通讯和网络第四节ppt课件

1、 建立数据链路就是在两个或多个网络实体间建建立数据链路就是在两个或多个网络实体间建立一条逻辑通道。立一条逻辑通道。 过程：发方网络层向其数据链路层发出链接请过程：发方网络层向其数据链路层发出链接请求，要求数据链路层为它建立一条链接。通过求，要求数据链路层为它建立一条链接。通过收方数据链路层向其网络层发出链接指示原语，收方数据链路层向其网络层发出链接指示原语，通知网络层，有一链接请求出现。收方网络层通知网络层，有一链接请求出现。收方网络层以链接响应原语应答链接指示原语。通过发方以链接响应原语应答链接指示原语。通过发方数据链路层向其发方网络层发出链接确认原语，数据链路层向其发方网络层发出链接确认原

2、语，使发方获悉请求是否被成功执行，若不成功，使发方获悉请求是否被成功执行，若不成功，是何原因。是何原因。 物理层以比特为单位进行数据，并不关物理层以比特为单位进行数据，并不关心其意义和结构。心其意义和结构。 数据链路层将比特组合成数据链路协议数据链路层将比特组合成数据链路协议数据单元，通常称为帧数据单元，通常称为帧frame）。即数）。即数据链路层以帧为单位进行数据传输。据链路层以帧为单位进行数据传输。 帧是具有一定长度和格式的信息块，一帧是具有一定长度和格式的信息块，一般由一些字段和标志组成。般由一些字段和标志组成。 字符计数法； 带填充字符的首尾界符法； 带填充位的首尾标志法； 物理层编码

3、违例法。 为保证发送方发出的所有帧都正确有序地交付给目标机网络层，需要启动确认重传机制，由收受方向发送方提供有关接收情况的反馈信息。如果发送方收到肯定确认，则知道此帧已正确到达；若收到否定确认，则意味着需重传此帧。 为防止丟失帧所引起的错误，需设置定时器。当发方等待足够的时间还未收到接收方发回的确认帧，则可能是所传帧或者是确认帧丟失，解决的方法是重传此帧。 多次传送同一帧的危险是收方可能收到重复帧，因而必须采取措施保证每帧最终交付给目标网络层一次。 流量控制：数据链路层发送源控制链路上的数据流量，保证发送与接收速度匹配，防止出现发送速度超过接收能力的现象，以免丟失数据。 流量控制方法的基本原理

4、都是相同的，同样需要启用反馈机制，使发方直接或是间接地获得收方指示的发送时机。在未得到允许前，禁止发出帧。 提供各种服务质量参数，包括检测到不可纠正错误的平均时间、漏检差错率、传输延迟和吞吐量。两种基本策略：两种基本策略：在每一个要发送的数据块上附加足够的冗余位，在每一个要发送的数据块上附加足够的冗余位，使接收方能够推导出已发出的数据应该是什么。使接收方能够推导出已发出的数据应该是什么。加入冗余位，使接收方知道有差错存在，但并不加入冗余位，使接收方知道有差错存在，但并不知道错在哪里，由接收方请求重传出错数据以知道错在哪里，由接收方请求重传出错数据以消除差错消除差错这两种方法的共同点都是通过附加

5、冗余信息来发这两种方法的共同点都是通过附加冗余信息来发现或纠正错误。第一种方法有发现并纠正错误现或纠正错误。第一种方法有发现并纠正错误的能力，应采用纠错编码。后一种方法则采用的能力，应采用纠错编码。后一种方法则采用检错编码。检错编码。原理：原理：如果发送方是在了解接收方情况的基础上有制如果发送方是在了解接收方情况的基础上有制约地发送信息帧，或者说发送方是在直接或间约地发送信息帧，或者说发送方是在直接或间接获得接收方允许的情况下发送信息，那么就接获得接收方允许的情况下发送信息，那么就可以避免由于接收方无力处理新到的数据而造可以避免由于接收方无力处理新到的数据而造成的数据丟失和错乱，达到流量控制的

6、目的。成的数据丟失和错乱，达到流量控制的目的。而接收方可用缓冲区的大小，能帮助发送方决而接收方可用缓冲区的大小，能帮助发送方决定何时发送数据，可连续发送多少信息帧，这定何时发送数据，可连续发送多少信息帧，这同样能达到流量控制的目的。同样能达到流量控制的目的。 发送方送一信息帧后，若接收方发回的是确认发送方送一信息帧后，若接收方发回的是确认帧，则发送方继续发送下一帧数据；帧，则发送方继续发送下一帧数据； 若接收方发回否定应答帧，则发送方重发已发若接收方发回否定应答帧，则发送方重发已发过的信息，直至收到确认应答为止。过的信息，直至收到确认应答为止。 为防止出现由于发送方发出的信息帧或接收方为防止出

7、现由于发送方发出的信息帧或接收方发回的确认丟失而引起的死锁现象，发送方在发回的确认丟失而引起的死锁现象，发送方在发出信息帧的同时应启动定时装置，若超过某发出信息帧的同时应启动定时装置，若超过某一预先约定的时间，仍没有收到接收方发回的一预先约定的时间，仍没有收到接收方发回的确认应答，则发送方重发该信息帧，直到收到确认应答，则发送方重发该信息帧，直到收到应答，才停止重发该信息帧。应答，才停止重发该信息帧。重复帧的处理：重复帧的处理：假设，信息帧传送是正确的，但由于丟假设，信息帧传送是正确的，但由于丟失应答帧而引起超时中断，则接收方会失应答帧而引起超时中断，则接收方会收到内容相同的二帧，称后一帧为重

8、复收到内容相同的二帧，称后一帧为重复帧。此时，接收方应根据发送帧编号丟帧。此时，接收方应根据发送帧编号丟弃重复帧。弃重复帧。 由发送方在发送信息前，向接收方预约由发送方在发送信息前，向接收方预约所到信息可用的缓冲区，并根据预约缓所到信息可用的缓冲区，并根据预约缓冲的容量发送数据。若缓冲区用完，则冲的容量发送数据。若缓冲区用完，则暂停发送，等待接收方再次分配缓冲区暂停发送，等待接收方再次分配缓冲区后继续发送。后继续发送。主要思想：主要思想：任何时刻，发送方都保持一个连续的帧任何时刻，发送方都保持一个连续的帧序号表，对应于已发送但还未收到确认序号表，对应于已发送但还未收到确认的帧，称之为发送窗口。

9、同时，接收方的帧，称之为发送窗口。同时，接收方也保持一个帧序号表，对应于允许接收也保持一个帧序号表，对应于允许接收的帧，称之为接收窗口。表的上限值和的帧，称之为接收窗口。表的上限值和下限值分别称为窗口的上沿和下沿，而下限值分别称为窗口的上沿和下沿，而上、下沿的间距则称为窗口尺寸上、下沿的间距则称为窗口尺寸W。 发送窗口尺寸的选择除要考虑发送需要发送窗口尺寸的选择除要考虑发送需要及信道效率外，还受到接收方缓冲区容及信道效率外，还受到接收方缓冲区容量的限制。量的限制。 接收方窗口尺寸的选择主要受接收能力接收方窗口尺寸的选择主要受接收能力的限制。的限制。 对发送方而言，只有序号落在发送窗口内的帧对发

10、送方而言，只有序号落在发送窗口内的帧才允许发送；才允许发送； 对接收方而言，只有序号落在接收窗口内的帧，对接收方而言，只有序号落在接收窗口内的帧，才允许接收。才允许接收。 当一新的分组从网络层到达数据链路层时，由当一新的分组从网络层到达数据链路层时，由数据链路层组成帧，并赋予最大发送帧序号，数据链路层组成帧，并赋予最大发送帧序号，准备发送。发送方每发出一帧，其窗口上沿值准备发送。发送方每发出一帧，其窗口上沿值加加1；每收到一个确认，窗口下沿值加；每收到一个确认，窗口下沿值加1。以此。以此保持发送窗口内始终是一组已经发送，但还未保持发送窗口内始终是一组已经发送，但还未及确认的帧的序号表。及确认的

11、帧的序号表。 因为在发送窗口内的帧最终有可能在传输中丟因为在发送窗口内的帧最终有可能在传输中丟失或损坏，所以发送方必须在缓冲区中保存所失或损坏，所以发送方必须在缓冲区中保存所有这些帧以备重传。有这些帧以备重传。 即当发送窗口尺寸即当发送窗口尺寸W=n时，发送方需要能存放时，发送方需要能存放n个帧的缓冲区容量保存这些未确认帧。个帧的缓冲区容量保存这些未确认帧。 若发送方已连续发送若发送方已连续发送n帧而仍未收到应答，则帧而仍未收到应答，则必须强行关闭发送，直至有应答返回，并空出必须强行关闭发送，直至有应答返回，并空出最少能存一帧的缓冲区容量时为止。最少能存一帧的缓冲区容量时为止。 接收窗口，其窗

12、口始终按窗口尺寸大小接收窗口，其窗口始终按窗口尺寸大小张开，窗口内对应允许接收的帧的序号，张开，窗口内对应允许接收的帧的序号，任何落在窗口外的帧都不加说明地被废任何落在窗口外的帧都不加说明地被废弃。弃。 当收到序号等于窗口下沿的帧时，将其当收到序号等于窗口下沿的帧时，将其交给网络层，且产生一个确认。窗口上、交给网络层，且产生一个确认。窗口上、下沿同时向前滑动一个序号。下沿同时向前滑动一个序号。 网络层关心的是通信子网的运行控制，网络层关心的是通信子网的运行控制，主要解决如何把网络协议数据单元通主要解决如何把网络协议数据单元通常我们称为分组从源传送到目标。常我们称为分组从源传送到目标。 需要在通

13、信子网中进行路由选择。需要在通信子网中进行路由选择。网络层服务要达到下列三个目标：网络层服务要达到下列三个目标：（1服务必须与通信子网技术无关。服务必须与通信子网技术无关。（2传输层必须与子网的编号类型及拓扑传输层必须与子网的编号类型及拓扑结构相隔离。结构相隔离。（3提供给传输层的网络地址必须使用一提供给传输层的网络地址必须使用一致的编号模式。致的编号模式。 路由算法：源主机到目标主机选择路径。路由算法：源主机到目标主机选择路径。 路由算法可分成两大类：静态路由算法路由算法可分成两大类：静态路由算法和动态路由算法，或称为非自适应算法和动态路由算法，或称为非自适应算法和自适应算法。静态算法是建立

14、链接时和自适应算法。静态算法是建立链接时预先算出的，无法反映网络中的动态变预先算出的，无法反映网络中的动态变化因素。而动态算法试图根据网络当前化因素。而动态算法试图根据网络当前流量及拓扑结构等的变化做出路径选择。流量及拓扑结构等的变化做出路径选择。 当子网中出现太多的包时，性能就会下当子网中出现太多的包时，性能就会下降，这样的情况称为拥塞。降，这样的情况称为拥塞。 当子网中的包数在它的传送容量之内，当子网中的包数在它的传送容量之内，他们将被投递除非有很少的传输错误他们将被投递除非有很少的传输错误包），并且投递的包数与发送的包数成包），并且投递的包数与发送的包数成正比。正比。 当信息最增长过快超

15、过路由器处理能力当信息最增长过快超过路由器处理能力时，他们开始丟失包。在过高的信息量时，他们开始丟失包。在过高的信息量下，网络将完全崩溃。下，网络将完全崩溃。 没有足够的内存：假设突然从多条线路上输入数据流没有足够的内存：假设突然从多条线路上输入数据流而又要在同一条输出线上发出，就需要建立输出队列。而又要在同一条输出线上发出，就需要建立输出队列。如果没有足够的内存来存储它们，包就将丟失。靠增如果没有足够的内存来存储它们，包就将丟失。靠增长内存的办法，只能有限度地改善这一情况。长内存的办法，只能有限度地改善这一情况。 较慢的处理器：如果路由器的较慢的处理器：如果路由器的CPU处理速度太慢以致处理

16、速度太慢以致无法尽快完成要求它们做的日常工作排队缓冲区，无法尽快完成要求它们做的日常工作排队缓冲区，更新路由表等），那么，即使有多余的线路容量，也更新路由表等），那么，即使有多余的线路容量，也可能使队列饱和。可能使队列饱和。 低带宽线路：更换处理器但不更新线路使瓶颈的位置低带宽线路：更换处理器但不更新线路使瓶颈的位置移到线路上；移到线路上； 解决拥塞的方法分为两大类：开环和闭环。解决拥塞的方法分为两大类：开环和闭环。 开环解决方法试图通过良好的设计，使人们确开环解决方法试图通过良好的设计，使人们确信问题不会发生。一旦系统开始运行时，就不信问题不会发生。一旦系统开始运行时，就不能再进行纠正。开环

17、控制方法制定一个进程表，能再进行纠正。开环控制方法制定一个进程表，据此决定什么时候接收新信息，什么时候放弃据此决定什么时候接收新信息，什么时候放弃包及放弃哪个包。所有这些都没有考虑网络中包及放弃哪个包。所有这些都没有考虑网络中的当前状态。的当前状态。 闭环控制方法是建立在反馈概念的基础闭环控制方法是建立在反馈概念的基础上，它允许问题出现并设法解决。其实上，它允许问题出现并设法解决。其实现步骤如下：现步骤如下： 监视系统，探测什么时候什么地方发监视系统，探测什么时候什么地方发生拥塞。生拥塞。 把这些信息送到能采取措施的地方。把这些信息送到能采取措施的地方。 调整系统操作以解决这个问题。调整系统操

18、作以解决这个问题。 传输层是第一个端对端，也就是主机到传输层是第一个端对端，也就是主机到主机的层次。主机的层次。 有了运输层后，高层用户就可利用运输有了运输层后，高层用户就可利用运输层的服务直接进行端到端的数据传输，层的服务直接进行端到端的数据传输，从而不必知道通信子网的存在。从而不必知道通信子网的存在。 运输层在高层用户请示建立一条运输虚通信连接时就运输层在高层用户请示建立一条运输虚通信连接时就通过网络层在通信子网中建立一条独立的网络连接。通过网络层在通信子网中建立一条独立的网络连接。若需要较高的吞吐量，运输层也可以建立多条网络连若需要较高的吞吐量，运输层也可以建立多条网络连接来支持一条运输

19、连接，这就是分流接来支持一条运输连接，这就是分流splitting）。或）。或者，为了节省费用，运输层也可以将多个运输通信合者，为了节省费用，运输层也可以将多个运输通信合用一条网络连接，称为复用用一条网络连接，称为复用multiplexing）。）。 运输层还要处理端到端的差错控制和流量控制的问题。运输层还要处理端到端的差错控制和流量控制的问题。 概括地说，运输层为上层用户提供端对端的透明优化概括地说，运输层为上层用户提供端对端的透明优化的数据传输服务。的数据传输服务。 面向连接的传输层服务很像面向连接的面向连接的传输层服务很像面向连接的网络层服务，它们都有三个阶段：建立网络层服务，它们都有三

20、个阶段：建立连接，数据传输，释放连接；同样也有连接，数据传输，释放连接；同样也有寻址和流控问题。寻址和流控问题。 面向无连接的服务在传输层和网络层也面向无连接的服务在传输层和网络层也是相似的。是相似的。 会话层允许不同主机上各种进程之间进行会话。运输层是主机到主机的层次，而会话层是进程到进程之间的层次。 会话层组织和同步进程间的对话。它所管理的对话允许是双向同时进行，或任何时刻只能一个方向进行。在后一种场合下，会话层还提供同步服务。 若两台机器进程间进行需数小时的大型若两台机器进程间进行需数小时的大型文件传输，而通信子网故障率又较高，文件传输，而通信子网故障率又较高，对运输层来说，每次传输中途

21、失败后，对运输层来说，每次传输中途失败后，都不得不重新传输这个文件。会话层提都不得不重新传输这个文件。会话层提供了在数据流中插入同步的机制，在每供了在数据流中插入同步的机制，在每次网络出现故障后可以仅重传最近一个次网络出现故障后可以仅重传最近一个同步点以后的数据，而不必从头开始。同步点以后的数据，而不必从头开始。 表示层为上层用户提供共同需要的数据或信息语法表表示层为上层用户提供共同需要的数据或信息语法表示变换。大多数用户间并非仅交换随机的比特数据，示变换。大多数用户间并非仅交换随机的比特数据，而是要交换诸如人名、日期、货币数量和商业凭证之而是要交换诸如人名、日期、货币数量和商业凭证之类的信息

22、。它们是通过字符串、整型数、浮点数以及类的信息。它们是通过字符串、整型数、浮点数以及由简单类型合成的各种数据结构来表示的。不同的机由简单类型合成的各种数据结构来表示的。不同的机器采用不同的编码方法来表示这些数据类型和数据结器采用不同的编码方法来表示这些数据类型和数据结构如构如ASCII或或EBCDIC、反码或补码等）。为了让采、反码或补码等）。为了让采用不同编码方法的计算机通信交换后能相互理解数据用不同编码方法的计算机通信交换后能相互理解数据的值，可以采用抽象的标准方法来定义数据结构，并的值，可以采用抽象的标准方法来定义数据结构，并采用标准的编码表示形式。管理这些抽象的数据结构，采用标准的编码

23、表示形式。管理这些抽象的数据结构，并把计算机内部的表示形式转换成网络通信中采用的并把计算机内部的表示形式转换成网络通信中采用的标准表示形式都是由表示层来完成的。标准表示形式都是由表示层来完成的。 数据压缩和加密也是表示层可提供的表数据压缩和加密也是表示层可提供的表示变换功能。数据压缩可用来减少传输示变换功能。数据压缩可用来减少传输的比特数，从而节省经费。数据加密可的比特数，从而节省经费。数据加密可防止敌意的窃听和篡改。防止敌意的窃听和篡改。 不同的应用层为特定类型的网络应用提供访问网络服务的手段和窗口，代表直接支持用户应用的服务，如文件传送、数据库访问、电子邮件等。 在计算机网络体系层次结构中

24、，相邻层在计算机网络体系层次结构中，相邻层间称为接口，在接口处由低层向高层提间称为接口，在接口处由低层向高层提供服务。即在供服务。即在n+1 层和层和n层接口处，由层接口处，由n层向层向n+1层提供服务。层提供服务。 n层是服务的提供者，而层是服务的提供者，而n+1 层则是服务层则是服务的使用者。的使用者。 服务是通过一组服务原语来执行的。服务是通过一组服务原语来执行的。（1恳求恳求request）：由服务用户发往服务提供者，请）：由服务用户发往服务提供者，请求它完成某项工作，如发送数据。求它完成某项工作，如发送数据。（2指示指示indication）：由服务提供者发往服务用户，）：由服务提供

25、者发往服务用户，指示发生了某些事件。比如说，接收到一个远地送来指示发生了某些事件。比如说，接收到一个远地送来的数据。这些事件往往是由服务提供者远地对等实体的数据。这些事件往往是由服务提供者远地对等实体应远地服务用户请求采取某些动作而发生的。应远地服务用户请求采取某些动作而发生的。（3呼应呼应response）：由服务用户发往服务提供者，）：由服务用户发往服务提供者，作为对前面发生的指示的响应。作为对前面发生的指示的响应。（4证明证明confirm）:由服务提供者发往服务用户，作由服务提供者发往服务用户，作为对前面发生的请求的证实。为对前面发生的请求的证实。（1连接请求：呼叫方服务用户请求建立一

26、个连接。连接请求：呼叫方服务用户请求建立一个连接。（2连接指示：连接请求通过服务提供者的虚通信传到连接指示：连接请求通过服务提供者的虚通信传到被叫方后，服务提供者向被叫方服务用户指示有建立被叫方后，服务提供者向被叫方服务用户指示有建立连接的请求。连接的请求。（3连接响应：若被叫方服务用户准备建立连接，则通连接响应：若被叫方服务用户准备建立连接，则通过此原语告诉本方服务提供者。过此原语告诉本方服务提供者。（4连接证实：呼叫方服务提供者通过虚通信得知被叫连接证实：呼叫方服务提供者通过虚通信得知被叫方同意建立连接后，由此原语告知呼叫方服务用户。方同意建立连接后，由此原语告知呼叫方服务用户。通过以上四步就建立了一条呼叫方与被呼叫方间的连接，通过以上四步就建立了一条呼叫方与被呼叫方间的连接，可在其中传输数据。可在其中传输数据。5数据请求：呼叫方服务用户通过此原语请求数据请求：呼叫方服务用户通过此原语请求本方服务提供者将数据送给被叫方。本方服务提供者将数据送给被叫方。（6数据指示：被叫方服务提供者收到对方送数据指示：被叫方服务提供者收到对方送来的数据后通知服务用户。（来的数据后通知服务用户。（5和和6步可步可反复进行。反复进行。（7断连请求：任何一方用