1、網絡體系結構最新第七講 網絡體系結構OSI/RM參考模型簡介網絡體系結構最新lOSI/RMOSI/RM（Open Systems Interconnection/Reference ModuleOpen Systems Interconnection/Reference Module）的全稱是開）的全稱是開放系統互連參考模型放系統互連參考模型，是由國際標準化組織ISO在80年代初提出來的。l當時，網絡界出現了以IBM的SNA為代表的若干個網絡體系結構，這些體系結構的著眼點往往是各公司內部的網絡連接，沒有統一的標準，因而它們之間各公司內部的網絡連接，沒有統一的標準，因而它們之間很難互起來很難互起

2、來。在這種情況下，ISO提出了OSI參考模型，它最大的特點是開放性。不同廠家的網絡產品，只要遵照這個參考模型，就可以實現互連、互操作和可移植性，也就是說，任何遵循任何遵循OSIOSI標準的系統，只要物理上連接起來，標準的系統，只要物理上連接起來，它們之間都可以互相通信它們之間都可以互相通信。lOSIOSI參考模型定義了開放系統的層次結構和各層所提供的服務參考模型定義了開放系統的層次結構和各層所提供的服務。OSI參考模型的一個成功之處在于，它清晰地分開了服務、接口和協議這三個容易混淆的它清晰地分開了服務、接口和協議這三個容易混淆的概念：服務描述了每一層的功能，接口定義了某層提供的服務如何被高層訪

3、概念：服務描述了每一層的功能，接口定義了某層提供的服務如何被高層訪問，而協議是每一層功能的實現方法。問，而協議是每一層功能的實現方法。通過區分這些抽象概念，OSI參考模型將功能定義與實現細節分了開來，概括性高，使它具有了普遍的適應能力。網絡體系結構最新OSI參考模型本身并不是網絡體系結構。按照定義，網絡體系結構是網絡層次結構和相關協議的集合，通過下面對OSI參考模型各層的介紹，我們不難發現，它并沒有精確定義各層的協議，只是描述了每一層的功能。但這并不妨礙ISO組織制定各層的標準，只不過這些標準不屬于OSI參考模型本身。OSI參考模型具有七個層次框架，自底向上參考模型具有七個層次框架，自底向上:

4、物理層物理層(physical layer) 二進制傳輸二進制傳輸數據鏈路層數據鏈路層(data link layer) 介質訪問（接入）介質訪問（接入）網絡層網絡層(network layer) 尋址和最短路徑尋址和最短路徑傳輸層傳輸層(transport layer) 端到端的連接端到端的連接會話層會話層(session layer) 主機間通信主機間通信表示層表示層(presentation layer) 數據表示數據表示應用層應用層(application layer) 處理網絡應用處理網絡應用該模型有下面幾個特點：該模型有下面幾個特點： 每個層次的對應實體之間都通過各自的協議通信每個

5、層次的對應實體之間都通過各自的協議通信 各個計算機系統都有相同的層次結構各個計算機系統都有相同的層次結構 不同系統的相應層次有相同的功能不同系統的相應層次有相同的功能 同一系統的各層次之間通過接口聯系同一系統的各層次之間通過接口聯系1. 相鄰的兩層之間，下層為上層提供服務，同時上層使用下層提供相鄰的兩層之間，下層為上層提供服務，同時上層使用下層提供的服務的服務網絡體系結構最新應用層物理層 數據鏈路層網絡層傳輸層會話層表示層應用層物理層 數據鏈路層網絡層傳輸層會話層表示層物理層 數據鏈路層網絡層物理層 數據鏈路層網絡層物理層 數據鏈路層網絡層發送進程接收進程應用層協議表示層協議會話層協議會話層協

6、議主機A主機B路由器路由器路由器通信子網物理介質物理介質圖2-3 OSI參考模型示意圖傳輸層協議網絡體系結構最新1 1、 物理層物理層 物理層的主要功能是實現通信結點之間物理層的主要功能是實現通信結點之間的物理連接，在物理傳輸介質上傳輸接，在物理傳輸介質上傳輸非結構化的非結構化的“0”0”和和“1”1”二進制比特流二進制比特流。 物理層并不是指物理傳輸介質物理層并不是指物理傳輸介質，它是介于數據鏈路層和物理傳輸介質之間的一層，是OSI參考模型的最底層，起著數據鏈路層到物理傳輸介質之間的邏輯接口的作用。物理層向數據鏈路層提供的服務物理層向數據鏈路層提供的服務包括：包括：l物理連接服務物理連接服務

7、 指向數據鏈路層提供物理連接，數據鏈路層通過接口將數據傳送給物理層，物理層就物理層就通過傳輸介質一位一位地送到對等的數據鏈路層實體通過傳輸介質一位一位地送到對等的數據鏈路層實體；至于數據是如何傳送的，數據鏈路層并不關心。l物理服務數據單元服務物理服務數據單元服務 是在物理介質上傳輸非結構化的比特流傳輸非結構化的比特流，所謂非結構化的比特流，指順序地傳輸“0”、“1”信號，而不必考慮這些“0”、“1”信號表示什么意義。l順序化服務順序化服務 是指“0”、“1”信號一定要按照原順序傳送給對方按照原順序傳送給對方，而不必考慮這些“0”、“1”信號表示什么意義。網絡體系結構最新 物理層協議的設計問題主

8、要是建立、維護和釋放物理鏈路所物理層協議的設計問題主要是建立、維護和釋放物理鏈路所需的機械的、電氣的需的機械的、電氣的/ /光學的、功能的和規程的特性。光學的、功能的和規程的特性。 OSIOSI參考模型中并未定義實際的物理層協議，具體的物理層協議如參考模型中并未定義實際的物理層協議，具體的物理層協議如EIAEIA組織制定的組織制定的RS-232CRS-232C協議、協議、CCITTCCITT的的X.21X.21協議等。協議等。 機械特性機械特性指指物理連接器的尺寸、形狀、規格等。在物理連接器的尺寸、形狀、規格等。在RS-232CRS-232C中，規中，規定采用的連接器接口有定采用的連接器接口有

9、2525根針，接口形狀為根針，接口形狀為D D形接口。形接口。 電氣特性電氣特性包括包括信號電平，脈沖寬度，頻率，數據傳送速率，最大傳信號電平，脈沖寬度，頻率，數據傳送速率，最大傳送距離等。目前計算機的二進制信號多數是用電信號表示的，當然在用送距離等。目前計算機的二進制信號多數是用電信號表示的，當然在用到光纖傳輸的時候也有光信號和光電轉換問題。到光纖傳輸的時候也有光信號和光電轉換問題。RS-232CRS-232C規定，對數據規定，對數據信號，以信號，以+12V+12V或或+8V+8V表示表示“0”0”，-12V-12V或或-8V-8V表示表示“1”1”，對控制信號，對控制信號，“0”0”表表示

10、示“開開”，“1”1”表示表示“斷斷”，數據速率，數據速率0-20Kbps(0-20Kbps(比特每秒比特每秒) )。 功能特性功能特性描述描述接口引腳的功能作用，如接口引腳的功能作用，如RS-232-CRS-232-C的第二根針是用于的第二根針是用于發送數據的，第三根針是用于接收數據的，第四根針表示請求發送，第發送數據的，第三根針是用于接收數據的，第四根針表示請求發送，第五根針表示允許發送。五根針表示允許發送。 規程特性規程特性指指信號時序，應答關系，操作過程。例如，信號時序，應答關系，操作過程。例如，RS-232-CRS-232-C的一的一段規程為：第四根針置位，請求發送段規程為：第四根針

11、置位，請求發送第五根針置位，允許發送第五根針置位，允許發送數據數據通過第二根針發送。通過第二根針發送。網絡體系結構最新2 2、 數據鏈路層數據鏈路層 數據鏈路層的主要功能是在物理層提供的比特服務基礎上，在相鄰數據鏈路層的主要功能是在物理層提供的比特服務基礎上，在相鄰結點之間結點之間提供簡單的通信鏈路提供簡單的通信鏈路，傳輸以幀為單位的數據傳輸以幀為單位的數據，同時它還負責，同時它還負責數據鏈路的流量控制、差錯控制數據鏈路的流量控制、差錯控制。 首先，數據鏈路層是為網絡層提供首先，數據鏈路層是為網絡層提供“簡單簡單”的通信鏈路的通信鏈路，通信實體所在的系統通信實體所在的系統必須經過物理介質直接相

12、連。該鏈路不具備任何路徑選擇和轉發功能。它的差錯控制和流必須經過物理介質直接相連。該鏈路不具備任何路徑選擇和轉發功能。它的差錯控制和流量控制能力也比較簡單。量控制能力也比較簡單。 數據鏈路層將數據鏈路層將物理層提供的比特流組成幀物理層提供的比特流組成幀，即將發送方若干比特的數據組成一即將發送方若干比特的數據組成一組，加上組，加上“開始開始”、“結束結束”標志和檢錯代碼等，形成有固標志和檢錯代碼等，形成有固定格式的數據幀。定格式的數據幀。 本層要提供本層要提供一定的差錯檢驗和糾正機制。一定的差錯檢驗和糾正機制。服務會因機械、電氣等原因，出現錯服務會因機械、電氣等原因，出現錯誤，如將誤，如將“0”

13、0”、“1”1”顛倒，丟失一個顛倒，丟失一個“0 0或或“1”1”，或者因為信號干擾而多出一位數字。，或者因為信號干擾而多出一位數字。接收接收者收到該數據幀后，根據檢錯代碼就可以判斷收到的數據幀是否有錯誤，并在可能的情況者收到該數據幀后，根據檢錯代碼就可以判斷收到的數據幀是否有錯誤，并在可能的情況下糾正錯誤。如果錯誤不能糾正，只好選擇重傳該數據幀。下糾正錯誤。如果錯誤不能糾正，只好選擇重傳該數據幀。 需要指出的是，需要指出的是，數據幀僅僅對數據鏈路層的通信實體有意義數據幀僅僅對數據鏈路層的通信實體有意義，只有該層的實體只有該層的實體才知道哪些是幀的控制信息，哪些是高層的有效數據。數據幀最終要通

14、過物理層，再經過才知道哪些是幀的控制信息，哪些是高層的有效數據。數據幀最終要通過物理層，再經過傳輸介質才能發送和接收。對物理層來說，它看到的只有傳輸介質才能發送和接收。對物理層來說，它看到的只有“0”0”信號和信號和“1”1”信號，而沒有信號，而沒有任任何特殊的意義。何特殊的意義。 流量控制也是數據鏈路層的重要功能流量控制也是數據鏈路層的重要功能。它應用在接收者速度較慢，發送者速度較它應用在接收者速度較慢，發送者速度較快，致使接收者無法及時處理接收數據的情況。計算機網絡的流量控制與水利上的水庫控快，致使接收者無法及時處理接收數據的情況。計算機網絡的流量控制與水利上的水庫控制流量是一個原理；通過

15、制流量是一個原理；通過限制發送者的發送速度限制發送者的發送速度，或者對發送者的發送數據進行，或者對發送者的發送數據進行緩存緩存，當，當接收者有能力的時候再予以接收，這就是流量控制的簡單原理。接收者有能力的時候再予以接收，這就是流量控制的簡單原理。網絡體系結構最新數據鏈路層的流控協議 常用的流控協議停等式流控協議（stopandwait）滑動窗口協議流量控制的實現方法：利用反饋確認機制調節發送方發送數據的速率利用反饋確認機制調節發送方發送數據的速率。因此這個方法是由接收方接收方發起的。l停停等協議等協議：發送方發送一塊數據后，就停止發送動作，開始計時，等待接收方的反饋結果。發送方僅當收到正確的接

16、收確認之后，才繼續發送后繼塊數據；如果接到否定確認，或者計時器超時，重新傳送本數據塊。特點特點l半雙工方式進行通信l控制簡單，易于實現。l 傳輸效率低。網絡體系結構最新l滑動窗口協議滑動窗口協議：發送方一次連續發送多塊數據（稱為窗口尺寸）；發送方一次連續發送多塊數據（稱為窗口尺寸）；接收方對每塊數據進行差錯分析，如果發現錯誤，立即反饋接收方對每塊數據進行差錯分析，如果發現錯誤，立即反饋給發送方；給發送方；接收方可對接收到的多個正確的數據塊進行一次性確認；接收方可對接收到的多個正確的數據塊進行一次性確認；發送方根據反饋的結果，重發指定的數據塊，或重發指定數發送方根據反饋的結果，重發指定的數據塊，

17、或重發指定數據塊及其之后的所有數據塊。據塊及其之后的所有數據塊。l特點：特點： 通信雙方以全雙工方式進行通信通信雙方以全雙工方式進行通信控制復雜。控制復雜。 傳輸效率高。尤其對信道質量好、差錯率低的情況。傳輸效率高。尤其對信道質量好、差錯率低的情況。網絡體系結構最新介質訪問控制子層介質訪問控制子層最初的網絡速度很慢，就象我們今天使用的電話撥號網絡，根據調制解調器（最初的網絡速度很慢，就象我們今天使用的電話撥號網絡，根據調制解調器（ModemModem）的不同，速度從幾的不同，速度從幾KbpsKbps到幾十到幾十KbpsKbps不等。這個速度一個人用都覺得慢，更不要提多人共享不等。這個速度一個人

18、用都覺得慢，更不要提多人共享了。后來，隨著網絡技術的發展，出現了幾了。后來，隨著網絡技術的發展，出現了幾MbpsMbps的局域網，速度相對原來提高了兩到三個的局域網，速度相對原來提高了兩到三個數量級，這為多人共享通信介質提供了條件，數量級，這為多人共享通信介質提供了條件，于是于是OSIOSI的數據鏈路層又專門分出了一個的數據鏈路層又專門分出了一個介質訪問控制子層（介質訪問控制子層（MACMAC），用于解決共享介質的局域網中多個網絡設備爭用同），用于解決共享介質的局域網中多個網絡設備爭用同一傳輸介質的問題一傳輸介質的問題。現在，局域網的速度越來越快，隨著百兆、千兆局域網的出現，數現在，局域網的速

19、度越來越快，隨著百兆、千兆局域網的出現，數據鏈路層的介質訪問控制成了很關鍵的技術問題。據鏈路層的介質訪問控制成了很關鍵的技術問題。 將數據鏈路層劃分為邏輯鏈路控制將數據鏈路層劃分為邏輯鏈路控制(Logical Link Control, LLC)和介質訪問控制子層和介質訪問控制子層(Media Access Control，MAC)兩個子層，由兩個子層，由MAC子層解決介質訪問控制問題。子層解決介質訪問控制問題。 兩種主要的介質訪問控制方法：兩種主要的介質訪問控制方法： - CSMA/CD - TOKEN PASSING Token Ring Token Bus網絡體系結構最新網絡中的每臺主機

20、都必須有一個網絡中的每臺主機都必須有一個48位位(6Byte)的全的全局地址，它是該主機在全球范圍的唯一標識符，局地址，它是該主機在全球范圍的唯一標識符，與其物理位置無關。與其物理位置無關。(比較比較IP地址地址)該全局地址稱為該全局地址稱為MAC地址，也稱為物理地址，通地址，也稱為物理地址，通常固化在網卡上。常固化在網卡上。當一臺計算機插上一塊網卡后，該計算機的物當一臺計算機插上一塊網卡后，該計算機的物理地址就是該網卡的理地址就是該網卡的MAC地址。地址。MAC地址的例子地址的例子(以十六進制表示以十六進制表示)：02 60 8C 67 05 A2網絡體系結構最新A：MAC地址字段，包括源地

21、址和目的地址地址字段，包括源地址和目的地址C：控制字段：控制字段FCS：幀檢驗序列，一般采用：幀檢驗序列，一般采用CRC校驗。其校驗范校驗。其校驗范圍包括圍包括A、C和和Data字段字段CAFCS校驗區間校驗區間Data網絡層的分組被封網絡層的分組被封裝在幀的裝在幀的Data域中域中網絡體系結構最新數據鏈路層的協議舉例數據鏈路層的協議舉例兩類協議：兩類協議：面向字符的協議二進制同步通信規程(BSC) 早期的計算機通信控制協議是面向字符的。所謂“面向字符”就是說在鏈路上所傳送的數據和控制信息必須是由規定的同一個字符集中的字符由規定的同一個字符集中的字符所組成。這種方式因越來越多的弱點，如采用停-

22、等協議(反饋重傳)傳輸效率較低，數據塊和控制序列格式不統一不宜擴展等，而逐漸被面向比特的協議替代。面向比特的協議HDLC協議 l協議不依賴于任何一種字符編碼集；l數據報文可透明傳輸，用于實現透明傳輸的“0比特插入法”易于硬件實現；l全雙工通信，不必等待確認便可連續發送數據，有較高的數據鏈路傳輸效率；l所有幀均采用CRC校驗，對信息幀進行順序編號，可防止漏收或重份，傳輸可靠性高；l傳輸控制功能與處理功能分離，具有較大的靈活性 又稱：數據鏈路控制協議或鏈路控制規程網絡體系結構最新HDLC協議l站類型站類型主站(Primary Station)控制整個鏈路的工作次站(Secondary Statio

23、n)受主站控制，只能發出響應的站組合站(Combined Station)兼有主/次站功能的站l鏈路結構鏈路結構非平衡結構非平衡結構l由一個主站和一個或多個次站組成由一個主站和一個或多個次站組成l點點-點、點點、點-多點操作多點操作平衡結構平衡結構l由兩個組合站組成，適用于由兩個組合站組成，適用于點點-點點操作操作網絡體系結構最新lHDLC的操作方式 正常響應模式(NRM)異步響應模式(ARM) 異步平衡模式(ABM)l任一組合站均可控制鏈路，主動傳送數據。HDLC協議o主站負責整個鏈路，且具有輪詢、選擇從站及向從站發送命令的權利，同時也負責對超時、重發及各類恢復操作的控制o次站只有在主站詢問

24、時才能作為響應傳輸數據 o主站具有初始鏈路，差錯校正和邏輯拆鏈功能； o由從站來控制超時和重發，o從站主動發送給主站o從站不必確切地接收到來自主站的允許傳輸的命令就可開始傳輸用于非平衡鏈路網絡體系結構最新HDLC協議l幀結構幀結構l標志字段(F) 標志字段01111110的比特模式; 采用零比特填充法l地址字段(A) 命令幀：對方站地址應答幀：應答站地址l在點-點線路中，有時用來區分命令幀（C）和響應幀（R）廣播地址：全“1”無效地址：全“0”（測試）擴展位第一位: 0 16位地址 1 8位地址網絡體系結構最新HDLC協議 - 幀結構幀結構l幀校驗序列字段(FCS)對A、C、I字段進行循環校驗

25、。 g(x)=x16+x12+x5+1 （CCITT和ISO使用）g(x)=x16+x15+x2+1 （IBM的SDLC使用） l由于幀中至少含有A（地址）、C（控制）和FCS（幀校驗序列）字段，因此整個幀長度應大于32位。網絡體系結構最新HDLC協議控制字段位12345678I格式0N(S)P/FN(R)S格式1 0S1 S2P/FN(R)U格式1 1M1 M2P/FM3 M4 M5oHDLC的幀類型信息幀(I幀)、監控幀(S幀)和無編號幀(U幀) o使用滑動窗口技術，使用滑動窗口技術，3位序號，發送窗位序號，發送窗口大小為口大小為7網絡體系結構最新HDLC的幀類型-lP/F位 用于命令幀(

26、由主站發出)時 輪詢位(P) 當該位為“1”時，要求被輪詢的從站給出響應用于響應幀(由從站發出)時 終止位(F) 當其為“1”時，表示接收方確認的結束。多終端系統中，計算機置“P”，允許終端發送數據；終端發向計算機的幀中，最后一個幀置為“F” P/F總是一一對應的，在接到總是一一對應的，在接到F=1的幀之前，不允許再發的幀之前，不允許再發P=1的幀。的幀。網絡體系結構最新HDLC的幀 - P/F位-l正常響應模式（正常響應模式（NRMNRM）主站P=1，對次站進行詢問是否有數據發次站有數據l開始發送信息幀（I）；次站可以連續發送多幀，并在最后一個I幀中，置F=1，示意次站數據傳輸完畢；次站無數

27、據l直接以S幀（F=1）進行響應，示意本次站無數據可發。l其它傳輸模式（其它傳輸模式（ARM和和ABM） P=1：要求對方做出響應（建鏈時）對方需立即進行響應，并在響應中置F=1（同意建鏈）網絡體系結構最新HDLC的幀類型-l監控幀(S幀)S 幀中第5位P/FP/F的含義與 I 幀基本相同，只是在ARM和ABM操作方式下有所區別：當從站收到P=1的命令幀后即可發送F=1的響應幀，但隨后從站仍可繼續發送響應幀，直至再無響應幀發送。l信息幀(I幀) N(S)：本幀對應的幀序號 N(R)：希望接收對方幀的序號 隱含指示該序號之前的所有幀已被正確接收均由三位二進制碼組成,滑動窗口技術l信息幀(I幀)：

28、P PF F位為輪詢結束位P1為主站詢問次站是否有數據要發；F1為次站響應主站有數據要發 次站響應主站詢問之后，開始向主站發送信息幀，并置所發信息幀的P/F比特為0，直至信息全部發完，才置最后一個信息幀的P/F比特為1網絡體系結構最新HDLC的幀類型l監控幀(S幀) “00”接收就緒(RR) l準備接收編號為Nr的幀l四種使用方式四種使用方式 確認確認(ACK)，當接收方沒有數據要發送時，用，當接收方沒有數據要發送時，用RR應答；應答； 輪詢，由主站發送輪詢，由主站發送(P/F=1)時，時，RR詢問從站是否有數據要發送；詢問從站是否有數據要發送； 對輪詢的否定應答，由從站發送對輪詢的否定應答，

29、由從站發送(P/F=1)時，通知主站，從站沒時，通知主站，從站沒有數據要發送；有數據要發送； 對選擇的肯定應答，當從站已經準備好時，返回對選擇的肯定應答，當從站已經準備好時，返回(P/F=1)的的RR幀。幀。“01”拒絕(REJ) 從編號為N(R)開始的幀及其以后所有的幀進行重發“10”接收未就緒(RNR) 忙狀態，這可用來對鏈路流量進行控制。l三種方式使用：三種方式使用： 確認確認(ACK)，表示已經收到，表示已經收到N(R)-1及以前的所有幀，但現在不要及以前的所有幀，但現在不要發送；發送； 選擇選擇(SEL)，主站發，主站發RNR來通知某個從站，要向它發送數據；來通知某個從站，要向它發送

30、數據； 對選擇的否定應答對選擇的否定應答(P/F=1)。網絡體系結構最新HDLC的幀類型l監控幀(S幀) “11”選擇拒絕(SREJ) 希望對方僅僅重發第Nr幀l監控幀都可用作命令幀監控幀都可用作命令幀P=1，表示向對方詢問狀態，表示向對方詢問狀態F=1的的RR幀用來響應已收到的幀用來響應已收到的P=1的命令幀。的命令幀。l無編號幀(U幀) 因其控制字段中不包含序號（N(S)和N(R)）而得名，簡稱U幀。用于鏈路的建立和拆除階段各類面向比特型鏈路協議的差別主要就體現在U幀中。第3-4和第6-8位5個M位僅定義了15種U幀。主要有置NRM幀、置ARM幀、置ABM幀、拆除鏈路、無編號確認和命令拒絕

31、等。網絡體系結構最新3 3、 網絡層網絡層 網絡層（網絡層（Network LayerNetwork Layer）的核心任務就是控制通信子網的運行的核心任務就是控制通信子網的運行。具體說是進。具體說是進行路由選擇、擁塞控制和網絡互連。它可以為傳輸層提供面向連接的網絡服務及行路由選擇、擁塞控制和網絡互連。它可以為傳輸層提供面向連接的網絡服務及無連接的網絡服務。無連接的網絡服務。 網絡層控制子網運行的關鍵任務是選擇路徑網絡層控制子網運行的關鍵任務是選擇路徑，它管理的是網絡信息包，信息包的路徑選擇又叫路由選擇路由選擇，有各種各樣的路由選擇算法，但總體上分為有各種各樣的路由選擇算法，但總體上分為靜態靜

32、態和和動態動態兩大類兩大類，靜態路由就好像乘坐公交車輛靜態路由就好像乘坐公交車輛，369路就一定要走天童北路，無論怎樣堵車也不能改變行車路線，但如果你是在一輛出租車上，你可以選擇任何一條認為好走的路線行使，網絡層的動態路由算法網絡層的動態路由算法就是這樣的，信息包的路由選擇根路由選擇根據當時的網絡負載情況動態變化。據當時的網絡負載情況動態變化。 網絡層的第二個任務是擁塞控制網絡層的第二個任務是擁塞控制，通過某種擁塞控制機制，盡量避免擁塞的發生，以及盡快緩解已經發生的擁塞情況。 網絡層的第三個任務網絡互連網絡層的第三個任務網絡互連問題問題。當數據包從一個網絡傳輸到另一個網絡，會面臨諸如數據包大小

33、、網絡速度、甚至協議可能不同的會面臨諸如數據包大小、網絡速度、甚至協議可能不同的，這些都是網絡層需要解決的問題。 網絡層的第四個任務是要有統計、控制功能網絡層的第四個任務是要有統計、控制功能。如統計那些用戶需要的網絡流量比較多，訪問那些站點比較頻繁，或者禁止用戶訪問某些非法站點需要控制；記帳記帳功能一般也在此層解決。功能一般也在此層解決。網絡體系結構最新4 4、 傳輸層傳輸層 傳輸層（傳輸層（Transport LayerTransport Layer）的任務是向用戶提供可靠的、透明的端到端的）的任務是向用戶提供可靠的、透明的端到端的數據傳輸，以及差錯控制和流量控制機制數據傳輸，以及差錯控制和

34、流量控制機制。由于它的存在，網絡硬件技術的任何變化由于它的存在，網絡硬件技術的任何變化對高層都是不可見的，也就是說會話層、表示層、應用層的設計不必考慮低層硬件細節，對高層都是不可見的，也就是說會話層、表示層、應用層的設計不必考慮低層硬件細節，因此傳輸層的作用十分重要。因此傳輸層的作用十分重要。 所謂端到端所謂端到端 ( End to End ) ( End to End ) 是相對鏈接是相對鏈接 ( Chained ) ( Chained ) 而言的。而言的。OSIOSI參考模型的四層參考模型的四層到七層屬于端到端的方式，而一到三層屬于鏈接的方式。到七層屬于端到端的方式，而一到三層屬于鏈接的方

35、式。 在傳輸層，通信雙方的兩機器之間，有一對應用程序或進程直接對話，它們并不關心在傳輸層，通信雙方的兩機器之間，有一對應用程序或進程直接對話，它們并不關心低層的實現細節。低低層的實現細節。低層的鏈接方式就不一樣，它要負責處理通信鏈路中的任何相鄰機器之層的鏈接方式就不一樣，它要負責處理通信鏈路中的任何相鄰機器之間的通信間的通信。 傳輸層通過接口向高層提供服務。服務的類型是在連結建立時確定的，最傳輸層通過接口向高層提供服務。服務的類型是在連結建立時確定的，最重要的服務是端到端的、可靠的、面向連接的字節流服務，在這種方式下，信重要的服務是端到端的、可靠的、面向連接的字節流服務，在這種方式下，信息單元

36、的傳遞是嚴格按照發送順序執行的。息單元的傳遞是嚴格按照發送順序執行的。傳輸層的協議必須能夠在不可靠的通信子傳輸層的協議必須能夠在不可靠的通信子網上進行連接管理：包括三次握手式的連接建立、維護連接以及釋放連接；即便在比較可網上進行連接管理：包括三次握手式的連接建立、維護連接以及釋放連接；即便在比較可靠的通信子網上，傳輸層的協議也有大量工作要做，如處理服務原語，維護連接等。靠的通信子網上，傳輸層的協議也有大量工作要做，如處理服務原語，維護連接等。 一般情況下，傳輸層為每一條傳輸連接生成一條網絡連接一般情況下，傳輸層為每一條傳輸連接生成一條網絡連接，但需要高吞吐率的，但需要高吞吐率的傳輸連接可以同時

37、占用多條網絡連接，相反地，為了節省網絡帶寬以及降低費用，也可以傳輸連接可以同時占用多條網絡連接，相反地，為了節省網絡帶寬以及降低費用，也可以有多條傳輸連接復用同一條網絡連接。有多條傳輸連接復用同一條網絡連接。 傳輸層的另一個重要功能是傳輸層的另一個重要功能是流量控制流量控制，因為本層的流控是關于通信主機端到端之因為本層的流控是關于通信主機端到端之間的，所以與其他層的流控有明顯不同。間的，所以與其他層的流控有明顯不同。網絡體系結構最新5 5、 會話層會話層, , 表示層和應用層表示層和應用層l 會話層的功能會話層的功能 在不同的機器之間提供會話進程的通信。如建立、管理和拆除會話進程在不同的機器之

38、間提供會話進程的通信。如建立、管理和拆除會話進程。 與傳輸層的進程通信不同的是它還提供了許多增值服務，如：交互式對話管理，允許與傳輸層的進程通信不同的是它還提供了許多增值服務，如：交互式對話管理，允許一路交互、兩路交換和兩路同時會話，類似于數據通信里的單工、半雙工和全雙工方式；一路交互、兩路交換和兩路同時會話，類似于數據通信里的單工、半雙工和全雙工方式；管理用戶登錄遠程分時系統；在兩機器之間傳輸文件，進行同步控制等管理用戶登錄遠程分時系統；在兩機器之間傳輸文件，進行同步控制等。l 表示層的功能表示層的功能 處理通信進程之間交換數據的處理通信進程之間交換數據的表示方法表示方法，包括語法轉換、數據

39、格式的轉換、包括語法轉換、數據格式的轉換、加密與解密、壓縮與解壓縮等。加密與解密、壓縮與解壓縮等。l 應用層的功能應用層的功能 負責管理應用程序之間的通信。應用層為用戶提供最直接的服務負責管理應用程序之間的通信。應用層為用戶提供最直接的服務，包括虛，包括虛擬終端、文件傳輸、事務處理、網絡管理等大量的網絡協議擬終端、文件傳輸、事務處理、網絡管理等大量的網絡協議。 應用層是應用層是OSIOSI參考模型的最高層，低層所有協議的最終目的都是為應用層提參考模型的最高層，低層所有協議的最終目的都是為應用層提供可靠的傳輸手段，低層協議并沒有直接滿足用戶的任何實際需求。我們日常供可靠的傳輸手段，低層協議并沒有

40、直接滿足用戶的任何實際需求。我們日常使用的電子郵件程序、文件傳輸、使用的電子郵件程序、文件傳輸、WWWWWW瀏覽器、多媒體傳輸等都屬于應用層的范瀏覽器、多媒體傳輸等都屬于應用層的范疇。疇。網絡體系結構最新OSIOSI參考模型中的數據傳輸參考模型中的數據傳輸應用層物理層 數據鏈路層網絡層傳輸層會話層表示層應用層物理層 數據鏈路層網絡層傳輸層會話層表示層發送進程接收進程比特(PPDU)數據幀(DPDU)數據分組(NPDU)TPDUSPDUPPDUAPDU交換數據單元名稱主機A主機B數據數據數據數據數據數據數據T2H2H3用戶數據H7H6H5H4實際數據傳輸路線圖2-4 OSI參考模型中的數據傳輸網

41、絡體系結構最新 圖圖2-42-4所示的是所示的是OSIOSI參考模型中數據的傳輸方式參考模型中數據的傳輸方式。 所謂數據單元是指各層傳輸數據的最小單位。圖所謂數據單元是指各層傳輸數據的最小單位。圖2-42-4中最左邊一列交換數據單元名稱，中最左邊一列交換數據單元名稱，是指各個層次對等實體之間交換的數據單元的名稱。是指各個層次對等實體之間交換的數據單元的名稱。 PDUPDU-協議數據單元，就是對等實體之間通過協議傳送的數據。協議數據單元，就是對等實體之間通過協議傳送的數據。 APDUAPDU-應用層的協議數據單元。應用層的協議數據單元。 PPDUPPDU-表示層的用戶數據單元。表示層的用戶數據單

42、元。 直到網絡層的協議數據單元，除了直到網絡層的協議數據單元，除了NPDUNPDU外，通常我們叫它數據分組或數據外，通常我們叫它數據分組或數據包（包（PacketPacket），數據鏈路層是數據幀（），數據鏈路層是數據幀（FrameFrame），物理層是比特。），物理層是比特。 圖圖2-42-4中自上而下的實線表示的是數據的實際傳送過程中自上而下的實線表示的是數據的實際傳送過程。 發送進程需要發送某些數據到達目標系統的接收進程，數據首先要經過本發送進程需要發送某些數據到達目標系統的接收進程，數據首先要經過本系統的應用層，系統的應用層，應用層在用戶數據前面加上自己的標識信息（應用層在用戶數據前面

43、加上自己的標識信息（H7H7），叫做頭信），叫做頭信息。息。H7H7加上用戶數據一起傳送到表示層，作為表示層的數據部分，表示層并不加上用戶數據一起傳送到表示層，作為表示層的數據部分，表示層并不知道哪些是原始用戶數據、那些是知道哪些是原始用戶數據、那些是H7H7，而是把它們當作一個整體對待。同樣，而是把它們當作一個整體對待。同樣，表示層也在數據部分前面加上自己的頭信息表示層也在數據部分前面加上自己的頭信息H6H6，傳送到會話層，并作為會話層，傳送到會話層，并作為會話層的數據部分。這個過程一直進行到數據鏈路層，的數據部分。這個過程一直進行到數據鏈路層，數據鏈路層除了增加頭信息數據鏈路層除了增加頭信

44、息H2H2以外，還要增加一個尾以外，還要增加一個尾T2T2，然后整個作為數據部分傳送到物理層。，然后整個作為數據部分傳送到物理層。物理層不再物理層不再增加頭增加頭/ /尾信息，而是直接將二進制數據通過物理介質發送到目的結點的物理尾信息，而是直接將二進制數據通過物理介質發送到目的結點的物理層。目的結點的物理層收到該數據后，逐層上傳到接收進程，其中數據鏈路層負層。目的結點的物理層收到該數據后，逐層上傳到接收進程，其中數據鏈路層負責去掉責去掉H2H2和和T2T2，網絡層負責去掉，網絡層負責去掉H3H3，一直到應用層去掉，一直到應用層去掉H7H7，把最原始用戶數據傳，把最原始用戶數據傳遞給了接收進程。

45、遞給了接收進程。網絡體系結構最新 這個在發送結點自上而下逐層增加頭（尾）信息，而在目的結點又自下而上這個在發送結點自上而下逐層增加頭（尾）信息，而在目的結點又自下而上逐層去掉頭（尾）信息的過程叫做封裝（逐層去掉頭（尾）信息的過程叫做封裝（encapsulationencapsulation），封裝是在網絡中很），封裝是在網絡中很常用的手段。常用的手段。 協議數據單元協議數據單元主要用于描述同一層次中的對等實體之間的虛連接，主要用于描述同一層次中的對等實體之間的虛連接，如圖如圖2-2-4 4中的橫向帶箭頭虛線所示。中的橫向帶箭頭虛線所示。 縱向傳輸的數據用接口數據單元（縱向傳輸的數據用接口數據單

46、元（IDUIDU）表示。）表示。接口數據單元指相鄰層次之接口數據單元指相鄰層次之間通過接口傳遞的數據，它分為兩部分，即接口間通過接口傳遞的數據，它分為兩部分，即接口控制信息和服務數據單元控制信息和服務數據單元，其中，其中接口控制信息只在接口局部有效，不會隨數據一起傳遞下去，而服務數據單元，接口控制信息只在接口局部有效，不會隨數據一起傳遞下去，而服務數據單元，是真正提供服務的有效數據，它的內容基本上與協議數據單元一致。是真正提供服務的有效數據，它的內容基本上與協議數據單元一致。 我們不妨將控制信息、服務數據單元與我們不妨將控制信息、服務數據單元與C C語言里面的局部變量和全程變量作語言里面的局部

47、變量和全程變量作一類比。接口數據單元的控制信息就好比局部變量，只在特定的某兩層接口有一類比。接口數據單元的控制信息就好比局部變量，只在特定的某兩層接口有效，如二、三層接口的控制信息與三、四層接口的控制信息完全不同；服務數據效，如二、三層接口的控制信息與三、四層接口的控制信息完全不同；服務數據單元就好比全程變量，從應用層到物理層一直傳遞下去，而且每層都要加一些自單元就好比全程變量，從應用層到物理層一直傳遞下去，而且每層都要加一些自己的內容進去，比如圖己的內容進去，比如圖2.12.1所示的例子中，經理層要求的服務是表達所示的例子中，經理層要求的服務是表達“我要退貨我要退貨”的意思，而助理要求秘書的

48、服務就變成了發送一封完整的公文信函。的意思，而助理要求秘書的服務就變成了發送一封完整的公文信函。 服務數據單元與協議數據單元的關系？服務數據單元與協議數據單元的關系？ 服務數據單元是用于層與層接口的概念，而協議數據單元用于描述同一層次服務數據單元是用于層與層接口的概念，而協議數據單元用于描述同一層次對等實體之間交換的數據，是一個邏輯上的概念，對等實體之間交換的數據，是一個邏輯上的概念，實際上，第實際上，第n n層的協議數據單層的協議數據單元要作為元要作為n n層與層與n-1n-1層接口的服務數據單元傳遞給層接口的服務數據單元傳遞給n-1n-1層。層。網絡體系結構最新數據數據 段頭段頭數據數據

49、段頭段頭數據數據網絡頭網絡頭幀頭幀頭 段頭段頭數據數據網絡頭網絡頭幀尾幀尾數據數據段段數據包數據包幀幀比特比特電脈沖電脈沖11111010110數據多層封裝數據多層封裝封裝封裝拆封拆封網絡體系結構最新 TCP頭頭應用層數據應用層數據應用層數據應用層數據 TCP頭頭應用層數據應用層數據IP頭頭幀頭幀頭 TCP頭頭應用層數據應用層數據IP頭頭幀尾幀尾實際例子：實際例子：TCP/IP協議的封裝協議的封裝應用層應用層 傳輸層傳輸層 網際層網際層 數鏈層數鏈層 網絡體系結構最新gPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t

50、!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2

51、B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F

52、4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlTMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F

53、4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQf

54、NbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!p

55、XmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$

56、qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x

57、(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaJ7F4C0

58、z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaIB+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4

59、D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZkSgPdMaI7F4C0z)w&s