计算机网络技术基础教程-第二讲

33
物理层的机械特性：
物理连接时所采用 的连接器的几何尺 寸、插针和插孔数 量及排列顺序等。
物理层的电气特性：
在物理连接上传输二进制比 特流时，线路上信号电压的 高低、阻抗的匹配、传输速 率和距离的限制。
物理层的功能特性：
物理接口上各条信号线 的功能分配和确切定义。
物理层的规程特性：
利用信号线进行二进制 比特流传输的一组操作 过程，即各信号线的工 作规则和先后顺序。
流量控制：发送端的数据发送速度大于接受端的数据 接收速度时，就需要放慢发送端的发送速度。
35
数据链路层的物理地址（网卡地址）寻址
节点 1 2 3 4
物理地址
A
B DT DATA 尾部控制信息 源地址
C A D 数据帧 目的地址
D

节点1的物理地址为A，若节点1要给节点4发 送数据，那么在数据帧的头部要包含节点1和 节点4的物理地址，在帧的尾部还有差错控制 信息（DT）。
就像编程时把问题分解为很多小的模块来 解决一样。
9

我们把计算机网络的层次划分及各层协 议的集合称为计算机网络体系结构，简 称网络体系结构。
10
举
例
图2-1 邮政系统分层模型
11

邮政系统实际上是就是一种分层结构，整个 系统可分为三层：用户子系统、邮局子系统、 运输子系统。 信件在邮政系统中的传输过程?

实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软 件进程。
对等层：两个不同系统的同名层次。 对等实体：位于不同系统的同名层次中的 两个实体。

每一层协议就是这一层对等实体之 间互相通信的规则。
17



组成计算机网络体系结构的各层功能相对独 立，又相互联系。 同一系统间各相邻层的关系（垂直方向）： 下层为上层提供服务，上层利用下层提供的 服务完成自已的功能。服务描述了每一层的 功能。接口定义了某层提供的服务如何被高 层访问，即同一计算机的不同功能层之间的 通信规则。 网络中同等层之间的通信规则（水平方向） 就是该层使用的协议，如有关第N层的通信 规则的集合，就是第N层的协议。协议是每 一层功能的实现方法。

以两个人使用信件进行信息交流为例 (见下页图)
20
对等层通信示例：中德教师之间的对话
发信人
信件内容
对信件内容的共识
P3
对信件如何传递的共识
信件内容 收信人
邮政局
邮件地址 货物地址
P2
对货物如何运输的共识
邮件地址 邮政局
货物地址
运输系统
P1 公路，铁路，航空
问题： 1、收信人与发信人之间、邮政局之间，他们是在直接通信吗？ 2、邮政局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ 3、邮政局、收发信人各使用谁提供的什么服务？

拨号（甲拨乙的电话号码） 振铃（乙的电话就会响） 接听（乙选择接听电话） 电话号码的格式就是语法，电话号码格式： 长途区号+市话号码） 这一系列的动作：拨号、振铃和接听，就是 语义的例子。 动作的先后顺序就是时序。
7
…..
1. 2. 3.
2.2 计算机网络体系结构
1. 2.
3.
网络体系结构的概念 网络层次体系结构要解决的问题 网络层次体系结构中的几个概念
29
无连接的服务

无连接的服务，无须在两个对等实体间事先 建立连接，计算机可以随时向网络发送数据。 类似于邮政系统的通信过程。 传输的每个分组中必须包含目的地址；会出 现分组的丢失、重复和失序。 适用于短报文的传输。
30
2.3 OSI参考模型


70年代出现了许多网络体系结构，如果IBM的 SNA，DEC的DNA，Univac的DDA等。 为了打破不同计算机厂商不同的网络体系结 构的封闭性，真正解决网络间的互连互通问 题，国际标准化组织ISO于70年代末提出了一 个试图使各种计算机在世界范围内互连成网 的标准框架，即著名的开放系统互连参考模 型（OSI/RM）。 各生产厂商可根据OSI参考模型的标准设计自 己的产品。
26
服务原语分为以下四种类型：




请求（Request）：服务用户向服务提供者请求一定 的服务。如建立连接、发送数据、释放连接、报告状 态。源（N+1)层—>源（N）层 指示（Indication）：服务提供者向服务用户提示某种 状态。如连接指示、输入数据、释放连接。 目的（N） 层—>目的（N+1)层 响应（Response）： 服务用户响应先前的指示原语。 如接受连接或释放连接。 目的（N+1)实体—>目的 （N）实体 确认（Confirm） 服务用户收到服务提供者关于它的 请求的答复。 源（N）实体—>源（N+1）实体
27
服务形式

从通信角度看，各层所提供的服务有两种形 式：面向连接的服务和无连接的服务。
28
面向连接的服务



所谓“连接”，是指在同等层的两个同等实 体间所建立的逻辑通路。利用建立的连接进 行传输的方式即是面向连接的服务。 虚电路(对应于电话交换中的电路交换）：建 立连接、传输数据（连接标识）、释放连接。 适用于数据量大、实时性要求高的传输应用 场合。
5
2. 协议的组成

网络协议的要素： – 语法（如何讲）
数据和控制信息的格式及编码
– 语义（讲什么）
通信过程的说明，它规定了需要发出何种控制信 息、完成何种控制动作以及作出何种响应来完成 通信过程。
– 时序（讲话的顺序） 定义通信过程中先做什么，后做什么，以及速度
匹配等。
6
打电话（甲给乙打电话）
14
2.网络层次体系结构要解决的问题
1.网络应该具有哪些层次？每一层的 功能是什么？（分层与功能） 2.各层之间的关系是怎样的？它们如 何进行交互？（服务与接口） 3.通信双方的数据传输要遵循哪些规 则？（协议）
层次结构方法包括三个内容：分层及每层功能，服务 与层间接口，协议。
15
16
3、网络层次体系结构中的几个概念
38
5. 会话层


会话层（Session Layer）又称为会晤层， 是OSI参考模型的第5层，其功能是提供一种 有效的方法，以组织并协商不同计算机上的 两个应用程序之间的会话，并管理它们之间 的数据交换。 用户或进程间的一次连接称为一次会话。 传送信息的基本单位：报文，但与传输层的 报文有本质的区别。 典型协议：ISO 8326/8327。
34
2. 数据链路层


数据链路层（Data Link Layer）是OSI参考 模型的第2层，它的主要功能是实现无差错 的传输服务，包括建立、维持和拆除数据链 路；将信息按一定格式组装成帧；差错控制 功能和简单的流量控制功能。 传送信息的基本单位：帧。 典型协议：一类是面向字符的传输控制协议， 如二进制同步通信协议规程（BSC）；另一 类是面向比特的传输控制协议，如高级数据 链路控制规程（HDLC）。
8
1. 网络体系结构的概念


两台计算机之间要进行通信，中间可能要通 过许多通信设备，整个过程可能是相当复杂 的，所以要设计一个单一的通信协议实现通 信功能会非常的复杂。 为了降低协议设计的复杂性，通常采用层次 结构的方法，即将整个通信功能划分成若干 层，每一层都都解决一个小的单一的问题， 可完成一定的功能，每一层都有每一层的通 信协议，这就构成了网络层次体系结构。
37
4. 传输层



传输层（Transport Layer）是OSI参考模型 的第4层，它的主要功能是完成网络中不同 主机上的用户进程之间可靠的数据传输。 传输层连接是真正端到端的。此外，传输层 还要提供差错处理、流量控制、多路复用、 分流等功能。 传送信息的基本单位：报文。 典型协议：TCP协议、UDP协议和ISO 8072/8073等。
18

每一层对于相邻的上一层是透明的，即上一 层只知道该层提供那些服务，并调用它，而 并不知道该层功能具体如何实现。
19
对等层通信
网络体系结构不同主机的对等层之间并 不直接通信。 实际上，每一层必须依靠相邻层提供 的服务来与另一台主机的对应层通信。

– 上层使用下层提供的服务—Service user – 下层向上层提供服务—Service provider
24
数据多层封装
段头
封装
拆封
数据
数据
数据
段
网络头
段头
数据
数据包
帧头
网络头
段头
数据
帧尾
帧
011101000011000010100101111010110
比特 电脉冲
25
服务原语


相邻的两层，下层为上层提供服务，上层利用 下层提供的服务完成自已的功能。上层可看成 是下层的用户，下层是上层的服务提供者。 层间的服务在形式上是由一种原语（或操作） 来描述的。在同一系统中，N+1层实体向N层 实体请求服务时，服务用户（服务请求者）和 服务提供者之间要进行信息交互，交互的信息 即为服务原语。这些原语供用户实体访问该服 务或向用户实体报某事件的发生。
协议头

数
据
发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的 地址的信封中发送，还要写明用航空或挂 号…。
23
网络体系结构中每一层都要依靠下一层提供的 服务。
为了提供服务，下层把上层的PDU作为本层的数 据封装，然后加入本层的头部（和尾部）。头部中 含有完成数据传输所需的控制信息。 这样，数据自上而下递交的过程实际上就是不 断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程 就是不断拆封的过程。由此可知，在物理线路上传 输的数据，其外面实际上被包封了多层“信封”。 但是，某一层只能识别由对等层封装的“信封 ”，而对于被封装在“信封”内部的数据仅仅是拆 封后将其提交给上层，本层不作任何处理。