计算机网络教程2

《计算机网络教程2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络教程2（164页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、实用计算机网络技术教师: 李弘1计算机网络的组成 第一章 计算机网络基础知识第二章 计算机网络协议和OSI参考模型21. 计算机网络协议和体系结构概念2. ISO/OSI开放系统互连参考模型3. 物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层第二章 计算机网络协议和OSI参考模型31. 协议的定义计算机网络协议和体系结构概念3. 网络体系结构2. 协议的层次结构41. 协议的定义网络中的通信是指在不同系统中的实体之间的通信。所谓实体，是指能发送和接收信息的任何东西，包括终端、应用软件、通信进程等。跟在人与人之间交流一样，实体之间通信需要一些规则和约定，例如，传送的信息块采用何种编码

2、和怎样的格式？如何识别收发者的名称和地址？传送过程中出现错误如何处理？发送和接收速率不一致怎么办？简单地讲，通信双方在通信时需要遵循的一组规则和约定就是协议。协议主要由语义、 语法和定时（又称时序规程）三部分组成，语义规定通信双方准备“讲什么”，亦即确定协议元素的种类；语法规定通信双方“如何讲”，确定数据的信息格式、信号电平等；定时则包括速度匹配和排序等。51. 协议的定义lThe source address in a packet specifies the identity of the computer that sends the packet. lThe destination a

3、ddress specifies the identity of the computer that finally receives the packet.61. 协议的定义71. 协议的定义lOne technical definition of data communications protocol is: a set of rules, or an agreement, that determines the format and transmission（传送, 传输）of data. lLayer n on one computer communicates with layer

4、 n on another computer. 81. 协议的定义计算机网络协议和体系结构概念3. 网络体系结构2. 协议的层次结构92.协议的层次结构 为何需要将协议分层降低复杂度 更容易互通接口标准化 加速发展（更具拓展性）建立模型容易 更易理解和学习掌握102.协议的层次结构112.协议的层次结构两个系统中实体间的通信是一个十分复杂的过程，为了减少协议设计和调试 过程的复杂性，大多数网络的实现都按层次的方式来组织，每一层完成一定 的功能，每一层又都建立在它的下层之上。在所有的网络中，每一层都是通 过层间接口向上一层提供一定的服务，而把这种服务是如何实现的细节对上 层加以屏蔽。12更具体地

5、讲，如上图所示，层次结构包括以下几个含义：l第n层的实体在实现自身定义的功能时，只使用（n-1）层提供的服务。ln层向（n+1）层提供服务，此服务不仅包括n层本身所执行的功能，还包 括由下层服务提供的功能总和。l最低层只提供服务，是提供服务的基础；最高层只是用户，是使用服务的 最高层；中间各层既是下一层的用户，又是上一层服务的提供者。l仅在相邻层间有接口，且下层所提供服务的具体实现细节对上层完全屏蔽 。2.协议的层次结构lN层中的活动元素通常称为n层实体。不同机器上同一层的实体叫做对等实 体。N层实体实现的服务为n+1层所利用。在这种情况下，n层被称为服务 提供者，n+1层是服务用户。服务是在

6、服务访问点（SAPService Access Point）提供给上层使用的。N层SAP就是N+1层可以访问N层服务的地方。 每个SAP都有一个能够唯一地标识它的地址。在同样的意义上，我们可以 把电话系统中的电话插孔看成是一种SAP，而SAP地址就是这些插孔的电话 号码。要想和他人通话，就必须知道他的SAP地址（电话号码）。类似地 ，在邮政系统中，SAP地址是街名和信箱。发一封信，必须知道收信人的 SAP地址。132.协议的层次结构l相邻层之间要交换信息，在接口处也必须遵循一定的规则。如图所示，在 典型的接口上，n+1层实体通过SAP把一个接口数据单元（IDU）传递给n层 实体。IDU由服务数

7、据单元（SDU）和一些控制信息组成。SDU是将要跨越 网络传递给远方对等实体，然后上交给远方n+1层的信息。控制信息被下层 实体用来指导其功能任务的执行，但不是发送给远方对等实体的内容。14l为了传送SDU，n层实体可能把SDU分成几段，每一段加上一个头之后作 为一个独立的协议数据单元（PDU）送出。PDU被对等实体用于执行对 等协议。对等实体根据PDU头部的信息分辨哪些PDU包含数据，哪些 PDU包含控制信息，以及哪些PDU提供顺序号和计数等。l下层向上层提供的服务可以划分为面向连接的和无连接的两大类别。面 向连接的服务（也称为虚电路）类似于打电话。要和某个人通话，我们 先拿起电话，拨号码，

8、谈话，然后挂断。同样，在使用面向连接的服务 时，用户首先要建立连接，传送数据，然后释放连接。连接本质上象个 管道，发送者在管道的一端放入物体，接收者在另一端以同样的次序取 出物体。2.协议的层次结构相反，无连接服务类似于邮政系统中普通信件的投递。每个报文（信件 ）带有完整的目标地址，并且每一个报文都独立于其它报文，经由系统 选定的路线传递。在正常情况下，当两个报文发往同一目的地时，先发 的先收到。但是，也有可能先发的报文在途中延误了，后发的报文反而 先收到。而这种情况在面向连接的服务中是绝不可能发生的。 15人们用服务质量（QOS）来评价每种服务的特征。通常，可靠的服务是由 接收方确认收到的每

9、一份报文，使发送方确信它发送的报文已经到达目的 地这一方法来实现的。确认和有错时重传的处理过程增加了额外的开销和 延迟，在许多情况下这是值得的，但有时也不尽然。对于文件传输这样的 应用比较适合使用带有确认的面向连接的服务。文件的主人希望所有的比 特都按发送的次序正确地到达目的地。想要传输文件的顾客不会喜欢一个 虽然传输速度快但会不时发生混乱或丢失比特的服务。对于另外一些应用 ，由确认和重传引起的延误则是不可接受的。数字化声音的传输就是一个 例子。电话用户宁可听到线路上的一点杂音，或偶尔混淆的语音，也不喜 欢等待确认造成的延误。同样，在传输电影时，错了几个像素不会有伤大 雅，但是电影突然停顿以等

10、待传输错误的纠正却是很令人恼火的。无确认无连接的服务称作数据报服务。电报服务与此类似，它不向发送 者发回确认消息。在某些情况下，可能既希望免除建立连接的麻烦，又要 求确保信息传送的可靠。此时，可以选用有确认的数据报服务。这很象寄 出的一封挂号信又要求回执一样。当收到回执时，寄信人有绝对的把握相 信信件已到达目的地而没有在途中丢失。2.协议的层次结构16还有一种服务叫做“请求应答”服务（也是一种数据报）。使用这种服 务时，发送者传送一个查询数据报，应答数据报则包含回答信息。例如， 我们向图书馆询问某本书是否已经借出就属于这类情况。“请求应答” 服务通常被用于客户服务器模式下的通信：客户发出一个请

11、求，服务器 作出响应。l服务在形式上是由一组原语（Primitive）来描述的。这些原语供用户和 其它实体访问该服务时调用。它们通知服务提供者采取某些行动或报告某 个对等实体的活动。服务原语可以划分为如表所示的四类。现在我们以连 接的建立为例，说明原语的用法。 2.协议的层次结构17为了帮助大家更好地理解上述的四种服务原语，我们用一个简单的拨通电话 的例子来说明。设张三想给李四打电话。张三首先要拨号，这就是向电信局 发出要求电话服务的请求。张三摘机后拨李四的电话号码。这就相当于发出 Request服务原语，被叫李四的电话号码就相当于原语所携带的参数。李四的 电话振铃了，相当于服务提供者（电信局

12、的电话交换机）向李四发出 Indication服务原语，李四摘机；相当于服务用户发出Response服务原语。张 三在耳机中听见回铃声断了，知道李四摘机了，相当于服务提供者发出 Confirm服务原语，使服务用户张三知道刚才所请求的服务（拨通电话）已经 实现了，接着就可以双方通话了。 2.协议的层次结构182.协议的层次结构l当一个实体发出连接请求（CONNECT. request）之后，一个PDU（俗称分组 ）就被发送出去。 l接收方会收到一个连接指示（CONNECT. indication），被告知某处的一个 实体希望和它建立连接。收到连接指示的实体使用连接响应（CONNECT. resp

13、onse）原语表示它是否愿意建立连接。但无论是哪一种情况，请求建 立连接的一方都能够通过连接证实（CONNECT. confirm）原语获知接收方 的态度。l原语大多数都带有参数。例如，连接请求的参数可能指明要与哪台机器连 接、需要的服务类别和在该连接上使用的最大报文长度。连接指示原语的 参数可能包含呼叫者标识、需要的服务类别和建议的最大报文长度。如果 被呼实体不同意呼叫实体所建议的最大报文长度，它可以在响应原语中作 出一个反建议，呼叫方可从证实原语中获悉该反建议。这一协商的细节就 是协议的内容。例如，在两个建议的最大报文长度不一致的情况下，协议 就可能规定选择较小的值。192.协议的层次结构

14、l服务有“有证实”和“无证实”之分。有证实服务包括请求、指示、响应和证 实四个原语，而无证实服务则只有请求和指示两个原语。CONNECT服务 总是有证实的服务，因为远程对等实体必须同意才能建立连接。在另一方 面，数据传输可以是有证实的，也可以是无证实的，这取决于发送方是否 要求确认。l为了使服务的概念更清楚，让我们继续考察一个简单的面向连接服务例子 。它使用了如下所述的8个原语：（1）CONNECT. request：请求建立连接。 （2）CONNECT. indication：向被呼实体指示连接请求。 （3）CONNECT. response：被呼方用以表示接受或拒绝连接请求。 （4）CON

15、NECT. confirm：通知呼叫方建立连接的请求是否被接受。（5）DATA. request：请求发送数据。（6）DATA. indication：表示数据的到达。（7）DISCONNECT. request：请求释放连接。（8）DISCONNECT. indication：通知对等实体释放的要求。 20在本例中，CONNECT是有证实的服务（需要有明确的答复），而DISCONNECT 是无证实服务（不需要答复）。2.协议的层次结构l应该指出，服务和协议是完全不同的概念，但二者又常常被混淆在一起。 它们之间的区别很重要，所以我们在此必须再强调一次。服务是各层向它 的上层提供的一组原语。尽管

16、服务定义了该层能够为它的上层完成的操作 ，但丝毫也未涉及这些操作是如何完成的。服务定义了两层之间的接口， 上层是服务用户，下层是服务提供者 。与之相对比，协议是定义在相同层次的对等实体之间交换的帧、分组和报 文的格式及含义的一组规则。实体利用协议来实现它们的服务定义。只要 不改变提供给用户的服务，实体可以任意地改变它们的协议。这样，服务 和协议就被完全地分离开来。概括地讲，协议是概括地讲，协议是“ “水平的水平的” ”，而服务是，而服务是“ “垂直的垂直的” ”。21l我们可以把服务跟程序设计语言相类比。服务就象程序设计语言中的抽象 数据类型。抽象数据类型定义了能在一个目标上执行的操作，但并不说明 这些操作是如何实现的。协议关系到服务的实现，但对服务的用户来说是 不可见的。 2.协议的层次结构在典型的情况下，当接 收到一个服务原语