳號/空號)表示電壓或電平的說明, 以及接收器和發(fā)送器電路特性的說明, 并給出了與連接電纜相關(guān)的規(guī)則等。 下圖給出幾種ITU定義的物理接口電路的電氣特性， 它們是： V.10/X.26。新型非平衡式電氣性能。 與之相兼容的標(biāo)準(zhǔn)有EIA RS -423A等。 V.11/X.26。 新型平衡式電氣特性。 與之相兼容的標(biāo)準(zhǔn)有EIA RS -422A等。 V.28。 非平衡式電氣特性。 與之相兼容的標(biāo)準(zhǔn)有EIA RS -232C。 (a)非平衡式電氣特性 (b)新型非平衡式

29、電氣 (c)特性新型平衡式電氣特性 3. 功能特性功能特性 功能特性是指接口的信號根據(jù)其來源、作用以及與其它信號之間的關(guān)系而各自所具有的特性功能。 功能特性標(biāo)準(zhǔn)主要包括接口線功能規(guī)定方法和接口線功能分類兩方面的內(nèi)容。 下面是ITU對兩個交換電路的功能特性的定義。 V.24。通過電話交換網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的DTE/DCE和DTE/ACE(Automatic Calling Equipment, 自動呼叫設(shè)備)之間的交換電路。 X.24。公共數(shù)據(jù)網(wǎng)中的DTE/DCE交換電路，它是在X.20、 X.21和X.22的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。 4.規(guī)程特性規(guī)程特性 規(guī)定了各接口層次之間的相互關(guān)系、動作發(fā)生的先后次

30、序，由這些規(guī)程來完成位傳輸功能。 ITU建議在物理層使用的規(guī)程有V.24、V.25、 V.54、 V.20等V系列標(biāo)準(zhǔn)和X.20、 X.21、 X.20 bis和X.21 bis等X系列標(biāo)準(zhǔn)。兩個系列的不同標(biāo)準(zhǔn)分別適用于各種不同的交換電路中。 詳見P72表3-2。 1. EIA RS -232C EIA RS-232C是美國電子工業(yè)協(xié)會(Electronic Industry Association, EIA)制訂的物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS(Recommended Standard)的意思是推薦標(biāo)準(zhǔn), 232是一個標(biāo)識號碼, C表示該標(biāo)準(zhǔn)已被修改過的次數(shù)。 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)是為促進(jìn)利用公共電話網(wǎng)絡(luò)

31、進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而制定的, 最初只提供一個利用公共電話網(wǎng)作為媒介, 通過調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)規(guī)范, 參見下圖。 3.2.2 物理層接口標(biāo)準(zhǔn)舉例物理層接口標(biāo)準(zhǔn)舉例RS-232C的連接 當(dāng)使用RS-232C接口直接連接兩臺計算機(jī)時, 引入了一種空調(diào)制解調(diào)器(Null Modem)的電纜, 以解決在不使用調(diào)制解調(diào)器的情況下, RS-232C接口需要DTE/DCE成對使用的問題。 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)適用于DTE/DCE之間的串行二進(jìn)制通信, 數(shù)據(jù)傳輸速率為020 kb/s, 電纜長度限制在30米內(nèi)?，F(xiàn)在, RS-232C接口不僅被廣泛用于利用電話交換網(wǎng)進(jìn)行的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信中, 而且還被廣泛用于

32、計算機(jī)與計算機(jī)之間、計算機(jī)與終端之間以及計算機(jī)與輸入/輸出設(shè)備的近程數(shù)據(jù)通信中。 機(jī)械特性：RS-232C的機(jī)械特性與ISO-2110相兼容, 即規(guī)定使用25針的連接器。 電氣特性：RS-232C的電氣特性規(guī)定, 邏輯“1”或有信號狀態(tài)的電壓范圍為-15V到-5V; 邏輯“0”或無信號狀態(tài)的電壓范圍為+5V到+15V, 所允許的線路電壓降為2 V。 功能特性：RS-232C的功能特性定義了25針連接器中的20條連接線，它們定義了兩個信道：主信道和輔助信道。輔助信道可用于在連接的兩個設(shè)備之間傳送一些輔助的控制信息, 且傳輸速率要比主信道低得多, 一般很少使用。對于主信道, 最常用的連接線有8條，

33、參見下表。RS-232C常用的功能線路表RS-232C接口的連接圖 規(guī)程特性：RS-232C的規(guī)程特性主要規(guī)定了控制信號在不同情況下有效(接通狀態(tài))和無效(斷開狀態(tài))的順序和相互的關(guān)系。例如，只有當(dāng)CC和CD信號都處于有效狀態(tài)時, 才能在DTE和DCE之間進(jìn)行操作。如果DTE要發(fā)送數(shù)據(jù), 則先要將CA置成有效狀態(tài); 當(dāng)?shù)鹊紻CE將CB置成有效狀態(tài)后, DTE方能在BA線上發(fā)送串行數(shù)據(jù)。這種握手信號對于半雙工通信是十分有用的。還有一些規(guī)程特性, 這里就不一一介紹了。 2. EIA RS -449 隨著數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展, 對物理接口的傳輸速率和傳輸距離提出了更高的要求。RS-232C接口只能提供

34、20 kb/s的傳輸速率和30 m的傳輸距離。 因此, EIA在1977年又頒布了一個標(biāo)準(zhǔn)：RS-449, 它的電氣標(biāo)準(zhǔn)可以是RS-422A或RS-423A。 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, 增強(qiáng)了抗共模干擾能力。在距離為10m時, 速率可達(dá)10Mb/s; 在距離增加到1000m時, 速率仍可達(dá)100kb/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。 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10m時, 速率可達(dá)

35、300 kb/s; 在距離增加到1000 m時, 速率為3kb/s。 由于在傳輸同樣數(shù)量的信號時, RS-422A和RS-423A需要用到更多的連接線, 因此RS-449的機(jī)械特性規(guī)定使用37針的標(biāo)準(zhǔn)連接器。它和ISO-4902中所規(guī)定的連接器相兼容。 RS-449標(biāo)準(zhǔn)的一個重要目標(biāo)是保持與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現(xiàn)的。 3.3 3.3 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 鏈鏈 路路 層層 物理層是通過通信介質(zhì)實現(xiàn)實體之間鏈路的建立、維護(hù)和拆除，形成物理連接。物理層只是接收和發(fā)送一串比特位信息，

36、不考慮信息的意義和信息的結(jié)構(gòu)。故不能解決真正的數(shù)據(jù)傳輸與控制，如異常情況處理、差錯控制與恢復(fù)、信息格式、協(xié)調(diào)通信等。 數(shù)據(jù)鏈路層提供了數(shù)據(jù)鏈路的流控和差錯校驗功能，將不可靠的物理鏈路變成可靠的數(shù)據(jù)鏈路，為網(wǎng)絡(luò)層提供傳送數(shù)據(jù)的功能和過程。1. 鏈路鏈路 直接連結(jié)兩個結(jié)點(diǎn)的一段物理線路，它是一條直接連結(jié)兩個結(jié)點(diǎn)的一段物理線路，它是一條中間沒有任何交換結(jié)點(diǎn)的點(diǎn)到點(diǎn)物理線路。中間沒有任何交換結(jié)點(diǎn)的點(diǎn)到點(diǎn)物理線路。 兩個計算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的通路，由許多兩個計算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的通路，由許多鏈路串接而成。但要在一條鏈路上傳輸數(shù)據(jù)，除物鏈路串接而成。但要在一條鏈路上傳輸數(shù)據(jù)，除物理線路外，還必須有控制

37、數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)程。理線路外，還必須有控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)程。2. 數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路（DL） 鏈路加上實現(xiàn)這些規(guī)程的軟、硬件構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈鏈路加上實現(xiàn)這些規(guī)程的軟、硬件構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈路，在數(shù)據(jù)鏈路上才能進(jìn)行通信。路，在數(shù)據(jù)鏈路上才能進(jìn)行通信。 當(dāng)采用復(fù)用技術(shù)時，一條鏈路上可以有多條數(shù)當(dāng)采用復(fù)用技術(shù)時，一條鏈路上可以有多條數(shù)據(jù)鏈路。因此，也將據(jù)鏈路。因此，也將: :鏈路稱為物理鏈路，數(shù)據(jù)鏈鏈路稱為物理鏈路，數(shù)據(jù)鏈路叫邏輯鏈路。路叫邏輯鏈路。鏈路與數(shù)據(jù)鏈路鏈路與數(shù)據(jù)鏈路幀與報文 幀與報文都是信息傳送的基本單位。對用戶而言，數(shù)據(jù)傳送的內(nèi)容是報文，它是由一定數(shù)位的二進(jìn)制代碼按一定規(guī)則編制而成的數(shù)據(jù)信息。幀是發(fā)送方與接

38、收方之間通過鏈路傳送的一個完整的消息組的信息單位。 用戶傳輸?shù)膱笪目赡苄畔⒘糠浅４螅部赡芊浅Ｐ?，它的大小是固定不變的，但幀的大小、?guī)格是有限制的。在通信中，一個報文需要幾幀進(jìn)行傳輸取決于幀的大小和報文的大小。 報文信息分正文信息和起監(jiān)控作用的信息。幀信息包括：幀起始標(biāo)志、幀結(jié)束標(biāo)志、接收站標(biāo)志、控制段、幀校驗序列及數(shù)據(jù)信息等內(nèi)容。幀與報文的本質(zhì)都是信息數(shù)據(jù)單元(具有頭和尾的應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù))。數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù) 在物理層的支持下，保證數(shù)據(jù)幀實現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)無差錯地傳輸。 數(shù)據(jù)幀是DL層傳輸?shù)母袷交瘮?shù)據(jù)單位，每幀包括要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和必要的控制信息，DL傳輸數(shù)據(jù)總是一幀一幀進(jìn)行的。 初看起來，

39、DL協(xié)議似乎無事可做，發(fā)送端只要把數(shù)據(jù)幀交給物理層，由物理層協(xié)議將組成數(shù)據(jù)幀的位流（比特流），通過物理線路傳到目的端即可，但實際是，傳輸線路故障和外界干擾會使數(shù)據(jù)出錯，發(fā)送數(shù)據(jù)速率高于接收速率時，來不及接受會丟失數(shù)據(jù)，物理層并不關(guān)心這些，所以DL層應(yīng)具有以下功能，也是DL協(xié)議的任務(wù)。1. 數(shù)據(jù)鏈路管理數(shù)據(jù)鏈路管理 建立和拆除數(shù)據(jù)鏈路。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的兩個結(jié)點(diǎn)要進(jìn)行通信時，發(fā)送方必須明確知道接收方是否已處于準(zhǔn)備接收狀態(tài)。因此，雙方必須先要交換必要的信息，建立相互關(guān)系。在傳輸過程中，維持這個數(shù)據(jù)鏈路，通信完畢時釋放這個DL，這都屬DL層管理功能。圖: 建立AB間的物理連接：A物理層向B物理層請求連接建立

40、AB間的數(shù)據(jù)鏈路連接：A的DL層向B的DL層發(fā)請求連接，B拒絕請求幀，返回A,鏈路沒建好；B同意接收幀，返回A,鏈路建好。A與B數(shù)據(jù)鏈路對等連接。2. 幀的裝配和分解幀的裝配和分解 在數(shù)據(jù)鏈路層，幀的傳送單位是幀。數(shù)據(jù)一幀一幀傳送的好處是，當(dāng)出現(xiàn)差錯時，只要傳出錯的幀，不需要傳全部數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)收到網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送數(shù)據(jù)的請求后，數(shù)據(jù)鏈路層的發(fā)送端，把網(wǎng)絡(luò)層傳下來的報文分組，附加上目的地址等DL的控制信息構(gòu)成幀，這就是幀的裝配；然后將數(shù)據(jù)幀通過DL與物理層接口逐位傳到物理層的發(fā)送端，再由物理層協(xié)議一位一位地將數(shù)據(jù)幀中的二進(jìn)制“位流”發(fā)送到接收端，上交給對方DL層；接收端收到數(shù)據(jù)幀后，檢查、剝?nèi)腄L

41、層控制信息后，把還原后的報文分組上交網(wǎng)絡(luò)層，這就是幀的分解。3. 幀的同步幀的同步 即接收端應(yīng)當(dāng)能從收到的比特流中準(zhǔn)確地識別一個幀的開始和結(jié)束。4. 流量控制與順序控制流量控制與順序控制 為防止接收端緩存能力不足而造成的數(shù)據(jù)丟失，發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率必須使接收端來得及收。當(dāng)發(fā)送速率高于接收速率時，必須采取措施，限制發(fā)送速率，同時進(jìn)行幀的順序控制，使幀的接收順序與發(fā)送順序一致。 5. 差錯控制差錯控制 為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，通常采用檢錯重發(fā)機(jī)制，即接收每收到一幀都進(jìn)行檢查，一旦有錯讓發(fā)送端重發(fā)一幀，直到正確為止。但如果重傳816次仍失敗，便作為不可恢復(fù)的故障向上層網(wǎng)絡(luò)層報告，通知網(wǎng)絡(luò)層采取措

42、施處理。6. 使收端能區(qū)分出數(shù)據(jù)和控制信息（透明傳播）使收端能區(qū)分出數(shù)據(jù)和控制信息（透明傳播） 因為數(shù)據(jù)和控制信息不僅在同一信道中發(fā)送，多數(shù)情況下，還處于同一幀中，有必要采取措施把它們區(qū)分開。 透明傳輸，即不管傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是采取什么樣的比特流組合，當(dāng)它與協(xié)議的某個控制信息完全一樣時，接收方能知道它是數(shù)據(jù)信息，而不是控制信息，這才能保證DL上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是安全可靠的。7. 尋址尋址 在一條簡單的點(diǎn)一點(diǎn)鏈路上傳數(shù)據(jù)，無尋址問題，但在多點(diǎn)鏈路上傳時，必須保證每一幀正確傳到接收方，接收方才應(yīng)知道是哪個節(jié)點(diǎn)發(fā)送的，即DL層也存在簡單的尋址問題。8. 通信控制規(guī)程通信控制規(guī)程 通信控制規(guī)程又稱傳輸控制規(guī)程。它

43、是為實現(xiàn)傳輸控制所制定的一些規(guī)格與順序。數(shù)據(jù)通信過程包括5個階段：線路連接、確定發(fā)送關(guān)系、數(shù)據(jù)傳輸、傳輸結(jié)束、拆線。 數(shù)據(jù)鏈路層的通信規(guī)程主要有兩類: 面向字符的通信規(guī)程和面向比特的通信規(guī)程。 典型的面向字符的通信規(guī)程有IBM公司的二進(jìn)制同步通信規(guī)程(Binary Synchronous Communication, BISYNC或BSC)和ISO的基本型控制規(guī)程(即ISO-1745標(biāo)準(zhǔn))。由于這種通信規(guī)程與特定的字符編碼集的關(guān)系過于密切, 兼容性較差, 并且在實現(xiàn)上也比較復(fù)雜, 故在現(xiàn)代的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)已很少使用。 面向比特的通信規(guī)程是由IBM公司于70年代初率先提出的,并將它稱為同步數(shù)據(jù)鏈路

44、控制SDLC(Synchronous Data Link Control)規(guī)程。美國國家標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會ANSI和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了規(guī)范和發(fā)展, 分別形成各自的標(biāo)準(zhǔn), 即ANSI的先進(jìn)數(shù)據(jù)通信控制規(guī)程ADCCP(Advanced Data Communication Control Procedure), ISO的高級數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC(High level Data Link Control)規(guī)程。此外, ITU X.25建議中的鏈路級也采用了一種HDLC的變種,稱為鏈路訪問規(guī)程LAP(Link Access Procedure)或平衡鏈路訪問規(guī)程LAPB(Link Acces

45、s Procedure Balanced), 并以LAPB為主要模式。IEEE 802 LLC協(xié)議也源于HDLC。 這些通信規(guī)程盡管在一些細(xì)節(jié)上存在著差異, 但總的來說是大同小異的。 同步協(xié)議與異步協(xié)議1. 同步協(xié)議同步協(xié)議 同步協(xié)議的基礎(chǔ)是同步傳輸，它分面向字符的同步協(xié)議、面向比特的同步協(xié)議和面向字節(jié)數(shù)的同步協(xié)議。同步協(xié)議規(guī)定以幀作為傳輸單位。采用同步協(xié)議的傳輸能比較有效地利用信道，便于差錯控制與流量控制等功能的實現(xiàn)。2. 異步協(xié)議異步協(xié)議 異步協(xié)議的基礎(chǔ)是異步傳輸，它規(guī)定以字符為獨(dú)立的傳輸信息單位進(jìn)行傳輸。由于在采用異步協(xié)議的傳輸中，傳輸每一個字符都需要增加冗余位，信道利用率低，通常用于數(shù)

46、據(jù)率較低的場合。 由于HDLC是一種面向比特的數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程，具有高效率、高可靠性以及能傳輸任意代碼等特點(diǎn), 故被廣泛采用，如X.25和幀中繼廣域網(wǎng)以及IEEE 802局域網(wǎng)等。 1. 基本概念基本概念 鏈路承載信息是從信源開始到信宿結(jié)束的。作為鏈路層協(xié)議，應(yīng)能滿足多種數(shù)據(jù)鏈路的要求，即: 點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路; 半雙工和全雙工操作; 主次站結(jié)構(gòu)和對等站結(jié)構(gòu)間的相互作用; 長距離和短距離鏈路。 HDLC通信規(guī)程通信規(guī)程 為此, HDLC定義了三種類型的站、三種鏈路結(jié)構(gòu)和三種數(shù)據(jù)傳送操作方式。 (1) 站類型 HDLC將站點(diǎn)分為三種類型: 主站、次站和復(fù)合站。 主站在通信過程中負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)鏈路實

47、行全面的管理, 包括發(fā)起傳輸、組織數(shù)據(jù)流、執(zhí)行鏈路級差錯控制與恢復(fù)等。 次站則受控于主站, 它只能按照主站的命令執(zhí)行相應(yīng)的操作。 復(fù)合站是指具有主站和次站雙重功能的站, 兩個復(fù)合站之間可以完全對等地進(jìn)行通信。換句話說, 復(fù)合站具有平衡的鏈路控制能力。 (2) 三種數(shù)據(jù)鏈路 HDLC定義了三種數(shù)據(jù)鏈路: 不平衡式鏈路結(jié)構(gòu)、對稱型鏈路結(jié)構(gòu)和平衡式鏈路結(jié)構(gòu)，如下圖所示。 不平衡式鏈路結(jié)構(gòu)是由一個主站和多個次站通過一條鏈路連接而成的。該鏈路可以是點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)、 雙向交替或雙向同時、交換或非交換的。主站負(fù)責(zé)對鏈路實施控制,通過發(fā)送命令幀, 將次站置于某種邏輯狀態(tài)和適當(dāng)?shù)牟僮鞣绞健?次站響應(yīng)主站的命令

48、, 執(zhí)行相應(yīng)的操作, 并向主站回送應(yīng)答幀作為響應(yīng)。它們之間可以相互交換數(shù)據(jù)和控制信息, 并按規(guī)定執(zhí)行鏈路級的差錯控制和恢復(fù)功能。 不平衡式鏈路結(jié)構(gòu)平衡式鏈路結(jié)構(gòu) (3) 操作方式 HDLC規(guī)定了三種數(shù)據(jù)傳送操作方式: 正常響應(yīng)方式NRM(Normal Response Mode)、異步響應(yīng)方式ARM(Asynchronous Response Mode)和異步平衡方式ABM(Asynchronous Balance Mode)。 NRM是一種不平衡式鏈路結(jié)構(gòu)的操作方式。在該方式下, 次站只是在確切地接收到來自主站的允許傳輸?shù)拿钪? 方可開始響應(yīng), 傳送一幀或多幀數(shù)據(jù), 同時保持占線狀態(tài)。次

49、站必須明確地表示哪一幀是最后的響應(yīng)幀。 次站在發(fā)出最后的響應(yīng)幀后, 將停止發(fā)送, 直到再次收到主站的確切的允許傳輸命令后才能重新開始傳輸。 這種異步傳輸可以是一幀或多幀; 可以用來傳送數(shù)據(jù),也可以用來傳送次站的狀態(tài)變化信息。 ABM是一種平衡式鏈路結(jié)構(gòu)的操作方式。 在該方式下, 復(fù)合站可以自動地決定數(shù)據(jù)的傳輸, 而不必得到另一個復(fù)合站的允許。這種異步傳輸可以是一幀或多幀; 既可以用來傳送數(shù)據(jù), 也可以用來傳送發(fā)送站的狀態(tài)變化信息。 2. HDLC幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) 在HDLC中, 不論傳送數(shù)據(jù)還是傳送控制或狀態(tài)信息, 都是以幀(Frame)為基本單位的。HDLC幀的基本格式如下圖所示(P84)。 H

50、DLC的幀格式 HDLC幀格式中各個字段的含義如下: (1) 標(biāo)志(F) 標(biāo)志F表示一個幀的開始和結(jié)束, 其位模式為01111110。 標(biāo)志序列是用于幀同步的。在一個幀的中間不允許出現(xiàn)與標(biāo)志相同的位模式, 通常采用位插入的方法來實現(xiàn)透明性傳輸。 (2) 地址(A) 對于命令幀, 該字段為對方的站地址; 對于響應(yīng)幀, 則該字段指出的是本站地址。 (3) 控制(C) 控制C用于定義幀類型幀類型。 HDLC定義了如下三種幀(參見下表): HDLC幀類型 信息幀(I幀): 用于信息的傳輸。每個I幀都有一個發(fā)送序號N(S)、一個接收序號N(R)和一個探詢/終止(P/F)位。發(fā)送站用N(S)來指出所發(fā)送幀

51、的序號。接收站用N(R)給出確認(rèn),表示已正確接收到N(R)-1個幀。下一個要接收的幀序號為N(R)。 P/F位隨傳輸過程而被置“1”或置“0”。 I幀的作用是提供面向連接的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制， 它把含有信息字段的編號幀依次傳送到鏈路上。兩個站相互傳送信息幀時, 其幀的編號相互獨(dú)立。在控制字段不擴(kuò)展的情況下, 幀的序號以8為模, 這意味著發(fā)送站在沒有收到接收站應(yīng)答確認(rèn)的情況下, 可連續(xù)發(fā)送I幀的數(shù)量最多為7(23-1)。 監(jiān)控幀(S幀): 用于在面向連接的數(shù)據(jù)傳輸過程中執(zhí)行數(shù)據(jù)鏈路的監(jiān)控功能, 如確認(rèn)、要求重發(fā)和請求暫停等。 其中, S字段用于定義S幀的類型, 共有4種S幀： 接收準(zhǔn)備好(RR)：接收

52、站使用RR幀對接收到的I幀進(jìn)行應(yīng)答， 表示已準(zhǔn)備好接收第N(R)號I幀， 同時表示已正確接收到N(R)-1號以前所有的I幀。 接收未準(zhǔn)備好(RNR)：接收站使用RNR幀對接收到的I幀進(jìn)行應(yīng)答，表示暫時不能接收第N(R)號I幀，但同時表示已正確接收到N(R)-1號以前所有的I幀。 發(fā)送站可以做好發(fā)送第N(R)號I幀的準(zhǔn)備。 請求重發(fā)(REJ)：接收站使用REJ幀對接收到的I幀進(jìn)行應(yīng)答，請求對方重發(fā)從N(R)號幀開始的各個I幀, 同時表示已正確接收到N(R)-1號以前所有的I幀。 選擇請求重發(fā)(SRE)：接收站使用SREJ幀對接收到的I幀進(jìn)行應(yīng)答， 請求對方只重發(fā)第N(R)號幀, 而其它編號的I幀

53、已全部被正確接收。 S幀不含信息字段, 故不設(shè)發(fā)送序號。 無編號幀(U幀): 用于提供無連接數(shù)據(jù)傳輸和鏈路控制功能, 如設(shè)置工作方式、拆除鏈路等。其中, M字段用于定義U幀的類型, 共有19種U幀： 設(shè)置NRM方式(SNRM)：主站用來設(shè)置次站按NRM方式操作。 設(shè)置ARM方式(SARM)：主站用來設(shè)置次站按ARM方式操作。 設(shè)置ABM方式(SABM)：復(fù)合站用來設(shè)置另一個復(fù)合站按ABM方式操作。 設(shè)置擴(kuò)展的NRM方式(SNRME)：擴(kuò)展的NRM方式是指將幀控制字段擴(kuò)展為2個字節(jié)的NRM方式。與此類似, 還有SARME、 SABME, 它們分別與SARM和SABM相對應(yīng)。 斷開連接(DISC)

54、：用來終止初始時所建立的各種操作方式。 無編號確認(rèn)(UA)：用來對命令幀進(jìn)行肯定式應(yīng)答。 命令幀拒收(CMDR)：次站用來向主站報告接收到一個有錯誤的命令幀, 并在信息字段中給出命令被拒收的原因。 無編號信息幀(UI)：發(fā)送站用來發(fā)送無編號的信息幀， 實現(xiàn)基于無連接數(shù)據(jù)報方式的數(shù)據(jù)通信。 無編號探詢(UP)：用來同時探詢多個站地址。 置初始化方式(SIM)：主站用來初始化次站。 當(dāng)次站初始化操作完成后, 要回送UA幀進(jìn)行應(yīng)答。 請求初始化方式應(yīng)答(RIM)：當(dāng)主站使用命令設(shè)置操作方式時， 如果次站未準(zhǔn)備就緒且希望初始化時, 可用RIM去應(yīng)答主站的操作方式設(shè)置命令, 并請求主站發(fā)送SIM命令。

55、復(fù)位命令(RSET)：在數(shù)據(jù)傳輸過程中, 如果鏈路發(fā)生故障，則發(fā)送站可使用RSET命令通知接收站復(fù)位鏈路, 這時雙方都要復(fù)位各自的幀編號。 交換標(biāo)識命令/應(yīng)答(XID)：用于在兩個站之間交換標(biāo)識信息。信息字段的格式和內(nèi)容由HDLC規(guī)程的使用者自行定義。 請求斷開應(yīng)答(RD)：次站用來請求主站發(fā)送斷開連接(DISC)的命令。 斷開方式應(yīng)答(DM)：次站用來響應(yīng)主站的操作方式設(shè)置命令, 拒絕按命令要求來設(shè)置操作方式。 (4) 信息(I) 信息I用于傳送用戶數(shù)據(jù)。 信息字段的長度是可變的, 在理論上是不限長度的, 但在實際中要受到FCS校驗?zāi)芰?、站點(diǎn)緩沖區(qū)大小等具體因素的限制。國際上較常用的信息字段

56、長度是1 0002 000 bit。 (5) 幀校驗(FCS) 采用16位的CRC校驗碼, 其生成多項式為x16+x12+x5+1。關(guān)于HDLC幀格式，需要進(jìn)一步說明的是: (1) 地址和控制字段的擴(kuò)展 地址字段和控制字段可按8位位組的倍數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。 地址字段的擴(kuò)展。如果雙方事先約定地址字段是可以擴(kuò)展的, 則地址字節(jié)的第1位為0時, 表示它后面的字節(jié)仍為地址字節(jié), 依次類推, 直到出現(xiàn)一個第1位為1的字節(jié)為止, 該字節(jié)就是地址字段的最后一個字節(jié)。 控制字段的擴(kuò)展。控制字段可以擴(kuò)展為兩個字節(jié)，擴(kuò)展后的控制字段主要增加了N(S)和N(R)的長度, 即由原來的3位增加到7位, 序號的模數(shù)由原來的8增

57、加到128。控制字段的擴(kuò)展是通過相應(yīng)的U幀來設(shè)置的。 (2) 無效幀無效幀是指沒有用兩個標(biāo)志(F)作邊界的幀, 或者兩個標(biāo)志之間的位數(shù)小于32位的超短幀。 (3) P/F位的作用 探詢位P是主站用來請求(探詢)次站發(fā)送信息或作出響應(yīng)的。終結(jié)位F是次站用來響應(yīng)主站探詢的。在NRM方式中, 主站可以通過發(fā)送P位為1的S幀來請求I幀或響應(yīng)。次站必須在收到P位為1的命令幀之后才能傳輸, 當(dāng)發(fā)送最后一幀時, 將F位置1, 表示本次傳送終結(jié)。 直到再次收到主站的P位為1的命令幀后, 才啟動下一輪的傳輸。 在ARM方式中,主站可以通過發(fā)送P位為1的幀來迫使次站對該幀作出響應(yīng)。次站在收到P位為1的幀后,應(yīng)回送

58、一個F位為1的應(yīng)答幀, 作為對收到P位為1幀的響應(yīng)。 在ABM方式中,發(fā)送站可以通過發(fā)送P位為1的幀來要求接收站對該幀作出響應(yīng)。接收站應(yīng)回送一個F位為1的應(yīng)答幀作為響應(yīng)。 此外, 在主站或發(fā)送站在發(fā)送P位為1的命令幀后, 必須等到次站或接收站發(fā)來的F位為1的應(yīng)答幀之后, 才能發(fā)送新的P位為1的命令幀。 網(wǎng)絡(luò)層是通信子網(wǎng)的最高層，是高層與低層協(xié)議之間的界面層。網(wǎng)絡(luò)層為端到端傳輸數(shù)據(jù)提供面向連接的或無連接的服務(wù)。所謂端到端端到端是指源端向目的端傳輸數(shù)據(jù)過程中可能要經(jīng)過很多中間節(jié)點(diǎn)，這些中間節(jié)點(diǎn)并不關(guān)心數(shù)據(jù)的內(nèi)容，而提供一種轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，選擇適當(dāng)?shù)穆窂睫D(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，最終達(dá)到目的端。 網(wǎng)絡(luò)層的主要功能主要功能

59、就是實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)連接，為傳輸層提供整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)兩個用戶之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?。由于DL層協(xié)議解決兩個相鄰結(jié)點(diǎn)間（一條鏈路）的數(shù)據(jù)通信問題。因此，網(wǎng)絡(luò)層所研究和解決的研究和解決的問題問題如下：1）為上一層傳輸層提供服務(wù)2）路由選擇：從源結(jié)點(diǎn)到目的結(jié)點(diǎn)往往有多條通路，怎樣選擇最合適的。3.4 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層3）流量控制：全網(wǎng)范圍內(nèi)，為每個結(jié)點(diǎn)合理地分配緩沖區(qū)，防止“擁塞”和“死鎖”（DL層的流量控制主要是發(fā)送速率和接收速率匹配）4）網(wǎng)絡(luò)互連連接的建立、保持和終止問題：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信雙方經(jīng)過幾個不同網(wǎng)絡(luò)時，涉及大量的互聯(lián)問題。網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù) 網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)分：面向連接的虛電路面向連

60、接的虛電路與面向面向無連接的數(shù)據(jù)報無連接的數(shù)據(jù)報兩大類。 在網(wǎng)絡(luò)層中，面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與面向無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的具體實現(xiàn)是：虛電路服務(wù)與數(shù)據(jù)報的服務(wù)。虛電路與數(shù)據(jù)報的比較虛電路與數(shù)據(jù)報的比較特點(diǎn)特點(diǎn) 虛電路虛電路數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報端端連接 需要 不要目的地址建立連接時需要每個組都需要端端的差錯控制及流量控制 網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé) 由傳輸層負(fù)責(zé)分組順序按發(fā)送順序提交 不保證分析：虛電路提供了更加完善的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，具有差錯、流控功能，分組順序控制能力，適應(yīng)于可靠性較高的場合。數(shù)據(jù)報往往具有更高的傳輸效率，更適合事務(wù)處理系統(tǒng)。路由選擇算法路由選擇算法 網(wǎng)絡(luò)層概念是建立在互連網(wǎng)基礎(chǔ)上的，所謂互連網(wǎng)是各種通信子網(wǎng)通過