计算机网络的层次化结构.ppt

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1、计算机网络的层次化计算机网络的层次化结构结构2-1 引引 言言 凡是通过计算机网络可以相互访问的计算机系统就叫作凡是通过计算机网络可以相互访问的计算机系统就叫作“开放式系统开放式系统”。开放式系统互连是一个很复杂的问题。开放式系统互连是一个很复杂的问题。基于功能分层的网络体系结构，是一种基于功能分层的网络体系结构，是一种对复杂系统对复杂系统的分层化设计技术的分层化设计技术。利用这种技术，可以将不易处。利用这种技术，可以将不易处理的复杂而庞大的设计问题转化成为一些较容易研理的复杂而庞大的设计问题转化成为一些较容易研究和处理的局部问题，即究和处理的局部问题，即“单层单层”设计问题。设计问题。我们要

2、掌握如下几个重要方面：我们要掌握如下几个重要方面：认识计算机间通信过程是分层的进行的；认识计算机间通信过程是分层的进行的；了解如何构建一种分层的网络体系结构；了解如何构建一种分层的网络体系结构；了解分层的多和少对计算机网络的性能和实现有何影响了解分层的多和少对计算机网络的性能和实现有何影响？2-1-1 计算机间的分层通信计算机间的分层通信计算机网络中，不管是用户间的应用操作还是网络计算机网络中，不管是用户间的应用操作还是网络系统本身的运作过程，最基本的活动是计算机之间系统本身的运作过程，最基本的活动是计算机之间的机间通信。的机间通信。剖析计算机间通信的真实过程，是构建和理解网络剖析计算机间通信

3、的真实过程，是构建和理解网络体系结构的基础。体系结构的基础。从简单的普通电话、电报通信到复杂的计算机通信，从简单的普通电话、电报通信到复杂的计算机通信，通信过程及其功能分布都剖析成为逻辑上分层地进通信过程及其功能分布都剖析成为逻辑上分层地进行的综合过程。行的综合过程。请看下面的实例：请看下面的实例：普通电报通信的分层处理过程普通电报通信的分层处理过程发报人收报人报文认知与理解规则报文编码报文译码报文的编码/译码规则发报局收报局电报局间通信规则电报通信网发报机收报机数据传输规则计算机间通信的分层处理过程计算机间通信的分层处理过程计算机间通信的分层处理过程计算机间通信的分层处理过程（以传送计算机文

4、件为例）以传送计算机文件为例）以传送计算机文件为例）以传送计算机文件为例）主机A文件存储器主机B文件存储器文件传输进程文件接收进程文件进程间通信协议通信服务设施主机-主机间通信协议数据通信网络网络接入协议网络内部各种通信协议网络接入协议2-1-1 计算机间的分层通信（续）计算机间的分层通信（续）几个基本概念：一、比特率 数字通信的内容是以二进制数的形式发送的，每个二进制数占一个二进制位（比特），每秒传送的比特数就是信道传输的比特率。二、协议 协议指的是两台通信设备之间管理数据交换的一整套规则。简单的说即为共同遵守的规则2-1-1 计算机间的分层通信（续）计算机间的分层通信（续）三、同等层协议(

5、Peer Protocol)层次化结构的网络中，每一层的功能都有明确的定义，计算机之间的通信是通过两个节点的同等层的协议实现的。四、层间服务与接口 每一个上面功能层的工作都是依托它的下一层所提供的支撑来运行的，这个支撑就是“服务服务”。每一层对上层提供透明的服务。每一层对上层提供透明的服务。五、主/从的概念主动发送通信请求主被动聆听从主/主的概念2-1-1 计算机间的分层通信（续）计算机间的分层通信（续）结论：结论：任一对应用实体（每一层中活跃的元素，可任一对应用实体（每一层中活跃的元素，可以是进程或硬件）之间的通信，实际上是同时在以是进程或硬件）之间的通信，实际上是同时在不同层次上不同层次上

6、“对等实体对等实体”的各自协调工作的各自协调工作(即分层通即分层通信过程信过程)来配合完成的，是所有各功能层上通信过来配合完成的，是所有各功能层上通信过程的总效果。程的总效果。基于系统分层功能的通信概念，即形成了网基于系统分层功能的通信概念，即形成了网络系统的分层体系结构络系统的分层体系结构(Layered architecture)六、单工通信和双工通信的概念单工通信单工通信半双工通信半双工通信双工通信双工通信2-1-2 计算机网络的分层模型计算机网络的分层模型最高层最高层较低层较低层最低层最低层传 输 介 质实线表示：物理通信虚线表示：虚拟通信u在现实的通信系统中，真实的数据传递关系必须在

7、现实的通信系统中，真实的数据传递关系必须是是“物理通信物理通信”。（图中纵向的信息流是真实的信息传输途径（图中纵向的信息流是真实的信息传输途径）u网络体系结构中的一对同层实体之间的通信过程，网络体系结构中的一对同层实体之间的通信过程，是同等层之间的是同等层之间的“虚拟通信虚拟通信”（物理层除外）。（物理层除外）。（图中横向的虚线信息流在同等层之间的流动只是（图中横向的虚线信息流在同等层之间的流动只是一种一种“逻辑逻辑”上的概念）上的概念）2-1-3 网络模型网络模型应用层运输层网络层链路层物理层应用层运输层网络层链路层物理层传输介质原始的比特流数据帧数据包（报文分组）报文（段）报文2-1-4I

8、SO/OSI 七层标准模型七层标准模型应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层协议应用层协议表示层协议表示层协议会话层协议会话层协议运输层协议运输层协议物理层协议物理层协议物理层协议物理层协议网络层协议网络层协议链路层协议链路层协议网络层协议网络层协议链路层协议链路层协议通信通信子网子网应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层2-1-5 TCP/IP体系模型体系模型7应用层应用层6表示层表示层5会话层会话层4运输层运输层3网络层网络层2链路层链路层1物理层物理层通信子网层通信子网层电话网电话网X.25网网局域网局域网无线网无线网运输层协议运输层协议TCP应用层应用层网络层协议

9、网络层协议IP OSI 体系模型体系模型2-2 物理层物理层 物理层是层次化模型中最低的一个功能层，它是开放物理层是层次化模型中最低的一个功能层，它是开放系统互连通信的物理基础，因为该层在以物理媒体为基础系统互连通信的物理基础，因为该层在以物理媒体为基础的数据线路上，完成数据码位的数据线路上，完成数据码位(比特比特)的真实传输过程，故的真实传输过程，故谓之谓之“物理层物理层”。物理层的任务：物理层的任务：将信息用适合传输媒体的将信息用适合传输媒体的“物理物理”特性的特性的方式传送到媒体上去进行传输。方式传送到媒体上去进行传输。该层主要完成三个方面的功能：该层主要完成三个方面的功能：1 1、物理

10、连接物理连接的建立与拆除；的建立与拆除；2 2、物理服务、物理服务数据单元传输数据单元传输；3 3、物理层管理。、物理层管理。2-2-1 物理传输媒体物理传输媒体 传输媒体又称为通信介质或媒体，它的特性直接影响传输媒体又称为通信介质或媒体，它的特性直接影响通信的质量指标，如：通信的质量指标，如：信道容量信道容量、数据传输速率数据传输速率、误码误码率率、及、及线路费用线路费用等。等。可以从两大方面来了解传输介质的特性：可以从两大方面来了解传输介质的特性：l 物物理理特特性性物物理理结结构构、形形态态尺尺寸寸、覆覆盖盖范范围围、价价格格，以及连通性与使用方便性等；以及连通性与使用方便性等；l 传传

11、输输特特性性可可用用的的信信号号带带宽宽、原原始始误误码码率率、传传输输损损耗，以及抗干扰能力等。耗，以及抗干扰能力等。网络中的传输介质有网络中的传输介质有电话线、同轴电缆、双绞线、光电话线、同轴电缆、双绞线、光导纤维电缆、无线与卫星通信信道。导纤维电缆、无线与卫星通信信道。一、光纤 用光传输数据用光传输数据 u 光纤通过传递光脉冲来进行数字通信，有光脉冲相当光纤通过传递光脉冲来进行数字通信，有光脉冲相当于传输于传输“1”1”，而没有光脉冲相当于传输，而没有光脉冲相当于传输“0”0”。u 一根光纤中每秒传递几百个一根光纤中每秒传递几百个“太太”位（位（10101212）的信息速）的信息速率，所

12、以它是目前最理想的宽带传输介质。率，所以它是目前最理想的宽带传输介质。光纤作为传输介质，它具有许多优点，例如：光纤作为传输介质，它具有许多优点，例如：l 传输频带非常宽，因而通信容量大；传输频带非常宽，因而通信容量大；l 误码率极低，传输损耗小，无中继传输距离长；误码率极低，传输损耗小，无中继传输距离长；l 不受雷电和电磁干扰，本身也无相互串扰和辐射，所以不受雷电和电磁干扰，本身也无相互串扰和辐射，所以安全性和保密性好；体积小，重量轻。安全性和保密性好；体积小，重量轻。各种类型的光缆各种光缆各种光缆各种光缆各种光缆各种光缆内部结构各种光缆内部结构各种光缆内部结构各种光缆内部结构光纤跳线光纤跳线

13、光纤跳线光纤跳线ST-STST-ST光纤跳线光纤跳线光纤跳线光纤跳线ST-SCST-SC光纤跳线光纤跳线光纤跳线光纤跳线SC-SCSC-SC 双绞线有屏蔽型双绞线双绞线有屏蔽型双绞线STP和无屏蔽型双绞线和无屏蔽型双绞线UTP两类，一般泛指两类，一般泛指无屏蔽型双绞线，常用的有无屏蔽型双绞线，常用的有UTP-3，UTP-5等，采用等，采用RJ-45头（头（8芯）芯）。用于局域网中数据信号传输，用于局域网中数据信号传输，与集线器的距离最大为与集线器的距离最大为100100米，米，可用可用速率为速率为10Mb/s至至100Mb/s。特点：特点：布线容易、接口便宜，布线容易、接口便宜，属于属于性能适

14、中的经济实用型介质。性能适中的经济实用型介质。二、双绞线TIA/EIA 568A或TIA/EIA 568B1 2 3 4 5 6 7 8 568A 568B1 白绿 白橙2 绿 橙3 白橙 白绿4 蓝 蓝5 白蓝 白蓝 6 橙 绿7 白棕 白棕8 棕 棕三、同轴电缆：电缆的两个末端一定需要电缆的两个末端一定需要1 1个终结器。个终结器。50505050欧姆同轴电缆：欧姆同轴电缆：欧姆同轴电缆：欧姆同轴电缆：又称又称基带同轴电缆基带同轴电缆，广泛用于局域，广泛用于局域网中传输基带数字信号。可用距离在网中传输基带数字信号。可用距离在1 1公里以内，数据信号公里以内，数据信号传输速率上限可达传输速率

15、上限可达50Mb/s 。75 75 75 75欧姆同轴电缆：欧姆同轴电缆：欧姆同轴电缆：欧姆同轴电缆：又称又称宽带同轴电缆宽带同轴电缆，就是公用天，就是公用天线电视系统线电视系统CATV中的标准传输电缆，一般用于模拟传输系中的标准传输电缆，一般用于模拟传输系统，适于用在城域网中。在作数字传输应用时，必须将其统，适于用在城域网中。在作数字传输应用时，必须将其数字信号转换成模拟信号在缆线上多路复用传输。数字信号转换成模拟信号在缆线上多路复用传输。特点：特点：由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有较高的由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有较高的抗干扰能力，比较宽的可用频带；抗干扰能力，比较宽的可用频带

16、；无中继传输距离比双绞无中继传输距离比双绞线略长，线略长，但是价格比双绞线贵，且但是价格比双绞线贵，且步线、连接、接口不方步线、连接、接口不方便，现应用已不是很多。便，现应用已不是很多。四、无线通信 主要有：微波通信、微波通信、红外通信、红外通信、激光通信、激光通信、卫星通信。卫星通信。数据传输速率数据传输速率:数字通信的内容是以二进制的方数字通信的内容是以二进制的方式发送的，每位二进制所含的信息量是式发送的，每位二进制所含的信息量是1比特，每秒可以比特，每秒可以传输的比特数就是信道传输的比特率。传输的比特数就是信道传输的比特率。带宽：带宽：带宽是指在一个物理信道内可以传输信号频率的带宽是指在

17、一个物理信道内可以传输信号频率的范围。电话线的信号传输频率范围从范围。电话线的信号传输频率范围从 300 Hz 到到4000 Hz，带宽为，带宽为3700Hz。带宽越宽，媒体的数据传输容量就越大。带宽越宽，媒体的数据传输容量就越大。带宽不等同于数据传输速率，后者单位是比特每秒带宽不等同于数据传输速率，后者单位是比特每秒（bps）时延：时延：信号不论是在何种媒体中传输，总要经过一定信号不论是在何种媒体中传输，总要经过一定时间，这就是时间，这就是“时延时延”。一种媒体内，传输信号的时延值。一种媒体内，传输信号的时延值在信道长度固定了以后是不可变的，不可能通过减低时延在信道长度固定了以后是不可变的，

18、不可能通过减低时延来增加容量。来增加容量。带宽和时延是反映网络通信信道的两个主要参数带宽和时延是反映网络通信信道的两个主要参数。2-2-2 传输中基本概念与技术传输中基本概念与技术编码和解码（编码和解码（Coding and Decoding）将计算机内部的二进制的将计算机内部的二进制的TTL电平脉冲转变成合适物理电平脉冲转变成合适物理媒体内传送的一种能量形式的代码，以便减少传输过程中的媒体内传送的一种能量形式的代码，以便减少传输过程中的能量损失，降低误码率，这就是能量损失，降低误码率，这就是“编码编码”。将这个能量形式。将这个能量形式的信息转换回原来的数字信号，这就是的信息转换回原来的数字信

19、号，这就是“解码解码”。计算机网络中常用的有三种：计算机网络中常用的有三种：RS-232C异步串行异步串行ASCII码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。调制与解调（调制与解调（Modulation and Demodulation）对数字数据的模拟信号编码（更通常地称为对数字数据的模拟信号编码（更通常地称为“调制调制”）。）。调调制就是利用一个固定频率的正弦波作制就是利用一个固定频率的正弦波作载波载波，以要传送的数字，以要传送的数字脉冲信号为脉冲信号为控制信号控制信号，让载波的某个物理特性（如振幅、频，让载波的某个物理特性（如振幅、频率、相位等）按照该控制信号

20、发生相应的变化；从调制后的率、相位等）按照该控制信号发生相应的变化；从调制后的载波信号中还原出数字信号的过程就是载波信号中还原出数字信号的过程就是“解调制解调制”。常用的调制方式有：常用的调制方式有：1 1、幅度调制（调幅、幅度调制（调幅AM）2 2、频率调制（调频、频率调制（调频FM）3 3、相位调制（调相、相位调制（调相PM）在数据通信系统中大多以在数据通信系统中大多以载波调幅传输载波调幅传输为主。为主。SDH技术（技术（同步数据传输系统同步数据传输系统）SDH技术它是一种可以方便的提供时分复用的基础网技术它是一种可以方便的提供时分复用的基础网络通信技术，利用络通信技术，利用SDH的复用设

21、备，可以将光纤的带宽按照的复用设备，可以将光纤的带宽按照需要的传输速率来分割，每一条分割出的信道都可以用来作需要的传输速率来分割，每一条分割出的信道都可以用来作为单独的通信电路通到用户的计算机上去。在为单独的通信电路通到用户的计算机上去。在SDH系统系统上分上分割出的专线业务称为割出的专线业务称为DDN(Digital Date Network)。ATM技术（技术（异步传输模式异步传输模式）它比它比SDH在分配在分配光纤的带宽方面具有更大的灵活性。而且光纤的带宽方面具有更大的灵活性。而且它同时支持它同时支持DDN专线业务和电信部门的传统的业务。专线业务和电信部门的传统的业务。直接在光纤上传直接

22、在光纤上传IP的技术的技术用户的网络接入技术用户的网络接入技术 1、综合业务数字网（、综合业务数字网（ISDN）2、高速数字接入设备（、高速数字接入设备（ADSL，xDSL）。ADSL（非（非对称数字用户线环路）是一种非对称的对称数字用户线环路）是一种非对称的DSL技术，所谓非对称是指用技术，所谓非对称是指用户线的上行速率与下行速率不同，上行速率低，下行速率高，特别适户线的上行速率与下行速率不同，上行速率低，下行速率高，特别适合传输多媒体信息业务，如视频点播、多媒体信息检索和其他交互式合传输多媒体信息业务，如视频点播、多媒体信息检索和其他交互式业务。业务。ADSL能够提供下行能够提供下行8Mb

23、ps/上行上行1Mbps的最高独占带宽的最高独占带宽,现有的现有的ADSL Modem是是10M以太网连接方式，以太网连接方式，ADSL是点到点连接是点到点连接,保密性好保密性好,3、同轴电缆宽带调制解调器（、同轴电缆宽带调制解调器（Cable Modem）Cable Modem能够提供下行能够提供下行36Mbps/上行上行10Mbps的最高的最高共享带宽。实际情况是为了对付线路的问题共享带宽。实际情况是为了对付线路的问题(噪声噪声/损耗损耗/干扰干扰.)也有都也有都采用采用QPSK调制，使得上下行都是调制，使得上下行都是10Mbps的理论速度。（共享带宽）的理论速度。（共享带宽）4、局域网（

24、、局域网（LAN）5、无线接入（、无线接入（Wireless）WIFI与与WPA本地异步通信接口本地异步通信接口RS-232C RS232-C被用于计算机与被用于计算机与Modem、键盘或终端之类键盘或终端之类的设备之间传输字符。的设备之间传输字符。RS-232C协议是以字节为单位的信协议是以字节为单位的信息的传送协议。息的传送协议。它允许发送者在任何时刻发送一个字符，而且它允许发送者在任何时刻发送一个字符，而且在发送一个字符后进入任意等待状态。由于采用异步方式，发送在发送一个字符后进入任意等待状态。由于采用异步方式，发送方与接收方不需要就发送和接收信息进行交互与合作。方与接收方不需要就发送和

25、接收信息进行交互与合作。RS232-C规定了详细的机械特性、电气特性和功能特规定了详细的机械特性、电气特性和功能特性。性。接口线的信号电平规定接口线的信号电平规定-5-15伏代表逻辑伏代表逻辑“1”和和“断开断开”，+5+15伏代表逻辑伏代表逻辑“0”和和“接通接通”。标准还规定。标准还规定用用7个比特表示一个比特表示一个字符个字符 等。等。2-2-3 物理接口标准和信道复用技术物理接口标准和信道复用技术RS-232C传输一个字符时的波形传输一个字符时的波形 1 1 0 0 1 0 015V+15V起始比特起始比特终止比特终止比特接口标准接口标准RS-232C（续）（续）RS-232采用符合采

26、用符合ISO2110标准的标准的25芯连接器。标准还规芯连接器。标准还规定连接器的阳面定连接器的阳面(带插针的一头带插针的一头)安装在安装在DTE一侧，阴面一侧，阴面(带带针孔的一头针孔的一头)安装在安装在DCE一侧。标准还规定最大连接距离一侧。标准还规定最大连接距离不超过不超过15米。米。RS-232定义了定义了21根接口线的功能，每根线具有一个功能。根接口线的功能，每根线具有一个功能。TRGCTRGC数据数据数据数据接口标准接口标准RS-232C（续）（续）u机械特性标准：机械特性标准：规定了数据终端设备（规定了数据终端设备（DTE）和数据和数据终接设备（终接设备（DCE）之间的连接器形式

27、，包括连接器规格指之间的连接器形式，包括连接器规格指标、交换信号的插针排列、接插栓锁措施和安全措施等。标、交换信号的插针排列、接插栓锁措施和安全措施等。具体有：具体有：ISO2110、ISO2593、ISO4902、ISO4903等。等。u电气特性标准：电气特性标准：规定了规定了DTE和和DCE之间的接口电路上之间的接口电路上信号发生器与接收器的电器特性。信号发生器与接收器的电器特性。u功能特性标准：功能特性标准：规定了规定了DTE和和DCE之间包括数据传送、之间包括数据传送、控制、定时和接地等几类引线上的功能。控制、定时和接地等几类引线上的功能。u规程特性标准：规程特性标准：规定了规定了DT

28、E和和DCE之间接口电路所使之间接口电路所使用的规程，即信号时序的应答关系和操作过程的规程。用的规程，即信号时序的应答关系和操作过程的规程。具体内容见教材具体内容见教材P78-P79。几种常用传输介质的通信接口标准几种常用传输介质的通信接口标准 采采用用多多多多路路路路复复复复用用用用器器器器（MUXMUX）将将来来自自多多个个输输入入线线路路的的数数据据组组合合调调制制成成一一路路复复用用数数据据，并并将将此此数数据据信信号号送送上上高高容容量量的的数数据据链链路路；接接收收端端接接收收复复用用的的数数据据流流，依依照照信信道道分分离离还还原原为为多多路数据，并将它们送到适当的输出电路上。路

29、数据，并将它们送到适当的输出电路上。信道复用目的是为了提高对信道资源的利用率信道复用目的是为了提高对信道资源的利用率。具体方式有：具体方式有：频频频频分分分分复复复复用用用用FDMFDM是是把把信信道道的的总总通通频频带带在在频频率率域域上上进进行行了了固固定定的的划划分分而而形形成成若若干干子子信信道道，各各路路信信号号分分别别占占用用各各自自的的子子信信道道，特特特特点点点点是是是是独独独独占占占占频频频频道道道道而而而而共共共共享享享享时时时时间间间间。广广广广泛泛泛泛应应应应用用用用于于于于模模模模拟拟拟拟信信信信号号号号的的的的传传传传输。输。输。输。如下图所示：如下图所示：u 信道

30、复用技术信道复用技术 时时时时分分分分复复复复用用用用TDMTDM是是把把一一个个宽宽的的信信道道分分成成许许多多小小时时间间片片，让让每每一一个个时时间间片片分分别别传传输输一一路路信信号号；若若干干个个小小时时间间片片组组成成一一组组，成成为为“帧帧”。这这样样按按照照时时间间先先后后顺顺序序一一帧帧一一帧帧的的传传输输。特特特特点点点点是是是是独独独独占占占占时时时时隙隙隙隙而而而而共共共共享享享享频频频频段段段段。广广泛泛用用于于包包括括计计算算机机网网络络在在内内的的数数字字通信系统。通信系统。输入输入复合复合过程过程输出输出分离分离过程过程 波分复用波分复用波分复用波分复用WDMW

31、DM，就是将光纤可工作的有效波长划分为就是将光纤可工作的有效波长划分为多个波段（相当于频分复用中的频段），以不同的波长为多个波段（相当于频分复用中的频段），以不同的波长为载波来传递多路信号，类似频分复用，载波来传递多路信号，类似频分复用，特点是独占频道而特点是独占频道而特点是独占频道而特点是独占频道而共享时间。共享时间。共享时间。共享时间。主要用于全光纤网组成的通信系统。主要用于全光纤网组成的通信系统。码分复用码分复用码分复用码分复用CDMCDM原理是基于码型的分割信道。每个用户原理是基于码型的分割信道。每个用户分配一个地址码，各个码型互不重叠，分配一个地址码，各个码型互不重叠，特点是频率和时

32、间特点是频率和时间特点是频率和时间特点是频率和时间资源都共享。资源都共享。资源都共享。资源都共享。主要用于移动通信系统、笔记本电脑等移动主要用于移动通信系统、笔记本电脑等移动性计算机的连网通信。性计算机的连网通信。信道复用技术（续）信道复用技术（续）信道复用技术（续）信道复用技术（续）2-3 链路层链路层数数据据链链路路是是在在一一条条数数据据线线路路基基础础上上通通过过数数据据链链路路层层协协议议建建立立起起来来的的、具具有有它它自自己己的的数数据据传传输输格格式式(帧帧)和和传传输输控控制制功能的节点功能的节点-节点间节点间“逻辑联结逻辑联结”。设设置置链链路路层层的的用用意意是是要要在在

33、物物理理层层的的基基础础上上采采用用“协协议议”控制的方式来提供信息传输的保障。控制的方式来提供信息传输的保障。链路层的任务：链路层的任务：实现与实现与“相邻节点相邻节点”的无差错通信。的无差错通信。该层主要完成六个方面的功能：该层主要完成六个方面的功能：1、数据链路管理；、数据链路管理；2、装帧与帧同步；、装帧与帧同步；3、流量控制、流量控制4、差错控制；、差错控制；5、透明传输；、透明传输；6、寻址、寻址。物理地址是可以由接口硬件计算机辅助识别的物理地址是可以由接口硬件计算机辅助识别的地址。物理地址的具体细节依赖于不同的网络地址。物理地址的具体细节依赖于不同的网络技术。技术。例如：例如：8

34、02标准为局域网上的每个站规定了一种标准为局域网上的每个站规定了一种48位的位的“物理地址物理地址”固化在网卡中的固化在网卡中的6个字节的个字节的MAC地址地址。厂家向厂家向IEEE购买由前购买由前3个字节构成的一个号（地址块或个字节构成的一个号（地址块或“厂家代码厂家代码”），后），后3个字节由厂家自行分配。个字节由厂家自行分配。大家所熟悉的大家所熟悉的IP地址只是一种逻辑地址，它由地址只是一种逻辑地址，它由ARP协议协议将其翻译为物理地址。将其翻译为物理地址。2-3-1 物理地址物理地址 面向连接，面向连接，是指通信双方在进行通信之前，要事先在是指通信双方在进行通信之前，要事先在双方之间建

35、立起一个完整的可以彼此沟通的通道，这个通双方之间建立起一个完整的可以彼此沟通的通道，这个通道就是道就是“连接连接”。在整个通信过程中，连接的情况一直可以。在整个通信过程中，连接的情况一直可以被实时的监控可管理。被实时的监控可管理。例如，例如，X.25协议是面向连接的，信息传输方式是协议是面向连接的，信息传输方式是“虚电路虚电路”；TCP协议也是面向连接的。协议也是面向连接的。无连接的通信，无连接的通信，就不需要预先建立起一个连接，需要就不需要预先建立起一个连接，需要通信的时候，发送节点就直接往通信的时候，发送节点就直接往“网络网络”上送信息，让信息上送信息，让信息自主的在网络上传输，一般在传输

36、过程中不再加以监控。自主的在网络上传输，一般在传输过程中不再加以监控。例如，例如，IP协议是无连接的，信息传输方式是协议是无连接的，信息传输方式是“数据报数据报”。2-3-2 面向连接与无连接面向连接与无连接附：数据报方式分组交换技术附：数据报方式分组交换技术采采用用数数据据报报传传输输方方式式时时，每每个个分分组组称称为为“数数据据报报”。它它们们进进入入交交换换网网后后各各自自寻寻找找最最佳佳的的路路径径传传输输，不不必必建建立立端到端的固定数据通路。端到端的固定数据通路。特点：快速、灵活，但报文重装处理麻烦。特点：快速、灵活，但报文重装处理麻烦。附：虚电路方式分组交换技术附：虚电路方式分

37、组交换技术采采用用虚虚拟拟电电路路传传输输方方式式时时，必必须须预预先先通通过过虚虚呼呼叫叫建建立立一一条条虚虚线线路路（逻逻辑辑数数据据通通路路）。所所有有的的报报文文分分组组都都必必须须沿沿着着这这条虚线路传输。条虚线路传输。特特点点：准准确确、可可靠靠，但但增增加加了了建建立立线线路路的的迟迟延延，对对网网络络故故障较难适应。障较难适应。通过虚呼叫建通过虚呼叫建立虚拟线路。立虚拟线路。数据帧：数据帧：在以在以TCP/IP技术为代表的计算机网络中，信息技术为代表的计算机网络中，信息的表示形式是以的表示形式是以“帧帧”的格式来表示的。的格式来表示的。一个典型的帧由帧头、帧尾和正文三个部分组成

38、。一个典型的帧由帧头、帧尾和正文三个部分组成。2-3-2 成帧、纠错和流量控制成帧、纠错和流量控制soh 帧的正文 CRC eot 帧头：帧头：包括帧的起始标记、收发双方的包括帧的起始标记、收发双方的物理地址、传送时需要的相应控制信息；物理地址、传送时需要的相应控制信息；循环冗余校验码循环冗余校验码帧结束标志帧结束标志纠错技术：纠错技术：在已经国际标准化的网络协议中，几乎都采在已经国际标准化的网络协议中，几乎都采用用循环冗余校验码循环冗余校验码（简称（简称CRC码码）。当循环冗余码校验发现）。当循环冗余码校验发现传输出错，就会要求发送端重发出错的帧。传输出错，就会要求发送端重发出错的帧。流量控

39、制流量控制：就是计算机网络上对两台相互通信的计算就是计算机网络上对两台相互通信的计算机之间在传送着的机之间在传送着的“帧帧”的调度行为，是协调链路两端的发送的调度行为，是协调链路两端的发送和接收站之间的数据流量，以保证双方的数据吞吐量达到平和接收站之间的数据流量，以保证双方的数据吞吐量达到平衡的一种技术。衡的一种技术。“流控流控”的另一说法，叫的另一说法，叫“速度匹配速度匹配”。流控制协议流控制协议：滑动窗口滑动窗口 为了提高信道的利用率，网络节点发送信息时每次发送为了提高信道的利用率，网络节点发送信息时每次发送一般都发送一批帧。网络技术中用一般都发送一批帧。网络技术中用“窗口大小窗口大小”来

40、指每批发送来指每批发送几个帧。下面的例子中，窗口大小为几个帧。下面的例子中，窗口大小为4。12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 窗口窗口窗口窗口窗口窗口未送出的帧未送出的帧已经确认的帧已经确认的帧已经发出未得到已经发出未得到确认的帧确认的帧随着一组组的帧被发送出去，随着一组组的帧被发送出去，“窗口窗口”也向后移。也向后移。窗口协议工作时，为每一个窗口协议工作时，为每一个留在窗口里的帧留在窗口里的帧设置一设置一个个软时钟软时钟，该帧信息发出的同时将属于它的时钟倒，该帧信息发

41、出的同时将属于它的时钟倒计时，倒计时时间的长短应留有足够预余地，让信计时，倒计时时间的长短应留有足够预余地，让信息帧传到对方而且应答返回。息帧传到对方而且应答返回。因此，正常的应答信号应当在时钟计时范围内回到因此，正常的应答信号应当在时钟计时范围内回到发送端，如果超出时间未有应答，则说明信息帧在发送端，如果超出时间未有应答，则说明信息帧在发出的路上已经丢失，这时就应该再次启动重发功发出的路上已经丢失，这时就应该再次启动重发功能。能。流控制协议流控制协议：对对等等实实体体之之间间的的通通信信必必须须遵遵循循基基于于某某种种传传输输与与控控制制的的机机制制而而建建立立的的一一套套约约定定和和规规则

42、则数数据据链链路路控控制制规程（或协议）规程（或协议）两个最常用的标准实例：两个最常用的标准实例：1、ISO的的HDLC（高级数据链路控制高级数据链路控制）规程规程 2、因特网的、因特网的PPP（点对点）协议点对点）协议2-3-3 链路层的通信协议链路层的通信协议因因特特网网中中的的点点对对点点链链路路配配置置（PPP的的应应用用场场合合），请看下图，请看下图PPP协议的帧格式协议的帧格式FACDATAFCSP帧标志帧标志（01111110）帧的开始帧的开始地址段（地址段（11111111）表明不存在寻址问题表明不存在寻址问题控制段控制段（00000011）表明只有一种表明只有一种无编号帧无编

43、号帧数据段（正文数据），数据段（正文数据），由上层递交来的服务由上层递交来的服务数据单元数据单元帧校验段（帧校验段（CRC校验码，校验码，16或或32比特），计算范比特），计算范围除围除F以外的所有比特以外的所有比特帧标志帧标志（01111110）表示一个帧的结束表示一个帧的结束F协议段协议段（1或或2字节）字节）标识标识DATA段段的协议类的协议类PPP协议是一个协议族，它包含协议是一个协议族，它包含 链路控制协议链路控制协议LCP IP控制协议控制协议IPCP 口令授权协议口令授权协议PAP 询问握手授权协议询问握手授权协议CHAP PPP协议的优点协议的优点 支持多种协议支持多种协议 错

44、误检测错误检测 链路管理链路管理 可进行链路层授权可进行链路层授权 IP地址协商地址协商 PPP对物理层的要求对物理层的要求 PPP唯一的要求是必须提供全双工电路，不论是专用唯一的要求是必须提供全双工电路，不论是专用的或交换式的，只要可以工作在异步或同步串行模式，而的或交换式的，只要可以工作在异步或同步串行模式，而且对且对PPP的链路层帧透明即可。的链路层帧透明即可。网网络络层层是是通通信信子子网网范范围围内内的的最最高高层层，这这样样就就决决定定了了该该层层的的主主要要功功能能是是面面向向通通信信子子网网的的，它它代代表表整整个个网网络络通通信信环环境境向向端端系系统统提提供供特特定定服服务

45、务质质量量的的网网络络服服务务，其其中中最最核核心心的的是是网网络连结服务。络连结服务。网络层的任务：网络层的任务：保证在通信子网中端点到端点之间实现正确无误的信息传送保证在通信子网中端点到端点之间实现正确无误的信息传送 该层主要完成以下几个方面的功能：该层主要完成以下几个方面的功能：1、路由选择；、路由选择；2、流量控制与拥塞控制、流量控制与拥塞控制；3、传输确认、中断及故障恢复；、传输确认、中断及故障恢复；4、网际互连、网际互连 2-4 网络层网络层q 因特网上的因特网上的IP地址地址 因特网技术就是在所有现成的物理网络上加上统一的功能因特网技术就是在所有现成的物理网络上加上统一的功能软件

46、，以软件，以IP地址来确定在网际任何地方的通信双方计算机的地址来确定在网际任何地方的通信双方计算机的虚拟网络的做法。虚拟网络的做法。IPIP（Internet ProtocolInternet Protocol）协议是网络层的协议是网络层的协议是网络层的协议是网络层的主要协议主要协议主要协议主要协议。IPIPIPIP协议标准为因特网上每台主机都定义了一个协议标准为因特网上每台主机都定义了一个协议标准为因特网上每台主机都定义了一个协议标准为因特网上每台主机都定义了一个3232位二进制数作为该主机的位二进制数作为该主机的位二进制数作为该主机的位二进制数作为该主机的IPIP协议地址协议地址协议地址协

47、议地址，常简写为常简写为常简写为常简写为IPIP地址，地址，地址，地址，它它它它是每台主机唯一性的标识。是每台主机唯一性的标识。是每台主机唯一性的标识。是每台主机唯一性的标识。q 点分十进制表示法点分十进制表示法 将将将将3232位数中的每位数中的每位数中的每位数中的每8 8位为一组，用十进制表示，利用点号分位为一组，用十进制表示，利用点号分位为一组，用十进制表示，利用点号分位为一组，用十进制表示，利用点号分割各个部分割各个部分割各个部分割各个部分 例如：例如：例如：例如：IPIP地址为地址为地址为地址为 01010010 10101010 10101010 11101010 记为记为 82.

48、123.123.23482.123.123.234 。2-4-1 网络地址网络地址 IP地址的格式地址的格式 网络标识部分网络标识部分+主机标识部分主机标识部分网络地址网络地址组播地址组播地址保留保留网络地址网络地址网络地址网络地址0781516232431主机地址主机地址主机地址主机地址主机地址主机地址A类类B类类C类类D类类E类类0000011 11 1 11 1 1 1地址类型网络标识位数最大网络接入数主机标识位数网络中最大主机数地址首字节范围A类712624167772141-126B类14163821665534128-191C类2120971508254192-223u 特殊特殊I

49、P地址地址网络地址网络地址主机地址主机地址地址类型地址类型用途用途全全0网络地址网络地址标识一个网络标识一个网络全全1直接广播地址直接广播地址在特定网上广播在特定网上广播全全1全全1有限广播地址有限广播地址在本地网上广播在本地网上广播全全0全全0本机地址本机地址启动时使用启动时使用127任意任意回送地址回送地址测试时使用测试时使用 可以采用可以采用“子网掩码子网掩码”将一个物理网再分成更小的子网将一个物理网再分成更小的子网来使用，子网划分的常用方法是：来使用，子网划分的常用方法是：用主机号的高位来标识子网号，其余位表示主机号。用主机号的高位来标识子网号，其余位表示主机号。子网子网地址扩展了地址

50、扩展了IPIP地址中的网络地址部分，但却又减少了主机地地址中的网络地址部分，但却又减少了主机地址的数量。址的数量。将子网掩码与将子网掩码与IPIP地址按位相地址按位相“与与”，就能够得到，就能够得到IPIP地址中地址中的网络地址段。的网络地址段。子网掩码中所有的子网掩码中所有的1 1表示表示IPIP地址中的网络地址域和子网，所地址中的网络地址域和子网，所有的有的0 0表示表示IPIP地址中的主机地址域。地址中的主机地址域。如果一个网络不设置子网，则为如果一个网络不设置子网，则为缺省子网掩码缺省子网掩码。A A类网络类网络 缺省子网掩码为缺省子网掩码为 255.0.0.0 B B类网络类网络 缺