网络分层模型

1、1.网络分层模型网络分层模型.nTCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。输层、网际层和网络接口层。n但最下面的网络接口层并没有具体内容。但最下面的网络接口层并没有具体内容。n因此往往采取折中的办法，即综合因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协的优点，采用一种只有五层协议的体系结构议的体系结构 。 .n应用层应用层(application layer) n运输层运输层(transport layer) n网络层网络层(network layer) n数据链路层数据链路层(data link l

2、ayer) n物理层物理层(physical layer) 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.5432154321主机 1AP2AP1主机 2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层 PDU.5432154321主机 1AP2AP1主机 2应用层 PDU 再传送到运输层加上运输层首部，成为运输层报文.5432154321主机 1AP2AP1主机 2运输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）.5432154321主机 1AP2AP1主机 2IP 数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧.543215432

3、1主机 1AP2AP1主机 2数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体.n应用层应用层(application layer) 5432154321物理传输媒体主机 1AP2AP1电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层主机 2.5432154321主机 1AP2AP1主机 2物理层接收到比特流，上交给数据链路层.5432154321主机 1AP2AP1主机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层.5432154321主机 1AP2AP1主机 2网络层剥去首部，取出数据部分上交给运输层.5432154321主机 1AP2AP1主机

4、 2运输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层.5432154321主机 1AP2AP1主机 2应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程.5432154321主机 1AP2AP1主机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！.5432154321主机 1AP2AP1主机 2应 用 程 序 数 据应用层首部H5101 比 特 流 110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部.5432154321主机 1AP2A

5、P1主机 2101 比 特 流 110101110101计算机 2 的物理层收到比特流后交给数据链路层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据.H3H4H5应 用 程 序 数 据5432154321主机 1AP2AP1主机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据.H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据5432154321主机 1AP2AP1主机 2网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层.H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据5432154321主机 1AP2AP1主机 2运输层剥去

6、报文首部后把报文的数据部分交给应用层.应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据5432154321主机 1AP2AP1主机 2应用层剥去应用层 PDU 首部后把应用程序数据交给应用进程.5432154321主机 1AP2AP1主机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！.n实体实体(entity) 表示任何可发送或接收信表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。息的硬件或软件进程。 n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进行通信的规则的集合。则的集合。 n在协议的控制下，两个对等实体间的通在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够信使得本层能够向上一层提供服

7、务向上一层提供服务。n要实现本层协议，还需要使用要实现本层协议，还需要使用下层下层所提所提供的服务。供的服务。 .n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。n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。 n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。n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。.应用层运输层网际层网络接口层主机A主机B路由器网络 2网络 1应用层运输层网际层网络接口层

8、网际层网络接口层4321路由器在转发分组时最高只用到网络层而没有使用运输层和应用层。 .HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP网际层网络接口层运输层应用层网络接口 1网络接口 2网络接口 3Everything over IP IP 可为各式各样的应用程序提供服务IP over Everything IP 可应用到各式各样的网络上.计算机网络2.1 物理层的基本概念物理层的基本概念2.2 数据通信的基础知识数据通信的基础知识2.3物理层下面的传输媒体物理层下面的传输媒体习题习题.n物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：口的一些特

9、性，即： n机械特性机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。线数目和排列、固定和锁定装置等等。n电气特性电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。的范围。n功能特性功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。示何种意义。n规程特性规程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。现顺序。 .传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器调制解调器PC 机公用电话网调制解调器

10、数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号 输入汉字显示汉字数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC 机.n数据数据(data)运送信息的实体。运送信息的实体。n信号信号(signal)数据的电气的或电磁的表现。数据的电气的或电磁的表现。 n“模拟的模拟的”(analogous)连续变化的。连续变化的。n“数字的数字的”(digital)取值是离散数值。取值是离散数值。.n单向通信单向通信（单工通信）（单工通信）只能有一个方只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。向的通信而没有反方向的交互。n双向交替通信双向交替通信（半双工通信）（半双工通信）通信的通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发双

11、方都可以发送信息，但不能双方同时发送送(当然也就不能同时接收当然也就不能同时接收)。n双向同时通信双向同时通信（全双工通信）（全双工通信）通信的通信的双方可以同时发送和接收信息。双方可以同时发送和接收信息。 .n通常人们将数字数据转换成数字信号的过通常人们将数字数据转换成数字信号的过程称为程称为编码编码(coding)，而将数字数据转换，而将数字数据转换成模拟信号的过程称为成模拟信号的过程称为调制调制(modulation)。.n归零制：归零制：正脉冲代表正脉冲代表1，负脉冲代表，负脉冲代表0。n不归零制：不归零制：正电平代表正电平代表1，负电平代表，负电平代表0。n曼彻斯特编码：曼彻斯特编码

12、：位周期中心的上跳变代位周期中心的上跳变代表表0，位周期中心的下跳变代表，位周期中心的下跳变代表1。n差分曼彻斯特编码：差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0，而位开始边界没有跳变代表而位开始边界没有跳变代表1。.n基带信号基带信号（即基本频带信号）像计算机输出的代表各种（即基本频带信号）像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。n基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种

13、低频分量或直流分量。因此而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行必须对基带信号进行调制调制(modulation)。 n带通信号带通信号(在计算机网络中常叫做在计算机网络中常叫做宽带信号宽带信号)把基带信把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。信道）。 .n调幅调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号载波的振幅随基带数字信号而变化。而变化。 n调频调频(FM)：载波的频率随基带数字信号载波的频率随基带数字

14、信号而变化。而变化。n调相调相(PM) ：载波的初始相位随基带数载波的初始相位随基带数字信号而变化。字信号而变化。 .010011100基带信号调幅调频调相.n任何实际的信道都不是理想的，在传输任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。扰。 n码元传输的速率越高，或信号传输的距码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。就越严重。 .n失真不严重失真不严重n失真严重失真严重 实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输入信号波形输出信号波形(失真不严重)输入信号波

15、形实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输出信号波形(失真严重).n首先，要使用更好的传输媒体。首先，要使用更好的传输媒体。n其次，使用先进的编码和调制技术。其次，使用先进的编码和调制技术。n但不管采用怎样好的传输媒体和怎样先但不管采用怎样好的传输媒体和怎样先进的调制技术，数据传输速率总是受限进的调制技术，数据传输速率总是受限的，不可能任意地提高，否则就会出现的，不可能任意地提高，否则就会出现较多的差错。较多的差错。.无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波 调幅无线电 调频无线电 海事无线电光纤电视(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTH

16、F波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移动无线电 电信领域使用的电磁波的频谱.n双绞线双绞线n屏蔽双绞线屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)n无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair) n同轴电缆同轴电缆n50 同轴电缆同轴电缆n75 同轴电缆同轴电缆n光缆光缆 .铜线铜线聚氯乙烯 套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体无屏蔽双绞线 UTP屏蔽双绞线 STP同轴电缆.折射角入射角 包层（低折射率的媒体） 包层（低折射率的媒体） 纤芯（高折