协议与体系结构

1、网络世界有你有我网络世界有你有我 网络协议 网络体系结构 网络世界有你有我网络世界有你有我 网络协议网络协议 network protocol:network protocol:为进行网络数据交换而建立为进行网络数据交换而建立 的一系列规则、约定和标准的集合。的一系列规则、约定和标准的集合。 三要素三要素 语法语法 双方采用的数据格式、编码等的定义；双方采用的数据格式、编码等的定义； 语义语义 对发出的请求、执行的动作及对方的应答对发出的请求、执行的动作及对方的应答 作出解释；作出解释； 时序时序 事件实现顺序的说明、先后、快慢；事件实现顺序的说明、先后、快慢； ( (同步）同步） 网络世界有

2、你有我网络世界有你有我 网络体系结构网络体系结构 协议集协议集 协议的组织方式协议的组织方式 网络体系结构网络体系结构 network architecture 层、协议、接口层、协议、接口 网络世界有你有我网络世界有你有我 网络体系结构网络体系结构 俄语使用者俄语使用者 英语翻译英语翻译 电话机或其他电话机或其他 媒体媒体 汉语使用者汉语使用者 英语翻译英语翻译 电话机或其他电话机或其他 媒体媒体 用户层用户层 翻译层翻译层 媒体层媒体层 网络世界有你有我网络世界有你有我 网络体系结构网络体系结构 分层原则 网络中通信各节点具有相同的层次，相同的网络中通信各节点具有相同的层次，相同的 层次具

3、有相同的功能；层次具有相同的功能； 各层在功能和技术上有明显的差别，各层相各层在功能和技术上有明显的差别，各层相 对独立；对独立； 低层对高层是透明的，下层通过接口为上层低层对高层是透明的，下层通过接口为上层 提供服务；提供服务； 层数应适当，实现对等层通信。层数应适当，实现对等层通信。 网络世界有你有我网络世界有你有我 两个主机交换文件两个主机交换文件 文件传送模块 主机 1主机 2 文件传送模块 只看这两个文件传送模块 好像文件及文件传送命令 是按照水平方向的虚线传送的 把文件交给下层模块 进行发送 把收到的文件交给 上层模块 网络世界有你有我网络世界有你有我 再设计一个通信服务模块再设计

4、一个通信服务模块 文件传送模块 主机 1主机 2 文件传送模块 只看这两个通信服务模块 好像可直接把文件 可靠地传送到对方 把文件交给下层模块 进行发送 把收到的文件交给 上层模块 通信服务模块通信服务模块 网络世界有你有我网络世界有你有我 再设计一个网络接入模块再设计一个网络接入模块 文件传送模块 主机 1主机 2 文件传送模块 通信服务模块通信服务模块 网络接入模块网络接入模块 通信网络 网络 接口 网络 接口 网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作 例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。 网络世界有你有我网络世界有你有我 分层的优点分层的优点 n 各层之间是独立的；各层之间是独立的

5、； n 灵活性好；灵活性好； n 结构上可分割开；结构上可分割开； n 易于实现和维护；易于实现和维护； n 能促进标准化工作。能促进标准化工作。 网络世界有你有我网络世界有你有我 iso/osi rm 链路层 协议 物理层 协议 网络层 协议 分组流 比特流 帧流 报文流 应用层7应用层 传输层4传输层 网络层3网络层 链路层 2 链路层 物理层 1 物理层 表示层 6 表示层 会话层 5 会话层 报文流 报文流 报文流 网络层网络层 链路层链路层 物理层物理层 子 网 内 部 协 议 通信子网通信子网 转接节点转接节点 网络世界有你有我网络世界有你有我 应用层 表示层 会话层 传输层 网络

6、层 链路层 物理层 网络层 链路层 物理层 网络层 链路层 物理层 网络层 链路层 物理层 表示层 会话层 传输层 应用层 应用进程应用进程a应用进程应用进程b 通信子网通信子网 网络世界有你有我网络世界有你有我 iso/osi rm的特点的特点 定义了一种抽象结构，不是具体实现的描述；定义了一种抽象结构，不是具体实现的描述； 直接的数据传输仅在最低层进行；直接的数据传输仅在最低层进行； 每层完成所定义的功能，修改本层不影响其它层；每层完成所定义的功能，修改本层不影响其它层； 某一层可容易地被另一企业的相应层所替代；某一层可容易地被另一企业的相应层所替代； 1-31-3层是低层协议，主要与系统

7、间的通信有关，层是低层协议，主要与系统间的通信有关， 多由硬件实现；多由硬件实现； 4-74-7层是高层协议，主要与进程间的通信有关，层是高层协议，主要与进程间的通信有关， 多由主机的软件实现。多由主机的软件实现。 网络世界有你有我网络世界有你有我 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 就是对构成计算机网络的各组成部分之间就是对构成计算机网络的各组成部分之间 的关系及所要实现功能的一组精确定义。的关系及所要实现功能的一组精确定义。 应用层应用层 表示层表示层 会话层会话层 传输层传输层 网络层网络层 数据链路层数据链路层 物理层物理层 网络世界有你有我网络世界有你有我 网络世界有你有我网络世界

8、有你有我 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 网络世界有你有我网络世界有你有我 实体、协议、服务和服务访问点实体、协议、服务和服务访问点 实体实体(entity) (entity) 表示任何可发送或接收信息的表示任何可发送或接收信息的 硬件或软件进程。硬件或软件进程。（许多情况下，为软件模块）（许多情况下，为软件模块） 协议是控制协议是控制两个对等实体两个对等实体进行通信的规则的集进行通信的规则的集 合。合。 在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得 本层能够本层能够向上一层提供服务向上一层提供服务。 要实现本层协议，还需要使用要实现本层协议，还需要使

9、用下层下层所提供的服所提供的服 务。务。 网络世界有你有我网络世界有你有我 实体、协议、服务和服务访问点实体、协议、服务和服务访问点 本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面 的协议。的协议。 下面的协议对上面的服务用户是下面的协议对上面的服务用户是透明透明的。的。 协议是协议是“水平的水平的”，即协议是控制对等实体之，即协议是控制对等实体之 间通信的规则。间通信的规则。 服务是服务是“垂直的垂直的”，即服务是由下层向上层通，即服务是由下层向上层通 过层间接口提供的。过层间接口提供的。 同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称同一系统相邻两层的实体进行交

10、互的地方，称 为为服务访问点服务访问点 sapsap (service access point) (service access point)。 （实际为逻辑接口）（实际为逻辑接口） 网络世界有你有我网络世界有你有我 实体、协议、服务和服务访问点实体、协议、服务和服务访问点 协议(n + 1) sapsap 交换原语交换原语 实体(n + 1) 服务提供者 第 n 层 第 n + 1 层 实体(n + 1)服务用户 实体(n)实体(n) 协议(n) 网络世界有你有我网络世界有你有我 总结总结 计算机网络的数据通信在协议支持下进行 协议是分层的，iso/osi为其参考标准 七层协议及其术语 网

11、络体系结构网络体系结构 物理层 网络世界有你有我网络世界有你有我 物理层物理层 物理层不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传物理层不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传 输媒体是什么，因为它们的种类非常多，物理层的作用输媒体是什么，因为它们的种类非常多，物理层的作用 是尽可能的屏蔽这些差异，对它的高层即数据链路层提是尽可能的屏蔽这些差异，对它的高层即数据链路层提 供统一的服务。所以物理层主要关心的是在连接各种计供统一的服务。所以物理层主要关心的是在连接各种计 算机的传输媒体上传输数据的比特流。为了达到这个目算机的传输媒体上传输数据的比特流。为了达到这个目 的，物理层在设计时涉及的主要问

12、题有：的，物理层在设计时涉及的主要问题有： 用多大的电压代表用多大的电压代表“1”1”或或“0”0”，以及当发送端发出比特，以及当发送端发出比特“1”1”时，在时，在 接收端如何识别出这是比特接收端如何识别出这是比特“1”1”而不是比特而不是比特“0”0” 确定连接电缆材质、引线的数目及定义、电缆接头的几何尺寸、锁紧装确定连接电缆材质、引线的数目及定义、电缆接头的几何尺寸、锁紧装 置等置等 指出一个比特信息占用多长时间指出一个比特信息占用多长时间 采用什么样的传输方式采用什么样的传输方式 初始连接如何建立初始连接如何建立 当双方结束通信如何拆除连接。当双方结束通信如何拆除连接。 物理层传输数据

13、的单位是比特。物理层传输数据的单位是比特。 综上所述，物理层提供为综上所述，物理层提供为建立、维护和拆除物理链路建立、维护和拆除物理链路所所 需要的需要的机械的、电气的、功能的和规程机械的、电气的、功能的和规程的特性。的特性。 网络世界有你有我网络世界有你有我 物理层物理层 物理层的主要功能是：物理层的主要功能是： 为数据链路层的比特流提供物理连接，为数据链路层的比特流提供物理连接， 对高层屏蔽掉具体传输介质的差异，保证对高层屏蔽掉具体传输介质的差异，保证 比特流的透明传输。比特流的透明传输。 物理层协议主要定义硬件接口物理层协议主要定义硬件接口 包括接口的机械特性、电气特性、功包括接口的机械

14、特性、电气特性、功 能特性、规程特性。能特性、规程特性。 网络世界有你有我网络世界有你有我 物理层物理层 计 算 机 a 计 算 机 b 调制解调器 a 调制解调器 b 公用电话网 rs-232-c rs-232-c 网络世界有你有我网络世界有你有我 物理层物理层 机械特性：机械特性： 定义接口插件、插座的形状、尺寸、引脚数量、排定义接口插件、插座的形状、尺寸、引脚数量、排 列顺序等。如：列顺序等。如：rs-232rs-232是是2525芯、芯、d d型，型，rs-499rs-499为为3737芯等；芯等； 电气特性：电气特性： 定义信号的高低、脉冲宽度、阻抗匹配、传输速率、定义信号的高低、脉

15、冲宽度、阻抗匹配、传输速率、 传输距离等；传输距离等； 功能特性：功能特性： 规定每个引脚的功能、数据类型、控制方式等；规定每个引脚的功能、数据类型、控制方式等； 规程特性：规程特性： 定义通信双方的动作顺序。如：如何建立、拆除物定义通信双方的动作顺序。如：如何建立、拆除物 理连接、采用全双工还是半双工通信等。理连接、采用全双工还是半双工通信等。 网络世界有你有我网络世界有你有我 物理层 机械特性机械特性: : 用于用于dtedte和和dcedce设备之间的连接，设备之间的连接， dcedce设备用母插座，设备用母插座，dtedte设备用设备用 公插头公插头 2525芯，芯，螺丝心间距离为螺丝

16、心间距离为 47.0447.04 0.13mm,250.13mm,25针插脚针插脚/ /座座, ,上上 排编号由左至右排编号由左至右1-13,1-13,下排下排14-14- 2525。 以美国电子工业协会（以美国电子工业协会（eia）的）的rs-232-c为例为例 网络世界有你有我网络世界有你有我 物理层 电气特性电气特性: : 采用单端驱动非差分接收电路采用单端驱动非差分接收电路, ,数据传输率最大为数据传输率最大为 20kbps,20kbps,电缆最大长度为电缆最大长度为15m.15m. 低于低于-5v-5v表示二进制表示二进制1,1,高于高于+5v+5v表示二进制表示二进制0 0 输出阻

17、抗输出阻抗300300, ,输入阻抗输入阻抗3 37k 7k 功能特性功能特性: : 详细定义了每个引脚的功能详细定义了每个引脚的功能 规程特性规程特性: : 规定了接收或发送信息的时应完成的动作次序。规定了接收或发送信息的时应完成的动作次序。 网络世界有你有我网络世界有你有我 rs-232-c功能特性功能特性 25芯 引脚号 线的 编号 接口电路名称 dte -dce数 据 控 制 定 时 地 线 1aa屏蔽地 pg 7ab信号地 gnd 2ba发送数据 txd 3bb接收数据 rxd 4ca请求发送 rts 5cb允许发送 cts 6cc数据设备准备好 dsr 20 cd数据终端准备好 d

18、tr 8cf载波检测 cd 网络世界有你有我网络世界有你有我 21cg信号质量检查 sqd 23ch数据信号速率选择(dte) 18ci数据信号速率选择(dce) 24da发送信号码元定时(dte) txc 15db接收信号码元定时(dce) txc 17dd接收信号码元定时(dce) rxc 14sba备用信道发送数据 16sbb备用信道接收数据 19sca备用信道请求发送 13scb备用信道允许发送 12scf备用信道载波检测 22ce呼叫指示器 rs-232-c功能特性（功能特性（conti.) 网络世界有你有我网络世界有你有我 eia-232 接口标准接口标准 网络世界有你有我网络世界

19、有你有我 两台两台dte近距离连接近距离连接 1 2 3 4 5 6 7 8 20 1 2 3 4 5 6 7 8 20 dtedte gnd 保护地线保护地线 td 发送数据发送数据 rd 接收数据接收数据 rts 请求发送请求发送 cts 清除发送清除发送 dsr 数据设备就绪数据设备就绪 sgnd 信号地线信号地线 cd 载波检测载波检测 dtr 数据终端就绪数据终端就绪 网络世界有你有我网络世界有你有我 dos级的级的pc通信通信 mode 端口名：速率，校验方式，数据位数，停止位数端口名：速率，校验方式，数据位数，停止位数 com1 110 e 偶校验偶校验 7 1 com2 150 o 奇校验奇校验 8 2 n 无校验无校验 例：例： t端：端： mode com1：1200，e，7，1 copy con：com1： r端：端：mode com1：1200，