网络体系结构培训教学

1、网络体系结构培训教学2022-4-7page 2网络异质性问题的解决 网络体系结构就是使这些用不同媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同的应用环境下实现互操作性，并满足各种业务的需求的一种粘合剂，它营造了一种“生存空间任何厂商的任何产品、以及任何技术只要遵守这个空间的行为规那么，就能够在其中生存并开展。 网络体系结构解决异质性问题采用的是分层方法把复杂的网络互联问题划分为假设干个较小的、单一的问题，在不同层上予以解决。就像编程时把问题分解为很多小的模块来解决一样。就像编程时把问题分解为很多小的模块来解决一样。2022-4-7page 3层次结构方法要解决的问题层次结构方法要解决的问题1.网络应

2、该具有哪些层次？每一层的功能网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？分层与功能是什么？分层与功能2.各层之间的关系是怎样的？它们如何进各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？效劳与接口行交互？效劳与接口3.通信双方的数据传输要遵循哪些规那么？通信双方的数据传输要遵循哪些规那么？协议协议层次结构方法包括三个内容：分层及每层功能，效劳层次结构方法包括三个内容：分层及每层功能，效劳与层间接口，协议。与层间接口，协议。2022-4-7page 4层次结构方法的优点层次结构方法的优点把网络操作分成复杂性较低的单元，结构清把网络操作分成复杂性较低的单元，结构清晰，易于实现和维护晰，易于实现和维护定义并

3、提供了具有兼容性的标准接口定义并提供了具有兼容性的标准接口使设计人员能专心设计和开发所关心的功能使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块模块独立性强独立性强上层只需了解下层通过层间接上层只需了解下层通过层间接口提供什么效劳口提供什么效劳黑箱方法黑箱方法适应性强适应性强只要效劳和接口不变，层内实只要效劳和接口不变，层内实现方法可任意改变现方法可任意改变一个区域网络的变化不会影响另外一个区域一个区域网络的变化不会影响另外一个区域的网络，因此每个区域的网络可单独升级或的网络，因此每个区域的网络可单独升级或改造改造2022-4-7page 5分层原那么分层原那么 层次结构虽然有它的优点，但是如果划分

4、层次结构虽然有它的优点，但是如果划分的不合理，反而会带来许多负面影响。通常的不合理，反而会带来许多负面影响。通常要遵循如下一些通用的原那么：要遵循如下一些通用的原那么：1. 层次的数量不能过多。真正需要的时候层次的数量不能过多。真正需要的时候才划分一个层次，才划分一个层次，2. 层次的数量也不能过少。层次的数量应层次的数量也不能过少。层次的数量应该保证能够从逻辑上将功能分开，截然不同该保证能够从逻辑上将功能分开，截然不同的功能最好不要合在同一层。的功能最好不要合在同一层。3. 类似的功能放在同一层。类似的功能放在同一层。2022-4-7page 6分层原那么分层原那么4. 在实现技术经常变化的

5、地方增加层次。在实现技术经常变化的地方增加层次。这看起来有些抽象，但是我们只要想一想为这看起来有些抽象，但是我们只要想一想为什么每家公司都要设置秘书这个职位就明白什么每家公司都要设置秘书这个职位就明白了。原因是两公司之间的通信手段经常变化，了。原因是两公司之间的通信手段经常变化，以前是信函、以前是信函、 ，后来出现了电子邮件，以，后来出现了电子邮件，以后可能是视频后可能是视频 或某些更先进的东西，这些或某些更先进的东西，这些当然聘请秘书做比较好一些，如果这些都由当然聘请秘书做比较好一些，如果这些都由高级管理人员来做，外表上省了一个人的工高级管理人员来做，外表上省了一个人的工资，实际上是分散了管

6、理人员的大量精力，资，实际上是分散了管理人员的大量精力，无法完成好本职工作。另外，如果以前的秘无法完成好本职工作。另外，如果以前的秘书不会用电子邮件，换一个也比较容易，但书不会用电子邮件，换一个也比较容易，但总不能因为一个经理不会用计算机就换掉他总不能因为一个经理不会用计算机就换掉他吧。吧。5. 层次边界要选得合理，使层次之间的信层次边界要选得合理，使层次之间的信息流量最小。注意，这里不是要求数据流量息流量最小。注意，这里不是要求数据流量小，而是指用于控制、交流的额外信息流量小，而是指用于控制、交流的额外信息流量要尽量少。要尽量少。l计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规那么。 l这些规

7、那么明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题同步含有时序的意思。l为进行网络中的数据交换而建立的规那么、标准或约定即网络协议(network protocol)，简称为协议。 l计算机 1 向计算机 2 通过网络发送文件。l可以将要做的工作进行如下的划分。l第一类工作与传送文件直接有关。l确信对方已做好接收和存储文件的准备。l双方协调好一致的文件格式。l两个计算机将文件传送模块作为最高的一层 。剩下的工作由下面的模块负责。文件传送模块文件传送模块计算机计算机 1计算机计算机 2文件传送模块文件传送模块只看这两个文件传送模块只看这两个文件传送模块好似文件及文件传送命令好似文件及文件传送命令

8、是按照水平方向的虚线传送的是按照水平方向的虚线传送的把文件交给下层模块把文件交给下层模块进行发送进行发送把收到的文件交给把收到的文件交给上层模块上层模块文件传送模块文件传送模块计算机计算机 1计算机计算机 2文件传送模块文件传送模块只看这两个通信效劳模块只看这两个通信效劳模块好似可直接把文件好似可直接把文件可靠地传送到对方可靠地传送到对方把文件交给下层模块把文件交给下层模块进行发送进行发送把收到的文件交给把收到的文件交给上层模块上层模块通信效劳模块通信效劳模块通信效劳模块通信效劳模块文件传送模块文件传送模块计算机计算机 1计算机计算机 2文件传送模块文件传送模块通信效劳模块通信效劳模块通信效劳

9、模块通信效劳模块网络接入模块网络接入模块网络接入模块网络接入模块通信网络通信网络网络网络接口接口网络网络接口接口网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作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。例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。l各层之间是独立的。l灵活性好。l结构上可分割开。l易于实现和维护。l能促进标准化工作。 l假设层数太少，就会使每一层的协议太复杂。l层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。 2022-4-7page 14网络体系结构的几个根本概念网络体系结构的几个根本概念 协议：为进行网络中的数据交换通信协议：为

10、进行网络中的数据交换通信而建立的规那么、而建立的规那么、标准或约定。协议代表着标准化，是进行标准或约定。协议代表着标准化，是进行交互的双方必须遵守的约定交互的双方必须遵守的约定,实质上是实体实质上是实体间通信时所使用的一种语言。间通信时所使用的一种语言。 (=语义语义+语法语法+规那么规那么) 不同层具不同层具有各自不同的协议。有各自不同的协议。 语义：对构成协议的协议元素含义的解释，语义：对构成协议的协议元素含义的解释，即即“讲什么讲什么语法：如何将假设干个协议元素和数据组语法：如何将假设干个协议元素和数据组合在一起来表示合在一起来表示 一个更完整的内容，即一个更完整的内容，即“怎么讲怎么讲

11、规那么：它规定了事件的执行顺序规那么：它规定了事件的执行顺序,如如源站发送的数据报文源站发送的数据报文 如果目标站收到如果目标站收到的是正确的，就利用协议元素的是正确的，就利用协议元素ACK 来来答复对方，如果收到的是错误报文，就按照答复对方，如果收到的是错误报文，就按照协议协议 用用NAK协议元素答复。协议元素答复。2022-4-7page 15 实体：任何可以发送或接收信息的硬件实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。软件进程。 对等层：两个不同系统的同名层次。对等层：两个不同系统的同名层次。 对等实体：位于不同系统的同名层次中的两个实体。对等实体：位于不同系统的同名层次中的两个实体

12、。 协议作用在对等实体之间。协议作用在对等实体之间。 接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的操作及下层对上层的效劳。操作及下层对上层的效劳。 效劳：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供效劳：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供给其相邻上层。给其相邻上层。 每一层都直接使用内层向他提供的效劳，并完成其每一层都直接使用内层向他提供的效劳，并完成其 自身确定的功能，然后向外层提供自身确定的功能，然后向外层提供“增值后的更增值后的更 高级的效劳。高级的效劳。N层是层是N-1层的用户，又是层的用户，又是N+1层的层的 服服 务提供者。

13、务提供者。 2022-4-7page 163.2开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型OSI/RMlOSI参考模型将网络的不同功能划分为参考模型将网络的不同功能划分为7层层应用层应用层Application表示层表示层Presentation会话层会话层session传输层传输层transport物理层物理层Physical数据链路层数据链路层Data Link网络层网络层Network7654321处理网络应用处理网络应用数据表示数据表示主机间通信主机间通信端到端的连接端到端的连接寻址和最短路径寻址和最短路径介质访问介质访问二进制传输二进制传输l只要遵循 OSI 标准，一个系统就可以和位于

14、世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。l在市场化方面 OSI 却失败了。lOSI 的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力；lOSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；lOSI 标准的制定周期太长，因而使得按 OSI 标准生产的设备无法及时进入市场；lOSI 的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。 l法律上的(de jure)国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。l是非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。lTCP/IP 常被称为事实上的(de facto) 国际标准。2022-4-7page 19l对等通信的实质对等通信的实质l OS

15、I参考模型禁止不同主机的对等层之间参考模型禁止不同主机的对等层之间的直接通信。的直接通信。l 实际上，每一层必须依靠相邻层提供的实际上，每一层必须依靠相邻层提供的效劳来与另一台主机的对应层通信。效劳来与另一台主机的对应层通信。l 上层使用下层提供的效劳上层使用下层提供的效劳Service user；l 下层向上层提供效劳下层向上层提供效劳Service provider。l以不同国籍的人进行信息交流为例。以不同国籍的人进行信息交流为例。(见下见下页图页图)2022-4-7page 20“你好你好”“Hello”传真传真中国中国教师教师翻译翻译秘书秘书“Hallo”“Hello”传真传真德国德国

16、教师教师翻译翻译秘书秘书对交谈内容的共识对交谈内容的共识用英语对话用英语对话使用传真通信使用传真通信P3P2P1物理通信线路物理通信线路对等通信例如：中德教师之间的对话对等通信例如：中德教师之间的对话问题：问题： 中国教师与德国教师之间、翻译之间，他们是在直接通信吗？中国教师与德国教师之间、翻译之间，他们是在直接通信吗？ 翻译、秘书各向谁提供什么样的效劳？翻译、秘书各向谁提供什么样的效劳？ 中德教师、翻译各使用谁提供的什么效劳？中德教师、翻译各使用谁提供的什么效劳？2022-4-7page 211中国教师与德国教师之间只意识到他们在进行通信，这种通信能够进中国教师与德国教师之间只意识到他们在进

17、行通信，这种通信能够进行的前提是他们对所交谈的内容有共同的认识，如果抽象地说就是他行的前提是他们对所交谈的内容有共同的认识，如果抽象地说就是他们遵循着共同的协议。他们交谈不是直接进行的，所以称为虚通信。们遵循着共同的协议。他们交谈不是直接进行的，所以称为虚通信。这种虚通信是通过翻译提供的语言翻译及翻译间的交谈来实现的，抽这种虚通信是通过翻译提供的语言翻译及翻译间的交谈来实现的，抽象地说就是上一层的虚通信是通过下一层接口处提供的效劳以及下一象地说就是上一层的虚通信是通过下一层接口处提供的效劳以及下一层的通信来实现的。层的通信来实现的。2、翻译必须把交谈的内容翻译为共同懂得的第三国语言，这个第三国

18、、翻译必须把交谈的内容翻译为共同懂得的第三国语言，这个第三国语言就是它们之间所要遵守的协议，他们之间也进行的是虚通信。语言就是它们之间所要遵守的协议，他们之间也进行的是虚通信。这种虚通信是通过秘书提供的效劳以及它们之间的通信来实现的。这种虚通信是通过秘书提供的效劳以及它们之间的通信来实现的。3、秘书按事先须订好的约定，用、秘书按事先须订好的约定，用 进行通信，这个约定就是他们之间进行通信，这个约定就是他们之间的协议，他们之间仍进行的是虚通信。的协议，他们之间仍进行的是虚通信。真正的实通信是电信号在物理通信线路上进行的。真正的实通信是电信号在物理通信线路上进行的。归纳：归纳：1、除了在物理通信线

19、路上进行实通信，其它各对等层进行虚通信、除了在物理通信线路上进行实通信，其它各对等层进行虚通信2、对等层的虚通信必须遵守该层的协议、对等层的虚通信必须遵守该层的协议3、N层的虚通信是通过层的虚通信是通过N-1层的效劳以及层的效劳以及N-1层的通信来实现的层的通信来实现的 2022-4-7page 22P3P2P1对等层通信的实质： 对等层实体之间虚拟通信 下层向上层提供效劳 实际通信在最底层完成右图给出了对等层通信更一般的抽象。 2 1 3 2 1物理通信线路物理通信线路 3 N+1 N N-1 N+1 N N-1Pn-1PnPn+1系统系统A系统系统B消息消息2022-4-7page 23效

20、劳用户：(N)用户效劳提供者：N效劳SAPSAP(N)层(N+1)层效劳用户：(N)用户效劳访问点效劳访问点Service Access Point)2022-4-7page 24OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元统称为协议数据单元(PDU,Protocol Data Unit)。而传输层及以下各层的而传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名另外还有各自特定的名称：称：传输层传输层数据段数据段Segment 网络层网络层分组数据报分组数据报Packet数据链路层数据链路层数据帧数据帧Frame物理层物理层比特比特Bit2

21、022-4-7page 25效劳原语效劳原语 当当N+1实体向实体向N实体请求效劳时，效劳用户与效实体请求效劳时，效劳用户与效劳提供者之间要进行一些交互。劳提供者之间要进行一些交互。OSI中规定了每一层均可中规定了每一层均可使用的使用的4个原语类型：个原语类型：Request 请求原语效劳用户发往效劳提供者，请求他完请求原语效劳用户发往效劳提供者，请求他完 成某项工作成某项工作 Indication 指示原语效劳提供者发往效劳用户，指示发指示原语效劳提供者发往效劳用户，指示发生生 了某些事情了某些事情Response 响应原语效劳用户发往效劳提供者，作为对响应原语效劳用户发往效劳提供者，作为对

22、 前面发生的指示的响应前面发生的指示的响应Confirm 证实原语效劳提供者发往效劳用户，作为对证实原语效劳提供者发往效劳用户，作为对 前面发生的请示的响应前面发生的请示的响应2022-4-7page 26Request ConfirmResponse Indication1432(N-1)层(N)层(N+1)层(N)实体(N)实体系统A系统B四类原语可用于不同的功能，例子：四类原语可用于不同的功能，例子：1、连接请求、连接请求呼叫方的效劳用户请求建立一个连接呼叫方的效劳用户请求建立一个连接2、连接指示、连接指示 连接请求通过效劳提供者的虚通信传到被叫对方后，连接请求通过效劳提供者的虚通信传到

23、被叫对方后， 效劳提供者向被叫效劳用户指示有建立连接的请求效劳提供者向被叫效劳用户指示有建立连接的请求2022-4-7page 273、连接响应、连接响应假设被叫方的效劳用户准备建立连接，那么通过此原语告诉假设被叫方的效劳用户准备建立连接，那么通过此原语告诉 本效劳提供者本效劳提供者4、连接证实、连接证实 呼叫方效劳提供者通过虚通信得知被叫方同意建立连接后，呼叫方效劳提供者通过虚通信得知被叫方同意建立连接后， 通过此原语告诉呼叫方效劳用户通过此原语告诉呼叫方效劳用户通过以上四步，建立了一条连接，从而可以传输数据通过以上四步，建立了一条连接，从而可以传输数据5、数据请求、数据请求 呼叫方效劳用户

24、通过此原语请求本方效劳提供者将数据送给呼叫方效劳用户通过此原语请求本方效劳提供者将数据送给 被叫方被叫方6、数据指示、数据指示被叫方效劳提供者收到对方送来的数据后通知效劳用户被叫方效劳提供者收到对方送来的数据后通知效劳用户其中其中5，6可以反复进行可以反复进行7、断连请求、断连请求任何一方用户可通过此原语请求释放连接，由效劳提供者任何一方用户可通过此原语请求释放连接，由效劳提供者 传至对等方传至对等方8、断连指示、断连指示-对等方效劳提供者通过此原语告诉本方效劳用户释放连接对等方效劳提供者通过此原语告诉本方效劳用户释放连接2022-4-7page 28从上例可看出：从上例可看出：1、效劳有证实

25、的和非证实之分。连接效劳是证实的效劳，要使用请求、指示、效劳有证实的和非证实之分。连接效劳是证实的效劳，要使用请求、指示 响应和证实四类原语；而数据传输和断连效劳是非证实的，只使用请求和响应和证实四类原语；而数据传输和断连效劳是非证实的，只使用请求和 指示量类原语。指示量类原语。2、证实的效劳需在对等方间来回一次，花费较多的时间，但增加了可靠性。、证实的效劳需在对等方间来回一次，花费较多的时间，但增加了可靠性。 建立连接的效劳通常都是证实的效劳，被叫方既可以同意建立连接，也可建立连接的效劳通常都是证实的效劳，被叫方既可以同意建立连接，也可 以拒绝建立连接。以拒绝建立连接。l计算机网络的体系结构

26、(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。 l体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。l实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。l体系结构是抽象的，而实现那么是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。 lTCP/IP 是五层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。l最下面的网络接口层并没有具体内容。l因此往往采取折中的方法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构 。 l应用层(application layer) l运输层(transport layer)

27、 l网络层(network layer) l数据链路层(data link layer) l物理层(physical layer) 数据链路层数据链路层5 应用层应用层4 运输层运输层3 网络层网络层2 数据链路层数据链路层1 物理层物理层5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2应用进程数据先传送到应用层应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层加上应用层首部，成为应用层 PDU5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2应用层应用层 PDU 再传送到运输层再传送到运输层加上运输层首部，成为运输层报文加上运输层首部，成为运输层报文54321

28、54321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2运输层报文再传送到网络层运输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为加上网络层首部，成为 IP 数据报或分组数据报或分组5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2IP 数据报再传送到数据链路层数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2数据链路层帧再传送到物理层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最下面的物理层把比特流传送到物理媒体l应用层(application layer

29、) 5432154321物理传输媒体物理传输媒体计算机计算机 1AP2AP1电信号或光信号在物理媒体中传播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从发送端物理层传送到接收端物理层计算机计算机 25432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2物理层接收到比特流，上交给数据链路层物理层接收到比特流，上交给数据链路层5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据局部，上交给网络层取出数据局部，上交给网络层5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2网络层剥去首

30、部，取出数据局部网络层剥去首部，取出数据局部上交给运输层上交给运输层5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2运输层剥去首部，取出数据局部运输层剥去首部，取出数据局部上交给应用层上交给应用层5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2应用层剥去首部，取出应用程序数据应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程上交给应用进程5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2我收到了我收到了 AP1 发来的发来的应用程序数据！应用程序数据！5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2应应 用用 程程 序序 数数 据据应用

31、层首部应用层首部H5比比 特特 流流 注意观察参加或剥去首部尾部的层次注意观察参加或剥去首部尾部的层次应应 用用 程程 序序 数数 据据H5应应 用用 程程 序序 数数 据据H4H5应应 用用 程程 序序 数数 据据H3H4H5应应 用用 程程 序序 数数 据据H4运输层首部运输层首部H3网络层首部网络层首部H2链路层链路层首部首部T2链路层链路层尾部尾部5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2比比 特特 流流 计算机计算机 2 的物理层收到比特流后的物理层收到比特流后交给数据链路层交给数据链路层H2T2H3H4H5应应 用用 程程 序序 数数 据据H3H4H5应应 用

32、用 程程 序序 数数 据据5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据局部交给网络层把帧的数据局部交给网络层H2T2H3H4H5应应 用用 程程 序序 数数 据据H4H5应应 用用 程程 序序 数数 据据H3H4H5应应 用用 程程 序序 数数 据据5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2网络层剥去分组首部后网络层剥去分组首部后把分组的数据局部交给运输层把分组的数据局部交给运输层H5应应 用用 程程 序序 数数 据据H4H5应应 用用 程程 序序 数数 据据5432154321计算

33、机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2运输层剥去报文首部后运输层剥去报文首部后把报文的数据局部交给应用层把报文的数据局部交给应用层应应 用用 程程 序序 数数 据据H5应应 用用 程程 序序 数数 据据5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2应用层剥去应用层应用层剥去应用层 PDU 首部后首部后把应用程序数据交给应用进程把应用程序数据交给应用进程5432154321计算机计算机 1AP2AP1计算机计算机 2我收到了我收到了 AP1 发来的发来的应用程序数据！应用程序数据！2022-4-7page 51l数据封装数据封装 一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首一台

34、计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程成为先必须打包，打包的过程成为封装封装。 封装就是在数据前面加上特定的协议头部。封装就是在数据前面加上特定的协议头部。数数 据据协议头协议头发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的地址发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的地址的信封中发送，还要写明用航空或挂号的信封中发送，还要写明用航空或挂号数数 据据2022-4-7page 52OSI参考模型中每一层都要依靠下一层提供的效劳。参考模型中每一层都要依靠下一层提供的效劳。为了提供效劳，下层把上层的为了提供效劳，下层把上层的PDU作为本层的数据封装作为本层的数据封装，然后参加本层的头部和尾

35、部。头部中含有完成，然后参加本层的头部和尾部。头部中含有完成数据传输所需的控制信息，称为：数据传输所需的控制信息，称为：PCIProtocolControl Information)。这样，数据自上而下递交的过程实际上就是不断封装这样，数据自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。由此可知，在物理线路上传输的数据，拆封的过程。由此可知，在物理线路上传输的数据，其外面实际上被包封了多层其外面实际上被包封了多层“信封。信封。但是，某一层只能识别由对等层封装的但是，某一层只能识别由对等层封装的“信封，而

36、对信封，而对于被封装在于被封装在“信封内部的数据仅仅是拆封后将其提交信封内部的数据仅仅是拆封后将其提交给上层，本层不作任何处理。给上层，本层不作任何处理。2022-4-7page 53数据数据 段头段头数据数据 段头段头数据数据网络头网络头帧头帧头 段头段头数据数据网络头网络头帧尾帧尾数据数据数据段数据段数据包数据包帧帧比特比特电脉冲电脉冲数据多层封装数据多层封装封装封装拆封拆封PDUPCIPDU2022-4-7page 54 TCP头头应用层数据应用层数据应用层数据应用层数据 TCP头头应用层数据应用层数据IP头头帧头帧头 TCP头头应用层数据应用层数据IP头头帧尾帧尾实际例子：实际例子：T

37、CP/IP协议的封装协议的封装应用层应用层 传输层传输层 网际层网际层 数链层数链层 2022-4-7page 55物理层：物理层： 其作用是在物理媒体上传输原始的数据比特流。其作用是在物理媒体上传输原始的数据比特流。 是为在物理媒体上建立、维持和终止传输数据比特流的物理连接是为在物理媒体上建立、维持和终止传输数据比特流的物理连接 提供机械、电气、功能和过程的手段。提供机械、电气、功能和过程的手段。数据链路层数据链路层 ： 通过校验、确认和反响重发等手段将原始的物理连接改造为无过失通过校验、确认和反响重发等手段将原始的物理连接改造为无过失 的数据链路。的数据链路。 包括：如何标示一个帧怎么产生

38、包括：如何标示一个帧怎么产生 如何传送和接收一个帧怎么发送和接收如何传送和接收一个帧怎么发送和接收 流量控制问题对方如何有效的接收流量控制问题对方如何有效的接收 3.3 OSI各层概述各层概述2022-4-7page 56网络层：网络层： 通信子网的运行控制，主要任务是如何把网络协议数据单通信子网的运行控制，主要任务是如何把网络协议数据单元分组元分组 从源传送到目标。从源传送到目标。 其要处理的其要处理的3大问题：大问题： 路由处理中间节点在进行数据传输时的路由选择问题路由处理中间节点在进行数据传输时的路由选择问题 拥塞处理分组过多时造成的阻塞问题拥塞处理分组过多时造成的阻塞问题 网网网处理分

39、组跨越多个通信子网时的网际互联问题网处理分组跨越多个通信子网时的网际互联问题2022-4-7page 57传输层：传输层： 第一个端到端的层次，为上层用户提供透明的端对端的数第一个端到端的层次，为上层用户提供透明的端对端的数据传输。据传输。 屏蔽各类通信子网的差异，使上层不受通信子网技屏蔽各类通信子网的差异，使上层不受通信子网技术变化的影响。术变化的影响。 处理的问题：处理的问题：整合数据：发送方的拆分，把大的数据分为小的，以适合网整合数据：发送方的拆分，把大的数据分为小的，以适合网络层传输；因网络层的路由选择而要进行的相应处理。络层传输；因网络层的路由选择而要进行的相应处理。流量处理：作为主

40、机方，从源头进行数据流量控制流量处理：作为主机方，从源头进行数据流量控制分流和复用：当需要高的吞吐量或节省费用时进行分流和复用：当需要高的吞吐量或节省费用时进行2022-4-7page 58会话层：会话层：组织并协调对话组织并协调对话对话是双向同时进行还是任何时刻只能单方进行对话是双向同时进行还是任何时刻只能单方进行后者采用令牌控制后者采用令牌控制同步处理同步处理在大型文件传输而通信子网故障率又较高时在大型文件传输而通信子网故障率又较高时 ，会话层，会话层提供提供 在数据流中插入同步点机制，在每次网络出现故障后可以仅在数据流中插入同步点机制，在每次网络出现故障后可以仅重发最近一个同步点以后的数

41、据，而不必从头开始。重发最近一个同步点以后的数据，而不必从头开始。2022-4-7page 59表示层：表示层： 处理被传送数据的表示问题，即信息的语法和语义。因为不处理被传送数据的表示问题，即信息的语法和语义。因为不同的机器同的机器 采用不同的编码方式和数据结构，如有必要，使用一采用不同的编码方式和数据结构，如有必要，使用一种通用的数据表种通用的数据表 示格式在多种数据表示格式之间进行转换。示格式在多种数据表示格式之间进行转换。 例如：在日期、货币、数值特别是浮点数等本地数据表例如：在日期、货币、数值特别是浮点数等本地数据表示格式与标准数据表示格式之间进行转换示格式与标准数据表示格式之间进行

42、转换应用层：为特定的网络应用提供访问应用层：为特定的网络应用提供访问OSI环境的手段环境的手段 例如：例如：文件传输协议文件传输协议FTP、简单邮件传输协议、简单邮件传输协议SMTP、邮局协、邮局协议议POP3等等page 60 1 物理层根本功能物理层根本功能 2 常用的传输介质常用的传输介质 3 无线传输无线传输 4 ISDN及及ATM简介简介 5 物理层协议举例物理层协议举例 主要学习内容主要学习内容 ：page 611 1 物理层根本概念物理层根本概念 机械特性机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列方式，定义指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列方式，定义接插及

43、锁紧方式等。接插及锁紧方式等。 电气特性电气特性指明在接口电缆的线路上出现的电压、电流等范围。指明在接口电缆的线路上出现的电压、电流等范围。 功能特性功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压信号表示何种意义，通信过指明某条线上出现的某一电平的电压信号表示何种意义，通信过程中完成何种功能。程中完成何种功能。 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现顺序。是功能事件时序指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。是功能事件时序的描述。的描述。page 62l有线l同轴电缆l双绞线l光纤 l无线l卫星l无线l红外通信l激光通信l微波 分类分类 page 63(a) Category 3 U

44、TP.(b) Category 5 UTP.双绞线双绞线page 64无线局域网无线局域网 PC-PCPC-PCpage 65无线局域网无线局域网 PC-LANPC-LANpage 66lHigh bandwidthlUp to 128 Kbps per basic rate interface lDial on demandlMultiple channelslFast connection timelMonthly rate plus cost-effective, usage-based billinglStrictly digitalLAN ServerCompany NetworkT

45、elecommuter/After-Hours, Work-at-HomeBRI2B+DBRI/PRI23B+D30B+D (Europe)ISDNISDN Integrated Services Digital Networkpage 67lOne physical connection to the ISDN networkl23 logical connections (U.S./Canada)l30 logical connections (Europe)lUsed at central siteISDN Integrated Services Digital NetworkPrima

46、ry Rate Interface (PRI)1.536 Mbps23B30BD64 Kbps64 Kbps One physical connection to the ISDN network Two logical connections Used at remote telecommuter site64 Kbps64 Kbps16 Kbps144 Kbps2BDBasic Rate Interface (BRI)page 68ATM ATM Asynchronous Transfer Mode l l 固定信元固定信元l l 简化数据链路层功能简化数据链路层功能l l 高效灵活的复用

47、技术高效灵活的复用技术l l 能支持不同速率的各种业务能支持不同速率的各种业务l l 面向连接面向连接主要特点：主要特点：page 69RS-232RS-232接口接口应用位置应用位置DTEDTE与与DCEDCE间的接口间的接口page 70RS-232RS-232接口接口机械特性机械特性1 13 14 25 2022-4-7page 71(1) (1) 保护地保护地(2) (2) 发送数据发送数据(3) (3) 接收数据接收数据(4) (4) 请求发送请求发送(5) (5) 允许发送允许发送(6) DCE (6) DCE 就绪就绪(7) (7) 信号地信号地(8) (8) 载波检测载波检测(

48、20) DTE (20) DTE 就绪就绪(22) (22) 振铃指示振铃指示DTEDTEDCEDCE计算机计算机或或终端终端调制解调器调制解调器page 72引脚号引脚号信号名称信号名称缩写缩写方向方向功能说明功能说明1 12 23 34 45 56 67 78 820202222保护地线保护地线发送数据发送数据接收数据接收数据请求发送请求发送清除发送清除发送数据设备就绪数据设备就绪信号地线信号地线载波检测载波检测数据终端就绪数据终端就绪振铃指示振铃指示PG PG TXD TXD RXDRXDRTS RTS CTS CTS DSR DSR GNDGNDDCD DCD DTR DTR RIRI

49、DCEDCEDTEDTEDCEDCEDTEDTEDTEDTEDTEDTEDCEDCEDTEDTE机壳地机壳地终端发送串行数据终端发送串行数据终端接收串行数据终端接收串行数据DTEDTE请求请求DCEDCE切换到发送状态切换到发送状态DCEDCE已经切换到发送状态已经切换到发送状态DCEDCE已经准备好接收数据已经准备好接收数据信号地线信号地线DCEDCE已检测到远程载波已检测到远程载波DTEDTE已准备好，可以接收已准备好，可以接收DCEDCE通知通知DTEDTE线路已接通线路已接通RS-232RS-232接口接口功能特性功能特性2022-4-7page 73插头插头插头插头插座插座插座插座计

50、算机计算机虚调制解调器虚调制解调器计算机计算机（1）保护地）保护地（2）发送）发送（3）接收）接收（4）请求发送）请求发送（5）允许发送）允许发送（6）DCE 就绪就绪（7）信号地）信号地（8）载波检测）载波检测（20）DTE 就绪就绪（22）振铃指示）振铃指示（1）保护地）保护地（2）发送）发送（3）接收）接收（4）请求发送）请求发送（5）允许发送）允许发送（6）DCE 就绪就绪（7）信号地）信号地（8）载波检测）载波检测（20）DTE 就绪就绪（22）振铃指示）振铃指示2022-4-7page 74EIA-232/ V.24 接口接口调制解调器调制解调器DTE-ADTE-BDCE-ADCE

51、-BEIA-232/ V.24 接口接口调制解调器调制解调器网网 络络 数据链路层数据链路层 1 介质访问控制子层介质访问控制子层2 逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层 2 数据链路层数据链路层数据链路层规定了物理地址、网络拓扑结构、错误警告机制数据链路层规定了物理地址、网络拓扑结构、错误警告机制、所传数据帧的排序和流量控制等。、所传数据帧的排序和流量控制等。介质访问控制介质访问控制MACMedia Access ControlMACMedia Access Control子层子层 负责物理寻址和对传输介质的物理访问，规定了诸如负责物理寻址和对传输介质的物理访问，规定了诸如MACMAC地址、访问控制方式等。地址、访问控制方式等。MACMAC地址地址 ： 对于计算机，这个地址是存储在网络接口卡对于计算机，这个地址是存储在网络接口卡NICNIC卡卡上，即通常所说的网卡上，即通常所说的网卡 。 网络接口卡网络接口卡 每块网卡都有唯一的物理地址，通常称为每块网卡都有唯一的物理地址