开放系统互连参考模型七层协议

第3章 计 算 机 网 络 体 系 结 构网 络 体 系 结 构OSI参 考 模 型TCP/IP体 系 结 构 3.1 网 络 体 系 结 构一 、 网 络 体 系 结 构 的 基 本 概 念 1、 网 络 层 次 体 系 结 构 主 要 包 括 四 个 要 素 ： 实 体 、 系 统 、 层 、 协 议 。系统中能够收发信息和处理信息的任何东西。包含一个或多个实体 ，具有信息处理和通信功能的整体。通常一个系统总是硬件、软件两部分的有机结合。 是处理复杂问题的一种结构化技术。 是在系统中两实体间完成通信或服务所必须遵循的规则和约定的集合。 协议又包含三个要素：语法、语义、时序。 语法：数据结构、编码和信号电平等。语义：用于协调和差错处理的控制信息。时序：传输速率匹配和事件先后顺序。 2、 计 算 机 网 络 体 系 结 构 指网络通信功能的层次构成、各层的通信协议规范和相邻层的接口协议规范的集合模型。 3、 层 次 式 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 。不 同 的 网 络 ， 其 层 的 数 量 、 各 层 的 名 字 、 内 容 和 功能 不 尽 相 同 ， 然 而 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 。 层 次 结 构 的 好 处 在 于 使 每 一 层 实 现 一 种 相 对 独 立 的功 能 。 每 一 层 不 必 知 道 下 面 一 层 是 如 何 实 现 的 ， 只要 知 道 下 层 通 过 层 间 接 口 提 供 的 服 务 是 什 么 ， 以 及本 层 应 向 上 层 提 供 什 么 样 的 服 务 ， 就 能 独 立 地 设 计 。由 于 系 统 已 经 被 分 解 为 相 对 简 单 的 若 干 层 次 ， 故 易于 实 现 和 维 护 。 当 由 于 技 术 的 变 化 或 其 它 原 因 某 层的 实 现 需 要 更 新 或 替 换 时 ， 只 要 它 和 上 、 下 层 的 接口 服 务 关 系 不 变 ， 则 其 它 层 次 都 不 受 影 响 ， 从 而 具有 很 大 的 灵 活 性 。 分 层 结 构 易 于 交 流 、 易 于 理 解 和易 于 标 准 化 ， 对 于 计 算 机 网 络 这 种 涉 及 两 个 和 更 多个 实 体 间 通 信 的 系 统 就 更 有 其 优 越 性 。 二 、 网 络 层 次 划 分 的 原 则 1980年 ， H.Zimmerman提 出 了 网 络 层次 划 分 的 基 本 原 则 ： (1) 层 次 适 中 ， 当 必 须 要 有 不 同 级 的 抽 象时 ， 设 立 一 层 。 (2) 界 面 清 晰 ， 当 所 提 供 的 服 务 容 易 描 述时 ， 作 为 层 次 间 的 界 面 ， 应 使 通 过 界 面 的信 息 量 最 少 。 (3) 当 某 层 功 能 实 现 技 术 明 显 地 与 别 层 不同 时 ， 单 独 设 立 一 层 。 (4) 功 能 相 似 的 放 在 同 一 层 。(5) 根 据 过 去 成 功 的 经 验 分 层 。(6) 功 能 具 有 独 立 性 ,并 能 局 部 化 时 ， 单 设一 层 。(7) 每 层 只 与 上 下 相 邻 层 有 接 口 关 系 ， 而与 其 他 层 无 关 。(8) 对 数 据 做 不 同 处 理 时 可 分 层 。 (9)在 现 存 标 准 接 口 的 可 用 处 分 层 ， 每 层 的功 能 选 择 应 着 眼 于 国 际 标 准 的 制 定 。 三 、 协 议 和 服 务 的 区 别 及 相 互 关 系 在 开 放 系 统 互 连 参 考 模 型 OSI/RM中 采 用 了 七 层 协 议体 系 结 构 ， 除 最 高 层 和 最 低 层 以 外 的 任 何 一 层 ， 均 可 记 为（ N） ， 表 示 “ 第 N层 ” 。 在 OSI/RM模 型 中 ， 协 议 和 服 务 是 两 个 非 常 重 要 的 不同 概 念 。 控 制 两 个 （ N） 层 对 等 实 体 进 行 通 信 的 规 则 的 集合 称 为 （ N） 协 议 ； 两 个 （ N） 层 实 体 间 的 通 信 在 （ N）协 议 的 控 制 下 ， 能 够 使 （ N） 层 向 上 一 层 提 供 服 务 ， 这 种服 务 就 称 为 （ N） 服 务 ， 接 受 （ N） 服 务 的 （ N） 层 服 务用 户 是 （ N 1） 层 实 体 。 上 述 关 于 协 议 和 服 务 的 基 本 概 念 及 相 互 关 系 如 图 所 示 四 、 数 据 单 元（ 1） 协 议 数 据 单 元 （ PDU）在 对 等 实 体 之 间 所 传 送 的 数 据 叫 作 协 议 数 据 单 元 ，由 两 部 分 组 成 ： 协 议 控 制 信 息 （ PCI） 和 用 户 数 据 （ 2） 接 口 数 据 单 元 （ IDU）相 邻 两 层 实 体 间 传 送 的 信 息 叫 作 接 口 数 据 单 元 ， 也由 两 部 分 组 成 ： 接 口 控 制 信 息 （ ICI） 和 接 口 数 据（ 3） 服 务 数 据 单 元 （ SDU）是 一 种 已 经 在 O S I层 间 进 行 过 转 换 并 删 除 了 其 中的 控 制 信 息 和 转 换 指 令 的 协 议 数 据 单 元 。 协 议 数 据 单 元 PDU、 接 口 数 据 单 元 IDU和 服 务 数 据 单 元 SDU 五 、 服 务 存 取 点服 务 存 取 点 （ SAP， Service Access Point） 是 指 同一 系 统 中 相 邻 两 层 实 体 之 间 进 行 交 换 信 息 之 处 ， 即（ N） 层 实 体 和 （ N 1） 层 实 体 之 间 的 逻 辑 接 口 ，也 称 为 插 口 （ Socket） 或 端 口 （ Port） 。 一 个 （ N）层 服 务 是 由 一 个 （ N） 层 实 体 作 用 在 一 个 （ N） 层SAP上 来 完 成 的 ， 虽 然 两 层 之 间 可 以 允 许 有 多 个SAP， 但 一 个 （ N） 层 SAP只 能 被 一 个 （ N） 层 实体 所 使 用 ， 并 且 也 只 能 为 一 个 （ N 1） 层 实 体 所使 用 ； 但 一 个 （ N） 层 实 体 却 可 以 向 多 个 （ N 1 ）层 提 供 服 务 ， 这 称 为 连 接 复 用 ； 一 个 （ N 1） 层实 体 也 可 以 使 用 多 个 （ N） 层 SAP， 这 称 为 连 接 分裂 。 实 体 、 服 务 存 取 点 、 连 接 六 、 服 务 原 语 服 务 原 语 （ Service Primitive） 是 指 服 务 用 户 与 服 务提 供 者 之 间 进 行 交 互 时 所 要 交 换 的 一 些 必 要 信 息 。OSI/RM规 定 了 四 种 服 务 原 语 类 型 ， 如 表 所 示 。 从 使 用 服 务 原 语 的 角 度 考 虑 ， 可 将 服 务 分 为 需要 证 实 的 服 务 和 不 需 要 证 实 的 服 务 两 大 类 ， 前 者 每次 服 务 要 使 用 全 部 四 种 服 务 原 语 ， 而 后 者 只 使 用 两种 服 务 原 语 ， 如 图 所 示 系 统 A 用 户 A Request Confirm Request 需 要 证 实 的 服 务 不 需 要 证 实 的 服 务 服 务 层 系 统 B 用 户 B Indication Response Indication 时 间 图 3.3 服 务 原 语 关 系 图 Socket编 程 简 介常 用 的 Socket类 型 有 两 种 ： 流 式 Socket和 数 据 报 式Socket。流 式 Socket是 一 种 面 向 连 接 的 Socket， 针 对 面 向 连接 的 TCP服 务 应 用 。数 据 报 式 Socket是 一 种 面 向 无 连 接 的 Socket， 针 对面 向 无 连 接 的 UDP服 务 应 用 。 常 用 的 Socket编 程 函 数 Socket( )建 立 连 接 Listen( )监 听 是 否 有 服 务 请 求 Accept( )连 接 端 口 的 服 务 请 求 Send( )和 recv( )面 向 连 接 的 Socket数 据 传 输 Sendto( )和 Recvfrom( )面 向 无 连 接 的 Socket数 据 传 输 Close()释 放 Socket Shutdown()可 关 闭 单 方 向 上 的 传 输 四 、 常 见 的 网 络 层 次 模 型 1. OSI/RM参 考 模 型*20世 纪 70年 代 后 期 ， 国 际 标 准 化 组 织 （ ISO） 为了 促 进 异 种 机 互 连 的 研 究 和 发 展 ， 制 订 了 一 个参 照 模 型 ， 为 协 调 标 准 的 研 制 提 供 了 一 个 共 同基 础 ， 允 许 现 存 的 和 正 在 演 变 中 的 标 准 化 活 动有 一 致 的 框 架 和 前 景 。 在 1983年 形 成 了 开 放 系统 互 连 （ OSI） 基 本 参 考 模 型 的 正 式 文 件 ， 即 著名 的 ISO 7498国 际 标 准 。 2.TCP/IP参 考 模 型 TCP/IP参 考 模 型 将 网 络 分 成 ： 网 络 接 口 层 、网 络 层 、 传 输 层 、 应 用 层 。 LAN参 考 模 型 LAN参 考 模 型 是 IEEE制 定 的 标 准 。 它 将网 络 分 成 ： 逻 辑 链 路 控 制 层 、 介 质 访 问控 制 层 、 物 理 层 。(1) 逻 辑 链 路 控 制 （ LLC， Logical Link Contral） 层(2) 介 质 访 问 控 制 （ MAC， Media Access Contral） 层(3) 物 理 层 3.2 OSI参 考 模 型 物理层 physical layer 数据链路层 data link layer 网络层 network layer 传输层 transport layer 应用层application layer表示层 presentation layer会话层 session layer（ 一 ） 、 OSI/RM模 型 将 整 个 网 络 分 成 七 层 结 构 ， 由低 层 到 高 层 依 次 是 ： 最 低 3层 （ 1-3） 是 依 赖 网 络 的 ， 牵 涉 到 将 两台 通 信 计 算 机 链 接 在 一 起 所 使 用 的 数 据 通 信网 的 相 关 协 议高 三 层 （ 5-7） 是 面 向 应 用 的 ， 牵 涉 到 允 许 两个 末 端 用 户 应 用 进 程 交 互 作 用 的 协 议 ， 通 常是 由 本 地 操 作 系 统 提 供 的 一 套 服 务 。中 间 的 传 输 层 为 面 向 应 用 的 上 3层 遮 蔽 了 跟 网络 有 关 的 下 3层 的 详 细 操 作 。 本 质 上 讲 ， 它 建立 在 由 下 3层 提 供 的 服 务 上 ， 为 面 向 应 用 的 高层 提 供 网 络 无 关 的 信 息 交 换 服 务 。 1、 物理层典型问题 多少电压代表1 和0 比特持续多少微秒 传输是否在两个方向 连接如何建立及终止 网络连接器有多少针 2） DTE/DCE接 口DTE（ 数 据 终 端 设 备 ） 指 网 络 中 用于 处 理 用 户 数 据 的 设 备 ， 是 计 算 机 的 信源 与 信 宿 。 通 常 是 一 台 计 算 机 ；DCE（ 数 据 电 路 端 接 设 备 ） 是 介 于DTE与 网 络 中 传 输 介 质 之 间 的 设 备 ， 例如 ： 调 制 解 调 器 DTE通 过 DCE与 通 信 传 输 线 路 相 连 2、 数据链路层 数 据 链 路 层 是 OSI模 型 的 第 二 层 ， 通过 一 些 数 据 链 路 层 协 议 和 链 路 控 制 规 程 ，在 不 太 可 靠 的 物 理 链 路 上 实 现 可 靠 的 数据 传 送 ； 它 控 制 网 络 层 与 物 理 层 之 间 的通 信 ， 并 对 网 络 层 提 供 服 务 。 1） 线 路 、 链 路 和 数 据 链 路 的 区 别线 路 （ Line） 、 链 路 （ Link） 和 数 据 链 路 是不 同 的 概 念 。 线 路 中 间 没 有 任 何 交 换 节 点 ，而 链 路 是 一 条 无 源 的 端 到 端 的 物 理 线 路 段 ，在 进 行 数 据 通 信 时 ， 两 台 计 算 机 之 间 的 通 信链 路 往 往 是 由 许 多 线 路 串 接 而 成 。 把 实 现 控制 数 据 传 输 的 一 些 规 程 的 硬 件 和 软 件 加 到 链路 上 就 构 成 了 像 数 据 管 道 一 样 的 数 据 链 路 。有 时 往 往 将 链 路 称 为 物 理 链 路 ， 而 将 数 据 链路 称 为 逻 辑 链 路 ， 即 物 理 链 路 加 上 必 要 的 通信 规 程 就 是 数 据 链 路 。 3） 数 据 链 路 控 制 规 程 （ DLC） 面 向 字 符 的 数 据 链 路 控 制 规 程 ：它 利 用 若 干 个 特 殊 规 定 的 控 制 字 符 控 制 报 文 的 传 送 。报 文 通 常 由 标 题 （ 报 头 ） 和 正 文 组 成 。 例 如 ： 标 题开 始 字 符 SOH； 正 文 开 始 字 符 STX等 等 。 标 题 含 有报 文 名 称 、 源 站 地 址 、 目 标 站 地 址 、 发 送 日 期 等 信息 ； 正 文 则 是 报 文 的 具 体 内 容 。 面 向 比 特 的 数 据 链 路 控 制 规 程 ：由 于 面 向 字 符 的 控 制 规 程 效 率 低 下 ， 因 而 提 出 了 面向 比 特 的 DLC规 程 。高 级 数 据 链 路 控 制 规 程 HDLC： 信 息 字 段 的 头 尾 各 加 上 24bit的 控 制 信 息 ， 就 构 成 了 一 个完 整 的 HDLC数 据 帧 。 其 结 构 如 图 所 示 。（ 1） 标 志 符 F为 8bit（ 01111110） 。 其 作 用 有 三 ： 一 是 作为 一 帧 开 始 和 结 束 的 分 界 符 ； 二 是 进 行 帧 同 步 ； 三 是 用 于其 他 信 息 段 的 定 位 。 （ 2） 地 址 字 段 A为 8bit。（ 3） 控 制 字 段 C共 8bit， 是 最 复 杂 的 字 段 。 根 据 其 前 面 两个 比 特 取 值 的 不 同 ， 可 将 HDLC数 据 帧 划 分 为 三 大 类 ： 信息 帧 I， 监 督 帧 S， 无 编 号 帧 U （ 4） 帧 校 验 序 列 （ FCS， Frame Check Sequence） 字 段共 16bit。 HDLC数 据 帧 结 构 信 息 帧 I， 用 于 实 现 信 息 的 编 号 传 送 ； 监 督 帧 S，用于差错控制和流量控制，只包含接收序号； HDLC 命令和应答r HDLC 规程定义了18 种命令和13 种应答 这些命令和应答是为适应各种应用而设置的，对某一特定的应用只需其中的某些命令和应答。 初始化连接 数据传输 差错控制 连接终止 3、 网络层 网 络 层 是 OSI模 型 的 第 三 层 ， 其 主 要 功能 是 分 组 传 送 、 路 由 选 择 和 流 量 控 制 ， 实现 端 到 端 通 信 系 统 中 中 间 节 点 的 路 由 选 择 ；就 是 将 网 络 地 址 翻 译 成 对 应 的 物 理 地 址 ，并 决 定 如 何 将 数 据 从 发 送 方 路 由 到 接 收 方 。 1） 网 络 层 的 功 能 2） 网 络 层 提 供 的 服 务 面 向 连 接 服 务 (虚 电 路 服 务 )连 接 是 指 两 个 对 等 实 体 之 间 为 进 行 数 据 通 信 而 进 行 的 一 种结 合 。 面 向 连 接 服 务 就 是 在 数 据 交 换 之 前 ， 必 须 先 建 立 连接 （ 虚 电 路 ） ， 一 旦 建 立 了 虚 电 路 ， 则 在 以 后 发 送 的 数 据分 组 中 就 不 必 再 填 上 源 和 目 标 主 机 的 全 网 地 址 ， 而 只 需 标上 虚 电 路 号 。 当 数 据 交 换 结 束 后 ， 则 应 该 终 止 这 个 连 接 。通 常 面 向 连 接 服 务 是 一 种 可 靠 的 报 文 序 列 服 务 ， 在 建 立 连接 之 后 ， 每 个 用 户 都 可 以 发 送 可 变 长 度 的 报 文 ， 这 些 报 文按 顺 序 发 送 给 远 端 的 用 户 ， 报 文 的 接 收 也 是 按 顺 序 的 。 由 于 面 向 连 接 服 务 和 线 路 交 换 的 许 多 特 性 相 似 ， 因 此 面 向连 接 服 务 在 网 络 层 中 又 称 为 虚 电 路 服 务 。 l虚 电 路 服 务n在 传 送 数 据 之 前 ， 首 先 通 过 虚 呼 叫 建 立 一 条 虚 电 路n所 有 分 组 沿 同 一 条 路 径 传 送 ， 并 且 按 发 出 顺 序 到 达n类 似 电 路 交 换n建 立 连 接 之 后 ， 分 组 中 只 需 要 携 带 连 接 标 识n可 以 在 建 立 连 接 时 协 商 参 数 、 QoS、 开 销 等 虚 电 路1.3 1.2 1.12.3 2.2 2.1 2.3 2.2 2.11.3 1.2 1.1A BC A 1 23 45 BCvc1vc2 l vc1: A-1-2-4-Bl vc2: A-1-3-5-C 无 连 接 服 务 (数 据 报 服 务 ) 网 络 层 在 接 收 和 发 送 报 文 时 ， 先 为 每 一 个 数 据报 填 上 源 和 目 标 的 全 网 地 址 ， 然 后 把 它 作 为 一 个 独立 的 信 息 单 位 传 送 ， 在 发 送 之 前 不 需 要 与 目 标 建 立连 接 ， 数 据 报 每 经 过 一 个 中 继 节 点 时 ， 都 要 根 据 当时 的 情 况 并 按 照 一 定 的 算 法 为 报 文 建 立 一 个 最 佳 的传 输 路 由 。 它 不 考 虑 之 前 已 发 出 的 和 之 后 将 要 发 出的 数 据 报 的 顺 序 关 系 。 因 此 ， 有 可 能 出 现 先 发 出 的数 据 报 比 后 发 出 的 数 据 报 后 到 达 目 标 。 l数 据 报n每 个 分 组 单 独 传 送n网 络 为 每 个 分 组 单 独 选 路 ， 路 径 可 能 不 同n分 组 达 到 顺 序 可 能 与 发 出 顺 序 不 同n分 组 中 需 要 携 带 完 整 的 目 的 地 址 数 据 报 B.3 B.2 B.1C.3 C.2 C.1 C.3 C.2 C.1B.3 B.2 B.1A BC A 1 23 45 BCB.3 B.2B.1 C.3 C.2 C.1 虚电路与数据报的对比虚 电 路 方 式 很 容 易 保 证 服 务 质 量 QoS(Quality of Service)， 适 用 于 实 时 操 作 ， 但 比 较 脆 弱 。 数 据 报 不 太 容 易 保 证 服 务 质 量 ， 但 是 对 于 通 信 线 路 的 故 障 ， 适 应 性 很 强 。 3） X.25协 议 X.25是 ITU-T制 定 的 WAN通 信 协 议 标 准 ， 常 用 于 公 用载 波 分 组 交 换 网 络 中 ， 它 定 义 了 用 户 设 备 与 网 络 设 备 之 间的 连 接 是 如 何 建 立 和 维 护 的 。 X.25在 OSI/RM出 现 之 前 就 制 定 了 ， 在 OSI和 CCITT的共 同 努 力 下 ， X.25与 OSI/RM的 下 三 层 可 以 对 应 起 来 ： 物 理 层该 层 规 定 了 DTE和 DCE之 间 的 硬 件 接 口 特 性 ， 并 规 定 使 用“ 点 -点 ” 的 全 双 工 同 步 传 输 模 式 。 物 理 层 采 用 X.21bis接口 帧 层相 当 于 数 据 链 路 层 ， 用 于 保 证 DTE和 DCE之 间 正 确 的 交 换数 据 。 采 用 平 衡 型 链 路 接 入 规 程 LAP B的 异 步 平 衡 模 式 分 组 层相 当 于 网 络 层 ， 由 它 提 供 虚 电 路 服 务 。 其 作 用 有 三 ：一 是 建 立 虚 电 路 ， 发 送 和 接 收 分 组 ； 二 是 控 制 传 输 分 组 的流 量 ； 三 是 拆 除 虚 电 路 。 在 分 组 层 中 ， DTE与 DCE之 间 可以 建 立 多 条 逻 辑 信 道 （ 0 4095）分 组 的 格 式 和 类 型 （ P202）X.25网 的 特 点 （ P204）1） 可 靠 性 高2） 多 路 复 用3） 流 量 控 制 与 拥 塞 控 制4） 点 对 点 协 议5） 支 持 多 种 协 议 4） 路 由 选 择定 义 ： 也 叫 路 径 控 制 ， 是 指 网 络 中 的 节 点 根 据 通 信 网 络 的情 况 （ 可 用 的 数 据 链 路 、 各 条 链 路 中 的 信 息 流 量 ） ， 按 照一 定 的 策 略 （ 传 输 时 间 长 短 、 传 输 路 径 最 短 等 ） ， 选 择 一条 可 用 的 传 输 路 由 ， 把 信 息 发 往 目 标 。路 由 选 择 算 法 的 确 定 ： 路 由 选 择 算 法 应 正 确 、 简 单 且 易 于 用 计 算 机 实 现 路 由 选 择 应 能 获 得 最 佳 的 性 能 指 标 ， 如 传 输 时 延 最 短 ，或 通 信 费 用 最 低 等 路 由 选 择 应 能 使 网 络 的 适 应 性 强 ， 能 适 应 网 络 的 不 断 变化 和 故 障 路 由 选 择 应 具 有 均 衡 网 络 负 荷 的 能 力 路 由 算 法 是 网 络 层 软 件 的 一 部 分 :子 网 采 用 数 据 报 方 式 ， 每 个 包 都 要 做 路 由 选 择 ；子 网 采 用 虚 电 路 方 式 ， 只 需 在 建 立 连 接 时 做 一 次 路 由 选 择 。路 由 算 法 应 具 有 的 特 性正 确 性 （ correctness）简 单 性 （ simplicity）健 壮 性 （ robustness）稳 定 性 （ stability）公 平 性 （ fairness）最 优 性 （ optimality） 路 由 选 择 算 法 的 分 类 随 机 路 由 选 择 算 法 非 自 适 应 固 定 路 由 选 择 算 法 （ 可 靠 性 差 ） 迂 回 式 路 由 选 择 算 法路 由 算 法 孤 立 式 自 适 应 路 由 选 择 算 法 自 适 应 分 布 式 自 适 应 路 由 选 择 算 法 集 中 式 自 适 应 路 由 选 择 算 法 混 合 式 自 适 应 路 由 选 择 算 法 迂 回 式 路 由 算 法 最 短 路 由 算 法 5） 流 量 控 制 引 入 流 量 控 制 的 必 要 性 ：传 输 时 延 ， 当 信 息 流 量 经 常 超 过 网 络 的 传 输 能 力 时 ，传 输 时 延 将 显 著 增 加 。网 络 拥 挤 ， 某 些 节 点 因 为 没 有 空 的 缓 冲 区 接 受 新 的信 息 而 出 现 网 络 吞 吐 量 下 降 。网 络 死 锁 ， 某 些 节 点 既 没 有 空 的 缓 冲 区 接 受 新 的 信息 ， 也 不 能 释 放 出 空 的 缓 冲 区 ， 造 成 传 输 停 止 。 多 级 流 量 控 制最 低 级 流 量 控 制 FC1 位 于 数 据 链 路 层 ， 用 于 控 制 相 邻 节 点 之 间 帧 的 流 量次 低 级 流 量 控 制 FC2 位 于 网 络 层 ， 用 于 控 制 源 DCE和 目 标 DCE之 间 分 组 的流 量第 三 级 流 量 控 制 FC3 用 于 控 制 从 源 DTE向 源 DCE发 送 分 组 的 速 度 和 用 于 控制 由 各 个 源 DTE发 往 网 络 和 正 在 网 络 中 传 输 的 分 组 的 总 和不 超 过 网 络 的 存 储 能 力 。第 四 级 流 量 控 制 FC4 位 于 传 输 层 用 于 控 制 源 DTE和 目 标 DTE之 间 的 信 息 流量 多 级 流 量 控 制 示 意 图 流 量 控 制 的 类 型流 量 控 制 命 令 机 制 用 于 对 等 层 之 间 的 流 量 控 制 。滑 动 窗 口 机 制 用 于 对 等 层 之 间 的 流 量 控 制入 网 的 信 息 流 量 控 制 机 制 用 于 控 制 主 机 送 入 通 信 子 网 的 信 息 流 量 。 窗 口 滑 动 机 制发 送 窗 口 在 连 续 发 送 方 式 中 ， 允 许 连 续 发 送 的 帧 数 应 受 到 一 定 的 限 制 ， 为 此 ， 在 发 方 保 存 了 一 张允 许 连 续 发 送 的 帧 的 序 号 表 ， 称 为 发 送 窗 口 。 只 有那 些 序 号 处 于 发 送 窗 口 中 的 帧 才 能 继 续 发 送 出 去 。 接 收 窗 口 在 收 方 也 保 存 着 一 张 允 许 接 收 序 号表 ， 称 为 接 收 窗 口 。 只 有 那 些 序 号 处 于 接 收 窗 口中 的 帧 才 能 被 接 收 。 窗 口 前 沿 即 将 发 送 的 帧 的 序 号 称 为 窗 口 前 沿 。 窗 口 后 沿 允 许 最 后 发 送 帧 的 序 号 称 为 窗 口 后沿 。 发 送 窗 口 的 工 作 原 理 ：图 （ a） 画 出 了 刚 开 始 发 送 时 的 情 况 。 这 时 ， 在 扇 形 的 发送 窗 口 内 共 有 5个 序 号 ， 从 0号 到 4号 ， 具 有 这 些 序 号 的 数据 帧 就 是 发 送 端 现 在 可 以 发 送 的 帧 。 若 发 送 端 发 完 了 这 5个 帧 仍 未 收 到 确 认 信 息 ， 由 于 发 送 窗 口 已 填 满 ， 就 必 须 停止 发 送 而 进 入 等 待 状 态 。 当 0号 帧 的 确 认 信 息 ACK收 到 后 ，发 送 窗 口 就 沿 顺 时 针 方 向 旋 转 1个 号 ， 使 窗 口 后 沿 再 次 与一 个 未 被 确 认 的 帧 号 相 邻 （ 如 图 （ b） 所 示 ） 。 由 于 这 时 5号 帧 的 位 置 已 经 落 入 发 送 窗 口 之 内 ， 因 此 ， 发 送 端 现 在 就可 以 发 送 这 个 5号 帧 。 设 以 后 又 有 1至 3号 帧 的 确 认 帧 到 达发 送 端 ， 于 是 发 送 窗 口 再 沿 顺 时 针 方 向 向 前 旋 转 3个 号（ 如 图 （ c） 所 示 ） ， 相 应 地 发 送 端 可 以 继 续 发 送 的 数 据帧 的 发 送 序 号 是 6号 、 7号 和 0号 。 发 送 窗 口 Ws 流 量 控 制 图 0 123456 70 123456 7 WS前 沿 0 123456 7后 沿 WS=5（ a） 允 许 发 送 0 4号 帧 WS（ b） 允 许 发 送 1 5号 帧 （ c） 允 许 发 送 4 0号 帧 接 收 窗 口 的 工 作 原 理 ：图 （ a） 表 示 一 开 始 接 收 窗 口 处 于 0号 帧 处 ， 接 收 端准 备 接 收 0号 帧 。 0号 帧 一 旦 收 到 ， 接 收 窗 口 就 沿 顺时 针 方 向 向 前 旋 转 1个 号 （ 图 （ b） ） ， 准 备 接 收 1号 帧 ， 同 时 向 发 送 端 发 送 对 0号 帧 的 确 认 信 息 。 当 陆 续 收 到 1号 、 2号 和 3号 帧 时 ， 接 收 窗 口 的 位 置应 如 图 （ c） 所 示 的 那 样 。 0 1 23456 70 1 23456 7 WR前 沿0 1 23456 7后 沿 WR=1 （ a） 准 备 接 收 0号 帧 （ b） 准 备 接 收 1号 帧 （ c） 准 备 接 收 4号 帧WR n为 序 号 位 数 4、 传输层 传 输 层 是 整 个 网 络 体 系 结 构 中 的 关 键 部 分 ， 它 利 用 通信 子 网 提 供 的 服 务 ， 实 现 数 据 可 靠 、 顺 序 、 无 差 错 地 从源 端 传 输 到 目 的 端 。1） 传 输 层 的 作 用 传 输 层 的 作 用 是 从 端 到 端 经 网 络 透 明 地 传 送 报 文 ，完 成 端 到 端 通 信 链 路 的 建 立 、 维 护 和 管 理 。 传 输 层 向 高层 用 户 屏 蔽 了 下 面 通 信 子 网 的 细 节 ， 使 高 层 用 户 看 不 见实 现 通 信 功 能 的 物 理 链 路 是 什 么 ， 看 不 见 数 据 链 路 采 用什 么 控 制 规 程 ， 也 看 不 见 下 面 到 底 有 几 个 子 网 以 及 这 些子 网 是 怎 样 互 连 起 来 的 。 这 样 ， 高 层 用 户 只 需 了 解 该 接口 ， 便 可 方 便 地 在 任 何 网 络 上 使 用 网 络 资 源 和 进 行 通 信 。 2） 传 输 层 的 功 能传 输 连 接 的 建 立 和 释 放多 路 复 用 和 分 割分 段 与 重 新 组 装组 块 与 分 块 3） 传 输 协 议 的 分 类网 络 的 服 务 质 量 大 致 有 三 种 类 型 ：（ 1） A型 ： 它 可 提 供 完 善 的 服 务 ， 分 组 的 丢 失 、 重 复 和错 序 的 情 况 可 忽 略 不 计 。 网 络 连 接 具 有 可 接 受 的 差 错 率 和可 接 受 的 故 障 通 知 率 ， A类 服 务 是 可 靠 的 网 络 服 务 ， 一 般指 虚 电 路 服 务 。 （ 2） C型 ： 提 供 的 数 据 传 送 服 务 是 完 全 不 可 靠 的 ， 会 出现 丢 失 和 重 复 分 组 。 网 络 连 接 具 有 不 可 接 受 的 差 错 率 ， C类 的 服 务 质 量 最 差 ， 提 供 数 据 报 服 务 或 无 线 电 分 组 交 换 网均 属 此 类 。 （ 3） B型 ： 网 络 连 接 具 有 可 接 受 的 差 错 率 和 不 可 接 受 的 故障 通 知 率 ， B类 服 务 介 于 前 二 者 之 间 ， 广 域 网 多 提 供 B类服 务 。 根 据 各 类 通 信 子 网 提 供 的 服 务 ， ISO定 义 了 5种 类 型 的传 输 协 议 ：0类 协 议 提 供 最 简 单 的 传 输 连 接 等 功 能 ， 在 出 现 差 错时 不 能 纠 错 。 适 用 于 A类 网 络 服 务 。1类 协 议 增 加 了 纠 错 、 加 快 数 据 传 输 的 功 能 。 适 用 于 B类 网 络 服 务 。2类 协 议 增 加 了 将 多 个 传 输 连 接 复 用 一 条 网 络 连 接 的功 能 。 适 用 于 A类 网 络 服 务 。3类 协 议 基 于 1类 和 2类 协 议 能 力 的 合 并 。 适 用 于 B类 网络 服 务 。4类 协 议 具 有 差 错 检 测 和 纠 正 功 能 ， 提 供 多 路 复 用 和显 示 流 量 控 制 。 适 用 于 C类 网 络 服 务 。 5、 会 晤 层 OSI的 低 四 层 提 供 了 基 本 的 、 可 靠 的 通 信 服 务 ， 会 晤层 的 主 要 任 务 是 在 传 输 连 接 的 基 础 上 提 供 增 值 服 务 ， 对端 用 户 间 的 对 话 进 行 协 调 和 管 理 。 或 者 说 是 提 供 一 个 面 向 用 户 的 连 接 服 务 ， 它 给 合 作的 会 晤 用 户 之 间 的 对 话 和 活 动 提 供 组 织 和 同 步 所 必 须 的手 段 ， 以 便 对 数 据 的 传 送 提 供 控 制 和 管 理 。 在 ISO/OSI环 境 中 ， 所 谓 一 次 会 话 ， 就 是 两 个 用 户 进程 之 间 完 成 一 次 完 整 的 通 信 而 建 立 会 话 连 接 。 会 话 层 的目 的 就 是 有 效 地 组 织 和 同 步 进 行 合 作 的 会 话 服 务 用 户 之间 的 对 话 ， 并 对 它 们 之 间 的 数 据 交 换 进 行 管 理 。 1） 几 个 基 本 概 念同 步 点 用 于 把 所 传 输 的 数 据 分 隔 成 不 同 的 部 分 ，以 利 于 差 错 纠 正 。令 牌 用 于 表 示 一 个 用 户 具 有 调 用 某 种 服 务 的 权利 。 在 会 晤 层 中 ， 令 牌 分 为 四 种 ： 数 据 令 牌 ： 在 半 双 工 数 据 交 换 中 ， 用 于 控 制 数 据的 传 送 。主 同 步 /活 动 令 牌 ： 用 于 管 理 主 同 步 点 的 设 置 和 一次 活 动 的 开 始 与 结 束 。次 同 步 令 牌 ： 持 有 该 令 牌 的 用 户 有 权 在 会 话 单 元中 插 入 次 同 步 点 。释 放 令 牌 ： 持 有 该 令 牌 的 用 户 有 权 释 放 会 话 连 接 。 活 动 把 会 晤 用 户 之 间 的 合 作 划 分 为 若 干 个 活 动 ， 一 个活 动 被 定 义 为 一 个 工 作 的 逻 辑 单 元 ， 它 由 一 个 或 多 个 会 晤单 元 组 成一 个 会 晤 连 接 在 任 何 时 刻 只 允 许 有 一 个 活 动 ， 连 接 与 活 动存 在 下 面 三 种 可 能 的 情 况 ： 连 接 与 活 动 一 一 对 应 一 个 连 接 上 顺 序 的 执 行 多 个 活 动 一 个 活 动 跨 越 多 个 连 接 服 务 质 量 （ QOS） 在 会 晤 服 务 中 定 义 了 11个 与 会 晤 连 接有 关 的 服 务 质 量 ， 它 们 有 的 可 以 预 先 安 排 ， 有 的 在 会 晤 连 接 建立 阶 段 协 商 确 定 。 这 些 服 务 质 量 是 ：会 晤 连 接 建 立 延 迟会 晤 连 接 建 立 的 失 败 率 ： 指 未 能 成 功 地 建 立 连 接 的 次 数 与 要 求 建 立连 接 的 次 数 之 比 。 吞 吐 量传 输 延 迟剩 余 差 错 率 ： 在 传 输 过 程 中 丢 失 的 、 出 错 的 和 重 复 的 传 输 服 务 数 据单 元 之 和 与 传 输 服 务 数 据 单 元 总 量 之 比 。 传 送 故 障 率会 晤 连 接 释 放 延 迟连 接 释 放 故 障 率 会 晤 连 接 的 恢 复 力会 晤 连 接 保 护会 晤 连 接 优 先 级 2） 会 晤 层 的 功 能会 晤 连 接 的 建 立会 晤 连 接 的 释 放正 常 的 和 加 快 的 数 据 交 换会 晤 服 务 数 据 单 元 的 隔 离传 输 连 接 故 障 透 明令 牌 管 理活 动 管 理 6、 表 示 层 表 示 层 是 OSI的 第 六 层 ， 它 的 目 的 是 处 理 有 关 被 传 送数 据 的 表 示 问 题 。 由 于 不 同 厂 家 的 计 算 机 产 品 各 有 自 己 的信 息 表 示 方 式 ， 采 用 不 同 的 数 据 类 型 和 结 构 ， 如 果 不 能 解决 在 不 同 系 统 之 间 存 在 的 这 些 差 异 问 题 ， 就 不 能 实 现 各 系统 间 的 通 信 。 为 了 使 采 用 不 同 信 息 表 示 方 法 的 不 同 系 统 之间 ， 能 够 相 互 理 解 数 据 的 含 义 ， 最 终 能 进 行 通 信 而 设 置 表示 层 。 1） 基 本 概 念语 法 是 指 构 成 应 用 数 据 的 一 组 规 则 ， 是 数 据 的 表 示 形式 ， 它 涉 及 文 字 、 图 像 、 数 据 等 的 表 示 ； 语 法 实 际 上 是 一种 对 应 用 数 据 单 元 符 号 比 特 串 的 解 释 方 法 。语 义 指 一 个 数 据 的 特 定 内 容 及 含 义 ， 语 义 是 由 应 用 层负 责 处 理 的 ， 只 有 应 用 实 体 才 能 知 道 数 据 的 意 义 。抽 象 语 法 把 在 语 法 规 则 中 对 语 义 关 系 不 大 的 具 体 规 定去 掉 ， 余 下 来 的 本 质 性 的 规 则 称 为 抽 象 语 法 。 对 应 用 数 据而 言 ， 抽 象 语 法 是 对 数 据 的 一 般 结 构 描 述 ， 它 与 具 体 的 编码 形 式 无 关 。 局 部 语 法 在 计 算 机 网 络 中 互 相 通 信 的 双 方 常 常 使 用 不 同类 型 的 计 算 机 ， 各 计 算 机 所 采 用 的 “ 语 法 ” 是 不 同 的 ， 某 一具 体 计 算 机 所 采 用 的 语 法 称 为 “ 局 部 语 法 ” （ Local Syntax） 。 传 送 语 法 由 于 使 用 局 部 语 法 传 送 信 息 对 方 无 法 理 解 ， 因此 ， 传 送 双 方 必 须 共 同 遵 循 某 种 约 定 ， 以 便 对 所 传 送 的 信 息作 出 相 同 的 解 释 。2） 表 示 层 的 功 能表 示 连 接 的 建 立 与 终 止数 据 传 送语 法 变 换语 法 协 商 7、 应 用 层 应 用 层 是 用 户 和 网 络 的 界 面 ， 为 用 户 使 用 网 络 提 供 接口 或 手 段 。 用 户 的 应 用 进 程 利 用 OSI提 供 的 网 络 服 务 进行 通 信 ， 完 成 信 息 处 理 ； 而 应 用 层 为 用 户 提 供 许 多 网 络服 务 所 需 要 的 应 用 协 议 。 主 要 有 ：报 文 处 理 系 统 （ MHS， Message Handling System）文 件 传 送 、 存 取 和 管 理 （ FTAM， File Transfer， Access and Management）虚 终 端 协 议 （ VTP， Virtual Terminal Protocol）目 录 服 务 （ DS， Directory Service）事 务 处 理 （ TP， Transaction Processing）作 业 传 送 与 操 作 （ JTM， Job Transfer and Manipulation）远 地 数 据 库 访 问 （ RDA， Remote Database Access） 文 件 传 送 、 存 取 和 管 理 FTAM 1 三 种 服 务文 件 传 送 ： 把 文 件 的 全 部 内 容 传 送 给 其 他 文 件文 件 存 取 ： 对 文 件 的 部 分 内 容 进 行 检 索 、 写 入 、修 改 、 替 换 或 删 除 ；文 件 管 理 ： 创 造 或 删 除 文 件 、 检 查 和 操 作 文 件 属性 的 信 息 。2 文 件 传 送 协 议 的 一 般 原 理 （ 三 ） 两 个 开 放 系 统 的 对 等 实 体 之 间 的 通 信 过 程 在 层 次 式 结 构 中 ， 不 同 系 统 的 应 用 进 程 在 进 行 数 据 通 信 时， 源 进 程 S首 先 将 用 户 数 据 送 至 最 高 层 （ 应 用 层 ） ， 由 该层 在 用 户 数 据 前 面 加 上 控 制 信 息 ， 形 成 最 高 层 的 数 据 单 元后 送 至 次 高 层 ； 次 高 层 又 在 数 据 单 元 前 面 加 上 控 制 信 息 形成 次 高 层 的 数 据 单 元 后 ， 又 将 它 传 送 至 其 下 一 层 。 信 息 按这 种 方 式 逐 层 地 向 下 传 送 直 至 最 低 层 （ 物 理 层 ） ， 由 于 该层 实 现 比 特 流 传 送 ， 故 不 需 要 再 加 控 制 信 息 。 当 比 特 流 经过 传 输 介 质 到 达 目 标 系 统 时 ， 再 从 最 低 层 逐 层 向 上 传 送 ，且 在 每 层 都 依 照 响 应 的 控 制 信 息 完 成 指 定 操 作 后 ， 再 将 本层 控 制 信 息 去 掉 ， 将 后 面 的 数 据 单 元 向 上 一 层 传 送 ， 依 次类 推 ， 当 数 据 最 后 到 达 应 用 层 时 ， 再 由 应 用 层 把 用 户 数 据提 交 给 目 标 进 程 D， 便 结 束 了 通 信 过 程 。 （ 四 ） OSI/RM特 点 分 析 OSI/RM的 概 念 比 较 抽 象 ， 它 并 没 有 规 定 具 体的 实 现 方 法 和 措 施 ， 更 未 对 网 络 的 性 能 提 出 具 体 的要 求 ， 它 只 是 一 个 为 制 定 标 准 用 的 概 念 性 框 架 。OSI/RM七 层 协 议 模 型 上 、 下 大 ， 中 间 小 ， 这 是 因为 最 高 层 要 和 各 种 类 型 的 应 用 进 程 接 口 ， 而 最 低 层要 和 各 种 类 型 的 网 络 接 口 ， 因 此 上 、 下 两 头 标 准 特别 多 ， 而 中 间 几 层 标 准 就 稍 简 单 些 。 有 些 层 的 任 务过 于 繁 重 ， 如 数 据 链 路 层 和 网 络 层 ， 有 些 层 的 任 务又 太 轻 ， 如 会 话 层 和 表 示 层 。