1、http:/http:/n教学提示：教学提示： 计算机网络是由各种各样的计算机和终端设备通过通信线路连接起计算机网络是由各种各样的计算机和终端设备通过通信线路连接起来的复杂系统。在这个系统中，由于计算机类型、通信线路类型、来的复杂系统。在这个系统中，由于计算机类型、通信线路类型、连接方式、同步方式、通信方式等的不同，给网络各结点间的通信连接方式、同步方式、通信方式等的不同，给网络各结点间的通信带来许多不便。在这种情况下，要做到通信双方相互间都能发送、带来许多不便。在这种情况下，要做到通信双方相互间都能发送、接收可以理解的信息，整个通信的过程比较复杂。要解决这些复杂接收可以理解的信息，整个通信的
2、过程比较复杂。要解决这些复杂的问题，就会涉及通信体系结构设计和各厂家共同遵守约定标准的的问题，就会涉及通信体系结构设计和各厂家共同遵守约定标准的问题，即计算机网络体系结构和协议的问题。只有采用结构化的方问题，即计算机网络体系结构和协议的问题。只有采用结构化的方法来描述网络系统的组织、结构和功能，才能很好地研究、设计和法来描述网络系统的组织、结构和功能，才能很好地研究、设计和实现网络系统。本章主要介绍有关计算机网络体系结构的基本概念实现网络系统。本章主要介绍有关计算机网络体系结构的基本概念和和OSI七层模型。通过本章的学习，可以进一步加深读者对计算机七层模型。通过本章的学习，可以进一步加深读者对
3、计算机网络的理解，也有助于对后续章节知识的理解和网络的理解，也有助于对后续章节知识的理解和 掌握。掌握。 n教学目标：教学目标： 理解网络体系结构的基本概念和理解网络体系结构的基本概念和OSI参考模型的概念，掌握分层模参考模型的概念，掌握分层模型的重要术语、型的重要术语、OSI参考模型的七层结构及各层的基本功能。参考模型的七层结构及各层的基本功能。http:/n网络和网络通信都很复杂，为了能够使分布在不同地理位置且功能相对网络和网络通信都很复杂，为了能够使分布在不同地理位置且功能相对独立的计算机之间组成网络，并实现网络通信和资源共享，计算机网络独立的计算机之间组成网络，并实现网络通信和资源共享
4、，计算机网络系统需要涉及和解决许多复杂的问题，包括信号传输、差错控制、寻址、系统需要涉及和解决许多复杂的问题，包括信号传输、差错控制、寻址、数据交换和提供用户接口等。计算机网络体系结构就是为简化这些问题数据交换和提供用户接口等。计算机网络体系结构就是为简化这些问题的研究、设计与实现而抽象出来的一种结构模型，其目的是划分网络系的研究、设计与实现而抽象出来的一种结构模型，其目的是划分网络系统的基本组成，说明各组成部分实现的功能，以及各组成部分之间如何统的基本组成，说明各组成部分实现的功能，以及各组成部分之间如何相互作用并最终实现通信的。网络体系结构通常采用层次化结构定义计相互作用并最终实现通信的。
5、网络体系结构通常采用层次化结构定义计算机网络的协议、功能和提供的服务。算机网络的协议、功能和提供的服务。 n2.1.1 分层结构的意义分层结构的意义n2.1.2 开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型n2.1.3 数据封装与解封装数据封装与解封装http:/寄信方寄信方寄信人投信到邮箱邮局收集邮件并分类整理形成包裹运输部门发货收信方收信方收信人从邮箱取出信件邮局将收到的包裹分拣后送到各地邮箱运输部门收货运输邮件邮递的分层流程http:/n1. 为什么要分层 1) 各个层次的纵向关系各个层次的纵向关系(本方各层次间的关系本方各层次间的关系) 2) 各个层次的横向关系各个层次的横向关系(双方相同
6、层次之间的关系双方相同层次之间的关系) 层次结构方法具有如下优点。层次结构方法具有如下优点。 独立性强。层间耦合程度低，上层只需了解下层通过层间接口提供什么独立性强。层间耦合程度低，上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务服务黑箱方法。黑箱方法。 适应性强。只要服务和接口不变，每层的实现方法可任意改变。适应性强。只要服务和接口不变，每层的实现方法可任意改变。 易于实现和维护。把复杂的系统分解成若干个涉及范围小、功能简单的易于实现和维护。把复杂的系统分解成若干个涉及范围小、功能简单的子单元，使系统的结构清晰，实现、调试和维护变得简单和容易。这样，子单元，使系统的结构清晰，实现、调试和维护变得简单
7、和容易。这样，设计人员便能专心设计和开发所关心的功能模块。设计人员便能专心设计和开发所关心的功能模块。n2. 网络体系结构及相关概念 网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？(分层与功能分层与功能) 各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？(服务与接口服务与接口) 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？通信双方的数据传输要遵循哪些规则？(协议协议)http:/nOSI作为计算机网络体系结构模型和开发协议标准的框架，将计算机网作为计算机网络体系结构模型和开发协议标准的框架，将计算机网络分为络分为7层，自下而上分别
8、为物理层层，自下而上分别为物理层(Physical Layer)、数据链路层、数据链路层(Data Link Layer)、网络层、网络层(Network Layer)、传输层、传输层(Transport Layer)、会话层、会话层(Session Layer)、表示层、表示层(Presentation Layer)和应和应用层用层(Application Layer)。事实上，。事实上，OSI模型仅仅给出了一个概念框模型仅仅给出了一个概念框架，它指出实现两个架，它指出实现两个“开放系统开放系统”之间的通信包括哪些任务之间的通信包括哪些任务(功能功能)、由、由哪些协议来控制，而不是对具体实现
9、的规定。网络开发者可以自行决定哪些协议来控制，而不是对具体实现的规定。网络开发者可以自行决定采用硬件或软件来实现这些协议的功能。采用硬件或软件来实现这些协议的功能。http:/n如图如图2.4所示，发送端应用进程将用户数据通过应用层向下传递，每到一层，系统都所示，发送端应用进程将用户数据通过应用层向下传递，每到一层，系统都会为数据添加相应的首部信息和尾部信息。通常将尾部信息也统称为首部会为数据添加相应的首部信息和尾部信息。通常将尾部信息也统称为首部(Header)。这些首部信息包含了实现这一层功能所需的必要信息，如控制信息、说明信息、地址这些首部信息包含了实现这一层功能所需的必要信息，如控制信
10、息、说明信息、地址信息和差错校验码等。这种在数据前添加首部信息的过程叫封装，封装了某层首部信信息和差错校验码等。这种在数据前添加首部信息的过程叫封装，封装了某层首部信息后形成的数据叫做该层的协议数据单元息后形成的数据叫做该层的协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)。传输层及以。传输层及以下各层的下各层的PDU还有各自特定的名称，传输层还有各自特定的名称，传输层PDU称为段称为段(Segment)，网络层，网络层PDU叫叫分组分组/包包(Packet)，数据链路层，数据链路层PDU叫帧叫帧(Frame)，物理层，物理层PDU叫比特叫比特(bit)。n每层的协议数据单元又作为
11、其下层的数据部分由下层接收并封装。这样自上而下逐层每层的协议数据单元又作为其下层的数据部分由下层接收并封装。这样自上而下逐层封装，最后数据以比特流的形式从物理层发出。接收端从物理层接收到比特流并向上封装，最后数据以比特流的形式从物理层发出。接收端从物理层接收到比特流并向上逐层传递，每一层都从由下层传来的数据中取出属于本层的首部信息，数据部分继续逐层传递，每一层都从由下层传来的数据中取出属于本层的首部信息，数据部分继续向上层提交。这种从由下层传来的数据中取出属于本层的首部信息的过程叫解封装。向上层提交。这种从由下层传来的数据中取出属于本层的首部信息的过程叫解封装。这样自下而上逐层解封装并向上层提
12、交，直到用户数据还原并由接收端应用进程接收。这样自下而上逐层解封装并向上层提交，直到用户数据还原并由接收端应用进程接收。http:/n2.2.1 物理层功能物理层功能n2.2.2 典型协议及接口标准典型协议及接口标准http:/n物理层是物理层是OSI参考模型中的最底层，也是最重要、最基础的一层。物理参考模型中的最底层，也是最重要、最基础的一层。物理层并不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输介质，而是指在层并不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输介质，而是指在物理传输介质之上为上层提供一个传输原始比特流的物理连接，它是建物理传输介质之上为上层提供一个传输原始比特流的物理连接，它是建
13、立在通信介质基础上的、实现设备之间联系的物理接口。物理层的主要立在通信介质基础上的、实现设备之间联系的物理接口。物理层的主要任务是为物理上相互关联的通信双方提供物理连接，并在物理连接上透任务是为物理上相互关联的通信双方提供物理连接，并在物理连接上透明地传输比特流。物理层的主要功能是提供建立、维护和拆除物理链路明地传输比特流。物理层的主要功能是提供建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程特性，保证比特流的透明传输。所需的机械、电气、功能和规程特性，保证比特流的透明传输。n机械特性规定了物理连接器的形状、规格、尺寸、引脚数量和排列等。机械特性规定了物理连接器的形状、规格、尺寸、引脚数量
14、和排列等。电气特性规定了传输二进制位流时线路上的信号电压的高低、阻抗匹配、电气特性规定了传输二进制位流时线路上的信号电压的高低、阻抗匹配、传输速率和距离限制等。功能特性规定了物理接口上各信号线的功能。传输速率和距离限制等。功能特性规定了物理接口上各信号线的功能。规程特性定义了利用信号线传输二进制位流的一组操作规程，即各信号规程特性定义了利用信号线传输二进制位流的一组操作规程，即各信号线工作的规则和先后顺序，如怎样建立和拆除物理连接，全双工还是半线工作的规则和先后顺序，如怎样建立和拆除物理连接，全双工还是半双工操作，同步传输还是异步传输等。双工操作，同步传输还是异步传输等。http:/nOSI采
15、纳了各种现成的协议。其中有采纳了各种现成的协议。其中有 RS-232、RS-449、X.21、V.35、ISDN以及以及FDDI、IEEE 802.3 、IEEE 802.4和和IEEE 802.5的物理层协议。物理层的物理层协议。物理层接口的标准很多，分别应用于不同的物理环境。其中接口的标准很多，分别应用于不同的物理环境。其中EIA RS-232C是一个是一个25针针连接器且许多微机系统都配备的异步串行接口，连接器且许多微机系统都配备的异步串行接口，CCITT X.21是公用数据网同步是公用数据网同步操作的数据终端设备操作的数据终端设备(DTE)和数据电路端接设备和数据电路端接设备(DCE)
16、间的接口。间的接口。nRS-232标准提供了一个利用公用电话网络作为传输媒介，并通过调制解调器将标准提供了一个利用公用电话网络作为传输媒介，并通过调制解调器将远程设备连接起来的技术规定。远程电话网相连接时，通过调制解调器将数字远程设备连接起来的技术规定。远程电话网相连接时，通过调制解调器将数字转换成相应的模拟信号，以使其能与电话网相容。在通信线路的另一端，另一转换成相应的模拟信号，以使其能与电话网相容。在通信线路的另一端，另一个调制解调器将模拟信号逆转换成相应的数字数据，从而实现比特流的传输。个调制解调器将模拟信号逆转换成相应的数字数据，从而实现比特流的传输。图图2.5所示为两台远程计算机通过
17、电话网相连的结构。所示为两台远程计算机通过电话网相连的结构。DTE实际上是数据的信源实际上是数据的信源或信宿，而或信宿，而DCE则完成数据由信源到信宿的传输任务。则完成数据由信源到信宿的传输任务。RS-232C标准接口只控标准接口只控制制DTE与与DCE之间的通信，与连接在两个之间的通信，与连接在两个DCE之间的电话网没有直接的关系。之间的电话网没有直接的关系。 nRS-232C的机械特性的机械特性 nRS-232C的电气特性的电气特性nRS-232C的功能特性的功能特性 nRS-232C的工作过程的工作过程 http:/nRS-232C的机械特性规定使用一个的机械特性规定使用一个25芯的芯的
18、标准连接器，并对该连接器的尺寸及针或孔标准连接器，并对该连接器的尺寸及针或孔芯的排列位置等都做了详细说明。芯的排列位置等都做了详细说明。http:/nRS-232C的电气特性规定逻辑的电气特性规定逻辑1的电平为的电平为-15-5V，逻辑，逻辑0的电平为的电平为+5+15V，即，即RS-232C采用采用+15V和和-15V的负逻辑电平，的负逻辑电平，+5V和和-5V之间为之间为过渡区域不做定义。过渡区域不做定义。RS-232C接口的电气特性如图接口的电气特性如图2.6所示，其电气信号所示，其电气信号表示如表表示如表2.1所示。所示。nRS-232C电平高达电平高达+15V和和-15V，较之，较之
19、05V的电平来说具有更强的抗干的电平来说具有更强的抗干扰能力。但是，即使用这样的电平，若两设备利用扰能力。但是，即使用这样的电平，若两设备利用RS-232C接口直接相连接口直接相连(即不使用调制解调器即不使用调制解调器)，它们的最大距离也仅约，它们的最大距离也仅约15m，而且由于电平较高，而且由于电平较高，通信速率反而受到影响。通信速率反而受到影响。RS-232C接口的通信速率小于接口的通信速率小于20Kbit/s(标准速标准速率有率有150bit/s、300bit/s、600bit/s、1 200bit/s、2 400bit/s、4 800bit/s、9 600bit/s、19 200bit
20、/s等几档等几档)。 http:/nRS-232C的功能特性定义了的功能特性定义了25芯标准连接芯标准连接器中的器中的20根信号线，其中根信号线，其中2根地线、根地线、4根数据根数据线、线、11根控制线、根控制线、3根定时信号线、剩下的根定时信号线、剩下的5根线做备用或未定义。表根线做备用或未定义。表2.2所示为其中最常所示为其中最常用的用的10根信号线的功能特性。根信号线的功能特性。http:/nRS-232C的的DTE-DCE连接如图连接如图2.7所示。若两台所示。若两台DTE设备，如两台计算机在近设备，如两台计算机在近距离直接连接，则可采用如图距离直接连接，则可采用如图2.8所示的方法，
21、图所示的方法，图2.8(a)所示为完整型连接，图所示为完整型连接，图2.8(b)所示为简单型连接。所示为简单型连接。nRS-232C的工作过程是在各根控制信号线有序的的工作过程是在各根控制信号线有序的ON(逻辑逻辑0)和和OFF(逻辑逻辑1)状状态的配合下进行的。在态的配合下进行的。在DTE-DCE连接的情况下，只有连接的情况下，只有CD(数据终端就绪数据终端就绪)和和CC(数据设备就绪数据设备就绪)均为均为ON状态时，才具备操作的基本条件。此后，若状态时，才具备操作的基本条件。此后，若DTE要发要发送数据，则必须先将送数据，则必须先将CA(请求发送请求发送)置为置为ON状态，等待状态，等待C
22、B(清除发送清除发送)应答信号应答信号为为ON状态后，才能在状态后，才能在BA(发送数据发送数据)上发送数据。上发送数据。http:/n2.3.1 数据链路层功能数据链路层功能n2.3.2 数据链路层帧的格式数据链路层帧的格式n2.3.3 典型协议及应用典型协议及应用http:/n1. 帧同步帧同步为了使传输过程中发生差错后只将有错的有限数据进行重发，数据链路层将比特流组为了使传输过程中发生差错后只将有错的有限数据进行重发，数据链路层将比特流组合成帧传送。信息帧中携带有校验信息段，当接收方接收到信息帧时，按照约定的差合成帧传送。信息帧中携带有校验信息段，当接收方接收到信息帧时，按照约定的差错控
23、制方法进行校验来发现差错，并进行差错处理。帧的组织结构必须设计成使接收错控制方法进行校验来发现差错，并进行差错处理。帧的组织结构必须设计成使接收方能明确地从自物理层接收来的比特流中区分出帧的起始和终止，这是帧同步需解决方能明确地从自物理层接收来的比特流中区分出帧的起始和终止，这是帧同步需解决的问题。的问题。n2. 差错控制差错控制为了保证数据传输的可靠性，在计算机通信过程中要采用差错控制。通常采用的是检为了保证数据传输的可靠性，在计算机通信过程中要采用差错控制。通常采用的是检错重发方式错重发方式(ARQ)，即接收方每收到一帧便检查帧中是否有错，一旦有错，就让发送，即接收方每收到一帧便检查帧中是
24、否有错，一旦有错，就让发送方重传此帧，直到接收方正确接收为止。方重传此帧，直到接收方正确接收为止。n3. 流量控制流量控制协调相邻结点间的数据流量，避免出现拥挤或阻塞现象。一般，进行通信的结点都需协调相邻结点间的数据流量，避免出现拥挤或阻塞现象。一般，进行通信的结点都需要设置帧缓冲区，用来暂存接收到的数据帧，以等待进一步的处理。若发送结点发送要设置帧缓冲区，用来暂存接收到的数据帧，以等待进一步的处理。若发送结点发送数据的速度太快，接收结点来不及处理缓冲区中的数据帧，就会出现接收结点帧缓冲数据的速度太快，接收结点来不及处理缓冲区中的数据帧，就会出现接收结点帧缓冲区数据溢出，进而造成溢出数据的丢失
25、。因此，接收结点需要在其接收缓冲区数据溢区数据溢出，进而造成溢出数据的丢失。因此，接收结点需要在其接收缓冲区数据溢出之前及时通知发送结点停止发送数据或减慢发送速度。出之前及时通知发送结点停止发送数据或减慢发送速度。n4. 链路管理链路管理包括建立、维持和释放数据链路，并可以为网络层提供几种不同质量的链路服务。如包括建立、维持和释放数据链路，并可以为网络层提供几种不同质量的链路服务。如双方通过交换必要的信息来确认对方是否处于通信准备就绪状态，设定数据帧的某些双方通过交换必要的信息来确认对方是否处于通信准备就绪状态，设定数据帧的某些字段内容和格式，以及通信结束后的一系列恢复工作，包括缓冲区和状态变
26、量资源的字段内容和格式，以及通信结束后的一系列恢复工作，包括缓冲区和状态变量资源的释放等。释放等。http:/n帧是数据链路层信息传输的基本单位，也是数据链路层的协议数据单元。帧是数据链路层信息传输的基本单位，也是数据链路层的协议数据单元。计算机网络的数据交换方式是分组交换，帧是分组在数据链路层的具体计算机网络的数据交换方式是分组交换，帧是分组在数据链路层的具体体现，它包括按协议规定好的数据部分、发送和接收站点的地址以及处体现，它包括按协议规定好的数据部分、发送和接收站点的地址以及处理控制部分等。数据链路层的帧格式如图理控制部分等。数据链路层的帧格式如图2.9所示。所示。n帧头一般包括用于标志
27、一个帧开始和结束的标志字段帧头一般包括用于标志一个帧开始和结束的标志字段F(或帧界定符或帧界定符)、用于标明地址的地址字段用于标明地址的地址字段A、用于进行链路的监视和控制的控制字段、用于进行链路的监视和控制的控制字段C，其中标志字段同时还可用作帧的同步和定时信号。数据部分为要传输的其中标志字段同时还可用作帧的同步和定时信号。数据部分为要传输的数据、报表等信息。帧尾一般由用于差错控制的帧校验序列数据、报表等信息。帧尾一般由用于差错控制的帧校验序列(FCS)和标和标志字段志字段F组成，帧校验序列校验的是该帧除帧标志以外的内容。组成，帧校验序列校验的是该帧除帧标志以外的内容。n用户在网络中传输的信
28、息用户在网络中传输的信息(报文报文)的大小是不固定的，但封装成的数据帧的大小是不固定的，但封装成的数据帧的大小和规格是有限制的。在通信中，一个报文需要几帧进行传输取决的大小和规格是有限制的。在通信中，一个报文需要几帧进行传输取决于帧的大小和报文的大小。于帧的大小和报文的大小。http:/n在数据链路层，在数据链路层，OSI 的协议集也采纳了当前流行的协议，其中包括的协议集也采纳了当前流行的协议，其中包括 HDLC、LAP-B以以及及IEEE 802 的数据链路层协议的数据链路层协议( ISO 8802 )。数据链路控制协议可分为两大类，即。数据链路控制协议可分为两大类，即面向字符的协议和面向比
29、特的协议。面向字符的协议以字符作为传输的基本单位，并面向字符的协议和面向比特的协议。面向字符的协议以字符作为传输的基本单位，并用用10个专用字符控制传输过程。这类协议发展较早，如个专用字符控制传输过程。这类协议发展较早，如IBM的的BSC规程。面向比特的规程。面向比特的协议以比特作为传输的基本单位，它的传输效率高，能适应计算机通信技术的发展，协议以比特作为传输的基本单位，它的传输效率高，能适应计算机通信技术的发展，目前已广泛地应用于公用数据网上。目前已广泛地应用于公用数据网上。n典型的数据链路层协议是典型的数据链路层协议是ISO制定的高级数据链路控制制定的高级数据链路控制(HDLC)。它是一个
30、面向位的。它是一个面向位的链路层协议，能够实现在多点连接的通信链路上一个主站与多个次站之间的数据传输。链路层协议，能够实现在多点连接的通信链路上一个主站与多个次站之间的数据传输。其帧的格式如图其帧的格式如图2.10所示。所示。标志字段标志字段(Flag，F)用于标志一个帧的开始和结束，同时还可用作帧的同步和定时信号。用于标志一个帧的开始和结束，同时还可用作帧的同步和定时信号。地址字段地址字段(Adress，A)在标志字段在标志字段F后，字段长度为后，字段长度为8比特。比特。信息字段信息字段(Information，I)用于填充要传输的数据、报表等信息。用于填充要传输的数据、报表等信息。帧校验序
31、列帧校验序列(Frame Check Sequence，FCS)用于差错控制，它对两标志字段之间的用于差错控制，它对两标志字段之间的A字段、字段、C字段和字段和I字段的内容进行校验。字段的内容进行校验。控制字段控制字段(Control，C)用于进行链路的监视和控制。控制字段用于进行链路的监视和控制。控制字段(C字段字段)是是HDLC的关键。的关键。信息帧信息帧(I帧帧)中包含信息中包含信息(I)字段，用来传输用户数据，为了进行连续传输，需要对帧进行编字段，用来传输用户数据，为了进行连续传输，需要对帧进行编号，所以控制字段中包括了帧的编号。号，所以控制字段中包括了帧的编号。监控帧监控帧(S帧帧)
32、中没有信息中没有信息(I)字段，用于监视链路的常规操作。字段，用于监视链路的常规操作。无编号帧无编号帧(U帧帧)本身不带编号，用于链路的建立和拆除。本身不带编号，用于链路的建立和拆除。http:/n数据链路层主要研究和解决的是相邻两结点间的通信问题，数据链路层主要研究和解决的是相邻两结点间的通信问题，实现的任务是两结点间透明地传输信息帧。数据链路层不能实现的任务是两结点间透明地传输信息帧。数据链路层不能解决由多条链路组成的两主机之间的通路的数据传输问题，解决由多条链路组成的两主机之间的通路的数据传输问题，因为两主机间的通路多由多条链路组成，涉及路由选择和流因为两主机间的通路多由多条链路组成，涉
33、及路由选择和流量控制问题；跨网传输时还会出现网络互联问题。而这些问量控制问题；跨网传输时还会出现网络互联问题。而这些问题在网络层可得到解决。题在网络层可得到解决。n2.4.1 网络层功能网络层功能n2.4.2 路由选择算法路由选择算法http:/n建立、维持和拆除网络连接。两终端用户之间的通路由一个或多个通信建立、维持和拆除网络连接。两终端用户之间的通路由一个或多个通信子网的多条链路串联而成，其中还涉及虚电路连接的建立、维持和拆除。子网的多条链路串联而成，其中还涉及虚电路连接的建立、维持和拆除。n组包组包/拆包。它规定分组的类型和具体格式。在发送系统中将传输层传拆包。它规定分组的类型和具体格式
34、。在发送系统中将传输层传递过来的长的数据信息拆分为若干个分组，在接收系统端将各分组原来递过来的长的数据信息拆分为若干个分组，在接收系统端将各分组原来加上的分组头加上的分组头/尾等控制信息拆掉尾等控制信息拆掉(即拆包即拆包)，组合成报文后送至上层。，组合成报文后送至上层。n路由选择。它又叫路径选择，是根据一定的原则和路由选择算法，在多路由选择。它又叫路径选择，是根据一定的原则和路由选择算法，在多结点的通信子网中选择一条从源结点到目的结点的最佳路径。最佳路径结点的通信子网中选择一条从源结点到目的结点的最佳路径。最佳路径是相对而言的，一般是选择时延小、路径短、中间结点少的路径作为最是相对而言的，一般
35、是选择时延小、路径短、中间结点少的路径作为最佳路径。佳路径。n拥塞控制。网络层的拥塞控制是对整个通信子网内的流量进行控制，对拥塞控制。网络层的拥塞控制是对整个通信子网内的流量进行控制，对进入分组交换网的流量进行控制。进入分组交换网的流量进行控制。http:/n任何任何IP网络最重要的一项功能就是路由。路由是发现、比较、选择通过网络到达任何目的网络最重要的一项功能就是路由。路由是发现、比较、选择通过网络到达任何目的IP地址的路径的过程。路由算法的目的就是找出源结点到目的结点的最佳路径。地址的路径的过程。路由算法的目的就是找出源结点到目的结点的最佳路径。 (1) 静态路由算法，静态路由选择策略静态
36、路由算法，静态路由选择策略 静态路由优点，静态路由缺点静态路由优点，静态路由缺点(2) 动态路由算法，动态路由选择策略动态路由算法，动态路由选择策略n根据算法是全局的，还是分散的，又将动态路由算法分为全局路由算法根据算法是全局的，还是分散的，又将动态路由算法分为全局路由算法(Global Routing Algorithm)和分散路由算法和分散路由算法(Decentralized Routing Algorithm)。(1) 全局路由算法要求每一个结点都必须获悉网络中所有的连接情况以及每条链路的全局路由算法要求每一个结点都必须获悉网络中所有的连接情况以及每条链路的信息，包括权值和开销等。通常情
37、况下，全局路由算法是指链路状态算法信息，包括权值和开销等。通常情况下，全局路由算法是指链路状态算法(Link State Algorithms)，在这种算法中，初始输入值必须包括网络中所有链路的信息。，在这种算法中，初始输入值必须包括网络中所有链路的信息。(2) 采用分散路由算法的每个路由仅仅知道与它相连的链路的信息，而不是像全局路采用分散路由算法的每个路由仅仅知道与它相连的链路的信息，而不是像全局路由算法那样，每个结点都必须获悉网络中所有的连接情况以及每条链路的权值。通常由算法那样，每个结点都必须获悉网络中所有的连接情况以及每条链路的权值。通常情况下，分散路由算法是指距离矢量算法情况下，分散
38、路由算法是指距离矢量算法(Distance Vector Algorithm)。 1. Dijkstra算法 2. 距离矢量路由算法 3. 链路状态路由 4. 分级路由 http:/nOSI的低三层的低三层(又称低层又称低层)主要是面向通信的。基于主要是面向通信的。基于低三层通信协议构成的网络称为通信网络低三层通信协议构成的网络称为通信网络(或通信或通信子网子网)，支持用户信息在同一网络的端到端的传输。，支持用户信息在同一网络的端到端的传输。OSI的高三层的高三层(又称高层又称高层)是面向用户的，面向信息是面向用户的，面向信息处理处理(资源子网功能资源子网功能)的。传输层位于低层与高层之的。传
39、输层位于低层与高层之间，是低层与高层衔接的接口层，它用于完成资源间，是低层与高层衔接的接口层，它用于完成资源子网中两结点间的逻辑通信，实现通信子网中端到子网中两结点间的逻辑通信，实现通信子网中端到端的透明传输。端的透明传输。n2.5.1 传输层功能传输层功能n2.5.2 传输层协议分类传输层协议分类http:/n在在OSI七层模型中，传输层处于正中间。传输层是负责数据传输的最高七层模型中，传输层处于正中间。传输层是负责数据传输的最高层次。传输层完成同处于资源子网中的两个主机层次。传输层完成同处于资源子网中的两个主机(即源主机和目的主机即源主机和目的主机)间的连接和数据传输，也称为端到端的数据传
40、输。由于网络层向传输层间的连接和数据传输，也称为端到端的数据传输。由于网络层向传输层提供的服务有可靠和不可靠之分，而传输层要向其高层提供端到端提供的服务有可靠和不可靠之分，而传输层要向其高层提供端到端(即即传输层实体，可以理解为完成传输层某个功能的进程传输层实体，可以理解为完成传输层某个功能的进程)的可靠的透明通的可靠的透明通信，因此，传输层必须弥补网络层所提供的传输质量的不足。信，因此，传输层必须弥补网络层所提供的传输质量的不足。n传输层的具体功能如下。传输层的具体功能如下。 为高层数据传输建立、维护和拆除传输连接，实现透明的端到端的为高层数据传输建立、维护和拆除传输连接，实现透明的端到端的
41、数据传送。数据传送。 提供端到端的差错控制和流量控制。提供端到端的差错控制和流量控制。 信息分段与合并。将高层传递的大段数据分段，形成传输层报文，信息分段与合并。将高层传递的大段数据分段，形成传输层报文，接收端将接收的一个或多个报文进行合并后传递给高层。接收端将接收的一个或多个报文进行合并后传递给高层。 多路复用。考虑复用多条网络连接，以此来提高数据传输的吞吐量。多路复用。考虑复用多条网络连接，以此来提高数据传输的吞吐量。http:/n网络服务有如下网络服务有如下3种。种。 A型。网络连接具有可接受的差错率和可接受的故障率，是可靠的，一般指型。网络连接具有可接受的差错率和可接受的故障率，是可靠
42、的，一般指虚电路服务。虚电路服务。 B型。网络连接具有可接受的差错率和不可接受的故障率，多指广域网。型。网络连接具有可接受的差错率和不可接受的故障率，多指广域网。 C型。网络连接具有不可接受的差错率，质量最差，多指提供数据服务的网型。网络连接具有不可接受的差错率，质量最差，多指提供数据服务的网络或无线电分组交换网。络或无线电分组交换网。n根据服务质量，传输层协议可分为如下根据服务质量，传输层协议可分为如下5类。类。 0类最简单，只提供建立和释放连接及数据传送机制。类最简单，只提供建立和释放连接及数据传送机制。 1类较简单，可在两个传输进程中进行一次断开后连接的同步，从中断处继类较简单，可在两个
43、传输进程中进行一次断开后连接的同步，从中断处继续。续。 2类和类和0类相似，但可提供多路复用功能。类相似，但可提供多路复用功能。 3类具有类具有1类和类和2类的特性。类的特性。 4类最复杂，必须能处理各种网络错误，如分组丢失和重复等。类最复杂，必须能处理各种网络错误，如分组丢失和重复等。n较实用的传输层协议有较实用的传输层协议有TCP/IP协议栈中的协议栈中的TCP和和UDP。其中，。其中，TCP是是面向连接的传输控制协议，它建立连接前需要三次握手，是可靠的传输面向连接的传输控制协议，它建立连接前需要三次握手，是可靠的传输协议。协议。UDP协议是非连接的用户数据报协议，它不可靠，但效率较高。协
44、议是非连接的用户数据报协议，它不可靠，但效率较高。http:/n会话层、表示层和应用层一起构成会话层、表示层和应用层一起构成OSI/RM 的高层。高层主要考虑的是面向用户的服务，的高层。高层主要考虑的是面向用户的服务，而低层主要提供可靠的端到端的通信。而低层主要提供可靠的端到端的通信。2.6.1 会话层会话层n2.6.2 表示层表示层n2.6.3 应用层应用层http:/n会话层的功能是实现进程会话层的功能是实现进程(或称会话实体或称会话实体)之间通信之间通信(或称会话或称会话)的管理和同步。其具体功能如下。的管理和同步。其具体功能如下。 提供进程间会话连接的建立、维持和释放功能。提供进程间会
45、话连接的建立、维持和释放功能。 管理会话双方的对话活动，主要是对会话权标管理，可管理会话双方的对话活动，主要是对会话权标管理，可以提供单方向会话或双向同时进行的会话。以提供单方向会话或双向同时进行的会话。 在数据流中插入适当的同步点，当发生差错时，可以从在数据流中插入适当的同步点，当发生差错时，可以从双方同意的同步点重新进行会话，而不需要重新发送全双方同意的同步点重新进行会话，而不需要重新发送全部数据。部数据。n在在OSI层次结构中，会话层协议是层次结构中，会话层协议是ISO 8327。http:/n表示层要处理的是通信双方之间的数据表示问题。对通信双表示层要处理的是通信双方之间的数据表示问题
46、。对通信双方的计算机来说，一般都有其自己的内部数据表现形式。为方的计算机来说，一般都有其自己的内部数据表现形式。为了保持所传信息的含义，并使通信双方能够相互理解，表示了保持所传信息的含义，并使通信双方能够相互理解，表示层的主要任务就是把发送方具有的同步格式编码为适合传输层的主要任务就是把发送方具有的同步格式编码为适合传输的比特流，传输到目的端后再进行解码，在保持数据含义不的比特流，传输到目的端后再进行解码，在保持数据含义不变的前提下，转换成用户所要求的形式。变的前提下，转换成用户所要求的形式。n表示层的具体功能如下。表示层的具体功能如下。 语法转换。不同的计算机有不同的内部数据表示，表示层接收
47、到应语法转换。不同的计算机有不同的内部数据表示，表示层接收到应用层传递过来的以某种语法形式表示的数据之后，将其转变为适合用层传递过来的以某种语法形式表示的数据之后，将其转变为适合在网络实体之间传送的以公共语法表示的数据。具体工作包括数据在网络实体之间传送的以公共语法表示的数据。具体工作包括数据格式转换，字符集转换，图形、文字、声音的表示，数据压缩，加格式转换，字符集转换，图形、文字、声音的表示，数据压缩，加密与解密和协议转换等。密与解密和协议转换等。 选择并与接收方确认采用的公共语法类型。选择并与接收方确认采用的公共语法类型。 表示层对等实体之间连接的建立、数据传送和连接释放。表示层对等实体之
48、间连接的建立、数据传送和连接释放。 在在OSI层次结构中，表示层协议是层次结构中，表示层协议是ISO 8823。http:/n应用层是应用层是OSI模型的最高层，是直接面向用户的一层，是计模型的最高层，是直接面向用户的一层，是计算机网络与最终用户之间的界面。该层为应用进程提供了访算机网络与最终用户之间的界面。该层为应用进程提供了访问问OSI环境的手段，同时也为应用进程提供服务。计算机网环境的手段，同时也为应用进程提供服务。计算机网络通过应用层向网络用户提供多种网络服务。从功能的划分络通过应用层向网络用户提供多种网络服务。从功能的划分来看，来看，OSI的下六层协议解决了支持网络服务功能所需的通的
49、下六层协议解决了支持网络服务功能所需的通信和表示问题，而应用层则提供了完成特定网络服务功能的信和表示问题，而应用层则提供了完成特定网络服务功能的各种协议。应用层协议规范了通信双方端系统应用程序之间各种协议。应用层协议规范了通信双方端系统应用程序之间信息交换的格式和操作规则，包括通信双方如何请求、响应、信息交换的格式和操作规则，包括通信双方如何请求、响应、管理一个网络应用。常用的应用层协议很多，如管理一个网络应用。常用的应用层协议很多，如HTTP、FTP和和SMTP等。等。http:/n本章主要介绍了有关计算机网络体系结构的基本概本章主要介绍了有关计算机网络体系结构的基本概念，并通过现实生活中的
50、例子加深对分层的理解。念，并通过现实生活中的例子加深对分层的理解。其中重点介绍了其中重点介绍了OSI/RM参考模型的层次结构及各参考模型的层次结构及各层的功能、相关协议等。可以用一句话概括开放系层的功能、相关协议等。可以用一句话概括开放系统互连参考模型各层的功能：由物理层正确利用媒统互连参考模型各层的功能：由物理层正确利用媒质，数据链路层协议走通每个结点，网络层选择走质，数据链路层协议走通每个结点，网络层选择走哪条路，传输层找到对方主机，会话层指出对方实哪条路，传输层找到对方主机，会话层指出对方实体是谁，表示层决定用什么语言交谈，应用层指出体是谁，表示层决定用什么语言交谈，应用层指出做什么事。
