第三章计算机网络体系结构和协议

1、浙大快威科技浙大快威科技第三章第三章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构和协议和协议主讲教师：钟宁主讲教师：钟宁第第3 3章章 计算机网络体系结构和协议计算机网络体系结构和协议3.1 3.1 开放系统互连开放系统互连/ /参考模式的提出参考模式的提出体系结构体系结构: : 研究系统中各组成成分及其关系的一门学科。研究系统中各组成成分及其关系的一门学科。计算机网络体系结构计算机网络体系结构: : 定义和描述一组用于计算机及定义和描述一组用于计算机及其通信设施之间互连的标准和规范的集合，遵循这组规范其通信设施之间互连的标准和规范的集合，遵循这组规范可以很方便地实现计算机设备之间的通信。可以很方便

2、地实现计算机设备之间的通信。需要国际标准的原因：需要国际标准的原因：支持各厂商开发的系统互连，扩大支持各厂商开发的系统互连，扩大用户选择的范围。用户选择的范围。计算机网络相关国际标准计算机网络相关国际标准：“开放系统互连开放系统互连/ /参考模型参考模型（OSI/RMOSI/RM）”系列标准。系列标准。参考模型：参考模型：标准化组织仅负责制定标准，不考虑具体的实标准化组织仅负责制定标准，不考虑具体的实施。供实施者参考。施。供实施者参考。制定国际标准的组织：制定国际标准的组织：CCITTCCITT和和ISOISO。国际电报、电话咨询委员会（国际电报、电话咨询委员会（CCITTCCITT或者或者I

3、TU-TITU-T） 负责研究和协调国际电信业务（电报、电话等）的技负责研究和协调国际电信业务（电报、电话等）的技术、操作、收费等问题。术、操作、收费等问题。 所有标准以建议书的形式提供，分系列号、参考号两所有标准以建议书的形式提供，分系列号、参考号两部分，如部分，如CCITT X.25CCITT X.25我国的对应单位为我国的对应单位为邮电部标准化技术研究所邮电部标准化技术研究所国际标准化组织（国际标准化组织（ISOISO） 目的：促进标准化工作的进展，方便国际间的物资交目的：促进标准化工作的进展，方便国际间的物资交流和互组。流和互组。 所有标准以系列号标出，如所有标准以系列号标出，如ISO

4、 7498ISO 7498 我国的对应单位为我国的对应单位为电子部标准化技术研究所电子部标准化技术研究所。 我国的国家标准我国的国家标准 以等同采用（直接翻译）、等效采用（略有差异）和参照以等同采用（直接翻译）、等效采用（略有差异）和参照采用（参照制定）等三种方式制定国家标准；采用（参照制定）等三种方式制定国家标准； 国家标准以国家标准以GB XXXXGB XXXX的形式公布使用的形式公布使用。3.2 OSI/RM3.2 OSI/RM的设计原理的设计原理3.2.1 3.2.1 分解分解 分解分解: : 将整个系统划分为若干易于实现和控制的子模块。将整个系统划分为若干易于实现和控制的子模块。约定

5、各子模块的功能、交换的数据结构和时序；约定各子模块的功能、交换的数据结构和时序； 确定子模块的依赖关系；确定子模块的依赖关系； 采用具有层次结构的模型与之对应。采用具有层次结构的模型与之对应。3.2.2 3.2.2 抽象抽象 标准的提出应当标准的提出应当独立于实现的具体环境独立于实现的具体环境。OSI/RMOSI/RM的确立采用了三级抽象技术。的确立采用了三级抽象技术。第一级抽象：第一级抽象：提出提出OSI/RM OSI/RM （总体结构）（总体结构）， 建立计算机网络在概念和功能上的框架，包括确定建立计算机网络在概念和功能上的框架，包括确定OSIOSI的层次的层次模型，以及公共术语、属性和子

6、模块的功能等；模型，以及公共术语、属性和子模块的功能等；第二级抽象：第二级抽象：提出提出OSIOSI服务定义服务定义，（模块接口），（模块接口） 在在OSI/RMOSI/RM的基础上，定义各个子模块可提供的服务（即确定的基础上，定义各个子模块可提供的服务（即确定各个子模块的外观特性）。各个子模块的外观特性）。第三级抽象：第三级抽象：定义定义OSIOSI协议规范协议规范，（模块实现规则），（模块实现规则） 定义一组为确保子模块服务的提供而应遵循的规则（协议）定义一组为确保子模块服务的提供而应遵循的规则（协议） 协议协议是对语法、语义和时序的约定。是对语法、语义和时序的约定。语法语法（规定通信双方

7、交换的数据格式、编码和电平信号等）、（规定通信双方交换的数据格式、编码和电平信号等）、语义语义（规定用于协调双方动作的信息及其含义等）（规定用于协调双方动作的信息及其含义等）时序时序（规定动作的时间、速度匹配和事件发生的顺序等）。（规定动作的时间、速度匹配和事件发生的顺序等）。3.2.3 3.2.3 子模块（层）划分的原则子模块（层）划分的原则（1 1）独立性独立性：各子模块间交互的信息最少；：各子模块间交互的信息最少；（2 2）单向性单向性：模块调用不容许递归；单向性导致了层的提法；：模块调用不容许递归；单向性导致了层的提法；各层（子模块）只能引用其下层提供的服务；各层（子模块）只能引用其下

8、层提供的服务；（3 3）增值性增值性：在使用下层服务的基础上，各层完成特定的通信：在使用下层服务的基础上，各层完成特定的通信功能；功能；OSIOSI特点特点： （1 1） 互连的系统必须具有相同的层次结构；互连的系统必须具有相同的层次结构；（2 2） 只有相同层次的实体（功能的实施者）才能进行有意义只有相同层次的实体（功能的实施者）才能进行有意义的通信，并且只能借助于其下层的服务来实现。的通信，并且只能借助于其下层的服务来实现。3.2.4 OSI3.2.4 OSI的层次的层次 ( (七层体系结构）七层体系结构） (1) (1) 物理层物理层（PHPH），），确定物理设备接口，提供点点的比特确定

9、物理设备接口，提供点点的比特流传输的物理链路；流传输的物理链路； (2)(2) 数据链路层数据链路层（DLDL），），利用差错处理技术，提供高可靠传利用差错处理技术，提供高可靠传输的数据链路；输的数据链路；(3) (3) 网络层网络层（N N），），利用路由技术，实现用户数据的端利用路由技术，实现用户数据的端- -端传输；端传输；(4) (4) 运输层运输层（T T），），屏蔽子网差异，以及用户要求和网络服务屏蔽子网差异，以及用户要求和网络服务之间的差异；之间的差异；(5) (5) 会话层会话层（S S），），提供控制会话和数据传输的手段；提供控制会话和数据传输的手段；(6) (6) 表示层表

10、示层（P P），），屏蔽异种系统数据表示方面的差异；屏蔽异种系统数据表示方面的差异；(7) (7) 应用层应用层（A A），），利用下层的服务，满足具体的应用要求。利用下层的服务，满足具体的应用要求。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表示层协议会话层协议运输层协议应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层传输媒体传输媒体传输媒体主机A主机B中继系统 OSI/RM的说明会话控制信息表示应用服务设备/媒体接口传输媒体网间转换3.3 3.3 基本术语基本术语 “开放开放”：所遵循的标准是开放的（任何人都可以参照）；所遵循的标准是开

11、放的（任何人都可以参照）；遵循标准开发的系统是开放的（可以和任意地方、任意系遵循标准开发的系统是开放的（可以和任意地方、任意系统进行通信，只要该系统也遵循相同的标准）。统进行通信，只要该系统也遵循相同的标准）。 “开放系统开放系统”：依据依据OSIOSI标准开发的、仅与通信相关的硬软标准开发的、仅与通信相关的硬软设施的总称。设施的总称。 “开放系统互连开放系统互连”：彼此开放的系统通过联合使用适当的彼此开放的系统通过联合使用适当的OSIOSI标准进行的信息交换。标准进行的信息交换。 “层层”：开放系统的逻辑划分，代表功能上相对独立的一开放系统的逻辑划分，代表功能上相对独立的一个子系统。个子系统

12、。 （N N）层表示）层表示OSIOSI层次结构中的任一层，层次结构中的任一层， （N N1 1）层表示指定层次的上邻层）层表示指定层次的上邻层 （N N1 1）层表示指定层次的下邻层。）层表示指定层次的下邻层。“对等层对等层”：不同开放系统的相同层次；不同开放系统的相同层次； “层功能层功能”：本层具有的通信能力（内在的通信能力，由标准本层具有的通信能力（内在的通信能力，由标准指定）。指定）。 “层服务层服务”：本层向上邻层提供的通信能力。根据本层向上邻层提供的通信能力。根据OSIOSI增值服增值服务的原则，本层的服务应是下邻层服务与本层功能的之和。务的原则，本层的服务应是下邻层服务与本层功

13、能的之和。即：即： （N N）服务（）服务（N N）功能（）功能（N N1 1）服务）服务 “层协议层协议”：为保证层功能的实现和层服务的提供而定义的一为保证层功能的实现和层服务的提供而定义的一组有关通信方面的、在语义、语法和时序方面的约定；组有关通信方面的、在语义、语法和时序方面的约定； 该协议仅在对等层实体之间使用；该协议仅在对等层实体之间使用； 同一层次中容许定义多个协议，只有执行相同协议的系统同一层次中容许定义多个协议，只有执行相同协议的系统之间才能进行通信。之间才能进行通信。 “层实体层实体”：层功能实现的真正承担者（相应的硬软件）。层功能实现的真正承担者（相应的硬软件）。 “层用户

14、层用户”：层服务的使用者（上邻层实体）。层服务的使用者（上邻层实体）。 服务原语服务原语： 提供层服务的方法提供层服务的方法 在在OSIOSI环境中，服务原语是层服务被引用的工具。环境中，服务原语是层服务被引用的工具。 原语：原语：语句执行具有原子特征（完整性），不容许中断；语句执行具有原子特征（完整性），不容许中断； 服务原语定义了相邻层之间的接口，由服务原语定义了相邻层之间的接口，由原语名原语名和和原语参数原语参数两部分组成（类似编程时的程序调用和参数传递）。两部分组成（类似编程时的程序调用和参数传递）。 上邻层利用服务原语来通知下邻层要做什么；上邻层利用服务原语来通知下邻层要做什么； 下

15、邻层利用服务原语来通知上邻层已做了什么。下邻层利用服务原语来通知上邻层已做了什么。 服务原语的服务原语的分类分类： 无确认的原语类型无确认的原语类型：发出的请求原语无需对方予以确认。：发出的请求原语无需对方予以确认。 XXXX.REQ XXXX.INDXXXX.REQ XXXX.IND 有确认的原语类型有确认的原语类型：发出的请求原语要求得到确认。：发出的请求原语要求得到确认。 XXXX.REQ XXXX.INDXXXX.REQ XXXX.IND XXXX.CNF XXXX.RSP XXXX.CNF XXXX.RSP 或或 XXXX.REQ XXXX.INDXXXX.REQ XXXX.IND

16、XXXX.CNF XXXX.CNF 原语举例原语举例：网络层向上层提供的服务原语：网络层向上层提供的服务原语：N-conn Req/Ind 01N-conn Resp/Conf 02N-data Req/Ind 03N-dis Req/Ind 04原语编码 连接标识 长度用户数据 0 1 2 n 上层程序本层程序下层程序N-conn reqN-conn Conf上层程序本层程序下层程序N-conn IndN-conn Resp3.3.3 3.3.3 层间通信层间通信 相邻层之间通信相邻层之间通信：相邻层之间通信发生在相邻的上下层之相邻层之间通信发生在相邻的上下层之间，属于局部问题，标准中只定义

17、了通信的内容（服务原间，属于局部问题，标准中只定义了通信的内容（服务原语），未规定这些内容的具体表现形式和层间通信实现的具语），未规定这些内容的具体表现形式和层间通信实现的具体方法。体方法。 对等层之间通信对等层之间通信：对等层是指不同开放系统中的相同层次，对等层是指不同开放系统中的相同层次，对等层之间通信发生在不同开放系统的相同层次之间，对等层之间通信发生在不同开放系统的相同层次之间，对等对等层实体之间的信息交换受协议控制；交换的信息作为协议数层实体之间的信息交换受协议控制；交换的信息作为协议数据单元的一部分被传递。据单元的一部分被传递。 OSIOSI为每一层的都定义了协议数据单元的格式。为

18、每一层的都定义了协议数据单元的格式。 对等层之间的通信是对等层之间的通信是目的目的， 相邻层之间的通信是相邻层之间的通信是手段手段。 通过相邻层之间的通信，实现对等层之间的通信。通过相邻层之间的通信，实现对等层之间的通信。 NN-1PhPh N-1 N 对等层通信 相邻层间通信 实 际 数 据 传 输物 理 媒 体N+1N+1OSI环境下的通信：层/层之间的通信3.3.4 3.3.4 数据类型数据类型数据单元（数据单元（DUDU） ：OSIOSI环境中交换的数据。环境中交换的数据。服务数据单元（服务数据单元（SDUSDU）：）： 相邻层间交换的数据单元，相邻层间交换的数据单元，SDUSDU为服

19、务原语的表现形式。为服务原语的表现形式。接口数据单元（接口数据单元（IDUIDU）：）： 相邻层界面上体现的数据单元，相邻层界面上体现的数据单元， IDUIDUSDUSDU 接口控制信息。接口控制信息。协议数据单元（协议数据单元（PDUPDU）：）：对等层间交换的数据单元，对等层间交换的数据单元， PDUPDU的内容和格式由协议精确地定义。的内容和格式由协议精确地定义。（N N）PDUPDU作为（作为（N N1 1）SDUSDU的一部分，传递给下层，直至的一部分，传递给下层，直至对等层实体。对等层实体。（N+1) PDUN+1) PDU( N) SDU( N) SDUI D UI D USCI

20、SCI ICIICI ( N) SDU( N) SDU(N) PDU(N) PDU(N-1) SDU(N-1) SDU PCI PCI SCI SCI (N+1) (N+1) 层层(N) (N) 层层 图图 1 119 OSI 19 OSI 环环 境境 下下 数数 据据 单单 元元 之之 间间 的的 关关 系系SCI SCI 服服 务务 控控 制制 信信 息息 SDU-SDU-服务数据单元服务数据单元ICI ICI 接接 口口 控控 制制 信信 息息 PDU-PDU-协议数据单元协议数据单元PCI PCI 协协 议议 控控 制制 信信 息息 OSI/RM的说明（续） 数据层层封装 层次过多 效

21、率特低用户数据PHSHTHNHDHDT应用层表示层会话层运输层网络层链路层物理层应用系统AH OSIOSI通信的特点：通信的特点： 规定接口，有利于各个子模块的独立设计，提规定接口，有利于各个子模块的独立设计，提高设计的灵活性和兼容性；高设计的灵活性和兼容性； 严格定义交换的信息及格式，有利于互操作，严格定义交换的信息及格式，有利于互操作，体现开放性；体现开放性； OSIOSI通信的实质是层间通信，对等层通信是目的，通信的实质是层间通信，对等层通信是目的，相邻层通信是手段；相邻层通信是手段； 层次过多。考虑因素过多，耗费了大量的资源层次过多。考虑因素过多，耗费了大量的资源； 控制信息层层增加，

22、通信效率随着层次的增加控制信息层层增加，通信效率随着层次的增加而降低而降低。3.3.5 3.3.5 数据传输方式数据传输方式 为了支持对等实体之间的数据传输，为了支持对等实体之间的数据传输，OSIOSI定义了定义了两种类型的数据传输方式两种类型的数据传输方式：(1)(1) 面向无连接的数据传输面向无连接的数据传输 对等实体在传输对等实体在传输PDUPDU之前，无需事先进行协商之前，无需事先进行协商（无需建立连接，提高发送效率）；（无需建立连接，提高发送效率）； 对等实体之间的协调只能静态约定（或者直接采对等实体之间的协调只能静态约定（或者直接采用用OSIOSI规定的参数）；规定的参数）； 连续

23、的连续的PDUPDU独立进行传输（传输的数据中必须携独立进行传输（传输的数据中必须携带地址信息）；带地址信息）； 发送方也不关心对方是否能够正确接收信息（包发送方也不关心对方是否能够正确接收信息（包括可能的乱序，需要高层协议予以支持）。括可能的乱序，需要高层协议予以支持）。 (2) (2) 面向连接的数据传输面向连接的数据传输: : 对等实体在传输对等实体在传输PDUPDU之前，必须事先联系（建立之前，必须事先联系（建立连接），整个过程包括建立连接、传输数据和释连接），整个过程包括建立连接、传输数据和释放连接。放连接。 建立连接建立连接：包括鉴别对等实体的身份、协商数据传输时：包括鉴别对等实体

24、的身份、协商数据传输时的控制信息（例如：用户数据的体积、窗口尺寸、使用的控制信息（例如：用户数据的体积、窗口尺寸、使用的协议类别等）；的协议类别等）； 传输数据传输数据：包括传输用户数据，以及为了数据传输而需：包括传输用户数据，以及为了数据传输而需要的管理要的管理/ /控制信息（例如：数据传输的确认、活动管理、控制信息（例如：数据传输的确认、活动管理、令牌传递等）；令牌传递等）； 释放连接释放连接：释放双方已经建立起来的连接。释放双方已经建立起来的连接。特点特点：传输数据和释放连接时，无需携带地址信息，所有：传输数据和释放连接时，无需携带地址信息，所有的动作均基于已经建立的连接。的动作均基于已

25、经建立的连接。OSIOSI的连接均具有临时的含义，表示资源的占用。的连接均具有临时的含义，表示资源的占用。 3.4 3.4 物理层物理层数据终端设备数据终端设备（DTEDTE），希望通过网络互连的设备（入网设备），），希望通过网络互连的设备（入网设备），包括：计算机、终端等；包括：计算机、终端等；数据电路终接设备数据电路终接设备（DCEDCE），网络中含有的通信设备（网内设），网络中含有的通信设备（网内设备），包括：通信处理机等，延伸备），包括：通信处理机等，延伸DTEDTE之间的距离；之间的距离；物理连接物理连接：由物理层提供的、在该层用户之间建立起来的一种由物理层提供的、在该层用户之间建立

26、起来的一种临时的联系，仅限于临时的联系，仅限于“设备设备媒体媒体设备设备”之间的连接。之间的连接。一根物理媒体一根物理媒体可以可以对应一条物理连接；对应一条物理连接；物理连接通过电气物理连接通过电气握手握手信号建立信号建立“连接连接”。电话网电话网主机主机主机主机ModemModemDTEDTEDCEDCE DTEDTEDTEDTEDCEDCEDCEDCE物理层功能物理层功能 通过规定物理设备和物理媒体之间的接口技术，实现物理通过规定物理设备和物理媒体之间的接口技术，实现物理设备之间的设备之间的比特流透明传输比特流透明传输（包括（包括DTEDTEDCEDCE和和DCEDCEDCEDCE之间之间

27、的比特流传输）。的比特流传输）。物理层服务物理层服务 建立、维持和释放物理连接（标识物理连接、选择服务质建立、维持和释放物理连接（标识物理连接、选择服务质量：速率、延迟、传输误码率等），并在物理连接上透明传量：速率、延迟、传输误码率等），并在物理连接上透明传输比特流（包括排序和故障通知等）。输比特流（包括排序和故障通知等）。物理层协议物理层协议接插件的标准化接插件的标准化物理层标准从四个方面对物理设备和媒体之间的接口进行定义。物理层标准从四个方面对物理设备和媒体之间的接口进行定义。 机械特性机械特性：接口部件的尺寸、规格、插脚数和分布等；：接口部件的尺寸、规格、插脚数和分布等； 电气特性电气特

28、性：接口部件的信号电平、阻抗、传输速率等；：接口部件的信号电平、阻抗、传输速率等； 功能特性功能特性：接口部件的信号线（数据线、控制线、定时线等）：接口部件的信号线（数据线、控制线、定时线等）的用途；的用途； 规程特性规程特性：接口部件的信号线在建立、维持、释放物理连接：接口部件的信号线在建立、维持、释放物理连接和传输比特流的时序。和传输比特流的时序。1 113131414 2525a) DB-25a) DB-25 DB-9 DB-9和和DB-25DB-25插针对应关系表插针对应关系表DB-9DB-9DB-25DB-25插针功能说明插针功能说明标记标记1 12(RTS)2(RTS)3(TDX)

29、3(TDX)4 45 56 67 78 89 98 83 32 220207 76 64 45 52222信号检测信号检测接收数据接收数据发送数据发送数据数据终端就绪数据终端就绪信号地信号地数据传输设备就绪数据传输设备就绪请求发送请求发送允许接收允许接收振铃指示振铃指示DCDDCDRDRDSDSDDTRDTRSGSGDSRDSRRTSRTSCTSCTSRIRI1 56 9b) DB-9b) DB-9 RS232RS232接口的连线接口的连线1 12 23 3 2323242425251 12 23 3 232324242525DTEDTEDCEDCE 1 1、 DTE/DCEDTE/DCEMo

30、dem主机主机主机主机主机主机2 23 34 45 58 8 6 620207 7DTEDTEDTEDTE2 2、DTE/DTEDTE/DTE 2 23 34 45 58 86 620207 7RS232C RS232C 异步端口的异步端口的DOSDOS设置：设置：mode mode 端口号：速率，校验方式，数据位数，停止位数端口号：速率，校验方式，数据位数，停止位数 com1 2400 O(com1 2400 O(奇奇) 7 1) 7 1 com2 9600 E( com2 9600 E(偶偶) 8 2) 8 2 33600 N( 33600 N(无无) ) 56000 56000主要的主要

31、的ModemModem命令（编程使用）：命令（编程使用）： 所有的命令均由所有的命令均由“AT”AT”起头，简称起头，简称ATAT命令。命令。 拨号命令：拨号命令：ATDATDT(P)T(P)9 9, ,3794599 (T-3794599 (T-音频，音频，P-P-脉冲，脉冲， ，- -等待等待2 2秒钟，外线）秒钟，外线） 应答命令：应答命令：ATA ATA 立即应答，立即应答， ATS0=N ATS0=N 响铃响铃N N次后应答；次后应答； 初始化命令：初始化命令：ATZATZ 挂机命令：挂机命令： ATHATH3.5 3.5 数据链路层数据链路层（1 1）基于物理层的问题：）基于物理层

32、的问题： 物理连接两端的用户通话是物理连接两端的用户通话是时断时续时断时续的，并且也不需特别长的，并且也不需特别长的时间。（可以设法提高物理连接利用率）的时间。（可以设法提高物理连接利用率） 物理连接是物理连接是有差错和不可靠有差错和不可靠的。的。 物理设备之间可能存在物理设备之间可能存在传输速度不匹配传输速度不匹配的问题。的问题。（2 2）数据链路层功能：）数据链路层功能： 管理数据链路，管理数据链路，数据链路指活动着的物理连接，通信之前，数据链路指活动着的物理连接，通信之前，收收/ /发双方互相联系而建立；传输完毕，双方协商而释放。发双方互相联系而建立；传输完毕，双方协商而释放。数据链路仅

33、在点到点间形成；不同的数据链路独立管理数据链路仅在点到点间形成；不同的数据链路独立管理。 差错处理技术差错处理技术，变不可靠的物理连接为可靠的数据链路，从，变不可靠的物理连接为可靠的数据链路，从而保证点点的数据传输正确性。而保证点点的数据传输正确性。 流量控制技术流量控制技术（等停协议、窗口机制等），解决速度不匹（等停协议、窗口机制等），解决速度不匹配的问题。配的问题。（3 3）数据链路层服务）数据链路层服务： 标识和维护数据链路（建立和释放，以及选择服务质量，差标识和维护数据链路（建立和释放，以及选择服务质量，差错处理机制等）。错处理机制等）。 传输传输DL SDUDL SDU（定义帧格式）

34、，（定义帧格式）， 施行流量控制，施行流量控制， 进行差错通知（无法处理的差错情况，告知上层用户）。进行差错通知（无法处理的差错情况，告知上层用户）。（4 4） 数据链路层协议数据链路层协议： 约定约定DLDL实体之间的控制信息和时序，保证实体之间的控制信息和时序，保证DLDL服务的提供。服务的提供。 局域网（局域网（802.3802.3CSMA/CDCSMA/CD，802.4802.4令牌总线、令牌总线、.） 面向字符型的数据链路控制规程面向字符型的数据链路控制规程二进制同步控制规程二进制同步控制规程（BSCBSC）；）； 面向比特型的数据链路控制规程面向比特型的数据链路控制规程高级数据链路

35、控制规程高级数据链路控制规程（HDLCHDLC）；）； 多链路规程（多链路规程（MLPMLP） 利用多条链路来支持高可靠，或者高速率的传输利用多条链路来支持高可靠，或者高速率的传输要求。要求。 追求高可靠性时，将相同帧交由多条不同的单链路同时传输；追求高可靠性时，将相同帧交由多条不同的单链路同时传输； 追求高速率时，将不同帧交由多条单链路传输，追求高速率时，将不同帧交由多条单链路传输，MLPMLP的传输的传输速率是各速率是各SLPSLP的传输速率之和；的传输速率之和； 采用分流采用分流/ /合流技术：合流技术： 用多条（用多条（N-1N-1）连接来支持单条（）连接来支持单条（N N）连接，）连

36、接， 从多个（从多个（N-1N-1）连接中分解出（）连接中分解出（N N）连接的数据传输技术。）连接的数据传输技术。112323321高可靠高速率MLPMLP的工作过程的工作过程 MLPMLP是在是在SLPSLP基础上完成的。基础上完成的。1 1 建立建立MLPMLP链路：启动所有的链路：启动所有的SLPSLP链路（如链路（如HDLCHDLC链路）链路）2 2 发送：发送：MLPMLP实体对帧统一编号，提交发方实体对帧统一编号，提交发方SLPSLP实体传输，并记实体传输，并记录；提交的算法根据应用需求确定，录；提交的算法根据应用需求确定，SLPSLP实体之间执行实体之间执行SLPSLP规规程（

37、协议）；程（协议）；3 3 接收：收方接收：收方SLPSLP实体接收帧，确认对方，提交收方实体接收帧，确认对方，提交收方MLPMLP实体；实体； 收方收方MLPMLP实体根据序号确定暂存，或者上交；实体根据序号确定暂存，或者上交；4 4 继续发送：发方继续发送：发方SLPSLP实体收确认，告知实体收确认，告知MLPMLP实体，继续发送；实体，继续发送；5 5 故障：发方故障：发方MLPMLP超时，选择其它超时，选择其它SLPSLP重新传输该帧，进行标记；重新传输该帧，进行标记；若仍然超时（至少若仍然超时（至少2 2条条SLPSLP链路故障），复位清除链路故障），复位清除MLPMLP链路。链路。

38、3.6 3.6 网络层网络层3.6.1 3.6.1 基于基于DLDL层的问题层的问题（1 1） 数据链路层仅提供点对点（包括数据链路层仅提供点对点（包括DTE-DCEDTE-DCE或或DCE-DCE-DCEDCE之间）的数据链路之间）的数据链路，用户数据具有端到端（，用户数据具有端到端（DTE-DTE-DTEDTE，可能经过多个，可能经过多个DCEDCE的合作和转发）的要求；的合作和转发）的要求；（2 2）当用户设备连入网络时，希望可以和任一其他用）当用户设备连入网络时，希望可以和任一其他用户通信（不受物理媒体连接的限制）；户通信（不受物理媒体连接的限制）；（3 3）多个用户可能同时希望传输信

39、息；）多个用户可能同时希望传输信息；（4 4）数据链路的利用率较低：数据链路的利用率较低：用户之间的通信往往是用户之间的通信往往是断断续续的。断断续续的。3.6.2 3.6.2 网络层功能网络层功能（1 1） 提供提供编址（地址编码方案）和路由技术编址（地址编码方案）和路由技术，确保，确保用户数据可以进行端端传输。用户数据可以进行端端传输。（2 2） 利用复用利用复用/ /解复用和分组技术解复用和分组技术，使得多对用户的，使得多对用户的数据可以交织在同一条数据链路上传输；（虚电路）数据可以交织在同一条数据链路上传输；（虚电路）（3 3） 提供分组的组装功能提供分组的组装功能。分组是本层实体之间

40、交分组是本层实体之间交换的一种数据结构（数据块）；换的一种数据结构（数据块）；（4 4） 提供分组的存储提供分组的存储转发转发（交换设备具有存储空（交换设备具有存储空间的要求）。间的要求）。路由路由（确定路径）的依据是网络地址：唯一地标识网（确定路径）的依据是网络地址：唯一地标识网络中的设备；不同网络格式不同。络中的设备；不同网络格式不同。 分组交换网中的网络地址：分组交换网中的网络地址：1515个十进制数字，直接指向交换个十进制数字，直接指向交换设备（结点机）的输出端口；设备（结点机）的输出端口； 局域网的网络地址：直接对应到网卡（网卡地址等）局域网的网络地址：直接对应到网卡（网卡地址等）路

41、由选择路由选择：目的是网络的中间结点根据分组中的目的是网络的中间结点根据分组中的的地的地址和依据某种策略或路由选择算法作出决策，以使址和依据某种策略或路由选择算法作出决策，以使分组尽快地通过网络送往目的地。避免网络拥塞。分组尽快地通过网络送往目的地。避免网络拥塞。算法：算法：洪泛式：向所有端口转发分组，高可靠；洪泛式：向所有端口转发分组，高可靠； 烫手式：向最短队列的端口转发分组；烫手式：向最短队列的端口转发分组； 最短路径法：计算最短路径，并转发；最短路径法：计算最短路径，并转发； 。复用技术复用技术 数据链路的复用数据链路的复用：将一条：将一条DLDL划分为若干条逻辑电路（称为划分为若干条

42、逻辑电路（称为逻辑信道逻辑信道LCLC），利用每条），利用每条LCLC支持一对用户的数据传输，并支持一对用户的数据传输，并且，利用且，利用LCLC号来区分不同用户的数据。（号来区分不同用户的数据。（虚电路虚电路）网络层服务网络层服务： 确定网络地址、标识网络连接、传输数据、分组装拆、排确定网络地址、标识网络连接、传输数据、分组装拆、排序（按提交顺序投递给用户）、流量控制（限制用户一次序（按提交顺序投递给用户）、流量控制（限制用户一次性提交给网络的分组个数）等。性提交给网络的分组个数）等。网络层协议网络层协议： CCITT X.25CCITT X.25建议（建议（X.25X.25分组交换网），虚

43、电路和数据报；分组交换网），虚电路和数据报； 局域网：局域网：IPIP协议、协议、IPXIPX协议协议 Internet:IPInternet:IP协议协议1.5.7 1.5.7 运输层运输层 基于网络层的问题：基于网络层的问题： 网络的性能不同，用户的要求不同，网络的性能不同，用户的要求不同， 网络的性能和用户网络的性能和用户的要求之间也许存在某种差异。的要求之间也许存在某种差异。（1 1）用户要求高速传输：网络的吞吐量、速率和传输延迟等性）用户要求高速传输：网络的吞吐量、速率和传输延迟等性能能否满足；能能否满足；（2 2）用户要求较低的传输费用，对于传输延时要求不高：网络）用户要求较低的传

44、输费用，对于传输延时要求不高：网络的吞吐量、速率和传输延迟很好，费用太高，不能满足。的吞吐量、速率和传输延迟很好，费用太高，不能满足。（3 3）网络的传输差错率不能满足用户的要求；）网络的传输差错率不能满足用户的要求；（4 4）网络层的分组长度；）网络层的分组长度；（5 5）网络的数据流量；）网络的数据流量； 运输层：屏蔽不同网络的性能差异，使得用户完全无需了解网运输层：屏蔽不同网络的性能差异，使得用户完全无需了解网络传输的细节络传输的细节, ,真正实现端到端的数据可靠传输。真正实现端到端的数据可靠传输。网络类型网络类型：A A型网络服务具有小的残留差错率和小的可通告差错率；型网络服务具有小的

45、残留差错率和小的可通告差错率；B B型网络服务具有小的残留差错率和大的可通告差错率；型网络服务具有小的残留差错率和大的可通告差错率；C C型网络服务具有大的残留差错率。型网络服务具有大的残留差错率。网络的网络的残留差错率残留差错率： 在网络连接上传输出错的网络服务数据单元（在网络连接上传输出错的网络服务数据单元（NSDUNSDU）在所有）在所有传输的传输的NSDUNSDU中所占的比例；中所占的比例；网络的网络的可通告的出错率可通告的出错率： 网络中存在的不可恢复的差错与所有可检测的差错中所占的网络中存在的不可恢复的差错与所有可检测的差错中所占的比例。比例。3.7.3 3.7.3 运输层功能运输

46、层功能分流分流/ /合流技术：合流技术：使得具有低吞吐量、低速率和高传输延迟的网使得具有低吞吐量、低速率和高传输延迟的网络可以支持用户高速传输数据的要求；络可以支持用户高速传输数据的要求； 利用多条网络连接来支持一条运输连接上的数据传输利用多条网络连接来支持一条运输连接上的数据传输。复用复用/ /解复用技术、解复用技术、将多条运输连接上的数据汇集到一条网络连将多条运输连接上的数据汇集到一条网络连接上传输，接上传输，拼接拼接/ /分割技术：分割技术：将一条运输连接上的多个将一条运输连接上的多个T-SDUT-SDU拼接成一个拼接成一个TPDUTPDU，并在一条网络连接上传输。，并在一条网络连接上传

47、输。 使得具有高吞吐量、高速率和低传输延迟、且高费用的网络可使得具有高吞吐量、高速率和低传输延迟、且高费用的网络可以支持用户的低传输成本的要求；以支持用户的低传输成本的要求；运输连接运输连接网络连接网络连接运输连接运输连接 分段分段/ /合段技术合段技术，使得传输有限长度用户数据（分组）的网络可以支持用户，使得传输有限长度用户数据（分组）的网络可以支持用户的无限长数据的传输的无限长数据的传输运输连接运输连接运输连接运输连接网络连接网络连接复用复用解复用解复用分段分段合段合段网络连接网络连接运输连接运输连接5 5个个T-SDU T-SDU 拼接成一个拼接成一个TPDU TPDU 5 4 3 2

48、15 4 3 2 1网络连接网络连接分割分割差错检测和恢复技术差错检测和恢复技术，使得差错率较高的网络可以支持用户高，使得差错率较高的网络可以支持用户高可靠数据传输的要求；可靠数据传输的要求；进行进行流量控制流量控制，避免网络拥塞避免网络拥塞：通过对连续传输的通过对连续传输的TPDUTPDU个数施个数施行限制。行限制。3.7.4 3.7.4 运输层服务运输层服务 标识和维护运输连接（建立和释放连接，以及选择服务质标识和维护运输连接（建立和释放连接，以及选择服务质量），提供流量控制和常规数据量），提供流量控制和常规数据/ /加速数据的传输。加速数据的传输。 服务质量服务质量: : 用户对传输延迟

49、、吞吐量等方面的要求，运输用户对传输延迟、吞吐量等方面的要求，运输层实体可以根据用户对服务质量的要求决定是否采用分流、层实体可以根据用户对服务质量的要求决定是否采用分流、复用等技术。复用等技术。3.7.5 3.7.5 运输层协议运输层协议 运输层协议运输层协议: : 定义运输层的定义运输层的PDUPDU格式、交换时序。以及其它格式、交换时序。以及其它实施差错校验、分段实施差错校验、分段/ /合段、分流合段、分流/ /合流、复用合流、复用/ /解复用、窗解复用、窗口和流量控制等的方法口和流量控制等的方法. .运输层协议共分为五类，不同的运输协议用于不同的环境，运输层协议共分为五类，不同的运输协议

50、用于不同的环境，网络服务越差，要求的运输协议越复杂。网络服务越差，要求的运输协议越复杂。 TP0TP0（简单类）：（简单类）：提供最简单的数据传输能力，仅支持分段提供最简单的数据传输能力，仅支持分段/ /合段功能，它要求网络本身可提供较高质量的数据传输服合段功能，它要求网络本身可提供较高质量的数据传输服务，适用于务，适用于A A型网络。型网络。 TP1TP1（基本差错恢复类）：（基本差错恢复类）：在在TP0TP0的基础上，增加拼接的基础上，增加拼接/ /分割、分割、差错恢复的能力，可对网络检测出来的差错进行恢复，满足差错恢复的能力，可对网络检测出来的差错进行恢复，满足用户可靠传输的要求；适用于

51、用户可靠传输的要求；适用于B B型网络。型网络。TP2TP2（复用类）：（复用类）：在在TP0TP0的基础上，增加复用的基础上，增加复用/ /解复用、拼接解复用、拼接/ /分割的能力，通常在用户使分割的能力，通常在用户使用高质量的网络，并要求低通信费用时选用，用高质量的网络，并要求低通信费用时选用，适用于适用于A A型网络；型网络；TP3TP3（差错恢复和复用类）：（差错恢复和复用类）：结合结合TP1TP1和和TP2TP2的的能力，满足用户低成本、高可靠性的要求，能力，满足用户低成本、高可靠性的要求，适用于适用于B B型网络；型网络；TP4TP4（差错检测和恢复类）：（差错检测和恢复类）：在在

52、TP3TP3的基础上，的基础上，增加差错检测和分流增加差错检测和分流/ /合流能力，通常在服合流能力，通常在服务质量较差的网络上选用，保证数据传输的务质量较差的网络上选用，保证数据传输的可靠性；适用于可靠性；适用于C C型网络。型网络。3.8 3.8 会话层会话层3.8.1 3.8.1 基于运输层的问题基于运输层的问题运输层可以保证用户数据按照要求从网络的一端传输运输层可以保证用户数据按照要求从网络的一端传输到另一端，到另一端，用户如何控制信息的交互用户如何控制信息的交互。网络应当提供什么样的功网络应当提供什么样的功能来协助用户管理和控制用户之间的信息交换能来协助用户管理和控制用户之间的信息交

53、换。 会话：会话：用户（表示层实体）之间的信息交换过程；用户（表示层实体）之间的信息交换过程； 会话连接会话连接：用户之间为完成信息交换而按一定规用户之间为完成信息交换而按一定规则而在会话层实体之间建立起来的一种暂时的联系；则而在会话层实体之间建立起来的一种暂时的联系； 会话单元会话单元：逻辑概念，一组意义上相对完整的数逻辑概念，一组意义上相对完整的数据块传输；据块传输； 活动活动：会话用户之间合作的逻辑工作段；可以含有一个或多个会话单元，会话用户之间合作的逻辑工作段；可以含有一个或多个会话单元，活动的内容具有相对的独立性和完整性；活动的内容具有相对的独立性和完整性； 同步同步：对会话层实体的

54、一种控制方法，保证会话交互的时序性对会话层实体的一种控制方法，保证会话交互的时序性同步技术同步技术: :是对用户数据进行是对用户数据进行，便于接收方可对所，便于接收方可对所接收的信息进行验证。接收的信息进行验证。引入活动和同步的目的引入活动和同步的目的: : 是使用户可以了解会话的进程，便于是使用户可以了解会话的进程，便于控制和管理；如果出现传输故障，可以控制和管理；如果出现传输故障，可以从指定的同步点处进从指定的同步点处进行恢复行恢复，减少差错重传的数据量；，减少差错重传的数据量；会话开始会话开始活动开始活动开始主同步点主同步点次同步点次同步点主同步点主同步点活动结束活动结束活动开始活动开始

55、活动结束活动结束会话结束会话结束主同步点主同步点主同步点主同步点会话单元会话单元会话单元会话单元会话单元会话单元数据数据令牌令牌标识用户发送数据的权利，在半双工工作方式下，通过标识用户发送数据的权利，在半双工工作方式下，通过数据令牌的申请和分配，保证用户信息交换的顺序性；数据令牌的申请和分配，保证用户信息交换的顺序性；重新同步重新同步：是有序地重建用户之间的通信的一种手段；例如：将是有序地重建用户之间的通信的一种手段；例如：将会话连接置为会话连接置为指定的状态指定的状态，并从指定的同步点处开始新的通信并从指定的同步点处开始新的通信。3.8.3 3.8.3 会话层功能会话层功能 会话层的目的：会

56、话层的目的：向用户提供组织和控制信息交换的手段向用户提供组织和控制信息交换的手段。其功能有：其功能有： 利用利用令牌技术令牌技术来保证数据交换、会话同步的有序性；拥有令来保证数据交换、会话同步的有序性；拥有令牌的一方可以发送数据，或者执行其它动作；令牌可以被申请牌的一方可以发送数据，或者执行其它动作；令牌可以被申请和转让；和转让； 利用利用活动和同步技术活动和同步技术来保证用户数据的完整性；并让用户知来保证用户数据的完整性；并让用户知道整个交换的过程；道整个交换的过程； 利用利用分段和拼接技术分段和拼接技术来提高数据交换的效率；多块用户数据来提高数据交换的效率；多块用户数据可以合并在一起进行传

57、输；可以合并在一起进行传输； 利用利用重新同步技术重新同步技术来实现用户会话的延续性；支持传输过程来实现用户会话的延续性；支持传输过程中的故障恢复。中的故障恢复。 在会话协议控制下的用户数据交换过程。在会话协议控制下的用户数据交换过程。用户端用户端1 1 方向方向 用户端用户端2 2 说说 明明S-CON.reqS-CON.req S-CON.ind S-CON.ind； 会话连接（包括选择功能会话连接（包括选择功能S-CON.cnfS-CON.cnf S-CON.rsp S-CON.rsp 单元和分配令牌）单元和分配令牌）S-ACT_START.reqS-ACT_START.req S-AC

58、T_START.ind S-ACT_START.ind ；活动开始；活动开始S-DATA.reqS-DATA.req S-DATA.ind S-DATA.ind；传输一块数据；传输一块数据S-SYNC-MINOR.reqS-SYNC-MINOR.req S-SYNC-MINOR.ind S-SYNC-MINOR.ind；检验数据完整性；检验数据完整性S-SYNC-MINOR.cnfS-SYNC-MINOR.cnf S-SYNC-MINOR.rsp S-SYNC-MINOR.rspS-DATA.reqS-DATA.req S-DATA.ind S-DATA.ind；传输一块数据；传输一块数据S-

59、SYNC-MINOR.reqS-SYNC-MINOR.req S-SYNC-MINOR.ind S-SYNC-MINOR.ind；检验数据完整性；检验数据完整性S-SYNC-MINOR.cnf S-SYNC-MINOR.rspS-SYNC-MINOR.cnf S-SYNC-MINOR.rspS-DATA.reqS-DATA.req S-DATA.ind S-DATA.ind；传输一块数据；传输一块数据 ，继续传输动作等，继续传输动作等S-DATA.reqS-DATA.req S-DATA.ind S-DATA.ind；传输一块数据；传输一块数据S-TOKEN-PLEASE.ind S-TOKE

60、N-PLEASE.ind S-TOKEN-PLEASE.reqS-TOKEN-PLEASE.req；用户；用户2 2请求数据令牌请求数据令牌；用户；用户1 1继续保留令牌继续保留令牌S-ACT-END.reqS-ACT-END.req S-ACT-END.indS-ACT-END.ind ；用户；用户1 1数据传输完毕，数据传输完毕，S-ACT-END.cnfS-ACT-END.cnf S-ACT-END.rsp S-ACT-END.rsp 活动结束活动结束S-TOKEN-GIVE.reqS-TOKEN-GIVE.reqS-TOKEN-GIVE.indS-TOKEN-GIVE.ind；用户；用