第八章网络通信和协议

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1、第八章第八章 网络通信和协议网络通信和协议uu81计算机网络通信uu82通信协议体系uu83OSI七层协议uu84TCPIP协议体系结构uu85X.25协议uu8.6帧中继uu87WAP协议81 计算机网络通信uu8.1.1网络通信的任务uu8.1.2数据通信网络的构成与分类81 计算机网络通信计算机网络通信通信的基本作用就是完成通信双方的信息交换，而几乎目前通信的基本作用就是完成通信双方的信息交换，而几乎目前所有的信息都以数据形式存在，因此可以说通信的基本作用就是所有的信息都以数据形式存在，因此可以说通信的基本作用就是完成通信双方的数据交换。完成通信双方的数据交换。8.1.1 网络通信的任务

2、网络通信的任务uu传输系统的利用传输系统的利用uu接口接口uu信号产生信号产生uu同步同步uu交换的管理交换的管理uu差错检测和纠正差错检测和纠正uu流量控制流量控制uu寻址寻址uu路由选择路由选择uu恢复恢复uu报文格式化报文格式化uu网络管理网络管理8.1.2 数据通信网络的构成与分类数据通信网络的构成与分类一广域网一广域网二局域网二局域网三无线网络三无线网络四城域网四城域网82 通信协议体系uu8.2.1协议体系结构的必要性uu8.2.2基本协议体系结构三层模型uu8.2.3协议数据单元PDU8.2.1 协议体系结构的必要性协议体系结构的必要性uu当计算机、终端等与其它数据处理设备进行数

3、据交换时，其处理当计算机、终端等与其它数据处理设备进行数据交换时，其处理过程实际上是非常复杂的。首先，这两个端点之间必须要有一个过程实际上是非常复杂的。首先，这两个端点之间必须要有一个可以进行数据交互的通道，它既可以是直接连接两个端点的电缆，可以进行数据交互的通道，它既可以是直接连接两个端点的电缆，也可以是网络等。也可以是网络等。uu事实上，一个数据交换过程的建立、实现和完成仅有信号通道是事实上，一个数据交换过程的建立、实现和完成仅有信号通道是远远不够的，它还必须至少要完成如下几项工作。远远不够的，它还必须至少要完成如下几项工作。uu 源点系统必须激活直连的数据通道，或者告知网络它的期望源点系

4、统必须激活直连的数据通道，或者告知网络它的期望终点系统标示，使网络知道该把它的数据传到何处终点系统标示，使网络知道该把它的数据传到何处uu 发送数据前，源点系统必须确定终点系统已经准备好接收数发送数据前，源点系统必须确定终点系统已经准备好接收数据据uu 源点系统的文件发送应用程序必须确定终点系统上的文件管源点系统的文件发送应用程序必须确定终点系统上的文件管理程序已经准备好接收并存储它发送的文件理程序已经准备好接收并存储它发送的文件uu 如果两个系统的文件格式不兼容，其中一个系统还必须进行如果两个系统的文件格式不兼容，其中一个系统还必须进行格式转换格式转换计算机网络协议三要素计算机网络协议三要素

5、语法：用户数据的控制信息结构及格式；语义：需要发出的控制信息，以及完成的动作和做出的响应；时序：对事件实现顺序的详细说明。8.2.2 基本协议体系结构基本协议体系结构三层模型三层模型 一一次次通通信信过过程程涉涉及及到到应应用用程程序序、计计算算机机和和网网络络三三部部分分。由由于于应应用用程程序序运运行行在在计计算算机机上上，计计算算机机连连接接到到网网络络中中，被被交交换换的的数数据据通通过过网网络络从从一一台台计计算算机机传传送送到到另另一一台台计计算算机机上上。所所以以，可可将将通通信信任任务务划分为三个相对独立的层次：网络接入层、运输层和应用层。划分为三个相对独立的层次：网络接入层、

6、运输层和应用层。uu网络接入层关心的是计算机与所连网络之间的数据交换。接入层使用什么软件取决于所用网络的类型，它们因网络采用电路交换、分组交换、局域网等不同类型而异。uu将数据交换的可靠性保障方面的机制集中到同一层中供所有应用程序共享是十分科学的，这就是运输层。uu由于各个通信终端所用的应用程序可能不同，它们之间的数据交换还必须要有一个用于支持各种不同的用户应用程序的逻辑，这就是应用层。8.2.3 协议数据单元协议数据单元PDUuu为了控制和保证这一数据交换过程的实现，除了要传送的用户数据外，还必为了控制和保证这一数据交换过程的实现，除了要传送的用户数据外，还必须传送一些控制信息。须传送一些控

7、制信息。83 OSI七层协议uu8.3.1OSI标准协议体系结构OSI七层模型uu8.3.2OSI的数据传输过程8.3.1 OSI标准协议体系结构标准协议体系结构OSI模型将计算机网络的各个方面分成了互相独立的七层，每一层都将其下面的层遮起来。在上面的层里，下面层次的细节被隐藏起来。二二OSI各层功能和标准各层功能和标准1物理层物理层2数据链路层数据链路层 3. 网络层网络层4传输层传输层5. 会话层会话层6. 表示层表示层7应用层应用层物理层（physical layer）uu考虑如何在传输媒体上传输数据比特流，而不是传输媒体或考虑如何在传输媒体上传输数据比特流，而不是传输媒体或物理设备本身

8、，主要确定与传输媒体的接口的一些特性物理设备本身，主要确定与传输媒体的接口的一些特性1.1.机械特性机械特性 接口的形状、尺寸、引线数目、排列顺序等。接口的形状、尺寸、引线数目、排列顺序等。2.2.电气特性电气特性 接口电缆上各线的电压范围。接口电缆上各线的电压范围。3.3.功能特性功能特性 指明某条线上某一电平的电压代表何种意义。指明某条线上某一电平的电压代表何种意义。4.4.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。指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 uu物理层涉及到通信在信道上传输的原始比特流。物理层涉及到通信在信道上传输的原始比特流。uu在物理层，设计的问题主

9、要是处理机械的、电气的和过程的在物理层，设计的问题主要是处理机械的、电气的和过程的接口，以及物理层下的物理传输介质等。接口，以及物理层下的物理传输介质等。uu如：如：EIA/TIA-232, V.35EIA/TIA-232, V.35用多少伏特电压表示用多少伏特电压表示1 1，多少伏特表示，多少伏特表示0 0； 一个比特持续多少微秒；网络接插件有多少针以及各针一个比特持续多少微秒；网络接插件有多少针以及各针的用途。的用途。物理层的主要功能1.1.为数据端设备提供传送数据的通路为数据端设备提供传送数据的通路数据通路可以是一个物理媒体，也可以是多个物数据通路可以是一个物理媒体，也可以是多个物理媒体

10、连接而成。一次完整的数据传输，包括激活物理媒体连接而成。一次完整的数据传输，包括激活物理连接，传送数据，终止物理连接。理连接，传送数据，终止物理连接。2.2.传输数据传输数据物理层要形成适合数据传输需要的实体，为数据物理层要形成适合数据传输需要的实体，为数据传送服务。一是要保证数据能在其上正确通过，二是传送服务。一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的带宽，以减少信道拥塞。要提供足够的带宽，以减少信道拥塞。数据链路可粗略地理解为数据通道。数据链路可粗略地理解为数据通道。物理层为终端设备间的数据通信提供传输媒体及其物理层为终端设备间的数据通信提供传输媒体及其连接，媒体是长期的，连接是有生

11、存期的。连接，媒体是长期的，连接是有生存期的。在连接生存期内，收发两端可以进行不等的一次或在连接生存期内，收发两端可以进行不等的一次或多次数据通信。多次数据通信。每次通信都要经过建立通信联络和拆除通信联络两每次通信都要经过建立通信联络和拆除通信联络两过程。这种建立起来的数据收发关系就叫作数据链路。过程。这种建立起来的数据收发关系就叫作数据链路。在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错，为了弥补物理层上的不足，为上层的影响而产生差错，为了弥补物理层上的不足，为上层提供无差错的数据传输，就要能对数据进行检错和纠错。提供无差错的数据传输

12、，就要能对数据进行检错和纠错。网络层uu网络层是网络发展的结果。在联机系统和线路网络层是网络发展的结果。在联机系统和线路交换的环境中，网络层的功能没有太大意义。当数交换的环境中，网络层的功能没有太大意义。当数据终端增多时，它们之间有中继设备相连。此时会据终端增多时，它们之间有中继设备相连。此时会出现一台终端要求不只是与唯一的一台而是能和多出现一台终端要求不只是与唯一的一台而是能和多台终端通信的情况，这就产生了把任意两台数据终台终端通信的情况，这就产生了把任意两台数据终端设备的数据链接起来的问题，也就是路由或者叫端设备的数据链接起来的问题，也就是路由或者叫寻径。另外，当一条物理信道建立之后，被一

13、对用寻径。另外，当一条物理信道建立之后，被一对用户使用，往往有许多空闲时间被浪费掉。人们自然户使用，往往有许多空闲时间被浪费掉。人们自然会希望让多对用户共用一条链路，为解决这一问题会希望让多对用户共用一条链路，为解决这一问题就出现了逻辑信道技术和虚拟电路技术。就出现了逻辑信道技术和虚拟电路技术。传输层（transport layer）uu传输层是两台计算机经过网络进行数据通信时，第一个端到传输层是两台计算机经过网络进行数据通信时，第一个端到端的层次，具有缓冲作用。当网络层服务质量不能满足要求端的层次，具有缓冲作用。当网络层服务质量不能满足要求时，它将服务加以提高，以满足高层的要求；当网络层服务

14、时，它将服务加以提高，以满足高层的要求；当网络层服务质量较好时，它只用很少的工作。传输层还可进行复用，即质量较好时，它只用很少的工作。传输层还可进行复用，即在一个网络连接上创建多个逻辑连接。在一个网络连接上创建多个逻辑连接。uu传输层也称为运输层，是两台计算机经过网络进行数据通信传输层也称为运输层，是两台计算机经过网络进行数据通信时的第一个端到端的层次，也是源端到目的端对数据传送进时的第一个端到端的层次，也是源端到目的端对数据传送进行控制从低到高的最后一层。行控制从低到高的最后一层。uu传输层的服务包括传输连接建立、数据传送、传输连接释放传输层的服务包括传输连接建立、数据传送、传输连接释放3

15、3个阶段。其中数据传送阶段可分为一般数据传送和加速数个阶段。其中数据传送阶段可分为一般数据传送和加速数据传送两种。传输层共有据传送两种。传输层共有5 5个服务类型，基本满足了对传送个服务类型，基本满足了对传送质量、传送速度和传送费用的各种不同需要。质量、传送速度和传送费用的各种不同需要。uu特别需要指出的是，所谓连接就是位于不同系统上的两个实特别需要指出的是，所谓连接就是位于不同系统上的两个实体之间发生的临时性的逻辑关联。体之间发生的临时性的逻辑关联。会话层（session layer）uu会话层，表示层，应用层构成开放系统的会话层，表示层，应用层构成开放系统的高高3 3层，面对应用层，面对应

16、用进程提供分布处理，对话管理，信息表示，恢复最后的差错等。进程提供分布处理，对话管理，信息表示，恢复最后的差错等。会话层同样要担负应用进程服务要求，而运输层不能完成的那部会话层同样要担负应用进程服务要求，而运输层不能完成的那部分工作，给运输层功能差距以弥补。主要的功能是对话管理，数分工作，给运输层功能差距以弥补。主要的功能是对话管理，数据流同步和重新同步。要完成这些功能，需要由大量的服务单元据流同步和重新同步。要完成这些功能，需要由大量的服务单元功能组合，已经制定的功能单元已有几十种。功能组合，已经制定的功能单元已有几十种。uu会话层提供的服务可使应用建立和维持会话，并能使会话会话层提供的服务

17、可使应用建立和维持会话，并能使会话获得同步。会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验获得同步。会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要. .uu会话层标准为了使会话连接建立阶段能进行功能协商，也会话层标准为了使会话连接建立阶段能进行功能协商，也为了便于其它国际标准参考和引用，定义了为了便于其它国际标准参考和引用，定义了1212种功能单元。各个种功能单元。各个系统可根据自身情况和需要，以核心功能服务单元为基础，选配系统可根据自身情况和需要，以核心功能服务单元为基础，选配其他功能单元组成合理

18、的会话服务子集。其他功能单元组成合理的会话服务子集。表示层（presentation layer）会话层以下5层完成了端到端的数据传送，并且是可靠，无差错的传送。但是数据传送只是手段而不是目的，最终是要实现对数据的使用。由于各种系统对数据的定义并不完全相同，最易明白的例子是键盘，其上的某些键的含义在许多系统中都有差异。这自然给利用其它系统的数据造成了障碍。表示层和应用层就担负了消除这种障碍的任务。uu表示层为异种机通信提供一种公共语言，以便表示层为异种机通信提供一种公共语言，以便能进行互操作。这种类型的服务之所以需要，是因能进行互操作。这种类型的服务之所以需要，是因为不同的计算机体系结构使用的

19、数据表示法不同。为不同的计算机体系结构使用的数据表示法不同。例如，例如，IBMIBM主机使用主机使用EBCDICEBCDIC编码，而大部分编码，而大部分PCPC机机使用的是使用的是ASCIIASCII码。在这种情况下，便需要会话层码。在这种情况下，便需要会话层来完成这种转换。来完成这种转换。uu对于用户数据来说，可以从两个侧面来分析，对于用户数据来说，可以从两个侧面来分析，一个是数据含义被称为语义，另一个是数据的表示一个是数据含义被称为语义，另一个是数据的表示形式，称做语法。像文字，图形，声音，文种，压形式，称做语法。像文字，图形，声音，文种，压缩，加密等都属于语法范畴。表示层设计了缩，加密等

20、都属于语法范畴。表示层设计了3 3类类1515种功能单位，其中上下文管理功能单位的作用就是种功能单位，其中上下文管理功能单位的作用就是沟通用户间的数据编码规则，以便双方有一致的数沟通用户间的数据编码规则，以便双方有一致的数据形式，能够互相认识。据形式，能够互相认识。应用层（application layer） 应用层是开放系统的最高层，是直接为应用进程提供服应用层是开放系统的最高层，是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时，务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务。其服务元素分为两类：公完成一系列业务处理所需的服务。其服务

21、元素分为两类：公共应用服务元素共应用服务元素CASECASE和特定应用服务元素和特定应用服务元素SASESASE。CASECASE提供最基本的服务，它成为应用层中任何用户和提供最基本的服务，它成为应用层中任何用户和任何服务元素的用户，主要为应用进程通信和分布系统实现任何服务元素的用户，主要为应用进程通信和分布系统实现提供基本的控制机制。提供基本的控制机制。特定服务特定服务SASESASE则要满足一些特定服务，如文卷传送，则要满足一些特定服务，如文卷传送，访问管理，作业传送，银行事务，订单输入等。这些将涉及访问管理，作业传送，银行事务，订单输入等。这些将涉及到虚拟终端，作业传送与操作，文卷传送及

22、访问管理，远程到虚拟终端，作业传送与操作，文卷传送及访问管理，远程数据库访问，图形核心系统，开放系统互连管理等等。数据库访问，图形核心系统，开放系统互连管理等等。8.3.2 OSI的数据传输过程的数据传输过程84 TCPIP协议体系结构uu8.4.1TCP/IP8.4.1TCP/IP协议体系结构协议体系结构uu8.4.2TCP8.4.2TCP和和IPIP的功能的功能uu8.4.3TCP/IP8.4.3TCP/IP的操作过程的操作过程uu8.4.4TCP/IP8.4.4TCP/IP协议族协议族uu8.4.5IPv68.4.5IPv68.4.1 TCP/IP协议体系结构协议体系结构uuTCPTCP

23、IPIP协议模型体系将通信任务分割成五个相对独立的层次，协议模型体系将通信任务分割成五个相对独立的层次，从下到上依次是物理层、网络接入层、互联网层、主机对主机层从下到上依次是物理层、网络接入层、互联网层、主机对主机层或运输层、应用层。或运输层、应用层。 uu物理层负责数据传输设备与传输媒体或网络之间的物理接口，主物理层负责数据传输设备与传输媒体或网络之间的物理接口，主要定义了传输媒体的特点、信号状态、数据率等诸如此类的特征。要定义了传输媒体的特点、信号状态、数据率等诸如此类的特征。uu网络接入层主要负责端系统网络接入层主要负责端系统( (服务器、工作站等服务器、工作站等) )和与其连接的网和与

24、其连接的网络之间的数据交换过程，为与同一个网络相连的两个系统提供网络之间的数据交换过程，为与同一个网络相连的两个系统提供网络接入并且为它们的数据选择路由以穿越网络络接入并且为它们的数据选择路由以穿越网络uu当进行数据交换的两个设备分别连接在不同的网络中时，就需要当进行数据交换的两个设备分别连接在不同的网络中时，就需要由互联网层来负责完成数据横越多个网络到达目的的任务。由互联网层来负责完成数据横越多个网络到达目的的任务。uu运输层是数据可靠交换的保证。也是就说，运输层提供可靠性机运输层是数据可靠交换的保证。也是就说，运输层提供可靠性机制供所有应用程序共享，确保所有传输数据都能顺利到达目的应制供所

25、有应用程序共享，确保所有传输数据都能顺利到达目的应用程序，且其到达顺序与发送顺序一致。用程序，且其到达顺序与发送顺序一致。uu应用层包含用于支持各种不同用户应用程序的逻辑，使使用不同应用层包含用于支持各种不同用户应用程序的逻辑，使使用不同表示机制的终端能够顺利实现通信会话的功能。表示机制的终端能够顺利实现通信会话的功能。8.4.2 TCP和和IP的功能的功能一一一一TCPTCP的功能的功能的功能的功能uuTCPTCP为传输提供了数据流传输、可靠性及有效流量控制、全双工为传输提供了数据流传输、可靠性及有效流量控制、全双工操作和多路复用技术等多项功能。操作和多路复用技术等多项功能。uu数据流传输指

26、交付一个由序列号定义的无结构字节流，再传给数据流传输指交付一个由序列号定义的无结构字节流，再传给IPIP进行发送。进行发送。uu可靠性及有效性控制通过面向连接的、端到端的可靠数据报发送可靠性及有效性控制通过面向连接的、端到端的可靠数据报发送来保证，允许设备处理丢失、延时、重复及读错的包，其超时机来保证，允许设备处理丢失、延时、重复及读错的包，其超时机制则允许设备监测丢失包并请求重发。制则允许设备监测丢失包并请求重发。uuTCPTCP为应用之间的数据传输提供可靠链接，它在为应用之间的数据传输提供可靠链接，它在TCPPDUTCPPDU的段首的段首中包含源端口和目的端口值，分别标识出两个中包含源端口

27、和目的端口值，分别标识出两个TCPTCP实体上的应用，实体上的应用，通过连接期间一个实体对另一个实体的通过连接期间一个实体对另一个实体的TCPTCP报文的跟踪，随时调报文的跟踪，随时调整流量、恢复丢失或损坏的报文数据，确保传输数据的正确性，整流量、恢复丢失或损坏的报文数据，确保传输数据的正确性，为上层应用提供可靠的服务。为上层应用提供可靠的服务。 二二二二IPIP的功能的功能的功能的功能uuIPIP协议使我们能够唯一标识网络中的每一台电脑。协议使我们能够唯一标识网络中的每一台电脑。uuIPIP是一个无连接的协议，它在交换数据前并不建立会话，是一个无连接的协议，它在交换数据前并不建立会话，只负责

28、在主机间寻址并为数据包设定路由而不保证正确只负责在主机间寻址并为数据包设定路由而不保证正确传递。另一方面，传递。另一方面，IPIP在数据被收到时不需要收到确认，在数据被收到时不需要收到确认，所以说所以说IPIP是不可靠的协议。是不可靠的协议。 uu当当IPIP的目标地址是本地时，的目标地址是本地时，IPIP就将数据包直接传给那个就将数据包直接传给那个主机；如果目标地址为远程地址的话，主机；如果目标地址为远程地址的话，IPIP将首先在本地将首先在本地路由表中查找远程主机的路由。如果找到一个路由，路由表中查找远程主机的路由。如果找到一个路由，IPIP就用它传送数据包；如果没找到，就会将数据包发送到

29、就用它传送数据包；如果没找到，就会将数据包发送到源主机的缺省网关也就是路由器上。源主机的缺省网关也就是路由器上。uu在下一主机，包被发送到在下一主机，包被发送到TCPTCP或或UDPUDP。每个路由器都要。每个路由器都要重复上述过程，直到包到达最终目的地。当包到达最终重复上述过程，直到包到达最终目的地。当包到达最终目的地后，目的地后，IPIP负责将这些小包组装恢复成原来的包。负责将这些小包组装恢复成原来的包。 8.4.3 TCP/IP的操作过程的操作过程主机能够通过子网向另一个主机发送数据，如果目的主机在主机能够通过子网向另一个主机发送数据，如果目的主机在另一个子网上，那么就向某个路由器发送数

30、据，由这个路由器进另一个子网上，那么就向某个路由器发送数据，由这个路由器进行数据转发。行数据转发。8.4.4 TCP/IP协议族协议族8.4.5 IPv6uu一一一一IPv6IPv6简介简介简介简介uuIPv6(InternetProtocolVersion6)IPv6(InternetProtocolVersion6)全称全称“ “互联网协议第互联网协议第6 6版版” ”，是，是IETFIETF设计的用于替代现行设计的用于替代现行IPIP协议协议IPv4IPv4的下一代的下一代IPIP协协议。议。uu目前广泛使用的目前广泛使用的IPv4IPv4暴露出许多问题，最严重的就是暴露出许多问题，最严

31、重的就是IPIP地址资源地址资源短缺的问题。短缺的问题。uuIPv6IPv6采用采用128128位地址长度，其地址资源是位地址长度，其地址资源是IPv4IPv4的的21282322128232296296倍！几乎可以不受限制地提供地址。倍！几乎可以不受限制地提供地址。uu此外，此外，IPv6IPv6的设计还考虑了的设计还考虑了IPv4IPv4中解决不好的其它几个问题。中解决不好的其它几个问题。相比于相比于IPv4IPv4，IPv6IPv6主要具有六个方面的优势：扩大地址空间、主要具有六个方面的优势：扩大地址空间、提高网络的整体吞吐量、改善服务质量提高网络的整体吞吐量、改善服务质量QoSQoS、

32、安全性有更好的保、安全性有更好的保证、支持即插即用和移动性、更好实现多播功能。证、支持即插即用和移动性、更好实现多播功能。85 X.25协议uu8.5.1网络交换技术简介uu8.5.2X.25简介uu8.5.3X.25和电路交换的性能分析uu8.5.1 网络交换技术简介网络交换技术简介uu一、电路交换方式一、电路交换方式uu当用户要求发送数据时，交换机就在主叫用户终端和被叫当用户要求发送数据时，交换机就在主叫用户终端和被叫用户终端之间建立一条双工的物理传输通路用户终端之间建立一条双工的物理传输通路 uu一种预分配线路资源的系统，即在一次接续中将线路资源一种预分配线路资源的系统，即在一次接续中将

33、线路资源预先分配给一对用户专用，接续期间不管这条线路上实际预先分配给一对用户专用，接续期间不管这条线路上实际有无数据传输，线路都一直由通信双方专有，直到它们结有无数据传输，线路都一直由通信双方专有，直到它们结束通信拆除连接为止。束通信拆除连接为止。二、分组交换方式二、分组交换方式一种存储转发的交换方式，它将需要传送的信息划分为一定长一种存储转发的交换方式，它将需要传送的信息划分为一定长度的分组，以分组为单位进行数据的存储转发。每个分组信息都带度的分组，以分组为单位进行数据的存储转发。每个分组信息都带有接收地址和发送地址的标识，在传送数据分组之前，必须首先建有接收地址和发送地址的标识，在传送数据

34、分组之前，必须首先建立虚电路，然后依序传送。立虚电路，然后依序传送。uu分组交换网络利用率远远高于电路交换，具有传分组交换网络利用率远远高于电路交换，具有传输质量高、可靠性高等优点。输质量高、可靠性高等优点。uu由于不再有直接连接两个通信端点之间的线路，由于不再有直接连接两个通信端点之间的线路，其传输采用的是存储其传输采用的是存储-转发方式，数据包在传输转发方式，数据包在传输过程中可能会经过若干个中间站点才能到达目的过程中可能会经过若干个中间站点才能到达目的端点。端点。uu这样一来，每个数据包在路由中每个站点处可能这样一来，每个数据包在路由中每个站点处可能产生传输延迟，有时甚至可达几百毫秒。产

35、生传输延迟，有时甚至可达几百毫秒。uu此外，在传送分组数据时还需要一定的额外开销，此外，在传送分组数据时还需要一定的额外开销，用于告知各站点该包的下一跳目的地等信息，才用于告知各站点该包的下一跳目的地等信息，才可能保证数据最后被目的终端正确接收。可能保证数据最后被目的终端正确接收。uu所以，分组交换不适宜在实时性要求高、信息量所以，分组交换不适宜在实时性要求高、信息量大的场合下使用。大的场合下使用。 三三 帧中继帧中继 帧中继处于开放系统帧中继处于开放系统OSIOSI参考模型的第二层，由于链路层上的数据参考模型的第二层，由于链路层上的数据单元一般被称作帧，故称之为帧中继单元一般被称作帧，故称之

36、为帧中继FRFR。它将。它将X.25X.25中通过分组节点时用中通过分组节点时用以纠正差错和防止拥塞的重发、流量控制处理过程简化，把其中大部分以纠正差错和防止拥塞的重发、流量控制处理过程简化，把其中大部分处理由网内移到网外的端系统中来实现，从而简化了节点处理过程处理由网内移到网外的端系统中来实现，从而简化了节点处理过程, ,缩短缩短了数据分组在节点上的处理时间了数据分组在节点上的处理时间, ,大大提高了传输信道的利用率。大大提高了传输信道的利用率。帧中继是一种快速分组技术，它动态分配传输带宽和以及可改变帧帧中继是一种快速分组技术，它动态分配传输带宽和以及可改变帧的长度，具有高效性、经济、灵活等

37、优点，适用于处理突发性信息和可的长度，具有高效性、经济、灵活等优点，适用于处理突发性信息和可变长度帧的信息，是局域网互连的最佳选择。变长度帧的信息，是局域网互连的最佳选择。四、信元方式四、信元方式 将信息以信元为单位进行传送，信元由包含地址和控制将信息以信元为单位进行传送，信元由包含地址和控制信息的信元头以及用户数据两部分组成。信元方式所发送的信息的信元头以及用户数据两部分组成。信元方式所发送的信元长度固定，传输过程中网络中间节点处不对其中用户数信元长度固定，传输过程中网络中间节点处不对其中用户数据进行检查。据进行检查。信元方式也是一种快速分组技术，它将信息通过适配层信元方式也是一种快速分组技

38、术，它将信息通过适配层切割成固定长度的信元，适用于各种类型信息的传输，是提切割成固定长度的信元，适用于各种类型信息的传输，是提供综合业务的网络技术基础。供综合业务的网络技术基础。8.5.2 X.25简介简介uuX.25X.25定义了数据终端设备定义了数据终端设备DTEDTE与基带与基带ModemModem、交换机、交换机等等DCEDCE设备之间的点对点互操作。当一台设备之间的点对点互操作。当一台 DTEDTE设备向设备向另一台另一台 DTEDTE发出通信会话连接请求时，就需要建立发出通信会话连接请求时，就需要建立 X.25X.25会话业务，接收请求的会话业务，接收请求的 DTEDTE设备端可以

39、同意或设备端可以同意或拒绝该连接。如果同意，两个系统便开始进行全双工通拒绝该连接。如果同意，两个系统便开始进行全双工通信传输信传输. .通信过程中，通信双方的任意一台通信过程中，通信双方的任意一台 DTEDTE设备都设备都可以终止该连接行为。一旦会话终止，则需要进一步发可以终止该连接行为。一旦会话终止，则需要进一步发送建立新会话的请求才可以重新开始通信。送建立新会话的请求才可以重新开始通信。X.25X.25采用采用虚电路数据包通信方式，这又可具体再分为交换虚电路虚电路数据包通信方式，这又可具体再分为交换虚电路和永久虚电路。和永久虚电路。uuX.25X.25规范是一个协议集，包括规范是一个协议集

40、，包括X.3X.3、X.28X.28、X.29X.29、X.75X.75和和X.21X.21等，包括等，包括OSIOSI模型中模型中1 1到到3 3层的功能。层的功能。物理层物理层物理层物理层也称也称X X2121接口，它描述协议的物理环境接口，定接口，它描述协议的物理环境接口，定义从义从DTEDTE（如计算机、终端设备等）到（如计算机、终端设备等）到X X2525分组交换分组交换网络中的附件结点的物理电气接口，网络中的附件结点的物理电气接口， 链路访问层链路访问层链路访问层链路访问层定义象帧序列那样的数据传输方式，为会话提供数定义象帧序列那样的数据传输方式，为会话提供数据帧结构规定、错误检查

41、和流控制机制，保证据帧结构规定、错误检查和流控制机制，保证DTEDTE和和DCEDCE之间的可靠通信传输。具体包括四种协议：之间的可靠通信传输。具体包括四种协议： 分组层分组层分组层分组层 PLPPLP描述网络层中分组交换网络的数据传输协议，定义描述网络层中分组交换网络的数据传输协议，定义了通过分组交换网的可靠虚电路，提供点对点而非点对了通过分组交换网的可靠虚电路，提供点对点而非点对多点的数据发送。多点的数据发送。8.5.3 X.25和电路交换的性能分析和电路交换的性能分析uu电路交换中，一旦线路接通后，就形成了一条端对端电路交换中，一旦线路接通后，就形成了一条端对端( (用户终端用户终端和被

42、叫终端之间和被叫终端之间) )的信息专用通路，直到线路拆除，具有如下基的信息专用通路，直到线路拆除，具有如下基本特点：本特点：uu 信息传输延迟小，就给定的接续路由来说，传输延迟是固定信息传输延迟小，就给定的接续路由来说，传输延迟是固定不变的；不变的；uu 信息编码方法、信息格式以及传输控制程序等都不受限制，信息编码方法、信息格式以及传输控制程序等都不受限制，即它向用户提供的通路是透明的；即它向用户提供的通路是透明的；uu 电路接续时间长、线路利用率低。电路接续时间长、线路利用率低。uuX.25X.25分组传输方式使多个用户共享一条传输线路，线路利用率分组传输方式使多个用户共享一条传输线路，线

43、路利用率必然大大提高；但它通过路由器共享端口传输，在分组数据中增必然大大提高；但它通过路由器共享端口传输，在分组数据中增加了控制信息等，自然会产生一定的分发延迟。虽然许多网络可加了控制信息等，自然会产生一定的分发延迟。虽然许多网络可通过选择回避拥挤区域的路由来支持过载通信量，但随着访问网通过选择回避拥挤区域的路由来支持过载通信量，但随着访问网络人数的增多，用户还是可以感觉到性能变慢了。与此相反，面络人数的增多，用户还是可以感觉到性能变慢了。与此相反，面向电路的网络在两点之间提供的是一个固定带宽的专用线路，它向电路的网络在两点之间提供的是一个固定带宽的专用线路，它不能适应超过该带宽的传输的要求。

44、不能适应超过该带宽的传输的要求。8.6 帧中继uu8.6.1帧中继简介uu8.6.2帧中继技术uu8.6.3帧中继网络8.6.1 帧中继简介帧中继简介uu帧中继技术由ITU于1988年中颁布，仅完成OSI物理层和链路层的核心功能，将流量控制、纠错等任务留给智能终端去完成，大大简化了节点机之间的协议，提高了传输速率。uu帧中继技术的出现以及发展基于分组交换技术充分进步、数字与光纤传输线路逐渐取代模拟线路、用户终端日益智能化等技术发展背景，所以说，帧中继是由X.25发展而来的快速分组交换技术，但其性能高于X.25。8.6.2 帧中继技术帧中继技术一帧中继技术简介一帧中继技术简介uu 帧中继技术主要

45、用于数据传输业务，它使用帧中继协议将数据信息以帧的帧中继技术主要用于数据传输业务，它使用帧中继协议将数据信息以帧的形式传送，是广域网通信的一种方式；形式传送，是广域网通信的一种方式；uu 帧中继采用逻辑连接而非物理连接，在一个物理连接上复用多个逻辑连接，帧中继采用逻辑连接而非物理连接，在一个物理连接上复用多个逻辑连接，可实现带宽复用和动态分配；可实现带宽复用和动态分配；uu 帧中继协议是对帧中继协议是对X.25X.25协议的简化，因此其处理效率很高，网络吞吐量大，协议的简化，因此其处理效率很高，网络吞吐量大，通信时延低，帧中继用户的接入速率在通信时延低，帧中继用户的接入速率在64kbit/s6

46、4kbit/s至至2Mbit/s2Mbit/s，甚至可达到，甚至可达到34Mbit/s34Mbit/s；uu 帧中继的帧信息长度远比帧中继的帧信息长度远比X.25X.25分组长度要长，其最大帧长度可达分组长度要长，其最大帧长度可达1600Byte/1600Byte/帧，适合于封装局域网数据单元、传送突发业务如压缩视频业务、帧，适合于封装局域网数据单元、传送突发业务如压缩视频业务、WWWWWW业务等。业务等。 二帧中继的带宽控制技术二帧中继的带宽控制技术在帧中继技术中，用户向帧中继业务供应商预定的是约定信息速率CIR，而实际使用过程中用户可以以高于CIR的速率发送数据却不必承担额外的费用。帧中继

47、技术由于其自身特点和优势，适用于以下三种情况：uu用户数据通信的带宽范围在64kbit/s2Mbit/s之间、参与通信的终端多于两个时；uu通信距离较长、而用户希望获得较高的性价比服务时；uu当传输数据业务中突发性数据较多时。8.6.3 帧中继网络帧中继网络 一帧中继网络的特点一帧中继网络的特点一帧中继网络的特点一帧中继网络的特点帧中继可应用于帧中继可应用于InternetInternet互联网接入，主要是局互联网接入，主要是局域网互联、将局域网连入广域网如域网互联、将局域网连入广域网如INTERNETINTERNET、建立虚、建立虚拟专用网以及拟专用网以及ATMATM网络的数据业务接入四个方

48、面。具有网络的数据业务接入四个方面。具有以下几个特点。以下几个特点。uu 成熟的国际标准成熟的国际标准uu 协议简单协议简单uu传输速率高传输速率高uu 支持突发传送支持突发传送uu 提供永久虚电路提供永久虚电路PVCPVC和交换虚电路和交换虚电路SVCSVC两种虚电路两种虚电路方式方式uu 兼容兼容ATMATM技术并支持多种协议业务技术并支持多种协议业务二帧中继网络接入标准二帧中继网络接入标准大致分为六个部分，分别是：大致分为六个部分，分别是：uu物理层接口规程：是用户设备与帧中继网之间的物理层物理层接口规程：是用户设备与帧中继网之间的物理层接口；接口；uu数据链路传输控制规程：包括帧中继帧

49、结构、地址格式、数据链路传输控制规程：包括帧中继帧结构、地址格式、寻址方式以及传输方面的规定；寻址方式以及传输方面的规定；uuSVCSVC信令规程：提供帧中继交换中虚电路实现控制功能信令规程：提供帧中继交换中虚电路实现控制功能所使用的信令；所使用的信令；uu业务参数和服务质量：吞吐量、接入速率业务参数和服务质量：吞吐量、接入速率(AR)(AR)、承诺信、承诺信息速率息速率(CIR)(CIR)、承诺突发尺寸、承诺突发尺寸( (BcBc) )、超过的突发尺寸、超过的突发尺寸(Be)(Be)等；等；uuPVCPVC管理规程：描述管理规程：描述UNIUNI如何相互交换有关链路连接整如何相互交换有关链路

50、连接整体性、体性、PVCPVC当前状态、当前状态、PVCPVC的增加或删除等一些信息；的增加或删除等一些信息；uu拥塞控制：拥塞控制：UNIUNI接口处对拥塞的控制管理规程。接口处对拥塞的控制管理规程。87 WAP协议uu8.7.1WAP协议简介uu8.7.2WAP的结构体系uu873WAP的回顾与展望8.7.1 WAP协议简介协议简介uu无线应用协议无线应用协议WAPWAP（WirelessApplicationProtocolWirelessApplicationProtocol）是移动）是移动InternetInternet应用程序的标准通信协议之一，用于无线通信网络与有应用程序的标准通

51、信协议之一，用于无线通信网络与有线数据网络之间的数据交换。线数据网络之间的数据交换。uuWAPWAP定义了一个分层的、可压缩和扩展的体系结构，为无线定义了一个分层的、可压缩和扩展的体系结构，为无线InternetInternet提供全面解决方案，旨在通过定义一个开放的全球无线提供全面解决方案，旨在通过定义一个开放的全球无线应用框架和网络协议标准，将应用框架和网络协议标准，将InternetInternet和高级数据业务以智能信和高级数据业务以智能信息传送的方式引入数字移动电话、寻呼机和个人数字助理息传送的方式引入数字移动电话、寻呼机和个人数字助理PDAPDA等等无线终端，并实现兼容和互操作。无

52、线终端，并实现兼容和互操作。uu此外，此外，WAPWAP还可以通过还可以通过WWWWWW：MMMMMM（MobilemediaMobilemediamodemode）模式，让移动终端进入互联网）模式，让移动终端进入互联网WWWWWW站点。站点。 uuWAPWAP提供了一种应用开发环境和运行环境，支持嵌入式操作系统，提供了一种应用开发环境和运行环境，支持嵌入式操作系统，就终端而言，就终端而言，WAPWAP支持大部分无线设备；在传输网络上，支持大部分无线设备；在传输网络上，WAPWAP也可以支持如也可以支持如GSMGSM、CDMACDMA等；它还可支持第三代移动通信系等；它还可支持第三代移动通信系

53、统。统。uuWAPWAP针对无线网络带宽窄、信号传输延迟大等特点进行优化设计，针对无线网络带宽窄、信号传输延迟大等特点进行优化设计，在不改变任何现有移动通信网络协议的基础上，根据其目的把在不改变任何现有移动通信网络协议的基础上，根据其目的把InternetInternet的一系列协议规范引入到无线网络中。的一系列协议规范引入到无线网络中。8.7 .2 WAP的结构体系的结构体系一一一一 WAPWAP的结构的结构的结构的结构WAPWAP协议栈是一个可伸缩扩展的分层结构，其中每一层都能够协议栈是一个可伸缩扩展的分层结构，其中每一层都能够被上层以及其它服务和应用访问。被上层以及其它服务和应用访问。W

54、APWAP采用采用C/SC/S客服结构，在无线客服结构，在无线终端设备如手机中安放简单的微浏览器终端设备如手机中安放简单的微浏览器MbMb，而将智能处理部分放，而将智能处理部分放在在WAPGateway/ProxyWAPGateway/Proxy上。上。WAPWAP协议结构包括应用层协议结构包括应用层WAEWAE（WirelessapplicationWirelessapplicationEnvironmentEnvironment）、会话层）、会话层WSPWSP（WirelessSessionProtocolWirelessSessionProtocol）、）、交易层交易层WTPWTP（Wi

55、relessTransactionWirelessTransaction）、安）、安全层全层WTLSWTLS（WirelessTransportWirelessTransportLayerSecurityLayerSecurity）和传输层）和传输层WDPWDP（WirelessDatagramProtocolWirelessDatagramProtocol）五个部分。）五个部分。uu8.7.4 ATM8.7.4 ATM与与与与TCP/IPTCP/IP对比对比对比对比 uu8.7.5 ATM8.7.5 ATM技术在计算机通信网的应用举例技术在计算机通信网的应用举例技术在计算机通信网的应用举例技

56、术在计算机通信网的应用举例LANE LANE uu8 88 WAP8 WAP协议协议协议协议uu8.8.1 WAP8.8.1 WAP协议简介协议简介协议简介协议简介uu二与二与二与二与OSIOSI和和和和TCP/IPTCP/IP的结构比较的结构比较的结构比较的结构比较8.8.2 WAP的结构体系的结构体系一、一、WAP的结构的结构uu应用层应用层无线应用环境无线应用环境WAEuu会话层会话层无线会话协议无线会话协议WSPuu交易层交易层无线办理协议无线办理协议WTPuu安全层安全层无线传输层安全性无线传输层安全性WTLSuu传输层传输层无线数据报协议无线数据报协议WDP二与二与OSI和和TCP

57、/IP的结构比较的结构比较uuTCP/IPTCP/IP和和WAPWAP在功能上是有不同的，这是由于两个协议在功能上是有不同的，这是由于两个协议各自不同的定位造成的。它们的功能在各自不同的定位造成的。它们的功能在OSIOSI结构中的相应结构中的相应层次分别是层次分别是TCP/IPTCP/IP为为3 37 7层和层和WAPWAP为为4 47 7层。层。uu其次，其次，TCP/IPTCP/IP的应用层实际上涵盖了的应用层实际上涵盖了OSIOSI的高三层功能，的高三层功能， 这在这在InternetInternet发展初期数据应用类型相对简单和网络速率发展初期数据应用类型相对简单和网络速率较低时是有益

58、的。但是当较低时是有益的。但是当IPIP电话、视频业务和多媒体业务电话、视频业务和多媒体业务出现并逐步成为主流出现并逐步成为主流IPIP业务时，它的不足也逐渐暴露出来。业务时，它的不足也逐渐暴露出来。WAPWAP协议栈部分恢复了协议栈部分恢复了OSIOSI的高三层业务，这更适应日趋的高三层业务，这更适应日趋复杂的数据应用和服务，尤其在无线移动电子商务环境中复杂的数据应用和服务，尤其在无线移动电子商务环境中更是如此。更是如此。uu第三，第三，TCP/IPTCP/IP和和WAPWAP协议栈在传输层差异巨大，前者以协议栈在传输层差异巨大，前者以面向连接的面向连接的TCPTCP作为作为Internet

59、Internet的主体，而后者则以无连接的主体，而后者则以无连接的的WDPWDP协议做为广域无线移动数据网的关键。协议做为广域无线移动数据网的关键。 883 WAP的回顾与展望的回顾与展望uu19971997年，全球年，全球9090多家大厂商成立了多家大厂商成立了WAPForumWAPForum论坛共同开发论坛共同开发无线应用协议，并在无线应用协议，并在19981998年夏正式推出了年夏正式推出了WAP1.0WAP1.0版，后续版版，后续版本本WAP1.1WAP1.1、WAP1.2WAP1.2分别于分别于19991999年年6 6月、月、1212月接连出台。月接连出台。uu由于移动设备、移动网

60、络本身存的诸多局限，其推广普及受到了由于移动设备、移动网络本身存的诸多局限，其推广普及受到了极大阻碍。极大阻碍。uu随着随着2.5G2.5G移动技术移动技术GPRSGPRS网和网和CDMA1XCDMA1X的逐渐完善，提供了比的逐渐完善，提供了比原来高得多的数据速率，再加上原来高得多的数据速率，再加上WAPWAP本身也日渐成熟并推出了本身也日渐成熟并推出了2.02.0版本，现在版本，现在WAPWAP的应用已遍布所有移动通信行业，成为移动的应用已遍布所有移动通信行业，成为移动营运的主要业务之一。营运的主要业务之一。uu人们现在可以使用人们现在可以使用WAPWAP移动终端如手机、笔记本电脑等，随时随

61、移动终端如手机、笔记本电脑等，随时随地通过地通过InternetInternet和和IntranetIntranet进行信息交流，完成各种移动电子进行信息交流，完成各种移动电子商务如签订合同、预定预购、帐务查询、转帐支付等。商务如签订合同、预定预购、帐务查询、转帐支付等。uu总之，无线应用协议总之，无线应用协议WAPWAP基于在移动中接入基于在移动中接入InternetInternet的需求而的需求而产生，它是一个应用协议，通过各种移动通信承载技术来实现其产生，它是一个应用协议，通过各种移动通信承载技术来实现其数据连接功能。数据连接功能。WAPWAP是是TCP/IPTCP/IP协议栈的一种继承和发展，它实协议栈的一种继承和发展，它实际上是针对广域无线移动环境的一种优化协议。际上是针对广域无线移动环境的一种优化协议。