网络体系结构与OSI参考模型

第3章网络体系结构与OSI参考模型3.1网络协议与网络体系结构3.2物理层3.3数据链路层3.4网络层3.5运输层3.6会话层3.7表示层3.8应用层思考与问答3.1网络协议与网络体系结构3.1.1网络协议与网络体系结构根本概念3.1.2网络体系结构的分层及其分析3.1.3OSI参考模型概述3.1.4对OSI/RM的评价3.1.1网络协议与网络体系结构根本概念一、网络协议二、计算机网络体结构1.概念: 计算机网络中相互通信的对等实体之间交换数据或通信时所必须遵守的规那么或标准的集合。一、网络协议明确规定所传输数据的格式、表达的意义以及传输顺序。1.根本概念b.对等实体c.规那么或标准指能完成某一特定功能的进程或程序，如文件传输进程就是一实体。指在计算机网络体系结构中处于不同系统中相同层次的实体。a.实体2.根本要素〔三要素〕(1)语法(2)语义(3)同步即用户信息与控制信息的结构与格式；即需要发出何种控制信息，完成的动作及作出的应答；也称定时，即事件实现顺序的详细说明和速度匹配。二、计算机网络体结构1、概念：指计算机网络分层、各层协议和各层间接口的集合 网络体系结构={层，协议，接口}

层：能提供某一种或某一类效劳功能集合逻辑构造；协议：为完成该层对等实体之间通信所必须遵循规那么或标准。接口：是指两个相邻协议层之间交换信息的连接点2、不同计算机网络具有不同网络体系结构，其层次数量和各层名字、内容、功能以及相邻层之间的接口都不一样的。

尽管连接到网络中的主机和终端的型号、性能不相同，所通过传输介质以及采用的传输方式也不相同，只要遵守相同的协议就可互相通信。即每层协议是透明的，屏蔽掉了下层实体的差异。3.1.2网络体系结构的分层及其分析一、分层原那么二、网络体系结构根本层次的划分三、层间效劳关系及接口关系分析四、网络体系结构中数据传递模型一、分层原那么功能明确清楚各层独立稳定接口清晰简洁层次数量适中着眼于标准化二、网络体系结构层次的划分点--点通信的概念端--端通信的概念网络体系结构层次的划分点--点通信的概念相邻结点之间是一条直达通路端--端通信的概念两个端结点通过假设干个中间结点连接起来所形成的间接可达通路的通信。网络体系的结构根本层次的划分点-点通信两个接口：面向用户应用接口和面向通信线路接口。两个层次：用户效劳层US和通信效劳层CS。US处理用户应用接口的应用请求和效劳。CS处理通信线路接口数据收发。USCSUSCS直达通信信道图3-3用户服务层和通信服务层端-端通信端-端的通路是由一系列点-点的线路串接而成。除了相邻结点间的可靠通信外，还需要解决两个问题：〔1〕中间结点路由选择和转接。〔2〕端结点应有建立和维护端-端链路功能。显然，完成上述两个功能就必须在US和CS之间设置一个新的中间，即网络效劳层。网络效劳层使用通信效劳层提供的点-点通信连接效劳,形成端-端的通信连接，并向用户效劳层提供端-端正确可靠的通信效劳。三、层次效劳关系及接口关系2.层间接口关系分析1.层间效劳关系分析1.层间效劳关系分析假设将除最高层和最低层以外的任何一层统称为n层，n层向n+1层提供的效劳统称为n效劳。那么这种嵌套效劳可描述为：n层使用n-1效劳，完成n层功能，并向n+1层提供效劳;n层是向n+1层以上的所有各层提供效劳；n层向n+1层提供的效劳可以看成是n层通信子系统通过n层向n+1层提供的效劳。2.层间接口关系分析效劳访问点SAP(ServiceAccessPoint)可以看作是对相邻层间接口的一种抽象描述。它是同一系统相邻两层的实体进行交互的地点。(n)--SAP可以定义为：n层实体向n+1层实体提供效劳的地点。四、网络体系结构中数据传递模型任一两实端系统之间的通信都可以分解为网络各层对等实体之间的分层通信。对等层的虚拟通信必须遵循该层的协议。计算机网络中，真实的数据传输在物理传输介质中进行。APAPn层最高最低n层最高最低层虚拟通信3.1.3OSI参考模型概述ISO7498标准/七层协议/工业标准方便研究一、OSI的分层结构二、数据传送单元一、OSI的分层结构〔OSI/RM〕应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层ApplicationPresentationSessionTransportationNetworkDataLinkPhysicalAllpeopleseemtoneeddataprocessing!应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层协议是水平的A端点B端点服务是垂直的七层协议下的协议与效劳〔点-点〕应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层协议是水平的A端点B端点服务是垂直的网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层交换接点七层协议下的协议与效劳〔端-端〕七层协议的功能简介应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层物理层功能：为数据链路层提供一个物理链接，以保证在通信信道上透明地传输比特流，传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤或其它无线信道。用来屏蔽这些传输介质的差异，以实现传输介质对计算机系统的独立性。数据单元是比特。数据链路层主要功能：在两个相邻结点间的线路上无过失传输数据帧。数据链路层协议的设计就是用来把一条可能出错的物理链路变为网络层实体看起来是不出过失数据链路。数据链路层数据单元是数据帧。网络层功能是：数据分组进行路由选择，并负责通信子网流量控制、拥塞控制。设计:要保证发送端运输层所传下来的数据分组能准确传输到目的站运输层。网络层的数据单元为分组。通信子网各结点只包含到网络层为止的低三层协议。运输层传输层或传送层功能:为会话层提供一个可靠的端—端的连接，以使两个端系统之间透明的传输报文，使会话层看不见运输层以下数据通信的细节。运输层只存在于端主机系统，通信子网中无运输层。运输层的数据单元是报文。会话层会晤层功能:使用运输层提供的可靠端—端连接，在两个应用进程之间建立会话连接，并对“会话〞进行管理和控制，保证“会话〞数据可靠传送。会话层及以上各高层协议中，数据单元都为报文。表示层功能：完成被传输数据的表示工作，包括数据格式、数据转化、数据加密和数据压缩等语法变换效劳。应用层OSI参考模型的最高层功能：与计算机应用系统所要求的网络效劳目的有关一般来讲，应用层的主要功能是为应用系统提供访问OSI环境的接口和效劳。常见的应用层效劳如：虚拟终端、文件传送、远程用户登录、电子邮件等。二、数据传送单元效劳数据单元SDU(ServiceDataUnit)接口数据单元IDU(InterfaceDataUnit)协议数据单元PDU〔ProtocolDataUnit〕协议数据单元PDU〔ProtocolDataUnit〕某层对等实体之间通信时，该层协议所操纵的数据单元。通常第n层的协议数据单元记为(n)-PDU。构成:用户数据信息(n)-UDI和协议控制信息(n)-PCI.(如图3-6)(n)-PCI(n)-UDI图3-6应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层NH数据链路层数据单元(二进制比特流)网络层数据单元DH进程数据单元AHPH应用层数据单元SH表示层数据单元TH会话层数据单元运输层数据单元应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层进程数据单元发送应用进程发送应用进程OSI参考模型中PDU传送接口数据单元IDU(InterfaceDataUnit)按照OSI规定,在同一个系统相邻两层实体的交互中,经过层间接口的单元大小称为接口数据单元.效劳数据单元SDU(ServiceDataUnit)效劳数据单元是相邻两层的下层向上层提供效劳时所使用的数据单元.3.1.4对OSI/RM的评价OSI参考模型是国际标准化组织ISO制订的一个国际标准，但它并没有成为事实上的国际标准，取而代之的是TCP/IP协议。原因有两方面：〔1〕历史原因：Internet的开展沿革与OSI/RM制定晚〔2〕OSI参考模型自身缺陷：大而全，过细，复杂，效率低3.2物理层3.2.1物理层模型和功能特性

3.2.2物理层接口的特性

3.2.3物理层协议实例

3.2.1物理层模型和功能一、DTE/DCE模型二、物理层的功能一、DTE/DCE模型

DTE(DataTerminalEquipment)表示数据终端设备，泛指网络中信源或信宿设备，如主机、终端、各种I/O设备等。通常所讲的数据通信，实际上就是DTE与DCE之间的通信。DCE(DataCircuitEquipment或DataCommunicationEquipment)表示数据线路设备或数据通信设备。DTE和DCE之间的接口连接必须高度协调工作，这需要对DTE和DCE的接口标准化，这种接口标准就是所谓的物理层协议。因此，物理层协议也常称为物理层接口标准。二、物理层的功能物理层为数据链路层提供一个物理连接，构造一个透明通信信道以传输各种数据的比特流。物理层数据单元是比特，但是物理层并不涉及比特流中各比特的意义和关系。计算机网络中的通信设备和传输介质种类繁多，通信方式和手段也多种多样，物理层的作用是要屏蔽掉这些差异，使数据链路层看不见这些差异，也不必考虑网络具体的通信设备和传输介质。物理层的作用(1)物理连接的建立、维持和撤除(2)数据传输(3)物理层管理3.2.2物理层接口的特性

一、机械特性二、电气特性三、功能特性四、规程特性一、机械特性DTE和DCE接口问题首先涉及到问题，机械特性是对连接器的几何参数，包括连接器的引脚数量、排列方式、几何尺寸等做出详细规定。以下是常用的4种连接器的ISO国际标准。1．ISO-21102．ISO-25933．ISO-49024．ISO-49031．ISO-2110几何参数：引脚数为25，分13/12上下两行排列，两端固定点之间的距离为46.91～47.17mm。适用范围：音频调制解调器、公用数据网络接口、电报网接口和自动呼叫设备。兼容标准：EIARS-232和EIARS-366A。2．ISO-2593几何参数：引脚数为34，分9/8/9/8四行排列，两端固定点间的距离为42.67～43.08mm。适用范围：CCITTV.35建议的宽带调制解调器。兼容标准：无EIA标准与此兼容。3．ISO-4902几何参数：引脚数为37或9，分19/18或5/4两行排列，两端固定点间的距离为63.37～63.63mm或24.87～25.12mm。适用范围：音频和宽带调制解调器。4．ISO-4903几何参数：引脚数为15，分8/7两行排列，两端固定点间的距离为33.20～33.45mm。适用范围：CCITTX.20，CCITTX.21，CCITTX.22建议中的公共数据网接口。二、电气特性2.电气参数1.电气接口连接方式1.电气接口连接方式单端驱动非差分接收电路单端驱动差分接收电路平衡驱动非差分接收电路接收器驱动器(a)接收器驱动器(b)驱动器接收器(c)2.电气参数包括信号电平范围和意义、驱动器的输出阻抗和接收器输入阻抗、最大数据传输速率和传输距离等。三、功能特性对连接器各芯线的含义、功能以及各信号之间的对应关系。1．接口信号线的分类按功能可以将接口信号线分为五类，即数据信号线、控制信号线、定时信号线、接地信号线和次信道信号线。一条信号线可以有一个功能，也可以复合多个功能。2．接口信号线的命名〔1〕用阿拉伯数字命名；〔2〕用2～3个英文字母命名：〔3〕用英文缩写命名：四、规程特性物理层的规程特性是对接口界面上进行信号传输的控制过程和控制步骤的规定。不同的接口标准，其规程特性不同3.2.3物理层协议实例一、EIARS-232二、EIARS-449、EIARS-422A、EIARS-423A一、EIARS-232EIARS-232协议的四个接口特性“空〞调制解调器EIARS-232模型EIARS-232历史简介EIARS-232历史简介EIA：ElectricIndustryAssociation美国电子工业协会RS–232组成：最早由EIA于1962年公布；1963年修改为RS-232A；1965年修改为RS-232B；1969年修改为RS-232C；1987年修改为RS-232D。以上统称为EIARS-232。RS是英文推荐标准RecommendedStandard词头的缩写232是标识号。EIARS-232标准是利用网实现两个DTE通信。RS-232是计算机等数据终端设备DTE与作为DCE的调制解调器之间的物理层接口标准。DTEDTEMM公用电话交换网RS-232接口RS-232接口图3-11EIARS-232模型“空〞调制解调器EIARS-232接口标准要求DTE和调制解调器成对出现，必须称作空调制解调器(NULLModem)的连接电缆，完成对接线的直通和交叉作用，使DTE通过电缆看对方等效于DCE。这根连接电缆没起任何实质作用，故称为“空〞调制解调器。EIARS-232协议的四个接口特性4.规程特性(RS232)3.功能特性(RS232)2.电气特性(RS232)1.机械特性(RS232)1．机械特性(RS232)RS-232采用ISO-211O标准的25芯连接器。2．电气特性(RS232)〔1〕电气接口连接方式RS-232电气接口电路采用单端驱动非差分接收电路，电气性能不佳，其传输速度和距离都受到限制。RS-232规定其最高数据传输速率为20Kb/s，最大传输距离为15m。接口电路方式单端驱动非差分接收电路速率上限20Kb/s距离上限15m输出阻抗Ro<300Ω输入阻抗Ri＝3kΩ～7kΩ逻辑“1”-15V～-5V的负电平逻辑“0”5V～15V正电平〔2〕电气参数3.功能特性(RS232)EIARS-232功能特性定义了ISO-2110标准的25芯接口线中的20根信号线，剩余5根中的2根作为保存线，以供测试用，3根未作定义。20根接口信号线按功能分为5类：A类为接地线，B类为数据线，C类为控制线，D类为定时线，S类为次信道信号线。每根接口线具有一个功能，用2～3个英文字母命名。第一个字母表示类别，第二个字母表示接口线名。对于次信道接口线,前两个字母代表类别，第三个字母代表线名。采用单一功能的接口线，而且发送数据线和接收数据线是分开的，所以该接口可用于全双工方式。4.规程特性(RS232)描述RS-232接口控制线的工作过程。CD—数据终端就绪CC—数据通信设备就绪CA--请求发送〔DTE-DCE〕CB—允许发送〔DCE-DTE〕开始CD为“ON”CC为“ON”?CA为“ON”CB为“ON”?开始发送数据CD为“ON”?继续发送数据否超时?超时?否否是否否是图3-12二、EIARS-449、EIARS-422A、EIARS-423AEIARS-232存在缺陷主要表现在：第一，数据传输速率和传输距离有限，其速率限于20Kb/s，距离为15m；第二，采用单端驱动非差分接收电路，电气性能不佳，易受干扰；第三，每个信号只有一根导线，两个传输方向共用一个信号地线，各信号成分之间易产生串扰。为此EIA对EIARS-232进行修改，公布RS-449、RS-423A和RS-422A系列标准。这套标准采用“积木化〞的方式，由RS-449标准定义机械特性、功能特性、规程特性，由RS-422A和RS-423A定义电气特性，使RS-422A和RS-423A成为RS-449标准的子集。四个接口特性4．规程特性(RS-449)3．功能特性(RS-449)2．电气特性(RS-422A、EIARS-423A)1．机械特性(RS-449)1．机械特性(RS-449)RS-449标准使用两种接口连接器，即ISO-4902标准的37芯连接器或9芯连接器。2．电气特性(RS-422A)(1)RS-422A采用平衡驱动差分接收电路。采用双线平衡传输，抗串扰能力大大增强，在1200m内能把速率提高到100Kb/s，在较短距离内(一般为10m)能将速率提高到10Mb/s，相当于RS-232标准的100倍，其性能远远优于RS-232标准。用2～6V高电平代表逻辑“0〞，用-6～-2V低电平代表逻辑“1〞，±2V作为过渡区，驱动器输出阻抗Ro≤100Ω，接收器输入阻抗Ri≥4KΩ〔2〕电气特性(RS-423A)采用单端驱动差分接收电路，虽然驱动器与RS-232标准相同，但由于采取了差分式接收，使其电气特性得到了较大的改善。当传输距离为10m时，能使数据传输速率到达100K/ps；当距离增大到100m时，仍可以使数据传输速率到达10Kb/s。4～6V高电平代表逻辑“0〞，-6～-4V低电平代表逻辑“1〞，±4V作为过渡区驱动器输出阻抗Ro≤50Ω，接收器输入阻抗Ri≥4kΩ。RS-422A和RS-423A另一优点是允许传输线路连接多个接收器。RS-232虽然可以使用多个接收器循环工作，但每次只允许一个接收器工作，RS-422A和RS-423A允许有10个以上连接器。3．功能特性(RS-449)RS-449标准一个接口线具有一个功能，并采用英语单词缩写的方法命名接口线。除了去掉保护地线外，保存了所有RS-232的接口线，并增加10条新的接口线。4．规程特性(RS-449)在规程特性方面，RS-449标准与RS-232标准一样。3.3数据链路层

3.3.1数据链路层的功能

3.3.2数据链路层控制

3.3.3数据链路层的协议的分类

3.3.4高级链路控制规程3.3.1数据链路层的功能一、数据链路管理二、帧同步三、过失控制四、流量控制五、寻址一、数据链路管理当链路两端的结点进行通信时，必须首先建立一条数据链路，数据传输时要维持数据链路，通信结束后要释放数据链路。数据链路的建立、维持和释放叫数据链路管理。二、帧同步实现帧同步的方法有以下几种：字节计数法字符填充法比特填充法违法编码法三、过失控制过失控制不是数据链路层所特有的功能，数据链路层的过失控制是保证相邻结点之间的传输过失控制在所允许的最小范围内。四、流量控制流量控制也不是数据链路层所特有的功能，在其它高层协议中也有流量控制功能。数据链路层的流量控制是相邻结点之间的数据链路的流量控制。五、寻址在多点连接的情况下，发方必须保证每帧能正确地送到收方，而收方也应当知道发方的地址。3.3.2数据链路层控制一、链路结构及操作方式二、链路流量控制与过失控制数据链路协议的概念使一条物理链路变为一条数据链路并进行有效、可靠的数据传输，需要对链路和传输操作实行严格的控制和管理。完成这种控制和管理功能的规那么和约定称为数据链路协议，也称为链路控制规程。一、链路结构及操作方式1．点—点式链路2．多点式链路

正常响应方式NRM平衡点-点式链路平衡响应方式ABM异常响应方式ARM正常响应方式NRM异常响应方式ARM非平衡点-点式链路1．点—点式链路〔1〕非平衡点-点式链路其特点是链路两端的两个站有固定的主站和次站之分。主站是控制站，控制着整个链路工作，主站发出的帧称为命令帧〔带次站地址〕。次站是受控制站受控于主站，假设次站有数据要发送，只能等待主站向其发出请求，次站才允许进入数据传输阶段。次站发出的帧称为响应帧〔带次站地址〕。正常响应方式NRM特点：只有主站才能发起向次站的数据传输，次站有数据要发送，只能等待主站向它发送命令帧请求，才能以响应帧的形式答复主站。次站一旦接收到来自主站的发送请求，开始作响应传输。一次响应可传输一帧或多帧。假设是多帧传输，需要明确指出这次响应传输的最后一帧。一旦发出最后一帧，次站应暂停传输。异步响应方式ARM这种方式允许次站主动向主站发送响应帧，但主站仍要控制全链路的初始化以及链路的建立、维持和释放。平衡点—点式链路特点：链路两端的两个站都是复合站，复合站同时具有主站和次站的功能。具有平衡的链路操作方式：异步平衡方式ABM，其特点是每个复合站都可以平等地发起数据传输而不需要得到对方复合站的允许。2．多点式链路多点式链路是一种非平衡式链路，由一个主站和假设干个次站组成。操作方式有：正常响应方式NRM和异步响应方式ARM。次站1次站2次站n主站1响应(n)响应(2)响应(1)命令(1或2或n)……图3-14多点式链路下的操作方式NRM：次站间不能传输数据。主站采用轮询方式，向各次站请求数据。假设有n个次站，主机从站1按顺序逐个站轮询。ARM：数据传输既可以在主站与次站之间进行，也可以在次站与次站之间进行。ARM按竞争方式工作，当两个或两个以上的站同时发送数据时，出现信号冲突。因此，只有当多个站同时发送数据的可能性很小的情况下，ARM才是平安的操作方式。二、链路过失控制与链路流量控制1.XON/XOFF方案2.停止等待协议3.连续ARQ协议4.选择重传ARQ协议1.XON/XOFF方案XON/XOFF方案与过失控制无任何关系，是一种纯流量控制技术。XON采用ASCII字符集中的DC1(DeviceControl1)转义为“请继续发送〞，XOFF采用ASCII字符集DC3(DeviceControl3)，转义为“请停止发送〞。发送XON/XOFF控制字符的权利设在接收端。采用XON/XOFF方案时，在两结点间应用一条反向数据链路以传送反响信息XON/XOFF,反向链路的数据传输速率可以很低。当然采用全双工通信链路更为方便。2．停止等待协议特点:一次发送一个数据帧后，便停止发送，等待接收端的响应帧。这里分四种情况：正确接收：接收端回送发送端ACK确认帧。发送端收到ACK，继续发送下一帧，如此重复直到发完全部数据。出现过失：接收端过失检测后发现有过失，回送发送端否认帧NAK。发送端接收到NAK后，重发该数据帧。假设屡次出错，就要屡次重发数据帧。为此，发送端必须暂时保存已发送过的数据帧拷贝。当链路质量太差时，发送端在重发一定的次数后，(一般为16次，)即不在进行重发，而是将此情况向上一层报告。数据帧丧失：接收端无响应帧送给发送端，发送端只有收到接收端的响应帧后才会发送下一帧或重发上一帧。这样，发送端永远等待下去，即出现了死锁。解决死锁的方法是在发送端设置一个超时定时器，当发送一个数据帧后就启动超时定时器，假设到了规定的重发时间tout后，仍未收到接收端的响应帧，发送端重发上一帧。，重发时间tout的设置应适宜，一般tout应选为略大于从发完数据帧到收到响应帧的平均时间。响应帧丧失：同样也会出现死锁。仍然采用超时重发，会使接收端收到两个同样的数据帧，即出现重复帧。解决重复帧的方法是使每一个数据帧带上不同的发送序号。发送结点的算法为：〔1〕V(S)←0。{初始化发送状态变量V(S)}〔2〕判断主机中有无发送数据，如有那么从主机取一数据帧；否那么：转(11)。〔3〕N(S)←V(S)；将数据帧送交发送缓冲区。{将发送状态变量的数值写入发送序号}〔4〕J←0。{初始化错误重发计数器J}〔5〕tout←0。{初始化超时定时器tout}〔6〕将发送缓冲区中的数据帧发送出去。〔7〕等待接收应答数据，超时定时器开始计时。〔8〕超时定时器时间到，转到(5){重发数据帧}；否那么，等待接收应答数据。(9〕收到否认帧NAK，那么J←J+1，如果J<16，转到(6){重发数据帧}；否那么，转(11)。〔10〕假设收到确认帧ACK，那么V(S)←[1-V(S)]，转到(2)。{更新发送状态变量}〔11〕结束。接收结点的算法为：(1)V(R)←0。{初始化接收状态变量V(R)，其数值等于欲接收的数据帧的发送序号}(2)等待接收数据帧。(3)每当收到一个数据帧，就检查有无产生传输过失(如用CRC)。假设检查结果正确无误，那么执行(4)；否那么转到(8)。(4)检查发送序号是否正确，假设N(S)＝V(R)，那么执行(5){发送序号正确}；否那么，丢弃此数据帧，然后转到(7)。(5)将收到的数据帧中的数据局部送交主机。(6)V(R)←[1-V(R)]。{更新接收状态变量，准备接收下一个数据帧}(7)发送确认帧ACK，并转到(2)。(8)发送否认帧NAK，并转到(2)。(9)结束开始V(S)=0主机有发送数据取一数据帧N(S)=V(S)将数据发送缓冲区j=0

tout=0发送缓冲区数据等待接收应答数据,并计时接收数据否?接收ACK/NAKJ>16J=J+1V(S)=1-V(S)TOUT超时否?结束是否否否否是是是NAKACK3．连续ARQ协议〔1〕连续ARQ协议过失控制ARQ协议通过自动重发到达纠错目的。发端在没有收到接收端响应之前，可以连续发送数据帧。链路的不可靠，数据帧会出错或丧失，发端要有缓冲区，以保存发送过但未被确认数据帧的拷贝，数据帧要编号，接收端按序接收。正确接收：收端返回一个带有与数据帧序号一致确实认帧，发端删除该数据帧的拷贝。错误接收：收端返回一个否认帧NAK，丢弃该帧和该帧以后的所有帧。发送端收到否认帧NAK，重传该出错帧以后所有帧。数据帧或响应帧丧失：发端超时定时器超时，重发该帧以后所有帧。每个数据帧有惟一序号，重发不会出现重复帧过失。发端连续发送0～6号帧，其中1号帧出错，工作过程如下：①收端检测出1号帧出错，向发端返回NAK1，虽然又正确收到2～6号数据帧，但也必须丢弃，以保证收端按序接收。②发端收到NAK1，虽然已发完6号帧，但也必须从1号帧起重传所有帧。由于一旦出过失，发端要向回走n个帧开始重传，所以连续ARQ协议又称为Go-Back-nARQ协议。③如果1号帧丧失或1号帧响应帧丧失，发端发送6号帧过程中超时定时器时间到，发送完6号帧后，回到1号帧进行重传。尽管连续ARQ协议连续发送数据帧提高了效率，但也可能将正确传送到接收端的数据帧重传一遍，这显然又降低了效率。因此，在链路质量很差的情况下，由于误码率大，重传次数增加，连续的ARQ协议不一定优于停止等待协议。〔2〕连续ARQ协议的流量控制连续ARQ协议不可能无限地连续发送数据帧，由于：第一，发端缓冲区容量有限，不可能保存太多已发送过但尚未确认数据帧拷贝；第二，未被确认数据帧越多，帧序号需要的比特位越多，开销越大；第三，未被确认数据帧越多，一旦出错，需要重发的数据帧越多；第四，收端缓冲区容量有限，如收端不能以发端的发送速率处理数据帧，会造成数据丧失。因此，需要对发送端进行流量控制，即对已发送但未被确认的数据帧数目加以限制，这可以通过设置发送窗口WT和接收窗口WR来实现。发送窗口WT：发送端已发送但未被确认的数据帧队列的界。队列的上下界分别称为发送窗口的上下沿；上下界之间距离称为发送窗口的长度：WT长度代表在没有收到确认帧时，发端最多可以发送多少个数据帧。当WT按照窗口长度连续发送假设干个帧后，停止发送，收到第一个数据帧确认帧后，向前滑动一个帧的距离，发送下一个帧。依此类推，WT不断向前滑动，数据帧一个一个被发送出去。WT长度为1，只能有一个未被确认的数据帧，这正是停止等待协议的发送窗口。接收窗口WR：收端允许接收的帧的序号。保证收端按序接收，WR长度应为1，即每次只允许接收一个序号正确的数据帧。WR每接收一个正确帧，向发端回送一个确认帧，WR向前滑动对准下一个帧，依次类推。WT是随WR的滑动而滑动，假设WR保持不动，WT也不会滑动。由于在数据传输中收发窗口不断滑动，又称它们为滑动窗口，相应地连续ARQ协议称为滑动窗口协议。设用3个比特表示发送序号，有8个序号，WT＝3。图(a)中，发端连续发送3个数据帧停止发送，WT上沿在0号帧，下沿在2号帧，WR对准0号帧。图(b)中，收端正确接收0号帧，回送发端ACK0，向下滑动对准1号帧，准备接收1号帧。发端收到ACK0，丢弃0号帧拷贝，发送3号帧，WT上沿在1号帧，下沿在3号帧。001212123234(a)(b)(c)图(c)中，收端正确接收1号帧，回送发端ACK1，向下滑动对准2号帧，准备接收2号帧。发端收到ACK1，丢弃1号帧拷贝，发送4号帧，WT上沿在2号帧，下沿在4号帧，依此类推。WTmax＝？帧序号为3位，那么帧序号在0～7之间循环，WTmax＝7。假设WTmax＝8，当第一个循环周期中全部数据帧的响应帧丧失时，发端等待重发时间tout后，又重发第一个周期的全部帧，收端无法识别出是第一周期的重复帧，造成重复帧过失。因此，当用n个二进制码进行数据帧编号时，假设WR＝1，那么WTmax＝2n-1。由于某一帧出错需要向回走n个帧重发，显然，在滑动窗口机制下有n≤WT，即每次需要重传帧的个数小于发送窗口的长度。4．选择重传ARQ协议选择ARQ协议设法只重传出现过失的帧或者定时器超时的帧，这必须加大接收窗口，将后续接收正确帧先接收下来存放在缓冲区中，等到所缺序号的数据帧收到后一并送交主机。防止了重传那些已经正确接收的数据帧，但代价是在接收端必须设置具有一定容量的缓冲区，这是不经济的。因此，选择重传ARQ协议远远不如连续ARQ协议用得广泛。选择重传ARQ协议中，用n位二进制码帧编号，那么WT≤2n-1，接收窗口不应该大于发送窗口，因此，1<WR≤2n-1。3.3.3数据链路层的协议的分类一、面向字符的链路控制规程二、面向比特的链路控制规程一、面向字符的链路控制规程所谓面向字符的链路控制规程是指在链路上所传送的数据必须是由规定字符集中的字符所组成，而且控制信息也必须由同一个字符集中的假设干个指定的控制字符构成。如IBM公司的二进制同步通信规程BSC(BinarySynchronousCommunication)协议二、面向比特的链路控制规程面向比特的链路控制规程的特点是将待传输的数据分成块或包，这些块或包由二进制比特组合而成的起绐标志和终止标志引导和结束，这些块或包也称为帧。帧是每个控制、响应以及数据传输的媒体和工具。所有面向比特的数据链路控制协议均采用统一的帧格式，不管是数据还是单独的控制信息均以帧为单位传送。3.3.4高级链路控制规程──HDLC一、HDLC链路结构和操作方式二、HDLC的帧格式三、HDLC帧的类型及功能四、HDLC通信过程一、HDLC链路结构和操作方式HDLC允许在开始建立数据链路时，选用一定的链路结构和操作方式。HDLC适用于非平衡点-点式、平衡点-点式以及非平衡多点式。HDLC定义了3种操作方式:正常响应方式NRM、异步响应方式ARM和异步平衡方式ABM。HDLC还定义了3种非正常操作方式:正常断开方式NDM、异步断开方式ADM和初始化方式IM。二、HDLC的帧格式帧是数据链路层的数据传递单位。在HDLC中，数据和控制报文均以帧的标准格式传送。1．标志字段F:标志字段F(Flag)是比特组合序列01111110.2．地址字段A:地址字段A(Address)用8位表示，共有256种组合。全1地址是播送地址，全0地址是无效地址，有效地址为254个。地址字段的内容就是次站或响应站的地址。标志标志地址控制信息帧校验序列3-18图F01111110A8位C8位IN位FCS16位F011111103．控制字段C:C用8位表示，用以标识和区别帧的类型和功能，HDLC帧划分为三类，即信息帧(I)、监督帧(S)和无编码帧(U)。4．数据字段I:数据字段I是网络层交下来的分组，数据链路层在其头和尾各加24比特位控制信息构成一个完整的HDLC标准帧。数据字段可以是任意的二进制比特串，其长度没有限制。长度上限由FCS字段或通信设备的缓冲器容量来决定,下限可以是0，即有无数据字段的帧。5．帧校验序列字段FCS:FCS使用16位的循环冗余码，生成多项式是CCITTV.41建议规定的G(x)＝x16＋x12＋x5＋1。其校验范围是每帧除F字段以外的全部内容.三、HDLC帧的类型及功能1．数据帧(I帧)2．监督帧(S帧)3．无编号帧(U帧)控制字段位12345678I格式0N(S)PN(R)S格式10S1S2P/FN(R)U格式11M1M2P/FM3M4M51．数据帧(I帧)N(S)和N(R)：N(S)为发送序号,可共有8个发送序号，N(S)表示本站当前发送帧的序号。N®为接收序号，可共有8个接收序号。N(R)表示本站期望接收帧的序号，并确认此序号前的帧全部接收。假设HDLC工作在全双工通信方式时，收、发双方需要各设置两个状态变量V(S)和V(R)，由V(S)和V(R)确定N(S)和N(R)。P/F:其意义和功能将在S帧中介绍。2．监督帧(S帧)S帧不带信息字段，因此它只有6个字节共48位。S帧不包括数据字段，不需要有发送序号N(S)，但N(R)却十分重要。S帧的类型:控制字段位I格式S格式U格式1111002345689N(S)PP/FP/FS1S2M1M2N(R)N(R)M3M4M5S1

S2

帧名

00接收准备就绪RR帧(ReceiveReady)

01拒绝接收REJ帧(Reject)

10接收准备未就绪RNR帧(ReceiveNotReady)

11选择拒绝SREJ帧(SelectiveReject)

①接收准备就绪RR帧(00)：不管主站或次站任一站发送该帧，都表示本站已准备好接收序号为N(R)的帧，并确认序号小于N(R)的所有I帧全部收到。主站RR帧为RR命令帧，次站RR帧为RR响应帧。主站还可用P＝1的RR命令帧请求次站作出响应。②拒绝接收REJ帧(01)：相当于连续ARQ协议否认帧NAK，用以请求发送端重发N(R)序号以后所有帧，确认序号小于N(R)所有帧。当收到发送序号等于REJ帧的N(R)的帧时，REJ状态可去除。③接收准备未就绪RNR帧(10)：该帧用来对链路进行流量控制，表示本站处于“忙〞状态，尚未准备就绪接收序号为N(R)的I帧，但确认序号小于N(R)的I帧已收到。可以通过发送RR帧、REJ帧或者带P/F＝1的其他帧消除本站的“忙〞状态。④选择拒绝SREJ帧(11)：SREJ帧相当于选择重传ARQ协议中的否认帧NAK，请求发送端只重发序号为N(R)的I帧，并对于其他序号的I帧全部确认。以上4种类型的S帧，前3种可用于连续ARQ协议，第4种可用于选择重发ARQ协议。P/F比特功能P/F为0，该位没有任何意义。不同操作方式，P/F比特用法不同。①P位功能P位为探询位,其功能为查询功能，只有主站发送命令帧中才有该P位。在NRM操作方式下，主站可采用P＝1的S帧或I帧作为命令帧，表示对次站响应请求。次站不能主动向主站发送数据，只有收到主站发出P＝1命令帧后,才能发送响应帧。在ARM或ABM操作方式下，任何站都可以主动发送P＝1的S帧或I帧作为向对方的响应请求，对方收到P＝1的帧后，即发送响应帧。

②F功能F位为终止位,其功能为终止功能，只有次站发送响应帧中才有该F位。在NRM操作方式下，次站必须在最后一个I帧响应帧中，将P/F位置1，即F＝1，然后次站停止发送，直到又收到主站发送来的P＝1的命令帧,再开始下一次发送。在ARM或ABM操作方式下，当收到对方P＝1的命令帧时，应发送F＝1的响应帧，但此时次站不需要停止发送，别的响应帧可以跟在F＝1的响应帧后继续发送。因此，在ARM或ABM操作方式下，F＝1不表示次站的传输结束。需要指出的是：带P比特的命令帧和带F比特响应帧总是成对出现，即主站发送了一个带P比特的命令帧后，次站必须回送一个带F比特的响应帧。在一条数据链路上，一次只可能有一个P＝1的命令帧未被响应，否那么不允许出现下一次P/F握手。3．无编号帧(U帧)无编号帧简称U帧，其控制字段中不包括N(S)和N(R)而得名。U帧用于提供链路建立、撤除和其他控制功能，用5个M位构成修正码定义,目前仅定义15种U帧。帧名称

命令

响应

控制字段各比特

M1

M2

P/FM3

M4

M5

置正常响应方式SNRM1100P001置异步响应方式SARM1111P000置异步平衡方式SABM1111P100拆除链路DISC1100P010无编号确认UA1100F110命令拒绝CMDR1111F001置正常响应方式SNRM帧SNRM命令帧功能：请求建立NRM操作方式数据链路如下：①主站A向次站B发出SNRM命令帧，请求建立NRM数据链路，并将该帧P＝1，同时将与次站B通信用的VA→B(S)和VA→B(R)初始化。B站收到SNRM帧，同意建立链路，向主站A发送无编号响应帧UA，并将F＝1和本站VB(S)和VB(R)初始化。至此主站A主站A次站B次站CSNRM/DISCUAUA和次站B完成对状态变量初始化过程，完成数据链路建立。②同理，主站A建立与次站C的数据链路,轮询开始。③当数据通信完毕后，A站分别向B站和C站发送P＝1的撤除链路命令帧DISC(DISConnect)。当B站和C站用F＝1的无编号确认帧UA响应后，数据链路的撤除阶段结束。置异步响应方式SARM帧SARM功能:请求建立异步响应方式数据链路，与SNRM相同。置异步平衡方式SABM帧SABM帧功能:请求建立异步平衡方式数据链路。平衡链路两个复合站中任一站都可先发出P＝1的SABM命令帧，等对方答复F＝1无编号响应帧UA后，即完成链路建立。两个站是平等的，任一个站均可在数据传输完后发出P＝1的DISC命令帧，对方用F＝1无编号UA响应后，撤除链路阶段结束。撤除链路DISC帧用P＝1的DISC命令帧请求撤除已建立的任何操作方式数据链路，对方站用F＝1的UA响应帧确认撤除链路请求。DISC/UA命令帧和响应帧的握手作用，使两个站通信在逻辑上断开。DISC命令帧不包含数据字段。无编号确认UA帧UA响应帧是次站对所有U格式命令帧的接收和确认。命令拒绝CMDR帧CMDR响应帧是次站向主站报告帧发生异常情况的工具。有过失帧大多数能通过FCS检测出，但当链路控制过程发生异常时，需要设法通知主站，这时次站可利用CMDR向主站报告。

四、HDLC通信过程按照HDLC的通信规程，两站之间的通信包括四个阶段：建立链路、数据传输、链路撤除、已撤除链。用以下方法标识一个帧：帧类型、N(S)、N(R)、P/F，如：I，1，0，P，表示一信息帧，其N(S)=1，N(R)=0，P=1。下面是半双工通信过程：(1)建立链路,确定收发关系。主站向次站发置操作方式命令帧。请求建立链路。次站同意，发UA响应帧，并置V(R)=0,准备接收信息.。次站不同意,不发UA响应帧。主站收到UA响应帧，置V(S)=0,准备发送信息。〔2)数据传输。主站将N(S)=V(S)，并发送数据帧，发完一帧V(S)加1。次站接收信息帧，假设正确接收。且N(R)=V(R),接收信息帧中的信息字段,将V(R)加1。此时，次站有数据发送，将信息帧N(R)=V(R)，表示已正确接收V(R)–1以前各帧，F=1表示最后一帧。无数据发送，发RR响应帧。(3)链路撤除。主站向次站发撤除链路命令帧DISC，次站同意，向主站发UA响应帧，否那么，无响应。主站收到UA，撤除链路。在规定时间内未收到UA，重发DISC，仍未收到UA，恢复操作。(4)拆链成功,处于已拆链状态。主站次站I,0,0I,1,0,PI,0,2I,1,2I,2,2,FI,2,3,PI,3,3I,4,3,F3.4网络层3.4.1网络层的功能与效劳3.4.2路由选择3.4.3网络流量控制3.4.4X.25协议

帧中继(FrameRelay)3.4.1网络层的功能与效劳一、网络层的功能二、网络层效劳一、网络层的功能1.网络连接网络层最重要功能是在一个子网内或跨越多个子网内建立网络连接，为运输层实体提供端-端的通路。如果一对运输层实体是在一个子网上的端用户，那么网络连接只涉及一个子网范围内端-端通路的连接、维持和撤除；如果一对运输层实体是在不同子网上的端用户，那么网络连接涉及通过网络互连的跨网端-端通路的建立、维持和撤除，这种跨网的网络连接将在第七章中讨论。2.路由选择通信子网为两个端系统之间提供了多条传输线路，网络层根据通信子网的状态以及端系统的地址确定端-端通路上的各个结点，即路由选择，以建立起两个端系统之间的透明通路。

3.网络流量控制为了提高通信子网的传输效率和网络吞吐量，合理利用网络资源，要对进入网络的数据流量及其分布实施控制和管理，以防止发生网络拥塞和死锁。4.数据传输控制网络层的传输数据单元是分组。在运输层实体间的网络连接建立以后，网络层根据通路的类型需要对数据在通路上的传输进行控制，包括数据报文的分组、分组的顺序、过失和速度等方面的控制。二、网络层效劳1.面向连接的网络效劳面向连接的网络效劳具体实现就是虚电路效劳。虚电路效劳是网络层向运输层提供的一种使所有分组按序到达目的端系统的可靠的数据传输方式。2.面向无连接的网络效劳面向无连接的网络效劳具体实现就是数据报效劳。在数据报方式中，每个分组作为一个数据报，没有呼叫建立过程，每个数据报独立的选择传输路径，各个数据报所走的路径可能会不同。这样，数据报不能保证按发送顺序交付给目的站，有些数据报还可能中途丧失。

3.4.2路由选择一个好的路由算法应满足以下几点要求：第一，符合最小费用准那么第二，计算简单正确第三，能适应网络状态、参数和结构的变化第四，具有稳定性路由算法的分类静态路由算法〔非自适应〕动态路由算法〔自适应〕洪泛法固定路由法孤立式分布式集中式绝对固定路由法相对固定路由法路由算法一、静态路由算法算法是基于一定网络性能要求、网络拓扑结构和业务分布情况，按照固定的规划进行的路由选择。这种算法预先计算好任意两结点间的通路，设计好路由选择方案，在数据传输期间或者在网络某一段较长运行期间保持不变,不能适应网络状态的变化。因而，静态路由算法又称为非自适应路由算法。最大优点：算法简单、开销小，对于拓扑结构和业务比较稳定的网络能提供满意的网络性能，因而应用广泛。1．洪泛法算法是当一个结点收到一个分组并要将它转发时，立即复制分组的副本并发向除接收链路外的所有与此结点相连的链路。每个转接结点都如此转发分组，可使一个分组有多条通路到达目的结点。目的结点可选择接收最先到达分组，删除其他后到分组。优点：〔1〕报文或分组经过通往目的结点所有通路，其中必有一条是最正确的。当通信量小，不会出现网络拥塞时，可使分组时延最小。〔2〕不管哪个结点和链路发生故障，只要有一条通路正常，就能保证将报文或分组送到目的结点，具有高度的可靠性和健壮性。〔3〕洪泛法不需要路由计算，算法简单，结点处理时间短，而且不需要结点路由表。缺点：由于分组副本数目迅速增长，形成大量额外无效业务量，易造成网络拥塞。可采用两种方法限制分组的数目：其一，在每个分组首部设置计数器，每到达一个结点，计数器自动加一，当计数器值到达规定值时，即将分组丢弃。其二，在每个结点建立一个登记表，凡经过此结点的分组均进行登记。当分组再次通过该结点时，将该分组丢弃，其代价是结点要占用不少存储空间。在结点建立登记表方法有效防止了分组在网内无限循环，因此在其他路由选择算法中也经常用到。2．固定路由法固定路由算法是根据网络拓扑结构和业务流量分布，以某一网络性能最优化为准那么，预先计算出网络各源结点和目的结点之间的路由，并以路由表形式固定在网络结点中。这些路由表是在整个系统配置时生成，并且在相当一段时间内保持固定不变。当一个分组到达某一个结点时，该结点根据分组所携带的地址信息从路由表中查找出该分组的下一个结点，然后进行转发。固定路由算法又分为绝对固定路由法和相对固定路由法。绝对固定路由法一对源结点和目的结点之间，路由表给出一条固定的通路，当这条通路发生故障时，分组无法传送。这种方法适应性较差。相对固定路由法一对源结点和目的结点间，路由表给出多条不同优先级路径，一般以路径中转接结点数目区分优先级标准，数目越少，优先级越高，并设置线路故障位。假设线路可用，将分组转发；假设线路故障，寻找优先级较低输出路径；假设线路全部出现故障，删除分组，源结点会因超时定时器超时进行处理。这样，当某一路径因故障产生中断或太忙时，将路由表中该路径故障位置“故障〞或“忙〞，路由表可以给出能绕过故障或忙结点的另一条路径，适应了网络状态变化。二、动态路由算法动态路由算法是基于一定的网络性能要求，根据当前的网络状态信息决定各结点的路由选择。网络状态是时刻变化的，算法也随之动态变化，以适应网络的业务流量、网络各种参数等的变化。动态路由选择策略能适应当前网络状态的变化，有效地降低分组在网络中的传输延时，提高网络的传输效率。因此，动态路由算法又称为自适应性路由算法。动态路由选择策略有孤立式、分布式和集中式三种。1．孤立式的路由算法算法：“孤立〞地根据本结点当前状态信息而不考虑其它结点进行路由选择。如热土豆法或称最短等待队列法，其特点是：一个结点接收到一个转发分组，仅考虑本结点当前各输出链路等待队列长度，哪一路队列最短，将分组送往哪个队列等待，就像拿到一个烫手热土豆，以最快速度转发出去。优点：可使网络处于高效运行之中，很简单；缺点：不准确，带有一定的盲目性。有时队列最短方向并非是正确转发方向，甚至是反方向。解决方法：最短路径加偏移量：即在输出链路队列折算值上加上对某一个目的地址偏移量，两者和最小的链路即为输出链路

例：J结点共有三条输出链路L1，L2，L3。它们的队列长度折算值Qi和目的地址偏移量Bi分别为：Q1＝2，Q2＝5，Q3＝3，B1＝9，B2＝5，B3＝6，由于min(Qi+Bi)＝Q3+B3＝9，那么选择的输出链路是L3。2．集中式路由算法算法：在网络中指定一个结点为路由控制中心RCC，负责全网的路由信息收集、路由计算及路由控制。各结点周期性地将状态参数报告给RCC，据此RCC计算出路由表并分发给各结点，RCC周期性地更换全网路由表，更新周期要适当。优点：各结点不需做路由选择计算，还可对入网通信量进行流量控制。缺点：其一，频繁收集参数，分发路由表，额外控制信息增加，通信开销较大。尤其是距RCC较近的结点，额外开销更大。其二，一旦RCC故障，导致整个网络操作混乱。

3．分布式路由算法分布式路由算法是每个结点定期与它相邻结点交换路由信息，生成新路由表。该算法中，每个结点都有一张时延表和一张路由表。时延表存储本结点通过所有输出链路到达目的结点传输时间。对于某一目的结点，在所有输出链路传输时间中总有一个最小的，这个最小值所对应的链路就是本结点到该目的结点的路由。路由表中记入的是到达每个目的结点具体路由，即输出链路号。它是根据最小时延准那么从时延表找到。设J结点有4个相邻结点N1，N2，N3，N4，即有4条输出链路L1，L2，L3，L4，J结点通过这4条输出链路可以到达n个目的结点。表3-7列出J结点分别通过4条输出链路到n个目的结点的时延值。每列中最小值代表J结点通过4条链路到达某一目的结点的最小时延值，所对应的链路号即生成了J结点的路由表。1…I…1…I…NL13…1…5L21…4…1L32…6…8L42…2…3J结点的时延表和路由表如下两表所示.目的节点1…I…N路由L2…L1

…L2输出链路目的节点3.4.3网络流量控制一、网络拥塞和死锁二、流量控制的层次一、网络拥塞和死锁

1.网络负载和吞吐量网络负载也称输入负载，是指单位时间内输入给网络的分组数目。网络吞吐量是指单位时间内从网络输出的分组数目。网络吞吐量与网络负载的关系如图3-24所示.实际流量控制(无拥塞)(出现拥塞）死锁无流量控制理想的流量控制吞吐量2.网络拥塞网络拥塞：当网络负载增加到某一数值时，网络的吞吐量反而会随着网络负载的增加而减少。通信子网的资源包括链路容量、结点缓冲区等都是有限的，当网络资源被大量进网数据流共享时，网络某局部或某段会出现网络资源可用局部小于网络资源的共享需求，这时就会出现网络拥塞。网络拥塞会使网络性能明显变差，整个网络的吞吐量将随着网络负载的增加而下降。3.网络死锁死锁：当网络负载继续增加到达某一限度时，网络吞吐量下降至零。死锁是网络拥塞极端情况，后果是使网络局部区域瘫痪，甚至逐步扩展到整个网络。死锁是网络中最易发生的故障之一，即使在网络负载不重的情况下也会发生。此时，只能人工干预，重新启动网络解除死锁。但由于没有消除隐患，网络还可能再次死锁。死锁是由于控制技术方面的缺陷所致，具体原因尚在研究之中。三种死锁类型：直接死锁:A结点缓冲区被准备发往B结点分组占满，而B结点缓冲区被准备发往A结点分组占满，双方互相僵持着。间接死锁：发生在一组结点间，每个结点都企图向相邻结点发送分组，但都无缓冲区用于接收，形成闭环死锁。当一个结点处于死锁状态时，与之相连的链路都将被完全拥塞。重装死锁：一种比较严重的死锁。它是由于目的结点缓冲区已满而又无法将缺少的分组重装报文送交主机而出现的死锁。二、流量控制的层次实际中流量控制是按级进行的，一般讲分为四个级别：1.链路级：即在相邻两结点间的链路上的流量控制。这一级的流量控制由数据链路层协议来完成。2.端─端级：实现源结点--目的结点间的流量控制，主要由网络层来完成。3.进网级：即在用户主机访问通信子网的进网线路的流量控制。这一级也主要是在数据链路层上完成的。4.运输级：即在两个进程间实现流量控制。这一级流量控制主要在运输层完成。3.4.4X.25协议X.25协议描述的是DTE与分组交换网PSN(PacketSwitchingNetwork)之间的接口标准。在最初的版本中提供虚电路效劳和数据报效劳1984年后，数据报效劳被取消目前讨论的X.25是以虚电路效劳为根底的一、X.25协议分层分组层数据链路层物理层平衡型链路接入规程LinkAccessProcedurestoBalancedMode，类似于异步平衡模式ABMCCITTX.21/X.21b描述，即DTE与DCE的接口X.25协议核心，向主机提供多信道的虚电路效劳二、X.25分组交换方式X.25提供是基于虚电路的可靠的面向连接的效劳为用户提供的两种不同类型的虚电路：交换型虚电路SVC(SwitchingVirtualCircuit)永久性虚电路PVC(PermanentVirtualCircuit)三、X.25分组格式分组由分组标头和数据两局部组成。数据（可变长、可为空）与分组类型有关的信息逻辑信道号逻辑信道组号通用格式标识分组标头

数据b8b7b6b5b4b3b2b1

四、重建和重新开始过失控制采用重建Reset和重新开始Resart重建即重新建立虚电路,仅限于数据传送阶段。重新开始那么影响到所有的正在工作的虚电路。3.4.5帧中继高速交换技术固定帧长度ATM技术帧中继FR技术可变帧长度光纤传输线路的应用一、帧中继的技术特点1.帧中继的设计思想尽量减少和防止网络节点对分组的存储排队和处理时间BufferBufferBuffer穿越式交换：当网络结点收到一个分组时，即根据分组标头信息和节点路由表，将分组从输入链路转接到输出链路上，不加存储地从节点穿越而过，而将网络节点的过失控制、流量控制、重发等处理省略，改为端到端的控制。2.帧中继的技术特点1.所使用的传输链路是逻辑连接，而不是物理连接；2.FR协议简化了X.25的第三层功能，使网络节点的处理大大简化，提高了网络对信息处理的效率〔两层结构〕；3.在链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检测，但不提供发现错误后的的重传操作；4.交换单元：帧长比分组长度要长；5.提供一套合理的带宽管理和防止拥塞的机制，用户能够有效地利用预先约定的带宽，即约定的信息速率(CIR)；6.采用面向连接的交换技术：可提供SVC(交换虚电路)业务和PVC(永久虚电路)业务。目前已应用的帧中继网络中，只提供PVC业务。约定的信息速率(CIR)CIR是一个传送速率的门限值，当用户传送速率低于CIR时，网络可以保证数据的传输；当用户有突发性数据需要传送时，而且其它用户可能仅有少量数据，那么该用户可以享有额外的带宽，即允许用户的突发数据占用未预定的带宽，以提高整个网络资源的利用率。二、帧中继网络体系结构会话层运输层网络层物理层链路层表示层应用层会话层运输层网络层物理层链路层表示层应用层端到端的确认利用帧的寻址能力在数据链路层增加复用和转接功能，不用网络层U面/用户功能端-端C面/控制功能信令操作三、帧格式帧长可变，格式与HDLC相似，主要是无控制字段,只有单一的一种帧。FFCSI(可变)AF1B2B1600~2048B2B1B四、帧中继的应用帧中继接入器(FrameRelayAccessDevice)同类网互连帧中继访问路由器(FrameRelayAccessRouter)异类网互连FRFRFRFRFRFRADFRADFRARFRADHHHHHHLAN1LAN23.5运输层

3.5.1运输层功能

3.5.2运输层协议与通信子网的关系3.5.3面向连接效劳和面向无连接效劳表示层会话层网络层链路层物理层应用层运输层面向数据处理面向通信面向用户面向网络运输层所处的位置3.5.1运输层功能一、运输层连接的管理二、向会话层提供独立于通信子网的数据传输效劳三、复用四、寻址五、可靠数据传输六、流量控制一、运输层连接的管理运输层连接管理包括运输连接的建立、维持和释放。对于网络用户来讲，也即对于用户进程来讲，所希望得到的是进程-进程之间可靠的通信，这需要运输层连接的支持。运输层连接的实现使得会话层以上的各层都不再包含任何数据传输的功能。二、向会话层提供独立于通信子网的数据传输效劳在互连网的情况下，各子网所能提供的效劳往往是不一样的。为了使通信子网用户得到一个统一的通信效劳，运输层弥补了不同通信子网所提供效劳的差异和缺乏，对网络用户来讲，各通信子网都变成透明的。换言之，运输层屏蔽了各个通信子网的具体细节，使高层看不见具体的物理链路和数据链路规程，也看不见有几个子网互联和怎样互联，就好似是在两个运输层实体之间有一条可靠的通信通路一样。三、复用为了提高传输效率，运输层具有复用的选项。运输层复用分两个方面：其一是向上层复用，此时多个运输层使用同样的网络连接，一个运输层协议可同时支持多个进程连接，即将多个进程连接复用绑定在一个网络层连接〔如一条虚电路〕上，这样可以使一个网络连接〔一条虚电路〕具有更高的本钱效率。如图3-34〔a〕所示。其二是向下复用，即一个运输层使用多个网络连接,如图3-34〔b〕所示。当下层网络速度很慢时，运输层就必须在网络层使用多于一条虚电路来提高传输效率，通过同时发送多个数据分组，使传输速率变得更快。4、寻址网络如何正确识别一台主机上的哪个应用进程和另一台主机上的哪个应用进程进行通信，这需要在数据链路层和网络层之外的另一种寻址方式，这就是运输层的寻址.如图3-35示。5、可靠数据传输在运输层，可靠数据传输是通过过失控制、序列控制、丧失控制和重复控制实现的。过失控制是运输层基于过失检测和重传完成的；序列控制是运输层保证数据报〔分组〕按序重装，至于这些数据报〔分组〕按什么顺序被传输无关紧要，重要的是在目的地它们能够被正确重装；丧失控制是运输层确保一次传输中所有的数据报〔分组〕都能到达目的地，当一些数据报〔分组〕在传输中被丧失，接收方的运输层协议可以根据序号识别丧失的数据报〔分组〕，并要求重传；重复控制是运输层保证没有一个数据报〔分组〕会重复到达接收系统，正如识别被丧失的数据报一样，运输层协议可以根据序号识别并丢弃重复的数据报。6、流量控制运输层的流量控制是作用在端到端上的，也使用滑动窗口协议，但是，运输层中的窗口在大小上可以变化，以适应缓冲区的容量。由于滑动窗口大小可以改变，窗口可以容纳的数据量是可以协商的。在大多数情况下，窗口的大小是由接收方控制的。接收方在应答信息中，可以指明窗口的大小是增加或减少〔多数协议不允许减小〕。此外，运输层中使用的滑动窗口是面向字节的，而不是面向帧。3.5.2运输层协议与通信子网的关系网络层可以向运输层提供面向连接的虚电路效劳和面向无连接的数据报效劳。假设通信子网提供的是虚电路效劳，那么就能保证分组无过失、不丧失、不重复且按序到达，这时通信子网几乎完成了运输层协议的功能，运输层协议相对来说就很简单。假设通信子网提供的是不可靠的数据报效劳，那么要求主机有较为复杂的运输层协议。3.5.3面向连接效劳和面向无连接效劳OSI参考模型同时支持面向连接和面向无连接的运输层效劳。面向连接的传输有三个步骤：建立连接、数据传输、终止连接。建立连接需要三个动作，称为三次握手。1、请求连接的计算机发送连接请求信号到预期的接收方；2、响应计算机回送确认信号到请求连接的计算机；3、请求连接计算机回送一个认可确认信号到响应计算机。所有的数据传输完毕，必须终止连接。终止连接也需要