计算机网络安全：第3章 计算机网络协议与体系结构

第3章计算机网络协议与体系结构

学习目标本章要点习题学习目标网络协议是计算机网络中各个计算机相互交流的规则。从电信号的表达到人们都能够理解的信息，在各个方面和各个内容上都有着不同的沟通方式，因此网络协议形成一系列沟通的规则，构成一个体系。本章将介绍网络协议与网络体系结构相关的概念和知识。本章要点网络协议与体系结构的概念OSI/RM参考模型OSI/RM参考模型中各层协议的含义与用途网络协议与体系结构的概念网络协议网络协议的层次结构网络体系结构网络协议计算机网络由多个互连的结点组成，结点之间需要不断地交换数据与控制信息。要想做到有条不紊地交换数据，网络中的每一个结点都必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序。通常情况下，人们将为网络数据交换而定制的规则、约定与标准称为网络协议（Protocol）。网络协议主要由语法、语义和时序3个要素组成，下面分别进行介绍。语法语义时序语法语法即用户数据与控制信息的结构与格式，它是规定将若干协议元素和数据组合在一起表示一个更完整的内容所应遵循的格式，也可以说它是对数据结构形式的一种规定。语义语义是指对构成的协议元素含义的解释，即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与作出的响应。时序时序是对事件实现顺序的详细说明。由此可见，网络协议实际上是计算机网络之间通信时使用的一种语言。这种语言在发送方和接收方要有统一的标准，否则无法进行沟通。网络协议的层次结构采用层次结构模型来描述网络协议可将复杂的网络协议简单化，能够更好地定制并实现网络协议。分层定义网络协议，能够实现在每一层定义了一个或多个协议，以完成相应的通信功能。层次结构模型的概念比较抽象，这里将以日常生活中大家经常使用的邮政特快专递为例，帮助读者理解关于层次结构模型的相关概念。通过邮政特快专递系统传送物品时，一般来说，应涉及发送和接收的通信者、邮局前台、转发部门以及运输部门等环节。具有4个层次的邮政特快专递系统模型

网络协议的层次结构在网络结构模型中，经常出现许多专业的名词和概念，在下面将进行简单的介绍。分层服务接口对等实体通信协议分层分层是将整个网络通信系统按逻辑功能分解到若干层次中，每一层均规定了本层要实现的功能。这种“结构化分层”的设计方法，要求各层次相对独立、界限分明，以便网络的硬件和软件分别去实现。服务在层次结构中，下层向上层提供服务，上层使用下层的服务，同时又为更高一层提供服务。虽然在层次结构中的每一层的功能各不相同，但各层功能之间是相互关联的。接口网络分层结构中，相邻层之间都会有一接口，它定义了低层向高层提供的原始操作和服务。接口是相邻层次之间用来交换信息的，为了使两层之间保持其功能的独立性，通常情况下通过接口的信息量很少。对等实体在分层结构中，如果每一层次中包括两个实体，称为对等实体（PeerEntity）。通信协议网络中各层对等实体之间进行通信都需要有一套双方都遵守的通信规则——通信协议。这些通信规则包括通信的同步、数据编码和差错处理等方式。网络体系结构计算机与计算机之间的通信可看作是人与人沟通的过程。网络协议对计算机网络是不能缺少的，对于结构复杂的网络协议来说，最好的组织方式就是通过层次结构模型。网络体系结构定义了计算机网络的功能，而这些功能的实现，是通过硬件与软件而完成的。网络体系结构的定义网络体系结构的分层原则网络体系层次结构的优点网络体系结构的定义从网络协议的层次模型中来看，网络体系结构（Architecture）可以定义为计算机网络的所有功能层次、各层次的通信协议以及相邻层次间接口的集合。网络体系结构中三要素分别是分层、协议和接口，可以表示为：网络体系结构的定义网络体系结构=｛分层、协议、接口｝网络体系结构是抽象的，网络体系结构仅给出一般性指导标准和概念性框架，不包括实现的方法，其目的是在统一的原则下来设计、建造和发展计算机网络。网络体系结构的分层原则目前，层次结构被各种网络协议所采用。由于网络协议的不同，其协议分层的方法有很大差异。通常情况下，网络体系结构分层有如下原则。1）各层功能明确在网络体系结构中分层，需要让各层既要保持系统功能的完整，又能够避免系统功能的重叠，让各层结构相对稳定。网络体系结构的分层原则2）接口清晰简洁在网络体系结构中，下层通过接口对上层提供服务。在对接口的要求上有两点：一是接口需要定义向上层提供的操作和服务，二是通过接口的信息量最小。3）层次数量适中为了让网络体系结构便于实现，要考虑层次的数量，既不能过多，也不能太少。如果层次过多，会引起系统繁冗和协议复杂化；层次过少，会引起一层中拥有多种功能。网络体系结构的分层原则4）协议标准化在网络体系结构中，各个层次的功能划分和设计应强调协议的标准化。网络体系层次结构的优点计算机网络中采用层次结构有各层次之间相互独立、灵活性高、易于实现和维护、有利于促进标准化等优点，下面将进行简单的介绍。1）各层次之间相互独立高层不需要知道低层是如何实现的，只需知道低层通过接口提供的服务。各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不会影响其他层。网络体系层次结构的优点2）灵活性高当网络体系结构中的任何一层发生变化时，只要接口保持不变，则在这层以上或者以下各层均不受影响。当某层提供的服务不再需要时，可以将该层取消。3）易于实现和维护在网络体系结构中，整个网络系统已经被分解为若干个易于处理的部分，这种层次结构使一个庞大而又复杂的系统的实现和维护变得容易控制。4）有利于促进标准化每一层的功能和所提供的服务都已经有了精确的说明，有利于促进标准化。OSI/RM参考模型OSI/RM参考模型是国际标准化组织ISO（InternationalStandardOrganization）在1983年正式发布的最著名的ISO7498标准——开放系统互联参考模型。OSI参考模型的层次OSI/RM参考模型中的数据流动OSI参考模型的层次开放系统互联参考模型（OSI/RM）中定义：一个系统只要能够遵循OSI标准，就可以与位于世界任何地方同样遵循这个标准的其他任何系统进行通信。这里提到的系统可以是计算机，也可以是这些计算机相关的软件以及其他外部设备等集合。OSI/RM的七层模型OSI/RM参考模型中的对等实体和七层协议OSI/RM参考模型各层的主要功能OSI/RM的七层模型OSI/RM参考模型采用分层体系结构，它定义了网络体系结构的7层框架。最下层为第1层，依次向上，最高层为第7层。从第1层到第7层分别为：物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层。开放系统参考模型OSI/RM结构OSI/RM参考模型中的对等实体和七层协议

OSI/RM参考模型中，每层对等实体之间都存在着通信，因此按照层次的不同分别定义了七层协议，并分别以各自层的名称命名。OSI/RM参考模型的七层协议由上往下依次为应用层协议、表示层协议、会话层协议、运输层协议、网络层协议、数据链路层协议和物理层协议。在各层协议中，分别定义了相应层的协议控制信息的规则和格式。OSI/RM参考模型各层的主要功能OSI/RM参考模型中定义了每一层的功能以及各层通过接口为其上层所能提供的服务，下面将分别进行介绍。1）物理层（PhysicalLayer）作为最低层的物理层，它在通信网络中实现透明地传送比特流，为数据链路层提供物理连接服务。OSI/RM参考模型各层的主要功能2）数据链路层（DataLinkLayer）数据链路层在通信的实体之间负责建立、维持和释放数据链路连接。在相邻两个结点间采用差错控制、流量控制的方法，为网络层提供无差错的数据传输服务。3）网络层（NetworkLayer）网络层的主要功能是为分组选择最适当的路径，并同时实现差错检测、流量控制与网络互联等功能。OSI/RM参考模型各层的主要功能4）运输层（TransportLayer）运输层是计算机网络体系结构中关键的一层。在运输层中完成了主机到主机的差错控制、流量控制等。运输层为高层提供端到端可靠、透明的数据传输服务，5）会话层（SessionLayer）会话层的功能是实现两个会话进程之间的数据传输同步，并管理数据的交换。OSI/RM参考模型各层的主要功能6）表示层（PresentationLayer）表示层实现了不同语法表示的数据格式转换、数据的加密与解密、数据压缩与恢复等功能。7）应用层（ApplicationLayer）应用层是开放系统与用户应用程序的接口，为用户提供管理和分配网络资源的服务，如传送文件和收发电子邮件等。OSI/RM参考模型中的数据流动在OSI/RM参考模型中，从第1层到第7层分别用英文字母PH、DL、N、T、S、P和A来表示。当系统A用户向系统B用户传送数据时，实际的数据传输过程。OSI/RM参考模型的数据流动过程OSI/RM参考模型中的数据流动在接收端按照与发送端的相反过程，将添加在数据块中的各条控制信息逐层去掉，这样看起来好像是对方相应层直接发送来的信息，但实际上相应层之间的通信是虚拟通信。虚拟通信可以理解为是对等实体之间将本层协议数据单元（PDU）直接传送给对方。物理层物理层用于描述有关网络设备通过传输介质进行互连的规范，是OSI/RM参考模型中的最底层。在物理层协议中定义了网络设备接口以及传输线的机械的、电气的功能及规程的特性，以便于将不同厂家生产的物理设备连接成网络，并实现数据链路实体之间的比特流传输。物理层的功能物理层的特性EIA-RS-232标准物理层的功能物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供了可靠的环境。物理层的功能如下：建立和拆除物理连接物理连接服务和数据单元传送物理层管理建立和拆除物理连接物理层能够在数据终端设备、数据电路端接设备和数据交换机等设备之间完成物理连接和传输通道的建立、维持和释放等操作。当数据链路层请求在两个数据链路实体之间建立物理连接时，物理层应能够立即为它们建立相应的物理连接。物理连接服务和数据单元传送物理层为数据传输提供物理连接服务，需要保证数据能够在两个数据链路实体之间提供透明的比特流传送，还要提供足够的带宽。在物理层上，数据传输的方式能够满足多种需要。物理层管理在物理层中，管理主要有功能激活和差错控制两个方面。功能激活：物理层中的功能激活是指控制数据发送和接收的时机，在传送过程中能够对传送的工作情况进行监督，对出现的异常状态及时处理。差错控制：在物理层中，差错控制是用来实现检测数据传输中出现的奇偶错误和格式错误等功能，如果发现错误，应向数据链路实体进行及时报告。物理层的特性物理层的特性有机械特性、电气特性、功能特性和规程特性这4个方面，下面将分别进行讲解。机械特性电气特性功能特性规程特性机械特性物理层的机械特性详细规定了接口所用接线器的形状、尺寸和排列方式等。电气特性物理层的电气特性说明了数据交换信号以及有关电路的特性。通常情况下包括最大数据传输率的说明，表示信号状态的电压或电流电平的识别，以及驱动器的输出阻抗、接收负载的输入阻抗、传输速率和传输距离的限制等。功能特性物理层的功能特性对接口连线的功能给出确切的定义。它指明某条连线上的某种电平所表示的含义。规程特性物理层的规程特性规定了使用接口线实现数据传输时的控制过程和步骤。EIA-RS-232标准EIA-RS-232标准是美国电子工业联合会（EIA）于1969年颁布的一种目前使用最为广泛的串行物理接口标准。该标准是专门为数据终端设备DTE通过模拟电话网进行通信而设计的。EIA-RS-232远程连接示意图EIA-RS-232标准由于在远程连接中，DTE必须使用调制解调器才能与公用电话交换网连接，因此，RS-232接口扮演了DTE和调制解调器之间的物理层接口的角色。此时，调制解调器如同一个数据电路端接设备（DCE）。目前，EIA-RS-232已成为一个国际标准。RS-232标准的机械特性RS-232标准的电气特性RS-232标准的功能特性RS-232标准的规程特性RS-232标准的机械特性RS-232标准的机械特性比较简单。具体规定包括以下的内容：引脚分为上下两排，数目为25个，下排为12个引脚，上排为13个引脚。在RS-232标准中，两端固定点之间的距离为46.91mm～47.17mm。在DTE和DCE各有一个阴阳属性相反的插头，以便连接。DTE上使用带插针的连接器，DCE上使用带插孔的连接器。RS-232标准的机械特性RS-232标准的电气特性在RS-232标准中，其电气特性详细规定了数据和控制信号的电压范围以及阻抗值等电气参数。RS-232标准的功能特性RS-232的功能特性规定了DTE和DCE之间各个信号线的种类、功能和连接情况。EIA-RS-232C功能特性EIA-RS-232C功能特性EIA-RS-232C功能特性RS-232标准的规程特性RS-232标准的规程特性规定了DTE和DCE之间发送数据时，各个信号的时序及应答关系。数据链路层数据链路层是OSI/RM模型的第二层，数据链路层的主要任务是在发送结点和接收结点之间进行可靠的、透明的数据传输，为网络层提供服务。数据链路层的基本功能数据链路层提供的服务数据链路层协议HDLC流量控制数据链路层的基本功能数据链路层介于物理层和网络层之间，它必须能够在物理层提供物理连接的基础上，向网络层提供可靠的数据传输。数据链路层的基本功能主要表现在链路管理、帧的装配、差错控制和流量控制这几个方面，下面将进行详细的介绍。链路管理帧的装配与同步差错控制流量控制链路管理在发送端和接收端之间物理连接的基础上，当有数据传输时，建立数据链路连接；在数据传输结束后，及时地释放数据链路连接。帧的装配与同步在数据链路层中，帧是作为数据传输的单元。而数据链路层的功能之一是要将发送的数据组织成一定大小的数据块——帧，以此作为数据传输单元进行数据的发送、接收、应答和校验。差错控制数据链路层的差错控制功能可以保证相邻结点之间数据传输的正确性。在接收端需要对收到的数据帧进行差错检验，如果发现差错，则必须要求发送方重新发送发生错误的数据帧。流量控制数据链路层的流量控制是相邻结点之间的流量控制。通过对发送端发送数据速率的控制，使接收端能及时接收，以防止接收端由于端缓存不足而丢失数据。因此，流量控制的实质是对发送端的数据流量调控，以实现收发双方速度匹配。数据链路层提供的服务数据链路层可以向网络层提供各种服务，这里根据数据链路层向网络层提供的服务质量、环境应用以及连接与否，分为无应答无连接服务、有应答无连接服务、面向连接的服务3种。无应答无连接服务有应答无连接服务面向连接的服务无应答无连接服务在这种服务下，源主机可以在任何时候发送信息帧，而不需要事先建立数据链路连接；接收主机的数据链路层将收到的数据直接发送到网络层，并且不进行差错控制和流量控制，对于接收的有关情况也不作应答处理。无应答无连接服务的质量较低，适合于线路误码率很低以及传送实时性要求较高的信息。有应答无连接服务与无应答无连接服务相比较，这种服务在接收端要对接收的数据帧进行差错检验，并向发送端回复接收数据情况的应答；发送端收到应答或在发送数据之后的一段规定的时间内没有收到应答时，根据情况作出相应的处理。有应答无连接服务适合于传输误码率较高的信道。面向连接的服务面向连接服务是OSI/RM的主要服务方式之一。在此种服务下，数据传输的质量最好。一次数据传输的过程由以下3个阶段组成：建立数据链路连接：通过询问和应答，使通信双方建立数据链路连接，并做好发送数据和接收数据的准备。数据传输：通信双方发送、接收数据，同时进行差错控制并作出相应的应答。数据链路的拆卸：当数据传输完毕后，由通信双方的任一方发出传输结束的信号，经过双方确认后，拆卸数据链路连接。数据链路层协议HDLC在计算机网络中，使用最为频繁的一个数据链路层协议是高级链路控制规程（HDLC，HighlevelDataLinkControl），HDLC是以比特作为传输单位的数据链路层协议。HDLC的一些概念HDLC的帧结构HDLC帧类型HDLC的通信操作HDLC的一些概念HDLC定义了3种类型的通信站、两种链路结构和3种数据操作模式，以此来适应不同配置、不同数据传送方式以及不同传输距离的数据通信链路。下面分进行简单的介绍。1）3种通信站在HDLC中，分别定义了主站、从站和复合站3种通信站。HDLC的一些概念主站：主站是负责数据链路的控制，包括对从站的恢复、组织传送数据以及恢复链路差错等。从站：从站是在主站的控制下进行操作，接收主站发送过来的命令帧，同时返回响应帧，配合主站控制数据链路。复合站：顾名思义，复合站兼顾主站和从站的双重功能。HDLC的一些概念2）两种链路结构在HDLC 中，分为点-点式链路结构和多点式链路两种。点-点式链路结构，根据通信站的属性，又可以分为非平衡点-点式链路和平衡点-点式链路。非平衡点-点式链路：由一个主站和一个从站组成。主站发出的帧叫做“命令帧”，它对整个链路进行控制；从站受主站的控制，只能完成主站指定的工作，从站发出的帧叫做“响应帧”。平衡点-点式链路：由两个复合站组成，复合站既可发送命令，也可作出响应。点-点式链路结构HDLC的一些概念多点式链路由一个主站和若干个从站组成。这是一种非平衡式多点链路。多点式链路HDLC的一些概念3）3种数据操作模式

HDLC提供3种数据操作模式，它们分别是正常响应式、异步响应式以及异步平衡式。正常响应式（NRM）：在该模式下，只有主站才能启动数据传输。从站只有在接收到主站的询问命令后，才能发送数据。适用于非平衡链路。HDLC的一些概念异步响应式（ARM）：在该模式下，从站不必等待主站询问就可以发送信息、启动数据传输。适用于非平衡链路。异步平衡式（ABM）：在该模式下，任何一个复合站都可以主动地启动数据传输。适用于平衡链路。HDLC的帧结构因为数据链路层以帧为单位进行数据传输，所以HDLC也同样使用统一结构的帧进行同步传输。HDLC帧由6个字段组成，其中包括开始结束标志F、地址字段A、控制字段C、信息字段I和校验字段FSC。HDLC的帧结构从上面HDLC的帧结构可以看出，从网络层下传的“分组”数据进入数据链路层后，将在首尾各加上24bit的协议控制信息，从而构成一个数据帧。下面将简单介绍该数据帧结构中各字段的含义。HDLC的帧结构1）标志字段FHDLC帧的开头和结尾是一个由二进制位串01111110组成的特殊字节（8bit），称之为标志字段F，用它标识一个帧的开始和结束。数据链路层以此来解决帧的同步问题。在接收端，只要读到这两个标志字段，表示标志字段中间的比特流就是一个帧。由于数据在传输时是随机组合的，因此为了避免将在两个标志字段之间的比特流中出现的“01111110”位串误认为是帧的边界，HDLC采用了比特填充技术。“0”比特的插入和删除HDLC的帧结构2）地址字段AHDLC帧中的地址字段A是表示从站或应答站的地址。3）控制字段CHDLC的控制字段用于识别数据与控制信息的类型和功能。根据该字段最前面两个比特的取值，可以将HDLC帧划分为3大类：信息帧（I帧）、管理帧（S帧）和无编号帧（U帧）。3种帧的控制/字段HDLC的帧结构4）信息字段IHDLC协议中信息字段包含了数据的“分组”信息，其长度根据具体通信设备的缓冲区容量大小来决定。5）校验字段FSCHDLC设置帧校验字段FSC用于差错控制中的检错。该字段长16bit，采用CRC的生成多项式决定，校验范围为地址字段、控制字段和信息字段。HDLC帧类型前面已经提到，根据控制字段C第1、2比特的取值，HDLC帧可划分为信息帧（I帧）、管理帧（S帧）和无编号帧（U帧）。信息帧（I帧）：信息帧除了传送用户的数据以外，还要在其控制字段中包括传送流量控制、顺序控制和差错控制的信息。管理帧（S帧）：管理帧用于流量控制和差错控制，负责对信息帧的应答和控制信号的响应，它没有信息字段。HDLC帧类型无编号帧（U帧）：无编号帧用来传递命令和各类控制信息，它提供链路管理功能，包括数据链路的建立、释放和恢复。由于该帧的控制字段不包含帧编号，因此称为无编号帧。HDLC的通信操作在HDLC协议中，两个站点之间通信要经过建立链路、传输数据和释放链路3个阶段。一个非平衡多点链路，采用正常响应和半双工通信方式的无差错通信过程。非平衡多点链路采用正常响应和半双工通信方式的通信过程

HDLC的通信操作从上图可以看出，HDLC协议在无差错时，由从站B向主站A传输两个数据帧的过程。下面分阶段对各个帧逐条说明。1）建立链路在建立链路时，此处有两条数据帧：“B,SNRM,P”帧与“B,UA,F”帧。下面将对这两条数据帧的含义进行简单解释。“B,SNRM,P”帧的含义为：主站A先向从站B发送正常响应式SNRM命令；由于P=1，表示等待从站B作出响应。“B,UA,F”帧的含义为：从站B对主站A询问的响应，表示同意建立链路，并请求进行相关状态变量的初始化。HDLC的通信操作当主站A收到“B,UA,F”帧后，也要进行相关状态变量的初始化，至此链路建立完成。2）传输数据在传输数据时，有4条数据帧：“B,RR,0,P”帧、“B,I,0,0”帧、“B,I,1,0,F”帧以及“B,RR,6”帧。下面将对这4条数据帧的含义进行简单解释。“B,RR,0,P”帧的含义为：主站A已经作好接收数据准备，并且希望收到序号为0的帧。“B,I,0,0”帧的含义为：从站B向主站A发送的序号为0的信息帧。HDLC的通信操作“B,I,1,0,F”帧的含义为：从站B向主站A发送的序号为1的信息帧，并且通过F置1，以此表明这是最后一个数据帧。“B,RR,6”帧的含义为：主站A希望收到序号为6的帧，并且已经对序号为6以前的各帧数据正确接收。HDLC的通信操作3）释放过程在释放链路时，此处有两条数据帧：“B,DISC,P”帧与“B,UA,F”帧。下面将对这两条数据帧的含义进行简单解释。“B,DISC,P”帧的含义为：当数据传输结束后，主站A向从站B发送拆除链路命令。“B,UA,F”帧的含义为：从站B响应后，数据链路的释放阶段结束。流量控制流量控制的主要目的是使发送和接收数据的速度保持一致，避免丢失数据帧的情况。下面简单介绍流量控制的两种协议：应答式停-等协议和滑动窗口协议。应答式停-等协议滑动窗口协议应答式停-等协议应答式停-等协议（StopandWait）是一种简单的流量控制技术，在该协议中，发送端在发送的数据帧中添加校验码并进行顺序编号，每次按顺序发送一个帧，等待接收端的响应帧，然后根据响应帧来决定发送下一个帧的情况，是重新发送还是发送下一帧。下面以数据传输的实际情况为例，讲解停止-等待协议的使用方法。如果发送端的数据帧出错重发是自动进行的，则这种差错控制机制称之为自动请求重发（ARQ）。因此，停止等待协议又称为停止-等待式ARQ协议。停止-等待式ARQ协议停止-等待式ARQ协议滑动窗口协议因为收、发两端的窗口能不断地向前滑动，它们又称为滑动窗口。滑动窗口协议是比较完善的流量控制技术，它适用于全双工通信。滑动窗口协议的主要思想是允许连续发送多个帧而无需等待应答。发送窗口可以控制发送端在没有收到接收端确认帧的情况下发送数据帧的个数，其大小确定了发送数据帧的最大的个数。网络层网络层是处于OSI模型的第3层。我们都知道，计算机网络划分为通信子网和资源子网，网络层是通信子网的最高层，因此，网络层和运输层的界面既是层间接口，又是通信子网和用户主机组成的资源子网的界面。网络层的基本功能网络层提供的服务路由选择网络层的基本功能网络层向运输层提供端-端通路的透明的数据传输服务，网络层应具备网络连接、路由选择、网络流量控制以及数据传输控制等主要功能。下面将分别进行简单的介绍。网络连接路由选择网络流量控制数据传输控制网络连接网络层为两个端点在同一子网中建立网络连接，实现端-端通路的连接、维持和拆除。路由选择由于在建立连接的两个端点之间可能存在多条端-端通路，因此网络层必须要能确定一条最佳的端-端通路，这就需要使用路由选择了。路由选择的具体方法是：根据通信子网的当前状态，按照相应的算法，确定通路沿途将经过的各个结点。网络流量控制网络层可以对网络数据流量进行控制和管理，以使得网络达到最高传输效率，避免拥塞和死锁的产生。数据传输控制由于在网络层中进行传输的数据单元是分组，因此网络层对数据的传输控制包括报文分组、分组顺序控制、差错控制和流量控制等。网络层提供的服务网络层可以向运输层提供面向无连接的网络服务和面向连接的网络服务，以保证不同的服务质量，也可以把它们称为数据报服务和虚电路服务。数据报服务虚电路服务数据报服务在数据报传输方式中，数据传输时不需要建立连接。数据报每经过一个中继结点时，都要根据当时的情况并按照一定算法选择一条最佳的传输路由，各分组独立地进行路由选择，各自所走的路径可能会不同。数据报服务是网络层向运输层提供的一种不可靠的数据传输服务。虚电路服务虚电路服务是网络层提供的面向连接的网络服务。虚电路即在两个端结点之间建立一条逻辑通路，一个报文的所有分组将沿这条虚电路按顺序传输到接收端。但是这条虚电路并不为收发两端所专用，因此称之为“虚”电路。虚电路服务是网络层向运输层提供的一种可靠的数据传输服务。虚电路服务虚电路可以分为永久虚电路和呼叫虚电路两类。1）永久虚电路永久虚电路是两个DTE之间永久性连接的虚电路。不论发送还是接收分组时，都不需要建立虚电路和拆除虚电路操作。因此，永久虚电路类似于点到点专用线路。2）呼叫虚电路这是在源DTE和目标DTE之间暂时性连接的虚电路。它根据源DTE的呼叫请求而建立，通信结束时即拆除。路由选择网络层的主要任务是进行路由选择。路由选择是将分组从发送端传送到接收端的过程中，路由选择根据一定的路由算法，为传送的分组选择一条合适的路径。具体来说，就是为进入中间结点的分组选择一条合适的输出线。路由选择可以在发送站一次性解决，但是由于采用这种方法存在有很多弊端，因此，通常采用“边走边看”的做法，由各个结点选择下一段链路。这就需要在每一个结点中建立一张路由表。网络结点和C站点的路由表路由选择在路由表中，以第一行为例，它表示通往A站通常选用路径1，在路径拥挤或损坏时可以改为路径2。路由表的内容由路由算法来确定，路由算法主要考虑传输延时、网络吞吐量以及通信成本等方面的内容。运输层计算机网络分为资源子网和通信子网两大部分。运输层则是资源子网和通信子网的界面和桥梁，它负责完成资源子网中两结点之间的直接逻辑通信，实现通信子网端到端的可靠运输。运输层的功能运输层协议的分类运输层的功能在OSI/RM参考模型中，运输层的下面3层（物理层、数据链路层和网络层）称为低层，属于通信子网，用于完成有关的通信处理，向运输层提供网络服务；运输层上面的3层（会话层、表示层和应用层）称为高层，用于完成面向数据处理的功能。而第4层运输层正位于低高层之间，起着承上启下的作用。运输层的主要功能有运输层连接管理、屏蔽通信子网的差异、进程寻址、多路复用与可靠性传输等。下面将分别进行讲解。运输层的功能运输层连接管理屏蔽通信子网的差异进程寻址多路复用与可靠性传输运输层连接管理运输层提供面向连接和无连接两种服务。运输层连接管理分为建立连接、数据传输和释放连接3个阶段。对于面向连接的运输服务而言，运输层提供了一条可靠的端-端连接，该连接最大的特点是突出了进程之间的连接。屏蔽通信子网的差异由于网络层提供了虚电路和数据报服务，其服务质量和可靠性都存在差异，在运输层中屏蔽了这种差异，为其提供了更加标准、更加完善的服务。进程寻址运输层解决进程寻址的问题。由于在通信子网中寻址没有程序或进程的概念，因而无法满足多任务多系统的需要。运输层提供了进程寻址，解决了当通信子网把数据传输到目的主机时进程接收和处理的问题。多路复用与可靠性传输运输层提供的多路复用技术分为向上复用和向下复用两种。向上复用是指将多个运输连接复用到一条网络层连接上，以降低使用费用；向下复用则是指一个运输连接使用多个网络层进行分流，以提高数据传输率。此外，运输层通过差错控制、序列控制、丢失和重复控制来实现数据的可靠性传输。运输层协议的分类运输层协议是建立在网络层服务之上的，它的复杂程度与网络层服务的质量密切相关。网络层按服务质量的不同，可分为A、B、C3种类型。这3种类型中，A型提供最为完善可靠的服务，B型次之，C型最次。当网络层出现差错时，需要运输层协议来处理。针对3种不同服务质量的网络层服务，OSI/RM参考模型将运输层划分为5类。运输层协议类型与网络层服务的对应关系

高层协议在OSI/RM参考模型中，物理层、数据链路层、网络层和运输层都是面向通信的，以确保数据的正确传输；而包括会话层、表示层和应用层协议的高层协议是面向应用的，主要是针对数据处理。会话层表示层会话层会话层是利用运输层提供的端到端的服务，向表示层或会话层用户提供会话服务。会话层实体在进行会话时，不再考虑通信问题。会话层主要是对会话用户之间的对话和活动进行协调管理。会话层服务主要具有会话连接管理、会话活动服务、会话交互管理3个功能。会话连接管理会话活动服务会话交互管理会话连接管理两个用户之间建立的一个会话连接称为一个会话。用户请求建立会话连接到会话释放的整个时间被称为一个会话持继时间。当会话连接后，其将映射到运输连接上，通过运输连接来实现会话。会话连接与运输连接可以是一对一的、多对一的和一对多的关系。会话连接管理包括会话连接的建立、维持和释放3个阶段。建立阶段：会话的双方可以协商选择对话模式和服务质量。