1、软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络3.1 计算机网络概述计算机网络概述3.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展 一般来说，计算机网络的发展可以分为三个阶段：一般来说，计算机网络的发展可以分为三个阶段：计算机终端网络、计算机通信网络和计算机网络。计算机终端网络、计算机通信网络和计算机网络。1计算机终端网络计算机终端网络 通 信装置主计算机终端终端终端图图111 面向终端的网络面向终端的网络软件技术基础软件技
2、术基础计算机网络计算机网络 2计算机通信网络计算机通信网络 H1HHHH2H3H4H5IMPIMPIMP2IMP5IMP4IMP1IMP图112 ARPANET结构示意图软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 3计算机网络计算机网络 计算机通信网络与计算机网络的硬件组成大致相同，计算机通信网络与计算机网络的硬件组成大致相同，都是由主计算机系统、终端设备、通信设备和通信线路都是由主计算机系统、终端设备、通信设备和通信线路等所组成；在功能结构上都是将若干多机系统用高速线等所组成；在功能结构上都是将若干多机系统用高速线路连接起来，使主计算机之间能相互交换信息或调用任路连接起来，使主计算机之间能
3、相互交换信息或调用任一主计算机系统的任何资源。要达到这个目的，需要解一主计算机系统的任何资源。要达到这个目的，需要解决不同系统互连的问题。决不同系统互连的问题。1977年国家标准化组织年国家标准化组织ISO专专门设立了一个委员会，提出了异种机构系统的标准框架，门设立了一个委员会，提出了异种机构系统的标准框架，即即开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型（Open System Interconnection/Reference Model，OSI/RM）。）。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络计算机网络的定义计算机网络的定义 利用通信线路和通信设备，把地理上分散、并具有利用通信线路和
4、通信设备，把地理上分散、并具有独立功能的多个计算机系统互相连接，按照网络协议进独立功能的多个计算机系统互相连接，按照网络协议进行数据通信，由功能完善的网络软件实现资源共享的计行数据通信，由功能完善的网络软件实现资源共享的计算机系统的集合。算机系统的集合。计算机网络是指以实现远程通信和资计算机网络是指以实现远程通信和资源共享为目的，大量分散但又相互连接的计算机系统的源共享为目的，大量分散但又相互连接的计算机系统的集合。集合。美国信息学会对计算机网络的定义是：计算机网络美国信息学会对计算机网络的定义是：计算机网络是把地理位置上分散的以能够相互共享资源是把地理位置上分散的以能够相互共享资源(硬件、软
5、硬件、软件、信息件、信息)的方式而连接起来，并且各自具有独立功能的方式而连接起来，并且各自具有独立功能的计算机系统之集合。的计算机系统之集合。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络计算机网络的功能计算机网络的功能 1共享硬件资源共享硬件资源 2共享软件资源共享软件资源 3共享信息资源共享信息资源 4通信功能通信功能 5分布式处理分布式处理 6均衡负荷均衡负荷 7综合信息服务综合信息服务 软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络计算机网络的应用计算机网络的应用 计算机网络可以应用于任何行业、任何领域，包括政治、经计算机网络可以应用于任何行业、任何领域，包括政治、经济、军事、科学、文教及
6、生活等诸多方面。它为各行各业的生产济、军事、科学、文教及生活等诸多方面。它为各行各业的生产与管理乃至人们的学习、工作与生活，提供了物质基础，使之进与管理乃至人们的学习、工作与生活，提供了物质基础，使之进入了一种崭新的方式。入了一种崭新的方式。随着网络技术的发展和各种应用的需求，计算机网络应用的随着网络技术的发展和各种应用的需求，计算机网络应用的范围也在不断地扩大，应用领域越来越广，越来越深入，许多新范围也在不断地扩大，应用领域越来越广，越来越深入，许多新的计算机网络应用系统不断地涌现出来，目前的网络应用可以说的计算机网络应用系统不断地涌现出来，目前的网络应用可以说是无所不在，它涵盖了人类社会的
7、方方面面，如工业自动化、辅是无所不在，它涵盖了人类社会的方方面面，如工业自动化、辅助决策、虚拟大学、远程教育、远程医疗、管理信息系统、数字助决策、虚拟大学、远程教育、远程医疗、管理信息系统、数字图书馆、电子博物馆、全球情报检索与查询、网上购物、电子商图书馆、电子博物馆、全球情报检索与查询、网上购物、电子商务、视频会议、视频广播与点播、过程控制，等等。务、视频会议、视频广播与点播、过程控制，等等。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络计算机网络的基本组成计算机网络的基本组成 计算机网络由硬件和软件两大部分组成。计算机网络由硬件和软件两大部分组成。网络硬件负责数据网络硬件负责数据处理和数据转
8、发，它为数据的传输提供一条可靠的传输通道。网处理和数据转发，它为数据的传输提供一条可靠的传输通道。网络硬件包括计算机系统、通信线路和通信设备。网络软件是真正络硬件包括计算机系统、通信线路和通信设备。网络软件是真正控制数据通信和实现各种网络应用的部分。软件包括网络协议及控制数据通信和实现各种网络应用的部分。软件包括网络协议及网络软件。网络软件的各种功能必须依赖于硬件去完成，而没有网络软件。网络软件的各种功能必须依赖于硬件去完成，而没有软件的硬件系统也无法实现真正端到端的数据通信。对于一个计软件的硬件系统也无法实现真正端到端的数据通信。对于一个计算机网络系统而言，二者缺一不可。总体而言，算机网络系
9、统而言，二者缺一不可。总体而言，计算机网络由计计算机网络由计算机系统、通信线路和通信设备、网络协议及网络软件四个部分算机系统、通信线路和通信设备、网络协议及网络软件四个部分组成。组成。这四部分就是计算机网络的基本组成部分，也常称之为计这四部分就是计算机网络的基本组成部分，也常称之为计算机网络的四大要素。算机网络的四大要素。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络1计算机系统计算机系统 2通信线路和通信设备通信线路和通信设备 3网络协议网络协议 4网络软件网络软件 软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络计算机网络的基本结构计算机网络的基本结构 根据计算机网络各组成部分的功能，将计算机网
10、络根据计算机网络各组成部分的功能，将计算机网络划分为两个功能子网，即划分为两个功能子网，即资源子网和通信子网资源子网和通信子网。这就是。这就是计算机网络的逻辑结构：计算机网络的逻辑结构：资源子网提供访问网络和数据处理，以及管理和分资源子网提供访问网络和数据处理，以及管理和分配共享资源的功能，负责全网的数据处理业务。并向网配共享资源的功能，负责全网的数据处理业务。并向网络用户提供各种网络资源和网络服务。络用户提供各种网络资源和网络服务。通信子网由各种通信设备和线路组成，承担资源子通信子网由各种通信设备和线路组成，承担资源子网的数据传输、转接和变换等通信处理工作。不同类型网的数据传输、转接和变换等
11、通信处理工作。不同类型的网络，其通信子网的物理组成各不相同。的网络，其通信子网的物理组成各不相同。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络计算机网络的分类计算机网络的分类 1、按网络的地理覆盖范围分类、按网络的地理覆盖范围分类 按网络的地理覆盖范围可分为局域网按网络的地理覆盖范围可分为局域网（Local Area Network，LAN）、城域网、城域网（Metropolitan Area Network，MAN）和广域网和广域网（Wide Area Network，WAN）。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 2、按网络的拓扑结构分类、按网络的拓扑结构分类 计算机网络的拓扑结构
12、是指计算机网络节点和通信计算机网络的拓扑结构是指计算机网络节点和通信线路所组成的几何形状，是用图的形式来表示其关系的线路所组成的几何形状，是用图的形式来表示其关系的一种方式。一种方式。网络拓扑结构反映出网络的结构关系，它对网络拓扑结构反映出网络的结构关系，它对于网络的性能、可靠性以及建设管理成本等都有着重要于网络的性能、可靠性以及建设管理成本等都有着重要的影响，因此网络拓扑结构的设计在整个网络设计中占的影响，因此网络拓扑结构的设计在整个网络设计中占有十分重要的地位，在网络构建时，网络拓扑结构往往有十分重要的地位，在网络构建时，网络拓扑结构往往是首先要考虑的因素之一。是首先要考虑的因素之一。计算
13、机网络中常见的拓扑结构有星型、总线型、环计算机网络中常见的拓扑结构有星型、总线型、环型、网状型和树型。型、网状型和树型。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络中心节点（a）星型拓扑结构（b）总线型拓扑结构（c）环形拓扑结构（d）网状拓扑结构软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 3、按网络的管理方式分类、按网络的管理方式分类 网络按照其管理方式可以分为客户机网络按照其管理方式可以分为客户机/服务器网络服务器网络和对等网络。和对等网络。4、按网络的使用范围分类、按网络的使用范围分类 网络按照使用范围可分为公用网和专用网。网络按照使用范围可分为公用网和专用网。软件技术基础软件技术基础计
14、算机网络计算机网络软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络网络体系结构概述网络体系结构概述 网络体系结构就是为了完成计算机间的通信合作，网络体系结构就是为了完成计算机间的通信合作，把计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，规定了把计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，规定了同层次实体通信的协议及相邻层之间的接口服务。将这同层次实体通信的协议及相邻层之间的接口服务。将这些同层实体通信的协议及相邻层接口统称为网络体系结些同层实体通信的协议及相邻层接口统称为网络体系结构。构。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络协议协议 协议是计算机网络中实体之间有关通信规则约定的协议是计算机网络中实体
15、之间有关通信规则约定的集合。集合。协议有以下三个要素协议有以下三个要素：(1)语法语法(Syntax)：以二进制形式表示的命令和相应：以二进制形式表示的命令和相应的结构，如数据与控制信息的格式、数据编码等，的结构，如数据与控制信息的格式、数据编码等，(2)语义语义(Scmantics)：由发出的命令请求、完成的动：由发出的命令请求、完成的动作和返回的响应组成的集合，其控制信息的内容和需要作和返回的响应组成的集合，其控制信息的内容和需要做出的动作及响应。做出的动作及响应。(3)时序时序(Timing)：事件先后顺序和速度匹配。：事件先后顺序和速度匹配。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络
16、分层设计分层设计 网络体系结构中采用层次化结构的好处有如下几点：网络体系结构中采用层次化结构的好处有如下几点：各层之间相互独立，高层不必关心低层的实现细节，只要知道低层所提供各层之间相互独立，高层不必关心低层的实现细节，只要知道低层所提供的服务，以及本层向上层所提供的服务即可，真正做到各司其职；的服务，以及本层向上层所提供的服务即可，真正做到各司其职；利于实现和维护，某个层次实现细节的变化不会对其他层次产生影响；利于实现和维护，某个层次实现细节的变化不会对其他层次产生影响；易于标准化。易于标准化。层次化结构通常要遵循如下一些通用的原则：层次化结构通常要遵循如下一些通用的原则：层次的数量不能过多
17、，真正需要的时候才划分一个层次；层次的数量不能过多，真正需要的时候才划分一个层次；层次的数量也不能过少，层次的数量应该保证能够从逻辑上将功能分层次的数量也不能过少，层次的数量应该保证能够从逻辑上将功能分开截然不同的功能最好不要合在同一层；开截然不同的功能最好不要合在同一层；类似的功能放在同一层；类似的功能放在同一层；层次边界要选得合理，使层次之间的信息流量最小。注意，这里不是要求层次边界要选得合理，使层次之间的信息流量最小。注意，这里不是要求数据流量小，而是指用于控制、交流的额外信息流量要尽量少。数据流量小，而是指用于控制、交流的额外信息流量要尽量少。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网
18、络相关概念相关概念 1.实体和系统实体和系统 2.协议栈协议栈 3.接口和服务接口和服务 4.面向连接的服务和无连接的服务面向连接的服务和无连接的服务 5.服务原语服务原语 6.协议数据单元协议数据单元 7.服务和协议的关系服务和协议的关系 软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络开放系统互连参考模型（开放系统互连参考模型（OSI）国际标准化组织国际标准化组织(International Standards Organization，ISO)在在80年代提出的开放系统互联参考模型年代提出的开放系统互联参考模型(Open System Interconnection，OSI)，这个模型将计算
19、机网络通信协议分为，这个模型将计算机网络通信协议分为7层。层。这个模型定义了异构计算机连接标准的框架结构，它具这个模型定义了异构计算机连接标准的框架结构，它具有如下特点：有如下特点：软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 1、网络中异构的每个结点均有相同的层次，相同层次具、网络中异构的每个结点均有相同的层次，相同层次具有相同的功能。有相同的功能。2、同一结点内相邻层次之间通过接口通信。同一结点内相邻层次之间通过接口通信。3、相邻层次间接口定义原语操作，由低层向高层提供服、相邻层次间接口定义原语操作，由低层向高层提供服务。务。4、不同结点的相同层次之间的通信由该层次的协议管理，不同结点的相
20、同层次之间的通信由该层次的协议管理，每个层次完成对该层所定义的功能，修改本层次的功能不影每个层次完成对该层所定义的功能，修改本层次的功能不影响其他层。响其他层。5、仅在最低层进行直接数据传送。仅在最低层进行直接数据传送。6 6、定义模型的是抽象结构，并非具体实现的描述。、定义模型的是抽象结构，并非具体实现的描述。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 OSI网络体系结构如下页图所示。在网络体系结构如下页图所示。在OSI网络体系结构中、网络体系结构中、除了物理层之外，网络中数据的实际传输方向是垂直的。数除了物理层之外，网络中数据的实际传输方向是垂直的。数据由用户发送进程发送给应用层，向下经
21、表示层、会话层等据由用户发送进程发送给应用层，向下经表示层、会话层等到达物理层，再经传输媒体传到接收端，由接收端物理层接到达物理层，再经传输媒体传到接收端，由接收端物理层接收，向上经数据链路层等到达应用层，再由用户获取。数据收，向上经数据链路层等到达应用层，再由用户获取。数据在由发送进程交给应用层时，由应用层加上该层有关控制和在由发送进程交给应用层时，由应用层加上该层有关控制和识别信息，再向下传送，这一过程一直重复到物理层。在接识别信息，再向下传送，这一过程一直重复到物理层。在接收端信息向上传递时，各层的有关控制和识别信息被逐层剥收端信息向上传递时，各层的有关控制和识别信息被逐层剥去，最后数据
22、送到接收进程。去，最后数据送到接收进程。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层会话层会话层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层表示层表示层应用层应用层协议协议7654321ISO/OSIISO/OSI参考模型参考模型软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 现在，在制定网络协议和标准时，一般都把现在，在制定网络协议和标准时，一般都把ISO/OSI参参考模型作为参照基准，并说明与该参照基准的对应关系。例考模型作为参照基准，并说明与该参照基准的对应关系。例如，在如，在IEEE8
23、02局域网局域网LAN标准中，只定义了物理层和数据标准中，只定义了物理层和数据链路层，并且增强了数据链路层的功能。在广域网链路层，并且增强了数据链路层的功能。在广域网WAN协议协议中，中，CCITT的的X.25建议包含了物理层、数据链路层和网络层建议包含了物理层、数据链路层和网络层等等3层协议。一般来说，网络的低层协议决定了一个网络系层协议。一般来说，网络的低层协议决定了一个网络系统的传输特性，例如所采用的传输介质、拓扑结构及介质访统的传输特性，例如所采用的传输介质、拓扑结构及介质访问控制方法等，这些通常由硬件来实现；网络的高层协议则问控制方法等，这些通常由硬件来实现；网络的高层协议则提供了与
24、网络硬件结构无关的，更加完善的网络服务和应用提供了与网络硬件结构无关的，更加完善的网络服务和应用环境，这些通常是由网络操作系统来实现的。环境，这些通常是由网络操作系统来实现的。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 1、物理层、物理层(Physical Layer)物理层物理层建立在物理通信介质的基础上，作为系统和通信建立在物理通信介质的基础上，作为系统和通信介质的接口，介质的接口，用来实现数据链路实体间透明的比特用来实现数据链路实体间透明的比特(bit)流传流传输。只有该层为真实的物理通信，其他各层为虚拟通信。物输。只有该层为真实的物理通信，其他各层为虚拟通信。物理层实际上是设备之间的
25、物理接口，物理层传输协议主要用理层实际上是设备之间的物理接口，物理层传输协议主要用于控制传输媒体。于控制传输媒体。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络1）物理层的特性）物理层的特性 物理层提供与通信介质的连接，提供为建立、维护和释放物理层提供与通信介质的连接，提供为建立、维护和释放物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性，提供物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性，提供在物理链路上传输非结构的比特流以及故障检测指示。物理层在物理链路上传输非结构的比特流以及故障检测指示。物理层向上层提供比特信息的正确传送。向上层提供比特信息的正确传送。其中机械特性主要规定接口连接器的尺
26、寸、芯数和芯的位其中机械特性主要规定接口连接器的尺寸、芯数和芯的位置的安排、连线的根数等。电气特性主要规定了每种信号的电置的安排、连线的根数等。电气特性主要规定了每种信号的电平、信号的脉冲宽度、允许的数据传输速率和最大传输距离。平、信号的脉冲宽度、允许的数据传输速率和最大传输距离。功能特性规定了接口电路引脚的功能和作用。规程特性规定了功能特性规定了接口电路引脚的功能和作用。规程特性规定了接口电路信号发出的时序、应答关系和操作过程，例如，怎样接口电路信号发出的时序、应答关系和操作过程，例如，怎样建立和拆除物理层连接，是全双工还是半双工等。建立和拆除物理层连接，是全双工还是半双工等。软件技术基础软
27、件技术基础计算机网络计算机网络2）物理层功能）物理层功能 为了实现数据链路实体之间比特流的透明传输，物理层为了实现数据链路实体之间比特流的透明传输，物理层应具有下述功能：应具有下述功能：(1)物理连接的建立与拆除物理连接的建立与拆除：当数据链路层请求在两个数当数据链路层请求在两个数据链路实体之间建立物理连接时，物理层能够立即为它们建据链路实体之间建立物理连接时，物理层能够立即为它们建立相应的物理连接。若两个数据链路实体之间要经过若干中立相应的物理连接。若两个数据链路实体之间要经过若干中继数据链路实体时，物理层还能够对这些中继数据链路实体继数据链路实体时，物理层还能够对这些中继数据链路实体进行互
28、联，以建立起一条有效的物理连接。当物理连接不再进行互联，以建立起一条有效的物理连接。当物理连接不再需要时，由物理层立即拆除。需要时，由物理层立即拆除。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 (2)物理服务数据单元传输物理服务数据单元传输：物理层既可以采取同步传输：物理层既可以采取同步传输方式，也可以采取异步传输方式来传输物理服务数据单元。方式，也可以采取异步传输方式来传输物理服务数据单元。(3)(3)物理层管理物理层管理：对物理层收发进行管理，如功能的激活：对物理层收发进行管理，如功能的激活 (何时发送和接收、异常情况处理等何时发送和接收、异常情况处理等)、差错控制、差错控制(传输中出现
29、传输中出现的奇偶错和格式错的奇偶错和格式错)等。等。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 2、数据链路层、数据链路层 数据链路层（数据链路层（Data Link Layer）是）是OSI参考模型的第二参考模型的第二层，介于物理层与网络层之间。是层，介于物理层与网络层之间。是OSI模型中极其重要的一层，模型中极其重要的一层，它的主要任务是将一个原始的传输设施转变成一条逻辑的传它的主要任务是将一个原始的传输设施转变成一条逻辑的传输线路，在这条传输线路上，所有未检测出来的传输错误也输线路，在这条传输线路上，所有未检测出来的传输错误也会反映到网络层上。为了完成这个任务，数据链路层必须执会反映到
30、网络层上。为了完成这个任务，数据链路层必须执行链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能。行链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 在在OSI参考模型中，数据链路层向网络层提供以下基本的参考模型中，数据链路层向网络层提供以下基本的服务：服务：数据链路建立、维护与释放的链路管理工作；数据链路建立、维护与释放的链路管理工作；数据链路层服务数据单元帧的传输；数据链路层服务数据单元帧的传输；差错检测与控制；差错检测与控制；数据流量控制；数据流量控制；在多点连接或多条数据链路连接的情况下，提供数据链在多点连接或多条数据链路连接的情况下，提供数据链路端口标
31、识的识别，支持网络层实体建立网络连接；路端口标识的识别，支持网络层实体建立网络连接；帧接收顺序控制。帧接收顺序控制。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 3、网络层、网络层(Net Work Layer)网络层（网络层（Network Layer）定义网络层实体通信的协议，）定义网络层实体通信的协议，它确定从源节点沿着网络到目的节点的路由选择，并处理相它确定从源节点沿着网络到目的节点的路由选择，并处理相关的控制问题，如交换、路由和对数据包阻塞的控制。关的控制问题，如交换、路由和对数据包阻塞的控制。数据链路层协议是相邻两直接连接结点间的通信协议，数据链路层协议是相邻两直接连接结点间的通信
32、协议，它不能解决数据经过通信子网中多个转接结点的通信问题。它不能解决数据经过通信子网中多个转接结点的通信问题。设置网络层的主要目的就是要为报文分组以最佳路径通过通设置网络层的主要目的就是要为报文分组以最佳路径通过通信子网到达目的主机提供服务、而网络用户不必关心网络的信子网到达目的主机提供服务、而网络用户不必关心网络的拓扑结构与所使用的通信介质。拓扑结构与所使用的通信介质。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 数据链路层的任务是在相邻的两个结点间实现透明的无数据链路层的任务是在相邻的两个结点间实现透明的无差错的帧级信息的传送，而差错的帧级信息的传送，而网络层则需要在通信子网内把报网络层则
33、需要在通信子网内把报文分组从源结点传送到目标结点文分组从源结点传送到目标结点。在网络层的支持下，如果。在网络层的支持下，如果两个终端系统的传输实体之间要进行通信，只需把要交换的两个终端系统的传输实体之间要进行通信，只需把要交换的数据交给它们的网络层便可实现。至于网络层如何利用数据数据交给它们的网络层便可实现。至于网络层如何利用数据链路层的资源来提供网络连接，对传输层是透明的。链路层的资源来提供网络连接，对传输层是透明的。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 网络层控制分组传送操作，包括路由选择、拥塞控制和网络层控制分组传送操作，包括路由选择、拥塞控制和网络互联等功能，根据传输层的要求来
34、选择服务质量，向传网络互联等功能，根据传输层的要求来选择服务质量，向传输层报告未恢复的差错。输层报告未恢复的差错。网络层传输的信息以报文分组为单网络层传输的信息以报文分组为单位，它将来自源的报文转换成包文，并经路由选择算法确定位，它将来自源的报文转换成包文，并经路由选择算法确定路径，送往目的地。网络层协议用于实现这种传送中涉及的路径，送往目的地。网络层协议用于实现这种传送中涉及的中继结点路由选择、子网内的信息流量控制以及差错处理等。中继结点路由选择、子网内的信息流量控制以及差错处理等。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 OSI参考模型规定网络层的主要功能有以下三点。参考模型规定网络层
35、的主要功能有以下三点。（1）路径选择与中继路径选择与中继。在点到点连接的通信子网中，信息从源节点出发，。在点到点连接的通信子网中，信息从源节点出发，要经过若干个中继节点的存储转发后才能到达目的节点。通信子网中的要经过若干个中继节点的存储转发后才能到达目的节点。通信子网中的路径是指从源节点到目的节点之间的一条通路，它可以表示为从源节点到路径是指从源节点到目的节点之间的一条通路，它可以表示为从源节点到目的节点之间的相邻节点及其链路的有序集合、目的节点之间的相邻节点及其链路的有序集合、一般在两个节点之间都一般在两个节点之间都会有多条路径选择。路径选择是指在通信子网中，源节点和中间节点为将会有多条路径
36、选择。路径选择是指在通信子网中，源节点和中间节点为将报文分组传送到目的节点而对其后继节点的选择，这是网络层所要完成的报文分组传送到目的节点而对其后继节点的选择，这是网络层所要完成的丰要功能之一。丰要功能之一。（2）流量控制流量控制。网络中多个层次都存在流量控制问题，网络层的流量控。网络中多个层次都存在流量控制问题，网络层的流量控制则对进入分组交换网的通信量加以一定的控制，以防因通信量过大造成制则对进入分组交换网的通信量加以一定的控制，以防因通信量过大造成通信子网性能下降。通信子网性能下降。（3）网络连接建立与管理网络连接建立与管理。在面向连接服务中，网络连接是传输实体之。在面向连接服务中，网络
37、连接是传输实体之间传送数据的逻辑的、贯穿通信子网的端对端通信通道。间传送数据的逻辑的、贯穿通信子网的端对端通信通道。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 4、传输层、传输层(Transport Layer)从传输层向上的会话层、表示层和应用层都属于端从传输层向上的会话层、表示层和应用层都属于端端端的主机协议层。传输层是网络体系结构中最核心的一层，传输的主机协议层。传输层是网络体系结构中最核心的一层，传输层将实际使用的通信子网与高层应用分开。层将实际使用的通信子网与高层应用分开。从这一层开始，各从这一层开始，各层通信全部是在源与目标主机上的各进程间进行的，通信双方层通信全部是在源与目标主
38、机上的各进程间进行的，通信双方可能经过多个中间结点。可能经过多个中间结点。传输层为源主机和目标主机之间提供传输层为源主机和目标主机之间提供性能可靠、价格合理的数据传输。性能可靠、价格合理的数据传输。具体实现是在网络层的基础具体实现是在网络层的基础上再增添加一层软件，使之能屏蔽掉各类通信子网的差异，向上再增添加一层软件，使之能屏蔽掉各类通信子网的差异，向用户提供一个通用接口，使用户进程通过该接口，能够方便地用户提供一个通用接口，使用户进程通过该接口，能够方便地使用网络资源并进行通信。使用网络资源并进行通信。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络1)1)传输层功能传输层功能 传输层传输层(T
39、ransport Layer)的任务是向用户提供可靠的、透的任务是向用户提供可靠的、透明的、端到端明的、端到端(End to End)的数据传输，以及差错控制和流量的数据传输，以及差错控制和流量控制机制。由于它的存在，网络硬件技术的任何变化对高层都控制机制。由于它的存在，网络硬件技术的任何变化对高层都是不可见的，也就是说，会话层、表示层、应用层的设计不必是不可见的，也就是说，会话层、表示层、应用层的设计不必考虑底层硬件细节，因此传输层的作用十分重要。考虑底层硬件细节，因此传输层的作用十分重要。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 5、会话层、会话层(Session Layer)会话是指
40、两个用户进程之间的一次完整通信。会话是指两个用户进程之间的一次完整通信。会话层提会话层提供不同系统间两个进程建立、维护和结束会话连接的功能；供不同系统间两个进程建立、维护和结束会话连接的功能；提供交叉会话的管理功能，其中有一路交叉、两路交叉和两提供交叉会话的管理功能，其中有一路交叉、两路交叉和两路同时会话的路同时会话的3 3种数据流方向控制模式。会话层是用户连接到种数据流方向控制模式。会话层是用户连接到网络的接口。网络的接口。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络1 1）会话层的主要功能）会话层的主要功能 会话层的目的是提供一个面向应用的连接服务。建立连接会话层的目的是提供一个面向应用的
41、连接服务。建立连接时，将会话地址映射为传输地址。会话连接和传输连接有时，将会话地址映射为传输地址。会话连接和传输连接有3 3种种对应关系，一个会话连接对应一个传输连接；多个会话连接建对应关系，一个会话连接对应一个传输连接；多个会话连接建立在一个传输连接上；一个会话连接对应多个传输连接。立在一个传输连接上；一个会话连接对应多个传输连接。数据传送时，可以进行会话的常规数据、加速数据、特权数据传送时，可以进行会话的常规数据、加速数据、特权数据和能力数据的传送。数据和能力数据的传送。会话释放时，允许正常情况下的有序释放；异常情况下由会话释放时，允许正常情况下的有序释放；异常情况下由用户发起的异常释放和
42、服务提供者发起的异常释放。用户发起的异常释放和服务提供者发起的异常释放。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 2 2）会话活动）会话活动 会话服务用户之间的交互对话可以划分为不同的逻辑单元，会话服务用户之间的交互对话可以划分为不同的逻辑单元，每个逻辑单元称为活动。每个活动完全独立于它前后的其他活动，每个逻辑单元称为活动。每个活动完全独立于它前后的其他活动，且每个逻辑单元的所有通信不允许分隔开。且每个逻辑单元的所有通信不允许分隔开。会话活动由会话令牌来控制，保证会话有序进行。会话令牌会话活动由会话令牌来控制，保证会话有序进行。会话令牌分为分为4 4种，数据令牌、释放令牌、次同步令牌和主同
43、步令牌。令种，数据令牌、释放令牌、次同步令牌和主同步令牌。令牌是互斥使用会话服务的手段。牌是互斥使用会话服务的手段。会话用户进程间的数据通信一般采用交互式的半双工通信方会话用户进程间的数据通信一般采用交互式的半双工通信方式。由会话层给会话服务用户提供数据令牌来控制常规数据的传式。由会话层给会话服务用户提供数据令牌来控制常规数据的传送，有数据令牌的会话服务用户才可发送数据，另一方只能接收送，有数据令牌的会话服务用户才可发送数据，另一方只能接收数据。当数据发完之后，就将数据令牌转让给对方，对方也可请数据。当数据发完之后，就将数据令牌转让给对方，对方也可请求令牌。求令牌。软件技术基础软件技术基础计算
44、机网络计算机网络 3 3）会话同步）会话同步 在会话服务用户组织的一个活动中，有时要传送大量的信息，在会话服务用户组织的一个活动中，有时要传送大量的信息，如将一个文件连续发送给对方，为了提高数据发送的效率，会话如将一个文件连续发送给对方，为了提高数据发送的效率，会话服务提供者允许会话用户在传送的数据中设置同步点。一个主同服务提供者允许会话用户在传送的数据中设置同步点。一个主同步点表示前一个对话单元的结束及下一个对话单元的开始。在一步点表示前一个对话单元的结束及下一个对话单元的开始。在一个对话单元内部或者说两个主同步点之间可以设置次同步点，用个对话单元内部或者说两个主同步点之间可以设置次同步点，
45、用于会话单元数据的结构化。当会话用户持有数据令牌、次同步令于会话单元数据的结构化。当会话用户持有数据令牌、次同步令牌和主同步令牌时就可在发送数据流中用相应的服务原语设置次牌和主同步令牌时就可在发送数据流中用相应的服务原语设置次同步点和主同步点。同步点和主同步点。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 一旦出现高层软件错误或不符合协议的事件则发生会话中一旦出现高层软件错误或不符合协议的事件则发生会话中断，这时会话实体可以从中断处返回到一个已知的同步点继续断，这时会话实体可以从中断处返回到一个已知的同步点继续传送，而不必从文件的开头恢复会话。会话层定义了重传功能，传送，而不必从文件的开头恢复
46、会话。会话层定义了重传功能，重传是指在已正确应答对方后，在后期处理中发现出错而请求重传是指在已正确应答对方后，在后期处理中发现出错而请求的重传，又称为再同步。为了使发送端用户能够重传，必须保的重传，又称为再同步。为了使发送端用户能够重传，必须保存数据缓冲区中已发送的信息数据，将重新同步的范围限制在存数据缓冲区中已发送的信息数据，将重新同步的范围限制在一个对话单元之内，一般返回到前一个次同步点，最多返回到一个对话单元之内，一般返回到前一个次同步点，最多返回到最近一个主同步点。最近一个主同步点。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 6、表示层、表示层(Presentation Layer)
47、表示层的目的是处理信息传送中的数据表示问题。表示层的目的是处理信息传送中的数据表示问题。由于由于不同厂家的计算机产品常使用不同的信息表示标准，例如在不同厂家的计算机产品常使用不同的信息表示标准，例如在字符编码、数值表示以及字符等方面存在着差异。如果不解字符编码、数值表示以及字符等方面存在着差异。如果不解决信息表示上的差异，通信用户之间就不能互相识别。因此，决信息表示上的差异，通信用户之间就不能互相识别。因此，表示层要完成信息表示格式转换，转换可以在发送前，也可表示层要完成信息表示格式转换，转换可以在发送前，也可以在接收后进行，也可以要求双方都转换为某种标准的数据以在接收后进行，也可以要求双方都
48、转换为某种标准的数据表示格式。表示格式。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 所以所以表示层的主要功能是完成被传输数据表示的解释工表示层的主要功能是完成被传输数据表示的解释工作，包括数据转换、数据加密和数据压缩等。作，包括数据转换、数据加密和数据压缩等。表示层协议主表示层协议主要功能有：为用户提供执行会话层服务原语的手段；提供描要功能有：为用户提供执行会话层服务原语的手段；提供描述负载数据结构的方法；管理当前所需的数据结构集和完成述负载数据结构的方法；管理当前所需的数据结构集和完成数据的内部与外部格式之间的转换。例如，确定所使用的字数据的内部与外部格式之间的转换。例如，确定所使用的字符
49、集、数据编码以及数据在屏幕和打印机上显示的方法等。符集、数据编码以及数据在屏幕和打印机上显示的方法等。表示层提供了标准应用接口所需要的数据表示形式。表示层提供了标准应用接口所需要的数据表示形式。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络 7、应用层、应用层(Application Layer)作为用户访问网络的接口层，应用层给应用进程提供了作为用户访问网络的接口层，应用层给应用进程提供了访问访问OSIOSI环境的手段。环境的手段。应用进程借助于应用实体应用进程借助于应用实体 (AE)(AE)、实用协议和表示服务来、实用协议和表示服务来交换信息，应用层的作用是在实现应用进程相互通信的同时，交换
50、信息，应用层的作用是在实现应用进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务功能。当然，这些服务功能完成一系列业务处理所需的服务功能。当然，这些服务功能与所处理的业务有关。与所处理的业务有关。软件技术基础软件技术基础计算机网络计算机网络数据的封装与传递数据的封装与传递 在在OSI参考模型中，同等层之间经常要进行信息交参考模型中，同等层之间经常要进行信息交换。对等层协议之间需要交换的信息单元叫做协议数据换。对等层协议之间需要交换的信息单元叫做协议数据单元（单元（PDU，protocol data unit）。节点对等层之间的）。节点对等层之间的通信除物理层之间直接进行信息交换外，其余对等层之通
