本科生计算机网络原理培训课件

第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构本章学习目标本章学习目标l l了了解解开开放放系系统统互互连连参参考考模模型型中中的的若若干干重重要要概概念念l l熟熟悉悉OSI/RM各各层层协协议议的的功功能能及及基基本本原原理理并并掌掌握传输控制协议握传输控制协议TCP返回本章首页返回本章首页6/30/20241本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.1网络体系结构概述网络体系结构概述1974年，美国年，美国IBM公司首先公布了世界上第一个计算机公司首先公布了世界上第一个计算机网络体系结构（网络体系结构（SNA，SystemNetworkArchitecture），），凡是遵循凡是遵循SNA的网络设备都可以很方便地进行互连。的网络设备都可以很方便地进行互连。1977年年3月，国际标准化组织月，国际标准化组织ISO的技术委员会的技术委员会TC97成成立了一个新的技术分委会立了一个新的技术分委会SC16专门研究专门研究“开放系统互连开放系统互连”，并于，并于1983年提出了开放系统互连参考模型，即著名年提出了开放系统互连参考模型，即著名的的ISO7498国际标准（我国相应的国家标准是国际标准（我国相应的国家标准是GB9387），），记为记为OSI/RM。返回本章首页返回本章首页6/30/20242本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构在在OSI中采用了三级抽象：参考模型（即体系结构）、中采用了三级抽象：参考模型（即体系结构）、服务定义和协议规范（即协议规格说明），自上而下逐服务定义和协议规范（即协议规格说明），自上而下逐步求精。步求精。OSI/RM并不是一般的工业标准，而是一个为并不是一般的工业标准，而是一个为制定标准用的概念性框架。制定标准用的概念性框架。经经过过各各国国专专家家的的反反复复研研究究，在在OSI/RM中中，采采用用了了如如表表3-1所所示示的的7个个层层次次的的体体系系结结构构，表表中中对对于于各各层层主主要要功功能能的的简简略略描描述述还还是是很很粗粗浅浅的的，更更准准确确的的概概念念将将在在以以后后的的有有关章节中给出。关章节中给出。6/30/20243本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构表表3-1 OSI/RM七层协议模型七层协议模型返回本节返回本节6/30/20244本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2OSI/RM中的重要概念中的重要概念3.2.1协议和服务的区别及相互关系协议和服务的区别及相互关系3.2.2服务访问点服务访问点3.2.3数据单元数据单元3.2.4服务原语服务原语3.2.5OSI/RM特点分析特点分析返回本章首页返回本章首页6/30/20245本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2.1协议和服务的区别及相互关系协议和服务的区别及相互关系在开放系统互连参考模型在开放系统互连参考模型OSI/RM中采用了七层协议体系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，均可记为结构，除最高层和最低层以外的任何一层，均可记为（N），），表示表示“第第N层层”。在在OSI/RM模型中，协议和服务是两个非常重要的不同概模型中，协议和服务是两个非常重要的不同概念。控制两个（念。控制两个（N）层对等实体进行通信的规则的集合称层对等实体进行通信的规则的集合称为（为（N）协议；两个（协议；两个（N）层实体间的通信在（层实体间的通信在（N）协议协议的控制下，能够使（的控制下，能够使（N）层向上一层提供服务，这种服务层向上一层提供服务，这种服务就称为（就称为（N）服务，接受（服务，接受（N）服务的（服务的（N）层服务用户层服务用户是（是（N1）层实体。层实体。上述关于协议和服务的基本概念及相互关系如图上述关于协议和服务的基本概念及相互关系如图3-1所示。所示。6/30/20246本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构图图3-1协议与服务的概念协议与服务的概念返回本节返回本节6/30/20247本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2.2服务访问点服务访问点服服务务访访问问点点（SAP，ServiceAccessPoint）是是指指同同一一系系统统中中相相邻邻两两层层实实体体之之间间进进行行交交换换信信息息之之处处，即即（N）层层实实体体和和（N1）层层实实体体之之间间的的逻逻辑辑接接口口，也也称称为为插插口口（Socket）或或端端口口（Port）。一一个个（N）层层服服务务是是由由一一个个（N）层层实实体体作作用用在在一一个个（N）层层SAP上上来来完完成成的的，虽虽然然两两层层之之间间可可以以允允许许有有多多个个SAP，但但一一个个（N）层层SAP只只能能被被一一个个（N）层层实实体体所所使使用用，并并且且也也只只能能为为一一个个（N1）层层实实体体所所使使用用；但但一一个个（N）层层实实体体却却可可以以向向多多个个（N）层层SAP提提供供服服务务，这这称称为为连连接接复复用用；一一个个（N1）层层实实体体也也可可以以使使用用多多个个（N）层层SAP，这这称称为为连连接接分裂。分裂。返回本节返回本节6/30/20248本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2.3数据单元数据单元（1）协议数据单元）协议数据单元（2）接口数据单元）接口数据单元（3）服务数据单元）服务数据单元6/30/20249本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构图图3-2协议数据单元协议数据单元PDU、接口数据单元接口数据单元IDU和服务数据单元和服务数据单元SDU返回本节返回本节6/30/202410本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2.4服务原语服务原语服服务务原原语语（ServicePrimitive）是是指指服服务务用用户户与与服服务务提提供供者者之之间间进进行行交交互互时时所所要要交交换换的的一一些些必必要要信信息息。OSI/RM规定了四种服务原语类型，如表规定了四种服务原语类型，如表3-2所示。所示。6/30/202411本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构从使用服务原语的角度考虑，可将服务分为需要证实的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，如图全部四种服务原语，而后者只使用两种服务原语，如图3-3所示所示返回本节返回本节6/30/202412本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2.5OSI/RM特点分析特点分析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。一个为制定标准用的概念性框架。OSI/RM七层协议模七层协议模型上、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。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。层的任务又太轻，如会话层和表示层。返回本节返回本节6/30/202413本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.3物理层物理层3.3.1DTE和和DCE3.3.2EIA-232-D/V.24接口标准接口标准3.3.3RS-449/V.35的信号定义的信号定义返回本章首页返回本章首页6/30/202414本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.3.1DTE和和DCE图图3-4DTE通过通过DCE与通信传输线路相连与通信传输线路相连返回本节返回本节6/30/202415本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.3.2EIA-232-D/V.24接口标准接口标准（1）机机械械特特性性：EIA-232-D遵遵循循ISO2110关关于于插插头头座座的的标标准准，使使用用25根根引引脚脚的的DB-25插插头头座座，它它的的两两个个固固定定螺螺丝丝中中心心之之间间的的距距离离为为47.040.17mm，其其他他方方面面的的尺尺寸寸也也都都有有详详细细的的规规定定，DTE上上安安装装带带插插针针的的公公共共接接头头连连接接器器，DCE上上安安装装带带插插孔孔的的母母接接头头连连接接器器，其其引引脚脚编编号号如如图图3-5所所示示，引引脚脚分分为为上上、下下两两排排，分分别别有有13根根和和12根根引引脚脚，当当引引脚脚指指向向人人的的方方向向时时，从从左左到到右右其其编编号号分分别别为为113和和1425。6/30/202416本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构（2）电气特性：）电气特性：EIA-232-D与与CCITT的的V.28建建议书一致，采用负逻辑，此时逻辑议书一致，采用负逻辑，此时逻辑0相当于对信相当于对信号地线有号地线有+5V+15V的电压，而逻辑的电压，而逻辑1相当于对相当于对信号地线有信号地线有-5V-15V的电压。逻辑的电压。逻辑“0”相当于相当于数据数据“0”（空号）或控制线的（空号）或控制线的“接通接通”状态；逻辑状态；逻辑“1”相当于数据相当于数据“1”（传号）或控制线的（传号）或控制线的“断开断开”状态。状态。6/30/202417本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构（3）功功 能能 特特 性性：EIA-232-D的的 功功 能能 特特 性性 与与CCITT的的V.24建建议议书书一一致致。它它规规定定了了什什么么电电路路应应当当连连接接到到25根根引引脚脚中中的的哪哪一一根根以以及及该该引引脚脚信信号号线线的的作作用用。图图3-6画画的的是是最最常常用用的的10根根引引脚脚信信号号线线的的作作用用，其其余余的的一一些些引引脚脚可可以以空空着着不不用用。在在某某些些情情况况下下，可可以以只只用用图图3-6中中的的9根根引引脚脚（振振铃铃指指示示RI信信号号线线不不用用），这这就就是是常常见见的的9针针COM1串行鼠标接口。串行鼠标接口。6/30/202418本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构图图3-6EIA-232-D/V.24的主要信号线定义的主要信号线定义6/30/202419本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构（4）规规程程特特性性：EIA-232-D的的规规程程特特性性也也与与CCITT的的V.24建议书一致，可用下例简单说明。建议书一致，可用下例简单说明。假设有一台计算机假设有一台计算机DTE通过调制解调器通过调制解调器DCE及及电话线路与远端的终端电话线路与远端的终端DTE建立呼叫并进行半建立呼叫并进行半双工通信，待数据传送完毕以后，释放呼叫。双工通信，待数据传送完毕以后，释放呼叫。其整个过程其整个过程略。略。返回本节返回本节6/30/202420本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.3.3RS-449/V.35的信号定义的信号定义RS-449实际上由下列三个接口标准组成：实际上由下列三个接口标准组成：（1）RS-449：规定了接口的机械特性、功能特性和规规定了接口的机械特性、功能特性和规程特性。程特性。（2）RS-423-A：规定了在采用非平衡传输时（此时所规定了在采用非平衡传输时（此时所有电路共用一个公共地）的电气特性，它采用单端输出有电路共用一个公共地）的电气特性，它采用单端输出和差分输入电路。和差分输入电路。（3）RS-422-A：规定了在采用平衡传输时（此时所有规定了在采用平衡传输时（此时所有电路没有公共地）的电气特性，它采用双端差分输出、电路没有公共地）的电气特性，它采用双端差分输出、差分输入，这时信号传输线不和地线发生关系。差分输入，这时信号传输线不和地线发生关系。6/30/202421本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构图图3-7RS-449/V.35主要控制信号主要控制信号返回本节返回本节6/30/202422本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.4数据链路层数据链路层3.4.1数据链路层的基本概念数据链路层的基本概念3.4.2具有最简单流量控制的数据链路层协议具有最简单流量控制的数据链路层协议3.4.3滑动窗口协议滑动窗口协议3.4.4高级数据链路控制高级数据链路控制HDLC返回本章首页返回本章首页6/30/202423本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.4.1数据链路层的基本概念数据链路层的基本概念数据链路层的主要作用是：通过一些数据链路层协议和数据链路层的主要作用是：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输。据传输。“线路（线路（Line）”、“链路（链路（Link）”和和“数据数据链路链路”是不同的概念。线路中间没有任何交换节点，而是不同的概念。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，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。即物理链路加上必要的通信规程就是数据链路。返回本节返回本节6/30/202424本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.4.2具有最简单流量控制的数据链路层协议具有最简单流量控制的数据链路层协议为了使收方的接收缓冲区在任何情况下都不会溢出，最为了使收方的接收缓冲区在任何情况下都不会溢出，最简单的方法是发方从主机每取一个数据块，就将其送到简单的方法是发方从主机每取一个数据块，就将其送到数据链路层的发送缓冲区中发送出去，然后等待；收方数据链路层的发送缓冲区中发送出去，然后等待；收方收到数据帧后，将其放入数据链路层的接收缓冲区并交收到数据帧后，将其放入数据链路层的接收缓冲区并交付给主机，同时回应一信息给发送节点表示数据帧已经付给主机，同时回应一信息给发送节点表示数据帧已经上交给主机，接收任务已经完成；发方收到由接收站点上交给主机，接收任务已经完成；发方收到由接收站点发过来的双方事先商定好的信息，则从主机取下一个新发过来的双方事先商定好的信息，则从主机取下一个新的数据帧再发送。在这种情况下，收方的接收缓冲区的的数据帧再发送。在这种情况下，收方的接收缓冲区的大小只要能够装得下一个数据帧即可，这就是最简单最大小只要能够装得下一个数据帧即可，这就是最简单最基本的停止基本的停止-等待（等待（Stop-and-Wait）协议。协议。返回本节返回本节6/30/202425本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.4.3滑动窗口协议滑动窗口协议图图3-8（a）画画出出了了刚刚开开始始发发送送时时的的情情况况。这这时时，在在扇扇形形的的发发送送窗窗口口内内共共有有5个个序序号号，从从0号号到到4号号，具具有有这这些些序序号号的的数数据据帧帧就就是是发发送送端端现现在在可可以以发发送送的的帧帧。若若发发送送端端发发完完了了这这5个个帧帧仍仍未未收收到到确确认认信信息息，由由于于发发送送窗窗口口已已填填满满，就就必必须须停停止止发发送送而而进进入入等等待待状状态态。当当0号号帧帧的的确确认认信信息息ACK收收到到后后，发发送送窗窗口口就就沿沿顺顺时时针针方方向向旋旋转转1个个号号，使使窗窗口口后后沿沿再再次次与与一一个个未未被被确确认认的的帧帧号号相相邻邻（如如图图3-8（b）所所示示）。由由于于这这时时5号号帧帧的的位位置置已已经经落落入入发发送送窗窗口口之之内内，因因此此，发发送送端端现现在在就就可可以以发发送送这这个个5号号帧帧。设设以以后后又又有有1至至3号号帧帧的的确确认认帧帧到到达达发发送送端端，于于是是发发送送窗窗口口再再沿沿顺顺时时针针方方向向向向前前旋旋转转3个个号号（如如图图3-8（c）所所示示），相应地发送端可以继续发送的数据帧的发送序号是相应地发送端可以继续发送的数据帧的发送序号是6号、号、7号和号和0号。号。6/30/202426本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构图图3-8发送窗口发送窗口Ws流星控制图流星控制图6/30/202427本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构图图3-9（a）表表示示一一开开始始接接收收窗窗口口处处于于0号号帧帧处处，接接收收端端准准备备接接收收0号号帧帧。0号号帧帧一一旦旦收收到到，接接收收窗窗口口就就沿沿顺顺时时针针方方向向向向前前旋旋转转1个个号号（图图3-9（b），准准备备接接收收1号号帧帧，同同时时向向发发送送端端发发送送对对0号帧的确认信息。号帧的确认信息。当当陆陆续续收收到到1号号、2号号和和3号号帧帧时时，接接收收窗窗口口的的位位置应如图置应如图3-9（c）所示的那样。所示的那样。6/30/202428本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构图图3-9接收窗口接收窗口WR的意义的意义返回本节返回本节6/30/202429本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.4.4高级数据链路控制高级数据链路控制HDLC信信息息字字段段的的头头尾尾各各加加上上24bit的的控控制制信信息息，就就构构成成了了一一个个完完整整的的HDLC数数据据帧帧。其其结结构构如如图图3-10所示。所示。图图3-10HDLC数据帧结构数据帧结构6/30/202430本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构（1）帧校验序列（）帧校验序列（FCS，FrameCheckSequence）字字段共段共16bit。（2）地址字段）地址字段A为为8bit。在使用非平衡配置方式传输数在使用非平衡配置方式传输数据时，地址字段一般写入次站的地址，但在平衡方式时，据时，地址字段一般写入次站的地址，但在平衡方式时，地址字段总是填入应答站的地址。地址字段总是填入应答站的地址。（3）控制字段）控制字段C共共8bit，是最复杂的字段。根据其前面是最复杂的字段。根据其前面两个比特取值的不同，可将两个比特取值的不同，可将HDLC数据帧划分为三大类，数据帧划分为三大类，即信息帧即信息帧I（Information）、）、监督帧监督帧S（Supervisory）和和无编号帧无编号帧U（Unnumbered）。）。返回本节返回本节6/30/202431本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.5网络层网络层3.5.1面向连接服务面向连接服务3.5.2无连接服务无连接服务3.5.3虚电路服务与数据报服务虚电路服务与数据报服务返回本章首页返回本章首页6/30/202432本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.5.1面向连接服务面向连接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，当数据交换结束后，则应该终止这个连接。通立连接，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。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。向连接服务在网络层中又称为虚电路服务。返回本节返回本节6/30/202433本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.5.2无连接服务无连接服务（1）数据报（）数据报（Datagram）：）：特点是发完了就算，特点是发完了就算，而不需要接收端做任何响应。而不需要接收端做任何响应。（2）证实交付（）证实交付（ConfirmedDelivery）：）：是一是一种可靠的数据报服务。种可靠的数据报服务。（3）请求回答（）请求回答（RequestReply）：）：这种类型的这种类型的数据报服务是收端用户每收到一个报文，就向数据报服务是收端用户每收到一个报文，就向发端用户发送一个应答报文。发端用户发送一个应答报文。返回本节返回本节6/30/202434本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.5.3虚电路服务与数据报服务虚电路服务与数据报服务虚电路与存储转发这一概念相联系。当我们在采用线路交虚电路与存储转发这一概念相联系。当我们在采用线路交换的电话网上打电话时，在通话期间，我们自始至终地占换的电话网上打电话时，在通话期间，我们自始至终地占用一条端到端的物理线路。但我们占用一条虚电路进行计用一条端到端的物理线路。但我们占用一条虚电路进行计算机通信时，由于采用的是存储转发分组交换，所以只是算机通信时，由于采用的是存储转发分组交换，所以只是断续地占用一段又一段的链路，感觉好像是占用了一条端断续地占用一段又一段的链路，感觉好像是占用了一条端到端的物理线路。到端的物理线路。数据报服务则不同，由于数据报服务没有建立虚电路的过数据报服务则不同，由于数据报服务没有建立虚电路的过程，而每一个发出的分组都携带了完整的目的站的地址信程，而每一个发出的分组都携带了完整的目的站的地址信息，因而每一个分组都可以独立地选择路由。息，因而每一个分组都可以独立地选择路由。表表3-3归纳了虚电路服务与数据报服务的一些主要区别。归纳了虚电路服务与数据报服务的一些主要区别。6/30/202435本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构表表3-3 虚电路与数据报的对比虚电路与数据报的对比返回本节返回本节6/30/202436本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.6公共数据网网络协议公共数据网网络协议X.253.6.1X.25产生背景及其层次结构产生背景及其层次结构3.6.2X.25设备和协议的工作原理设备和协议的工作原理3.6.3X.25分组层分组层返回本章首页返回本章首页6/30/202437本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.6.1X.25产生背景及其层次结构产生背景及其层次结构X.25是是ITU-T制定的制定的WAN通信协议标准，常用于公用载通信协议标准，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。的连接是如何建立和维护的。X.25在在OSI/RM出现之前出现之前就制定了，在就制定了，在OSI和和CCITT的共同努力下，的共同努力下，X.25与与OSI/RM的下三层可以对应起来，只是第三层叫做的下三层可以对应起来，只是第三层叫做“分分组层组层”，物理层建议采用，物理层建议采用X.21bis，数据链路层采用平衡数据链路层采用平衡型链路接入规程型链路接入规程LAPB的异步平衡模式的异步平衡模式ABM，在分组层在分组层中，中，DTE与与DCE之间可以建立多条逻辑信道（之间可以建立多条逻辑信道（04095）。）。返回本节返回本节6/30/202438本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.6.2X.25设备和协议的工作原理设备和协议的工作原理分组装拆器（分组装拆器（PAD，PacketAssembler/Disassembler）是是X.25中的常用设备。当中的常用设备。当DTE设备太简单而不能完全实现设备太简单而不能完全实现X.25的功的功能时（如字符终端），就会用到能时（如字符终端），就会用到PAD，PAD位于位于DTE设备与设备与DCE设备之间，主要实现三种功能，即缓冲、数据的打包和设备之间，主要实现三种功能，即缓冲、数据的打包和拆包。拆包。X.25虚电路分为交换式虚电路和永久虚电路两类。交换式虚虚电路分为交换式虚电路和永久虚电路两类。交换式虚电路电路SVC是为突发性数据传输建立的临时连接，它要求两个是为突发性数据传输建立的临时连接，它要求两个DTE设备在每次通信时都要建立这个连接，当通信结束后，设备在每次通信时都要建立这个连接，当通信结束后，如果电路两端的如果电路两端的DTE设备都不再发送其他数据，则终止这个设备都不再发送其他数据，则终止这个会话连接；永久虚电路会话连接；永久虚电路PVC是为经常和持续的数据传输建立是为经常和持续的数据传输建立的永久性连接，它不要求建立和终止会话连接，会话连接总的永久性连接，它不要求建立和终止会话连接，会话连接总是处于活动状态，是处于活动状态，DTE设备可以随时传输数据。设备可以随时传输数据。返回本节返回本节6/30/202439本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.6.3X.25分组层分组层在在使使用用虚虚电电路路方方式式工工作作时时，整整个个的的通通信信过过程程可可分分为为呼呼叫叫建建立立阶阶段段、数数据据传传送送阶阶段段和和虚虚电电路路释释放放阶阶段段。其其中中呼呼叫叫建立阶段的过程大致如下：建立阶段的过程大致如下：（1）主叫）主叫DTE向其向其DCE发送一个呼叫请求分组（发送一个呼叫请求分组（CallRequest）（2）网络选择合适的路由将呼叫请求分组传送到被叫）网络选择合适的路由将呼叫请求分组传送到被叫DCE。（3）被叫）被叫DCE在收到呼叫请求分组之后，就向被叫在收到呼叫请求分组之后，就向被叫DTE发一个呼入分组（发一个呼入分组（IncomingCall），），此分组的格式此分组的格式与呼叫请求分组一样，只是换了一个虚电路号。与呼叫请求分组一样，只是换了一个虚电路号。6/30/202440本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构（4）被被叫叫DTE若若接接受受呼呼叫叫，则则发发出出呼呼叫叫接接受受分分组组（CallAccepted），），其逻辑信道号与呼叫分组的相同。其逻辑信道号与呼叫分组的相同。（5）呼叫建立时的路由将呼叫接受分组传到主叫）呼叫建立时的路由将呼叫接受分组传到主叫DCE。（6）主主叫叫DCE向向主主叫叫DTE发发送送呼呼叫叫接接通通分分组组（CallConnected），表表示示呼呼叫叫建建立立阶阶段段已已经经结结束束。此此时时所所用用的逻辑信道号与呼叫请求分组所用的一样。的逻辑信道号与呼叫请求分组所用的一样。返回本节返回本节6/30/202441本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.7传输层传输层3.7.1传输层在传输层在OSI/RM中的作用中的作用3.7.2传输协议的分类传输协议的分类3.7.3传输服务传输服务返回本章首页返回本章首页6/30/202442本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.7.1传输层在传输层在OSI/RM中的作用中的作用传输层的作用是从端到端经网络透明地传送报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。文，完成端到端通信链路的建立、维护和管理。所谓端到端就是从进程到进程。传输层向高层所谓端到端就是从进程到进程。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到底有几个子网以及这些子网是怎样互连起来的。的。返回本节返回本节6/30/202443本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.7.2传输协议的分类传输协议的分类网络的服务质量大致有三种类型：网络的服务质量大致有三种类型：（1）A型：网络连接具有可接受的低差错率和型：网络连接具有可接受的低差错率和可接受的低故障通知率。可接受的低故障通知率。（2）B型：网络连接具有可接受的低差错率和型：网络连接具有可接受的低差错率和不可接受的高故障通知率。不可接受的高故障通知率。（3）C型：网络连接对传输层服务用户来说具型：网络连接对传输层服务用户来说具有不可接受的高差错率。有不可接受的高差错率。返回本节返回本节6/30/202444本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.7.3传输服务传输服务传输连接建立的四个服务原语及参数如下：传输连接建立的四个服务原语及参数如下：l lT-CONNECT.request（被被叫叫地地址址，主主叫叫地地址址，加加速数据选择，服务质量，用户数据）速数据选择，服务质量，用户数据）l lT-CONNECT.indication（参数同上）参数同上）l lT-CONNECT.response（服服务务质质量量，相相应应地地址址，加加速数据选择，用户数据）速数据选择，用户数据）l lT-CONNECT.confirm（服服务务质质量量，相相应应地地址址，加加速数据选择，用户数据）速数据选择，用户数据）6/30/202445本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构传输连接释放的服务原语和参数：传输连接释放的服务原语和参数：T-DISCONNECT.request（用户数据）用户数据）T-DISCONNECT.indication（释释放放原原因因，用用户数据）户数据）T-CLOSE.RequestT-CLOSE.indication返回本节返回本节6/30/202446本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.8传输控制协议传输控制协议TCP3.8.1TCP/IP基本概念基本概念3.8.2TCP报文段格式报文段格式3.8.3IP分组格式分组格式返回本章首页返回本章首页6/30/202447本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.8.1TCP/IP基本概念基本概念TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）是国际互联网络事实上的工业标准，是国际互联网络事实上的工业标准，ARPANET最初设计的最初设计的TCP称为网络控制程序称为网络控制程序NCP，在在上面传送的数据单位是报文（上面传送的数据单位是报文（Message），），实际上就是实际上就是现在的现在的TPDU。随着随着ARPANET逐渐变成了逐渐变成了Internet，子子网的可靠性也就下降了，于是网的可靠性也就下降了，于是NCP就演变成了今天的就演变成了今天的TCP。与与TCP配合使用的网络层协议是配合使用的网络层协议是IP。图图3-11为为TCP/IP与相应的与相应的OSI/RM的简单对比。的简单对比。6/30/202448本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构图图3-11TCP/IP与相应与相应OSI/RM层次对比层次对比6/30/202449本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构对应于对应于OSI第第4层的协议有层的协议有3个，如下：个，如下：（1）运运输输控控制制协协议议TCP：这这是是最最主主要要的的一一个个面面向向连连接接的协议。的协议。（2）用用 户户 数数 据据 报报 协协 议议（UDP，User DatagramProtocol）：这这是是主主机机和和主主机机之之间间的的无无连连接接数数据据报报协协议议，UDP使使用用IP提提供供的的数数据据报报服服务务，但但对对IP进进行行了了扩扩充充，如如增加了端口编号等。增加了端口编号等。（3）网网络络话话音音协协议议（NVP，NetworkVoiceProtocol）：即分组话音通信协议。在军事通信领域中比较有用。即分组话音通信协议。在军事通信领域中比较有用。6/30/202450本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构对应于对应于OSI/RM第第57层的高层协议有：层的高层协议有：（1）远程登录协议）远程登录协议TELNET。（2）文件传输协议（）文件传输协议（FTP，FileTransferProtocol）。）。（3）简单电子邮件传送协议（）简单电子邮件传送协议（SMTP，SimpleMailTransferProtocol）。）。（4）域名服务（）域名服务（DNS，DomainNameService）。）。（5）引导协议）引导协议BOOTP。（6）简单网络管理协议（）简单网络管理协议（SNMP，SimpleNetworkManagementProtocol）。）。返回本节返回本节6/30/202451本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.8.2TCP报文段格式报文段格式（1）源端口（）源端口（SourcePort）字段和目的端）字段和目的端口（口（Destination）字段）字段（2）序列号（）序列号（SequenceNumber）字段）字段（4）数据偏移字段）数据偏移字段（5）检验和字段）检验和字段6/30/202452本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构图图3-12是是TCP的的TPDU首首部部的的格格式式，其其首首部部的的最最小小长长度度为为5个个32bit，即即20个字节。下面介绍各字段的意义。个字节。下面介绍各字段的意义。图图3-12TCP报报文文段段格格式式返回本节返回本节6/30/202453本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.8.3IP分组格式分组格式IP分组也称分组也称IP数据报，它是以无连接方式通过数据报，它是以无连接方式通过网络传输的，在源发主机和目的主机以及经过网络传输的，在源发主机和目的主机以及经过的每个路由器中，网络层都使用始终如一的的每个路由器中，网络层都使用始终如一的IP协议和不变的协议和不变的IP分组格式。分组格式。IP分分组组作作为为Internet的的基基本本传传送送单单元元，与与典典型型的的其其他他网网络络帧帧相相似似，也也分分为为分分组组头头和和数数据据信信息息，在在分分组组头头中中包包含含源源站站和和目目的的站站地地址址。IP分分组组头头的长度为的长度为4个字节的整数倍，如图个字节的整数倍，如图3-13所示。所示。6/30/202454本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构图图3-13IP分组头格式分组头格式6/30/202455本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构字段字段（1）版本号）版本号（2）IP分组头首部长度分组头首部长度（3）服务类型）服务类型（4）总长度）总长度（5）标识符）标识符（6）标志段）标志段（7）段偏移）段偏移（8）生存时间）生存时间（9）协议）协议（10）分组头校验和）分组头校验和6/30/202456本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构图图3-14标志段的含义标志段的含义返回本节返回本节6/30/202457本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.9会话层会话层3.9.1会话层的基本概念会话层的基本概念3.9.2会话层的服务会话层的服务3.9.3会话层的协议机制会话层的协议机制返回本章首页返回本章首页6/30/202458本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.9.1会话层的基本概念会话层的基本概念会话层的主要目的是提供一个面向用户的连接服务，它会话层的主要目的是提供一个面向用户的连接服务，它给合作的会话用户之间的对话和活动提供组织和同步所给合作的会话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。必须的手段，以便对数据的传送提供控制和管理。会话层定义了可供选择的多种服务，而且可以将若干相会话层定义了可供选择的多种服务，而且可以将若干相关联的服务组成一个功能单元（关联的服务组成一个功能单元（FunctionUnit），），而每而每一个功能单元则提供一种可供选择的工作类型，在会话一个功能单元则提供一种可供选择的工作类型，在会话连接建立时可就这些功能单元进行协商选择，目前共定连接建立时可就这些功能单元进行协商选择，目前共定义了义了12个功能单元，其中最重要的是核心功能单元，它个功能单元，其中最重要的是核心功能单元，它包括的服务有：会话连接、正常数据传送、有序释放、包括的服务有：会话连接、正常数据传送、有序释放、用户放弃和提供者放弃等用户放弃和提供者放弃等5种服务。种服务。6/30/202459本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构在会话层中，令牌分为四种：在会话层中，令牌分为四种：数数据据令令牌牌：在在半半双双工工数数据据交交换换中中，用用于于控控制制数数据据的的传传送。送。释放令牌：持有该令牌的用户有权释放会话连接。释放令牌：持有该令牌的用户有权释放会话连接。次次同同步步令令牌牌：持持有有该该令令牌牌的的用用户户有有权权在在会会话话单单元元中中插插入次同步点。入次同步点。主主同同步步/活活动动令令牌牌：用用于于管管理理主主同同步步点点的的设设置置和和一一次次活活动的开始与结束。动的开始与结束。返回本节返回本节6/30/202460本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.9.2会话层的服务会话层的服务会话服务主要分为会话连接管理与会话数据交会话服务主要分为会话连接管理与会话数据交换两大部分。换两大部分。会话层服务需要使用以下一些服务原语：会话层服务需要使用以下一些服务原语：v建立会话连接建立会话连接S-CONNECT服务原语；服务原语；v释放会话连接释放会话连接S-RELEASE服务原语；服务原语；v交换会话数据单元交换会话数据单元S-DATA服务原语；服务原语；返回本节返回本节6/30/202461本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.9.3会话层的协议机制会话层的协议机制通常每个用户服务请求都会直接被映射为一个对应的会通常每个用户服务请求都会直接被映射为一个对应的会话协议数据单元话协议数据单元SPDU，然后按照规定的协议将此然后按照规定的协议将此SPDU传送给远端的会话实体。会话协议数据单元传送给远端的会话实体。会话协议数据单元SPDU有它有它规定的固定格式。会话连接和传输连接的关系不一定总规定的固定格式。会话连接和传输连接的关系不一定总是一对一的，有时，当一个会话连接结束后，可以不释是一对一的，有时，当一个会话连接结束后，可以不释放传输连接而使下一个会话连接继续使用前面用过的传放传输连接而使下一个会话连接继续使用前面用过的传输连接。有时传输连接会出现短暂的故障，但立即就会输连接。有时传输连接会出现短暂的故障，但立即就会建立另一条新的传输连接，所有这些对于会话层都是透建立另一条新的传输连接，所有这些对于会话层都是透明的，这说明了一个会话连接也可以对应于多个传输连明的，这说明了一个会话连接也可以对应于多个传输连接。接。返回本节返回本节6/30/202462本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.10表示层表示层3.10.1语法与语义语法与语义3.10.2语法转换语法转换3.10.3表示上下文表示上下文3.10.4表示服务原语表示服务原语返回本章首页返回本章首页6/30/202463本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.10.1语法与语义语法与语义语语法法是是指指构构成成应应用用数数据据的的一一组组规规则则，是是数数据据的的表表示示形形式式，它它涉涉及及文文字字、图图像像、数数据据等等的的表表示示；语语法法实实际际上上是是一一种种对应用数据单元符号比特串的解释方法。对应用数据单元符号比特串的解释方法。语语义义是是指指一一个个数数据据的的特特定定内内容容及及含含义义，语语义义是是由由应应用用层层负责处理的，只有应用实体才能知道数据的意义。负责处理的，只有应用实体才能知道数据的意义。在计算机网络中互相通信的双方常常使用不同类型的计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，各计算机所采用的算机，各计算机所采用的“语法语法”是不同的，某一具体是不同的，某一具体计算机所采用的语法称为计算机所采用的语法称为“局部语法局部语法”（LocalSyntax）。）。返回本节返回本节6/30/202464本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.10.2语法转换语法转换当一个应用程序在多个计算机上实现的时候，当一个应用程序在多个计算机上实现的时候，往往需要把一个数据对象从一台计算机传送到往往需要把一个数据对象从一台计算机传送到另一台计算机，为了保证程序语义的正确性，另一台计算机，为了保证程序语义的正确性，必然要对比特串的格式进行变换，把符号发送必然要对比特串的格式进行变换，把符号发送方局部语法的比特串转换成为符合接收方局部方局部语法的比特串转换成为符合接收方局部语法的比特串，这一工作称为语法转换。这种语法的比特串，这一工作称为语法转换。这种转换工作可以由任一方或双方协作完成。转换工作可以由任一方或双方协作完成。返回本节返回本节6/30/202465本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.10.3表示上下文表示上下文表示上下文（表示上下文（PresentationContext）是抽象语）是抽象语法和所商定的传送语法的一种组合，主要用于法和所商定的传送语法的一种组合，主要用于描述抽象语法与传送语法之间的映像关系。表描述抽象语法与传送语法之间的映像关系。表示上下文随着应用层实体工作环境的变化而变示上下文随着应用层实体工作环境的变化而变化，并由表示层负责使接收端知道这一变化。化，并由表示层负责使接收端知道这一变化。返回本节返回本节6/30/202466本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.10.4表示服务原语表示服务原语表表示示层层的的服服务务原原语语和和会会话话层层的的服服务务原原语语十十分分相相似似，只只是是多多了了P-ALTER-CONTEXT的的四四条条服服务务原原 语语（Request，Indication，Response，Confirm），它它们们的的作作用用是是创创建建、增增加加和和删删除除表表示示上上下下文文。表表示示层层与与应应用用层层之之间间交交互互服服务务原原语语的的方方法法与与下下面面几几层层的的情情况况也也很很相相似似，在在表表示示层层和和应应用用层层之之间间使使用用的的是是抽抽象象语语法法，而而两两个个表表示示层之间使用的则是传送语法。层之间使用的则是传送语法。返回本节返回本节6/30/202467本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.11应用层应用层3.11.1应用层的基本概念应用层的基本概念3.11.2报文处理系统报文处理系统MHS3.11.3文件传送、存取和管理文件传送、存取和管理FTAM返回本章首页返回本章首页6/30/202468本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.11.1应用层的基本概念应用层的基本概念计计算算机机连连网网的的最最终终目目的的是是为为用用户户提提供供一一些些特特定定的的服服务务，目目前已经称为前已经称为OSI/RM标准的一些应用层协议有：标准的一些应用层协议有：报文处理系统（报文处理系统（MHS，MessageHandlingSystem）文文件件传传送送、存存取取和和管管理理（FTAM，FileTransfer，AccessandManagement）虚终端协议（虚终端协议（VTP，VirtualTerminalProtocol）目录服务（目录服务（DS，DirectoryService）事务处理（事务处理（TP，TransactionProcessing）作作 业业 传传 送送 与与 操操 作作（JTM，JobTransferandManipulation）远地数据库访问（远地数据库访问（RDA，RemoteDatabaseAccess）6/30/202469本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构应用层的简化模型如图应用层的简化模型如图3-15所示，下面对经常用所示，下面对经常用到的一些重要术语进行简单的介绍。到的一些重要术语进行简单的介绍。图图3-15应用层模型应用层模型6/30/202470本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构（1）应用实体（）应用实体（AE，ApplicationEntity）：）：指经过简指经过简化抽象后的与化抽象后的与OSI进程之间的交互有关的那部分应用进进程之间的交互有关的那部分应用进程，有时又称为骨架进程。程，有时又称为骨架进程。（2）应用进程）应用进程AP（ApplicationProcedure）：）：指在指在OSI环境应用层之外并与环境应用层之外并与OSI无关（即与用户进程之间无关（即与用户进程之间的交互无关）的那部分应用进程。的交互无关）的那部分应用进程。（3）用户元素）用户元素UE（UserElement）：）：广义应用进程的广义应用进程的一部分，也是应用实体一部分，也是应用实体AE中的一部分，并在应用实体中中的一部分，并在应用实体中代表应用进程。代表应用进程。（4）应用服务元素）应用服务元素ASE（ApplicationServiceElement）：）：应用实体的一部分，是应用层协议的执行应用实体的一部分，是应用层协议的执行者。者。返回本节返回本节6/30/202471本科生计算机网络原理第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.11.2报文处理系统报文处理系统MHS1概述概述报文处理系统可以实现电子邮件的功能。电子报文处理系统可以实现电子邮件的功能。电子邮件也称为基于计算机的报文系统（邮件也称为基于计算机的报文系统（CBMS，