数据通信原理第5章

1、第 5 章 通信协议&5.1 协议参考模型q5.1.1 开放系统互联参考模型（OSI-RM）q5.1.2 TCP/IP分层模型q5.1.3 原理体系结构&5.2 物理层协议 q5.2.1 物理层协议基本概念 q5.2.2 物理接口标准的基本特性q5.2.3 几种常见的物理接口协议&5.3 数据链路层协议q5.3.1 数据链路传输控制规程第 5 章 通信协议（续）q5.3.2 点对点协议&5.4 网络层协议q5.4.1 X.25分组级协议q5.4.2 IP协议（IPv4）q5.4.3 下一代网际协议IPv6&5.5 运输层协议q5.5.1 OSI参考模型的

2、运输层协议q5.5.2 TCP/IP模型的运输层协议第 5 章 通信协议（续）&5.6 应用层协议q5.6.1 文件传送协议q5.6.2 远程终端协议q5.6.3 电子邮件q5.6.4 动态主机配置协议 5.1 协议参考模型5.1.1开放系统互连参考模型(OSI-RM) 19771977年，国际标准化组织（年，国际标准化组织（ISOISO）提出了开放系统互连参考模型）提出了开放系统互连参考模型(O(OSI-RM)SI-RM)，并于，并于19831983年春定为正式国际标准，同时也得到了国际电报年春定为正式国际标准，同时也得到了国际电报电话咨询委员会电话咨询委员会CCITTCCITT的支

3、持。的支持。开放系统互连基本概念q开放系统开放系统 开放系统是指能遵循开放系统是指能遵循OSIOSI参考模型实现互连通信的计算机系统。参考模型实现互连通信的计算机系统。q实体实体 OSIOSI模型的每一层都是若干功能的集合，可以看成它由许多功能模型的每一层都是若干功能的集合，可以看成它由许多功能块组成，每一个功能块执行协议规定的一部分功能，具有相对的独块组成，每一个功能块执行协议规定的一部分功能，具有相对的独立性，称之为实体。立性，称之为实体。开放系统互连基本概念q服务访问点服务访问点SAPSAP 在同一系统中，一个第（在同一系统中，一个第（N N）层实体和一个第（）层实体和一个第（N+1N+

4、1）层实体）层实体相互作用时，信息必须穿越上下两层之间的边界。相互作用时，信息必须穿越上下两层之间的边界。q（N N）服务）服务 OSIOSI中的服务是指某一层及其以下各层通过接口提供给上层的中的服务是指某一层及其以下各层通过接口提供给上层的一种能力。开放系统互连体系结构包含一系列的服务，而每个服一种能力。开放系统互连体系结构包含一系列的服务，而每个服务则是通过某一个或某几个协议来实现。务则是通过某一个或某几个协议来实现。OSI-RM的分层结构 OSIOSI参考模型涉及的是为完成一个公共参考模型涉及的是为完成一个公共( (分布的分布的) )任务而相互任务而相互配合的系统能力及开放式系统之间的信

5、息交换，但它不涉及系统配合的系统能力及开放式系统之间的信息交换，但它不涉及系统的内部功能和与系统互连无关的其他方面，也就是说系统的外部的内部功能和与系统互连无关的其他方面，也就是说系统的外部特性必须符合特性必须符合OSIOSI的网络体系结构，而其内部功能不受此限制。的网络体系结构，而其内部功能不受此限制。采用分层结构的开放系统互连大大降低了系统间信息传递的复杂采用分层结构的开放系统互连大大降低了系统间信息传递的复杂性。应当理解性。应当理解OSIOSI参考模型仅仅是一个概念性和功能性结构，它参考模型仅仅是一个概念性和功能性结构，它并不涉及任何特定系统互连的具体实现、技术或方法。并不涉及任何特定系

6、统互连的具体实现、技术或方法。 OSIOSI参考模型共分参考模型共分7 7层。这层。这7 7个功能层自下而上分别是：物理个功能层自下而上分别是：物理层；数据链路层；网络层；运输层；会话层；表示层；层；数据链路层；网络层；运输层；会话层；表示层；应用层应用层。 OSI OSI参考模型是将计算机之间进行数据通信全过程的所有功能参考模型是将计算机之间进行数据通信全过程的所有功能逻辑上分成若干层，每层对应有一些功能，完成每一层功能时应遵逻辑上分成若干层，每层对应有一些功能，完成每一层功能时应遵照相应的协议，所以照相应的协议，所以OSIOSI参考模型是功能模型参考模型是功能模型，也是协议模型。也是协议模

7、型。 OSI-RM各层功能及协议概述q物理层物理层l物理层传送数据的基本单位是比特。物理层传送数据的基本单位是比特。l物理层典型的协议有物理层典型的协议有RS232CRS232C，RS449/422/423RS449/422/423，V V2424，V V2828，X X2020和和X X2121等。等。q数据链路层数据链路层l数据链路层的一个功能就是负责数据链路的建立、维持和拆除。数据链路层的一个功能就是负责数据链路的建立、维持和拆除。l数据链路层传送数据的基本单位一般是帧。数据链路层传送数据的基本单位一般是帧。 l数据链路层常用的协议有基本型传输控制规程和高级数据链路数据链路层常用的协议有

8、基本型传输控制规程和高级数据链路控制规程控制规程(HDLC)(HDLC)。q网络层网络层l网络层传送数据的基本单位是分组。网络层传送数据的基本单位是分组。l网络层的协议是网络层的协议是X.25X.25分组级协议。分组级协议。 q运输层运输层l其功能包括端到端的顺序控制、流量控制、差错控制及监督其功能包括端到端的顺序控制、流量控制、差错控制及监督服务质量。服务质量。l运输层传送数据的基本单位是报文。运输层传送数据的基本单位是报文。q会话层会话层l为了两个进程之间的协作，必须在两个进程之间建立一个逻为了两个进程之间的协作，必须在两个进程之间建立一个逻辑上的连接，这种逻辑上的连接称之为会话。会话层作

9、为用辑上的连接，这种逻辑上的连接称之为会话。会话层作为用户进入运输层的接口，负责进程间建立会话和终止会话，并户进入运输层的接口，负责进程间建立会话和终止会话，并且控制会话期间的对话。提供诸如会话建立时会话双方资格且控制会话期间的对话。提供诸如会话建立时会话双方资格的核实和验证，由哪一方支付通信费用，及对话方向的交替的核实和验证，由哪一方支付通信费用，及对话方向的交替管理、故障点定位和恢复等各种服务。管理、故障点定位和恢复等各种服务。l会话层及以上各层中，数据的传送单位一般都称为报文，但会话层及以上各层中，数据的传送单位一般都称为报文，但与运输层的报文有本质的不同。与运输层的报文有本质的不同。q

10、表示层表示层l表示层提供数据的表示方法，其主要功能有：代码转换、表示层提供数据的表示方法，其主要功能有：代码转换、数据格式转换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等。数据格式转换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等。q应用层应用层l应用层是应用层是OSIOSI参考模型的最高层，它直接面向用户以满足参考模型的最高层，它直接面向用户以满足用户的不同需求，是利用网络资源唯一向应用进程直接提用户的不同需求，是利用网络资源唯一向应用进程直接提供服务的一层。供服务的一层。l应用层的功能是确定应用进程之间通信的性质，以满足用应用层的功能是确定应用进程之间通信的性质，以满足用户的需要。同时应用层还要负责用户信息的语

11、义表示，并户的需要。同时应用层还要负责用户信息的语义表示，并在两个通信用户之间进行语义匹配。在两个通信用户之间进行语义匹配。信息在OSI-RM各层的传递过程 5.1.2 TCP/IP分层模型1、TCP/IP分层模型网络接口层网络接口层对应对应OSIOSI参考模型的参考模型的物理层和数据链路层；物理层和数据链路层；网络层网络层对应对应OSIOSI参考模型的网络参考模型的网络层；层；运输层运输层对应对应OSIOSI参考模型的运输参考模型的运输层；层；应用层应用层对应对应OSIOSI参考模型的参考模型的5 5、6 6、7 7层。层。2、TCP/IP模型各层功能及协议概述TCP/IP模型各层功能r运输

12、层 TCP/IP运输层的作用是提供应用程序间（端到端）的运输层的作用是提供应用程序间（端到端）的通信服务，确保源主机传送的数据正确到达目的主机。通信服务，确保源主机传送的数据正确到达目的主机。传输控制协议传输控制协议TCP：负责提供高可靠的、面向连接：负责提供高可靠的、面向连接的数据传送服务，主要用于一次传送大量报文，如文的数据传送服务，主要用于一次传送大量报文，如文件传送等。件传送等。用户数据报协议用户数据报协议UDP：负责提供高效率的、无连接：负责提供高效率的、无连接的服务，用于一次传送少量的报文，如数据查询等。的服务，用于一次传送少量的报文，如数据查询等。 运输层的数据传送单位是运输层的

13、数据传送单位是TCP报文段或报文段或UDP报文（统称报文（统称为报文段）为报文段）。TCP/IP模型各层功能r网络层 网络层的作用是网络层的作用是提供主机间的数据传送能力提供主机间的数据传送能力，其数，其数据传送单位是据传送单位是IP数据报。数据报。 网络层的核心协议是网络层的核心协议是IP协议。它提供的是不可靠、无协议。它提供的是不可靠、无连接的连接的IP数据报传送服务。数据报传送服务。 网络层的辅助协议主要有：网络层的辅助协议主要有： 地址转换协议地址转换协议ARP 逆向地址转换协议逆向地址转换协议RARP Internet控制报文协议控制报文协议ICMP Internet组管理协议组管理

14、协议IGMPTCP/IP模型各层功能r网络接口层 网络接口层的数据传送单位是物理网络帧（简称物理网络接口层的数据传送单位是物理网络帧（简称物理帧或帧）。帧或帧）。 发端负责接收来自网络层的发端负责接收来自网络层的IP数据报，将其封装成数据报，将其封装成物理帧并且通过特定的网络进行传输；物理帧并且通过特定的网络进行传输； 收端从网络上接收物理帧，抽出收端从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，上交给数据报，上交给网络层。网络层。 网络接口层没有规定具体的协议。网络接口层没有规定具体的协议。TCP/IP模型的网模型的网络接口层对应络接口层对应OSI参考模型的物理层和数据链路层，不同参考模型的物理层和数

15、据链路层，不同的物理网络对应不同的网络接口层协议。的物理网络对应不同的网络接口层协议。 TCP/IP模型中各层协议3、原理体系结构 数据通信网（或计算机通信网）的数据通信网（或计算机通信网）的体系结构是体系结构是各层功能及其协议的集合各层功能及其协议的集合，即体系结构就是协议分层模型。即体系结构就是协议分层模型。 由上述可知，由上述可知，OSIOSI参考模型有参考模型有7 7层层（物理层、数据链路层、网络层、运物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层输层、会话层、表示层、应用层），），T TCP/IPCP/IP模型包括模型包括4 4层（层（网络接口层、网网络接口层、网络层、运

16、输层、应用层络层、运输层、应用层）。由于）。由于OSIOSI参参考模型的会话层、表示层、应用层与考模型的会话层、表示层、应用层与T TCP/IPCP/IP模型的应用层相对应，模型的应用层相对应，OSIOSI参考参考模型的物理层、数据链路层与模型的物理层、数据链路层与TCP/IPTCP/IP模型的网络接口层相对应。模型的网络接口层相对应。数据链路层5 应用层4 运输层3 网络层2 数据链路层1 物理层5.2 物理层协议 r物理接口的位置 物理层是物理层是OSIOSI参考模型中的最低层，它建立在物理媒体的基参考模型中的最低层，它建立在物理媒体的基础上，实现系统与物理媒体的接口。通过物理媒体来建立、

17、维持础上，实现系统与物理媒体的接口。通过物理媒体来建立、维持和断开物理连接，为数据终端链路层提供比特流的同步和全双工和断开物理连接，为数据终端链路层提供比特流的同步和全双工传输。数据通信系统中物理接口指的是数据终端设备（主要包括传输。数据通信系统中物理接口指的是数据终端设备（主要包括计算机）与物理线路的接口，其实就是第计算机）与物理线路的接口，其实就是第1 1章介绍的章介绍的DTEDTE与与DCEDCE之之间的接口。间的接口。物理层协议 r 物理接口标准的概念 为了使不同厂家的产品能够互换和互连，物理接口处插接方式、为了使不同厂家的产品能够互换和互连，物理接口处插接方式、引线分配、电气特征和应

18、答关系上均应符合统一的标准，称为物理引线分配、电气特征和应答关系上均应符合统一的标准，称为物理接口标准（或规程或协议）。其实此标准就是物理层协议。接口标准（或规程或协议）。其实此标准就是物理层协议。r 物理接口标准的分类lISOISO制定的物理接口标准制定的物理接口标准 ISO ISO系列物理接口标准，主要包括系列物理接口标准，主要包括ISO1177ISO1177、21102110和和ISO4902ISO4902等。等。lCCITTCCITT制定的物理接口标准制定的物理接口标准 CCITT CCITT制定了通过电话网进行数据传输的制定了通过电话网进行数据传输的V V系列建议、通过公用数系列建议

19、、通过公用数据网进行数据传输的据网进行数据传输的X X系列建议及有关综合业务数字网的系列建议及有关综合业务数字网的I I系列建系列建议。具体有议。具体有V.24V.24、V.28V.28、X.20X.20、X.21X.21、I.430I.430和和I.431I.431等。等。lEIAEIA制定的物理接口标准制定的物理接口标准 EIA EIA提出的是提出的是RSRS系列物理接口标准，如系列物理接口标准，如RS-232CRS-232C、RS449RS449等。等。 5.2.2 物理接口标准的基本特性 物理接口标准描述了物理接口的四种基本特性：机械特性、电气特物理接口标准描述了物理接口的四种基本特性

20、：机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。性、功能特性和规程特性。r机械特性 机械特性描述连接器即接口接插件的插头机械特性描述连接器即接口接插件的插头( (阳连接器阳连接器) )、插座、插座( (阴连阴连接器接器) )的规格、尺寸、针的数量与排列情况等。的规格、尺寸、针的数量与排列情况等。 （1 1）ISO 2110ISO 2110规定规定2525芯芯DTE/DCEDTE/DCE接口接线器及引线分配。用于接口接线器及引线分配。用于串行和并行音频调制解调器、公用数据网接口、电报网接口和自动呼叫串行和并行音频调制解调器、公用数据网接口、电报网接口和自动呼叫设备。设备。 （2 2）ISO 2593I

21、SO 2593规定规定3434芯高速数据终端设备备用接口接线器和引芯高速数据终端设备备用接口接线器和引线分配。用于线分配。用于CCITT VCCITT V3535的宽带调制解调器。的宽带调制解调器。 （3 3）ISO 4902ISO 4902规定规定3737芯和芯和9 9芯芯DTE/DCEDTE/DCE接线器及引线分配。用于接线器及引线分配。用于音频调制解调器和宽带调制解调器。音频调制解调器和宽带调制解调器。 （4 4）ISO 4903ISO 4903规定规定1515芯芯DTE/DCEDTE/DCE接线器及引线分配。用于接线器及引线分配。用于CCITTCCITT建议建议X X2020，X X2

22、121和和X X2222所规定的公用数据网接口。所规定的公用数据网接口。r电气特性 接口的电气特性描述接口的电气连接方式接口的电气特性描述接口的电气连接方式(不平衡型、半平不平衡型、半平衡型和平衡型衡型和平衡型)和电气参数，如信号源侧和负载侧的电压和电气参数，如信号源侧和负载侧的电压(或电流或电流)值、阻抗值和等效电路、分布电容值、信号上升时间等。相关建值、阻抗值和等效电路、分布电容值、信号上升时间等。相关建议有议有CCITT V28，V35，V10/X26，V11/X27。r功能特性 接口的功能特性描述了接口电路的名称和功能定义。主要有接口的功能特性描述了接口电路的名称和功能定义。主要有两个

23、建议两个建议V24和和X24。r规程特性 接口的规程特性描述了接口电路间的相互关系、动作条件，接口的规程特性描述了接口电路间的相互关系、动作条件，及在接口传输数据需要执行的事件顺序。相关协议有及在接口传输数据需要执行的事件顺序。相关协议有CCITT V24，V55，V54。5.2.3 几种常见的物理接口协议rCCITT V24/RS-232C建议（1 1）功能特性）功能特性 CCITT V24建议定义了建议定义了V系列接口电路的名称和功能。它系列接口电路的名称和功能。它按接口功能特性定义了按接口功能特性定义了100系列接口电路和系列接口电路和200系列接口电路。系列接口电路。100系列接口电路

24、适用于系列接口电路适用于DTE与调制解调器与调制解调器(DCE)之间的接口电路。之间的接口电路。200系列接口电路适用于系列接口电路适用于DTE与并行自动呼叫器与并行自动呼叫器(ACE)之间的接口之间的接口电路。电路。 200200系列接口电路只用于完成自动呼叫功能，不需系列接口电路只用于完成自动呼叫功能，不需要自动呼叫时，可以不使用。要自动呼叫时，可以不使用。 RS-232C本质上是与本质上是与V24相同的，只是信号引线的命名有些差别。相同的，只是信号引线的命名有些差别。它定义了它定义了20根接口线，与根接口线，与V24接口线的对应关系如下表接口线的对应关系如下表5-1所示。所示。 （2 2

25、）电气特性）电气特性 同一种功能的接口电路可以根据数据信号速率和电缆长度的同一种功能的接口电路可以根据数据信号速率和电缆长度的要求采取不同的电气特性。如要求采取不同的电气特性。如V24建议中定义的数据线可以用建议中定义的数据线可以用V28，V35，V10，V11中的任何一种电气特性来实现。中的任何一种电气特性来实现。因此，电气特性是功能特性的基础。因此，电气特性是功能特性的基础。RS-232C的电气特性采用的电气特性采用V28建议。建议。（3）机械特性）机械特性 V24没有对机械特性作规定，使用没有对机械特性作规定，使用ISO 2110标准。连接器标准。连接器使用使用25针的针的D型插座和插头

26、，称为型插座和插头，称为DB25连接器。一般阳连接器连接器。一般阳连接器(插头插头)与与DTE相连，阴连接器相连，阴连接器(插座插座)与与DCE相连。相连。RS-232C与与V24采用相同的连接器。采用相同的连接器。 5.3 数据链路层协议r5.3.1 数据链路传输控制规程 1 1、基本概念、基本概念 数据链路是由数据链路是由数据电路和两端的通信控制器数据电路和两端的通信控制器( (或传或传输控制器输控制器) )构成的。数据链路是在数据电路已建立的基构成的。数据链路是在数据电路已建立的基础上，通过两端的控制装置使发送方和接收方之间交础上，通过两端的控制装置使发送方和接收方之间交换握手信号，双方

27、确认后可开始传输数据换握手信号，双方确认后可开始传输数据。数据链路传输控制规程 数据通信的过程数据通信的过程 阶段阶段1 1：建立物理连接：建立物理连接 阶段阶段2 2：建立数据链路：建立数据链路 阶段阶段3 3：数据传送：数据传送 阶段阶段4 4：传送结束，拆除数据链路：传送结束，拆除数据链路 阶段阶段5 5：拆除物理连接：拆除物理连接 以上以上5 5个阶段，第个阶段，第2 2到第到第4 4阶段属于数据链路控制规程的范围，而阶段属于数据链路控制规程的范围，而第第1 1和第和第5 5阶段是在公用交换网上完成的操作。阶段是在公用交换网上完成的操作。 数据链路控制规程的功能数据链路控制规程的功能l

28、 帧控制帧控制l 透明传送透明传送l 差错控制差错控制l 流量控制流量控制l 链路管理链路管理l 异常状态的恢复异常状态的恢复数据链路传输控制规程 数据链路传输控制规程的种类数据链路传输控制规程的种类 传输控制规程基本上分为两大类：基本型控制规程和高级数据链路传输控制规程基本上分为两大类：基本型控制规程和高级数据链路控制规程控制规程(HDLC)(HDLC)。基本型控制规程是面向字符型的传输控制规程，它有。基本型控制规程是面向字符型的传输控制规程，它有如下特征：如下特征：以字符作为传输信息的基本单位，并规定了以字符作为传输信息的基本单位，并规定了1010个控制字符用于传输个控制字符用于传输控制。

29、控制。差错控制方式采用检错重发（差错控制方式采用检错重发（ARQARQ），具体重发方式是停止等待发送，），具体重发方式是停止等待发送，即主站在送出一组信息之后要等待对方的应答，收到肯定应答后，即主站在送出一组信息之后要等待对方的应答，收到肯定应答后，再发送下一组信息，不然则重发刚才发送的信息。再发送下一组信息，不然则重发刚才发送的信息。多半采用半双工通信方式，这样在双方在进行通信时往往有多次收多半采用半双工通信方式，这样在双方在进行通信时往往有多次收发状态的转换，会影响线路和通道的利用率。发状态的转换，会影响线路和通道的利用率。可以采用异步可以采用异步( (起止式起止式) )和同步传输方式。和

30、同步传输方式。传输代码采用国际传输代码采用国际5 5号码。号码。一般采用二维奇偶监督码（即水平垂直奇偶监督码）检错。一般采用二维奇偶监督码（即水平垂直奇偶监督码）检错。 基本型传输控制规程与高级数据链路控制规程（基本型传输控制规程与高级数据链路控制规程（HDLCHDLC）相比，可靠）相比，可靠性和传输效率均较低性和传输效率均较低，所以所以HDLCHDLC应用较广泛。应用较广泛。2、高级数据链路控制规程(HDLC)（1 1）HDLCHDLC的特征的特征 HDLCHDLC是面向比特的传输控制规程，以帧为单位传输是面向比特的传输控制规程，以帧为单位传输数据信息和控制信息，其发送方式为连续发送（一边发

31、数据信息和控制信息，其发送方式为连续发送（一边发一边等对方的回答），传输效率比较高；而且一边等对方的回答），传输效率比较高；而且HDLCHDLC采用采用循环码进行差错校验，可靠性高。循环码进行差错校验，可靠性高。（2 2）链路结构）链路结构 HDLCHDLC规定链路结构可以分为不平衡型、对称型和平衡规定链路结构可以分为不平衡型、对称型和平衡型型3 3种种。HDLC链路结构高级数据链路控制规程(HDLC)（3 3）操作方式与非操作方式）操作方式与非操作方式 操作方式操作方式 正常响应方式正常响应方式(NRM) 异步响应方式异步响应方式(ARM) 异步平衡方式异步平衡方式(ABM) 非操作方式非操

32、作方式 正常断开方式正常断开方式(NDM) 异步断开方式异步断开方式(ADM) 初始化方式初始化方式(IM) 其中其中NDM和和ADM为断开方式，要求从站为断开方式，要求从站/组合站在逻辑上与数据组合站在逻辑上与数据链路断开，即不再进行各种帧的发送和接收，链路断开，即不再进行各种帧的发送和接收，NDM适用于不平衡数适用于不平衡数据链路结构，据链路结构，ADM适用于不平衡或平衡数据链路；适用于不平衡或平衡数据链路；IM方式属于初始方式属于初始化方式，这时次站化方式，这时次站/组合站的数据链路控制程序需要重新生成，或者组合站的数据链路控制程序需要重新生成，或者需要更换操作方式中的参数。需要更换操作

33、方式中的参数。 （4 4）HDLCHDLC帧结构帧结构在高级数据链路控制规程中，在链路上以帧作为作为传输信在高级数据链路控制规程中，在链路上以帧作为作为传输信息的基本单位，息的基本单位，HDLCHDLC的帧的基本格式的帧的基本格式: :（4 4）HDLCHDLC控制字段控制字段(C)(C)的格式与的格式与3 3种类型的帧种类型的帧 在每一个在每一个HDLCHDLC帧中，控制字段帧中，控制字段C C决定了帧的类型，决定了帧的类型，HDLCHDLC规定了规定了3 3种种控制字段的格式，也就定义了控制字段的格式，也就定义了HDLC 3HDLC 3种类型的帧。控制字段的格式种类型的帧。控制字段的格式:

34、 : N(S): 本站当前发送的帧序号 N(R): 本站期望收到对方站的帧序号 S: 根据其取值的不同可以将监控帧分为4种类型 M: 根据其取值的不同可以定义不同类型的监督帧 P/F: 询问/终止位 信息帧 I 用来实现数据信息的传输，通过用来实现数据信息的传输，通过N(R),N(S)N(R),N(S)和和P P/F/F保证帧按顺序正确地被接收，保证帧按顺序正确地被接收，是传送数据的帧是传送数据的帧 N(S)N(S)、N(R)N(R)分别表示发送和接收滑动窗口的帧序号分别表示发送和接收滑动窗口的帧序号 P/FP/F位在发送时为位在发送时为P P（“1”1”要求次站发送状态信息要求次站发送状态信

35、息（查询，次站必须应答），（查询，次站必须应答），“0”0”禁止次站发送状禁止次站发送状态信息）态信息） P/FP/F位在接收时为位在接收时为F F（“1”1”发送最后发送最后1 1帧，帧，“0”0”还有数据要发送）还有数据要发送）用来实现对数据链路的监控功能，例如对用来实现对数据链路的监控功能，例如对I I帧的确认，帧的确认，请求重发，暂停发送等。根据请求重发，暂停发送等。根据S S位的不同将其分为类：位的不同将其分为类：N（R） 接收帧序号，只有当P/F=“1”时，收发才能正常进行。 监督帧 无编号帧 用来提供附加的数据链路控制功能和无编号信息的传输功能。 正常响应（NRM）半双工方式 数

36、据传输A查询B，是否要发送数据A证实已接受帧5.3.2 点对点协议PPPrPPP的作用点对点协议点对点协议PPP(Point-to-Point Protocol)PPP(Point-to-Point Protocol)是是IETFIETF于于19921992年制定的，年制定的，经过两次修订，在经过两次修订，在19941994年已经成为年已经成为IPIP网的正式标准网的正式标准【RFC 1661RFC 1661】。它是。它是一种目前用得比较多的数据链路层协议，用户使用拨号电话线接入一种目前用得比较多的数据链路层协议，用户使用拨号电话线接入IPIP网网时，用户到时，用户到ISPISP的链路一般都使

37、用的链路一般都使用PPPPPP协议。协议。点对点协议PPPr PPP的特点 (1)(1)简单简单 在在IPIP网体系结构中，把保证可靠传输、流量控制等最复杂的部分网体系结构中，把保证可靠传输、流量控制等最复杂的部分放在放在TCPTCP协议中，协议中，IPIP协议则非常简单，它提供的是不可靠、无连接的协议则非常简单，它提供的是不可靠、无连接的I IP P数据报传送服务，因此数据链路层没有必要提供比数据报传送服务，因此数据链路层没有必要提供比IPIP协议更多的功协议更多的功能。能。(2)(2)保证透明传输保证透明传输 与与HDLCHDLC相同的是，相同的是，PPPPPP也可以保证数据传输的透明性。

38、也可以保证数据传输的透明性。(3)(3)支持多种网络层协议支持多种网络层协议 PPPPPP能够在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议（如能够在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议（如IPIP、IPXIPX等）。等）。(4)(4)支持多种类型链路支持多种类型链路 PPPPPP能够在多种类型的链路上运行，即可以采用串行或并行传输、能够在多种类型的链路上运行，即可以采用串行或并行传输、可以同步或异步传输、可以低速或高速、可以利用电或光信号传输等。可以同步或异步传输、可以低速或高速、可以利用电或光信号传输等。 (5)(5)设置最大传送单元设置最大传送单元MTUMTU PPPPPP对每一种类型的点对

39、点链路设置了最大传送单元对每一种类型的点对点链路设置了最大传送单元MTUMTU（指（指数据部分的最大长度）的标准默认值（数据部分的最大长度）的标准默认值（MTUMTU的默认值至少是的默认值至少是15001500字节）。字节）。(6)(6)网络层地址协商网络层地址协商 PPPPPP提供了一种机制使通信的两个网络层的实体通过协商知提供了一种机制使通信的两个网络层的实体通过协商知道或能够配置彼此的网络层地址（如道或能够配置彼此的网络层地址（如IPIP地址），可以保证网络层地址），可以保证网络层能够传送数据报。能够传送数据报。 (7)(7)可以检测连接状态可以检测连接状态 PPPPPP具有一种机制能够

40、及时自动检测出链路是否处于正常工具有一种机制能够及时自动检测出链路是否处于正常工作状态。作状态。点对点协议PPPr PPP的组成 l一个将一个将IP数据报封装到串行链路数据报封装到串行链路PPP帧的方法帧的方法 PPP既支持异步链路，也支持面向比特的同步链路。既支持异步链路，也支持面向比特的同步链路。IP数据报放数据报放在在PPP帧的信息部分。帧的信息部分。l一套链路控制协议一套链路控制协议LCP(Link Control Protocol) 链路控制协议链路控制协议LCP用来建立、配置、测试和释放数据链路连接。用来建立、配置、测试和释放数据链路连接。l一套网络控制协议一套网络控制协议NCP(

41、Network Control Protocol) 网络控制协议网络控制协议NCP用来建立、释放网络层连接，并分配给接入用来建立、释放网络层连接，并分配给接入ISP的的PC机机IP地址。上面介绍过，地址。上面介绍过，PPP能够在同一条物理链路上同时支能够在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议，由此对应有一套网络控制协议持多种网络层协议，由此对应有一套网络控制协议NCP，其中的每，其中的每一个一个NCP支持不同的网络层协议。支持不同的网络层协议。点对点协议PPPr PPP帧格式 点对点协议PPPrPPP的工作过程 （1 1）当用户拨号接入）当用户拨号接入ISPISP时，路由器的调制解调器对拨号

42、做时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。出确认，并建立一条物理连接。 （2 2）PCPC机向路由器发送一系列的机向路由器发送一系列的LCPLCP分组（封装成多个分组（封装成多个PPPPPP帧），路由器向帧），路由器向PCPC机返回响应分组（机返回响应分组（LCPLCP分组及其响应选择一些分组及其响应选择一些P PPPPP参数），此时建立起参数），此时建立起LCPLCP连接。连接。 （3 3）NCPNCP给新接入的给新接入的PCPC机分配一个临时的机分配一个临时的IPIP地址，使地址，使PCPC机成机成为因特网上的一个主机，且建立网络层连接。为因特网上的一个主机，且建立网络层

43、连接。 （4 4）通信完毕时，）通信完毕时，NCPNCP释放网络层连接，收回原来分配出去释放网络层连接，收回原来分配出去的的IPIP地址；接着，地址；接着，LCPLCP释放数据链路层连接；最后释放的是物理释放数据链路层连接；最后释放的是物理层的连接。层的连接。 5.4 网络层协议r X.25分组级协议分组交换网的协议是由分组交换网的协议是由CCITTCCITT提出的提出的X X系列建议，其中最重要的一个系列建议，其中最重要的一个协议是协议是X X2525建议。建议。1、X.25建议的概念 X X2525建议是公用数据网上以分组方式工作的数据终端设备建议是公用数据网上以分组方式工作的数据终端设备

44、(DTE)(DTE)与数与数据电路终接设备据电路终接设备(DCE)(DCE)之间的接口规程。之间的接口规程。(1)DTE(1)DTE通常是主计算机、个人计算机、智能终端等分组终端。通常是主计算机、个人计算机、智能终端等分组终端。 (2)X(2)X2525建议的建议的DCEDCE是指与是指与DTEDTE连接的网络中的分组交换机即入口交换连接的网络中的分组交换机即入口交换节点机。如果节点机。如果DTEDTE与入口交换节点之间的传输线路采用模拟线路（即频带与入口交换节点之间的传输线路采用模拟线路（即频带传输），则传输），则DCEDCE也把安装在用户宅内的调制解调器包括在内。也把安装在用户宅内的调制解

45、调器包括在内。 (3)DTE(3)DTE经租用专线接入分组网。经租用专线接入分组网。 X.25分组级协议X.25建议示意图X.25分组级协议2、X25建议的层次结构 X X2525建议的分层结构包含建议的分层结构包含3 3个独立的层：物理层、链路层和分个独立的层：物理层、链路层和分组层，分别对应于组层，分别对应于OSIOSI参考模型的下参考模型的下3 3层，只是将层，只是将OSIOSI参考模型的网络参考模型的网络层改为分组层，其基本功能是一致的。层改为分组层，其基本功能是一致的。X.25分组级协议 3、通过X25建议各层的信息X.25分组级协议 4、X25分组层（级）协议（1 1）分组层的功能

46、）分组层的功能 X X2525建议的分组层利用链路层提供的服务在建议的分组层利用链路层提供的服务在DTE-DCEDTE-DCE（注意是指（注意是指X X2525环境下的环境下的DCEDCE，即本地交换机）接口交换分组，定义了，即本地交换机）接口交换分组，定义了DTEDTE和和DCEDCE之间传输分组的过程。一般采用的是虚电路方式，所以之间传输分组的过程。一般采用的是虚电路方式，所以X X2525分组层分组层的主要功能是建立和拆除虚电路。具体功能如下：的主要功能是建立和拆除虚电路。具体功能如下： 在在X X2525接口为每个用户呼叫提供一个逻辑信道接口为每个用户呼叫提供一个逻辑信道(LC)(LC

47、)(所谓所谓“呼叫呼叫”是指一次通信过程是指一次通信过程) )。 通过逻辑信道号通过逻辑信道号(LCN)(LCN)区分与每个用户呼叫有关的分组。区分与每个用户呼叫有关的分组。 为每个用户的呼叫连接提供有效的分组传输，包括顺序编号、分为每个用户的呼叫连接提供有效的分组传输，包括顺序编号、分组的确认和流量控制过程。组的确认和流量控制过程。 提供交换虚电路提供交换虚电路(SVC)(SVC)和永久虚电路（和永久虚电路（PVC)PVC)连接。连接。 提供建立和清除交换虚电路的方法。提供建立和清除交换虚电路的方法。 检测和恢复分组层的差错。检测和恢复分组层的差错。X.25分组级协议（2 2）分组类型及一般

48、格式）分组类型及一般格式 在分组层上，分组是传送运输层来的数据信息或控制信息的在分组层上，分组是传送运输层来的数据信息或控制信息的基本单位，它们送入链路层后，在链路层帧的基本单位，它们送入链路层后，在链路层帧的I I字段进行透明传输。字段进行透明传输。 分组类型分组类型 分组按其执行的功能进行分类：分组按其执行的功能进行分类： 呼叫建立分组呼叫建立分组 数据传输分组数据传输分组 恢复分组恢复分组 呼叫释放分组呼叫释放分组 分组的一般格式分组的一般格式 分组包括分组头和用户数据两部分，其长度随分组类型不同分组包括分组头和用户数据两部分，其长度随分组类型不同而有所不同。所有分组都有一个共同的部分：

49、分组头，它一般由而有所不同。所有分组都有一个共同的部分：分组头，它一般由3 3个字节构成，包括个字节构成，包括4 4个部分：一般格式识别符、逻辑信道组号、逻个部分：一般格式识别符、逻辑信道组号、逻辑信道号和分组类型识别符。辑信道号和分组类型识别符。X.25分组级协议 （3 3）虚电路的建立和）虚电路的建立和释放释放 X X2525分组层最主分组层最主要的功能是建立和释要的功能是建立和释放虚电路。放虚电路。虚电路的建立过虚电路的建立过程程X.25分组级协议 当当DTE-ADTE-A想建立虚电路时，想建立虚电路时， DTEDTE中的用户系统进程就中的用户系统进程就向网络向网络( (本地交换机本地交

50、换机) )发送一个呼叫请求分组。发送一个呼叫请求分组。 X.25分组级协议 如果如果DTE-BDTE-B可以接受该呼叫，就发出呼叫接受分组。可以接受该呼叫，就发出呼叫接受分组。 呼叫接受分组呼叫接受分组/ /呼叫接通分组格式：呼叫接通分组格式：X.25分组级协议虚电路的释放过程虚电路的释放过程 任何一方任何一方DTEDTE当想释放虚电路时都可以发送释放请求当想释放虚电路时都可以发送释放请求分组，并由本地交换机回送释放确认分组就算释放了虚电分组，并由本地交换机回送释放确认分组就算释放了虚电路，表明此信道已回到空闲状态，本地交换机通知远端交路，表明此信道已回到空闲状态，本地交换机通知远端交换机呼叫

51、已释放，而本地交换机同样通过发送一个释放指换机呼叫已释放，而本地交换机同样通过发送一个释放指示分组通知远端的示分组通知远端的DTEDTE，远端，远端DTEDTE则通过发送证实分组予以则通过发送证实分组予以确认。确认。X.25分组级协议 释放请求释放请求/ /释放指释放指示分组的格式：示分组的格式： 释放确认分组的格式：释放确认分组的格式：X.25分组级协议（4 4）数据传输）数据传输 数据传输阶段的基本操作数据传输阶段的基本操作 虚电路一经建立，双方虚电路一经建立，双方DTEDTE就进入数据传输阶段，就进入数据传输阶段，DTEDTE和交换机对应的逻辑信道都处于数据传输状态。此和交换机对应的逻辑

52、信道都处于数据传输状态。此时，在两个时，在两个DTEDTE之间交换的分组包括数据分组、流量控之间交换的分组包括数据分组、流量控制分组制分组(RR(RR，RNRRNR，REJ)REJ)和中断分组。和中断分组。X.25分组级协议数据传输过程中几个特殊比特的应用数据传输过程中几个特殊比特的应用D D比特比特：D D比特用来表示比特用来表示DTEDTE是否希望用分组接收序是否希望用分组接收序列号列号P(R)P(R)来对它正在发送的分组给予端到端的确认。来对它正在发送的分组给予端到端的确认。在在X X2525中规定中规定D D比特为比特为1 1是端到端的确认；是端到端的确认；D D为为0 0为本地为本地

53、确认。如图确认。如图5-315-31所示。所示。 M M比特比特：M M比特为待续比特，它表示是否有待续分比特为待续比特，它表示是否有待续分组。组。M=1M=1表示后面还有数据分组，表示后面还有数据分组，M=0M=0表示报文结束，表示报文结束，说明后面的数据分组已经不属于同一个报文了。例如说明后面的数据分组已经不属于同一个报文了。例如发送一份发送一份356356个字节的报文，把它们分成个字节的报文，把它们分成3 3个分组，最个分组，最后一个分组后一个分组M=0M=0，表示报文结束。，表示报文结束。5.4.2 IP协议（IPv4）rIP协议的特点IPIP是网络层的核心协议，它的特点是：是网络层的

54、核心协议，它的特点是：l仅提供不可靠、无连接的数据报传送服务；仅提供不可靠、无连接的数据报传送服务；lIPIP协议是点对点的，所以要提供路由选择功能；协议是点对点的，所以要提供路由选择功能；lIPIP（IPv4IPv4）地址长度为）地址长度为3232比特。比特。rIP地址（分类的IP地址） InternetInternet为每一个上网的主机分配一个唯一的标识符，即为每一个上网的主机分配一个唯一的标识符，即IPIP地址。地址。（1）IP地址的结构 网络地址（网络号）网络地址（网络号）用于标识连入用于标识连入InternetInternet的网络；的网络； 主机地址（主机号）主机地址（主机号）用于

55、标识特定网络中的主机。用于标识特定网络中的主机。 IPIP地址分两个等级的好处是：地址分两个等级的好处是： IPIP地址管理机构在分配地址管理机构在分配IPIP地址时只分配网络号，而剩下的主地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配，这样就方便了机号则由得到该网络号的单位自行分配，这样就方便了IPIP地址的地址的管理。管理。 路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发IPIP数据报（而数据报（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储

56、空间。少，从而减小了路由表所占的存储空间。（2）IP地址的表示方法 IPIP地址用点分十进制表示。所谓点分十进制是地址用点分十进制表示。所谓点分十进制是3232比特长的比特长的IPIP地址，以地址，以X XX XX XX X格式表示，格式表示，X X为为8 8比特，其值为比特，其值为02550255。即：。即： （3）IP地址的类别 InternetInternet的的5 5类地址中，类地址中，A A、B B、C C三类为主类地址，三类为主类地址，D D、E E为次类地为次类地址。目前址。目前InternetInternet中一般采用中一般采用A A、B B、C C类地址。类地址。（4）子网地

57、址和子网掩码 为了便于管理，一个单位的网络一般划分为若干子网，子网为了便于管理，一个单位的网络一般划分为若干子网，子网是按物理位置划分的。是按物理位置划分的。 子网编址技术是指在子网编址技术是指在IPIP地址中，对于主机地址空间采用不同地址中，对于主机地址空间采用不同方法进行细分，通常是将主机地址的一部分分配给子网做为子网方法进行细分，通常是将主机地址的一部分分配给子网做为子网地址。采用子网编址后，地址。采用子网编址后，IPIP地址结构变为三级。地址结构变为三级。 子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性，其作用有两个：子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性，其作用有两个：一个是表示子网和主机地

58、址位数；二是将某台主机的一个是表示子网和主机地址位数；二是将某台主机的IPIP地址和子地址和子网掩码相与可确定此主机所在的子网地址。网掩码相与可确定此主机所在的子网地址。r IP数据报格式rIP数据报的传输 在在IPIP网中，每台上网的主机和路由器都要分配网中，每台上网的主机和路由器都要分配IPIP地地址，址，IPIP地址放在地址放在IPIP数据报的首部；硬件地址放在物理数据报的首部；硬件地址放在物理网络帧的首部。网络帧的首部。（1 1）在发送端）在发送端 源主机在网络层将运输层送下来的报文组装成源主机在网络层将运输层送下来的报文组装成IPIP数据报（数据报（IPIP数据报首部的源数据报首部的

59、源IPIP地址是源主机的地址是源主机的IPIP地址；地址；目的目的IPIP地址是目的主机的地址是目的主机的IPIP地址，不是沿途经过的路地址，不是沿途经过的路由器的由器的IPIP地址），然后将地址），然后将IPIP数据报送到网络接口层。数据报送到网络接口层。 在网络接口层对在网络接口层对IPIP数据报进行封装，即将数据报数据报进行封装，即将数据报作为物理网络帧的数据部分，前面加上首部后面加上作为物理网络帧的数据部分，前面加上首部后面加上尾部，形成可以在物理网络中传输的帧，然后送到物尾部，形成可以在物理网络中传输的帧，然后送到物理网络上传输。理网络上传输。（2 2）在网络中传输）在网络中传输 路

60、由器对路由器对IPIP数据报要进行以下处理：路由选择、传数据报要进行以下处理：路由选择、传输延迟控制和分片（需要的话进行分片）等。输延迟控制和分片（需要的话进行分片）等。路由选择路由选择 每个路由器都要根据目的主机的每个路由器都要根据目的主机的IPIP地址对地址对IPIP数据报数据报进行路由选择。进行路由选择。传输延迟控制传输延迟控制 每当产生一个新的数据报，其报头中每当产生一个新的数据报，其报头中“生存时间生存时间”字段均设置为本数据报的最大生存时间，单位为秒。随字段均设置为本数据报的最大生存时间，单位为秒。随着时间流逝，路由器从该字段减去消耗的时间。一旦着时间流逝，路由器从该字段减去消耗的时间。一旦TTLTTL小于小于0 0，便将该