课8：第3章计算机网络的协议与体系

1、计算机网络技术基础 第三章、计算机网络协议与体系结构 本章要点 :掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本 概念 :掌握：TSO的OST七层参考模型 :掌握：TCP/IP参考模型 :了解：OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 :了解：网络协议标准化组织 本章难点 :协议、层次、接口 HDLC般帧格式 8 i 1F ! nX8 A 8 i c 0N I 16 FCS 8 （位） Tn sii i 起始标志 地址字段 控制字段信，电校骏玛结束标志 F：帧间隔模式：oiiiiiio一一同步符号、帧之间的填充字 符. 01111110111110000111100010101111110101

2、0100111111101 O1OO111111O A:地址字段：通信对方的地址 上C:控制字段：用于区分帧的类型（数据帧、监控帧、无编号帧） -I:信息字段：携带高层用户数据，可以是任意的二进制位串； FCS:校验码：对A. C. I字段进行循环校验。 比特插入法 A为了保证帧间隔符“omnio”的唯 一性和帧内数据的透明性，保证A （地 址字段）、C （控制字段）.I （信息 字段）、FCS （帧校验序列）中不出现 omnio的位模式，HDLC采用了 co 比特插入法。 HDLC控制帧字段格式 1 23 4 5678 信息帧I O N(s) P/F N(R) 监控帧S 无编号帧U 1 O

3、S P/F N(R) 1 1 Mi P/F Ms 部分为控制字段，主要用来控制链路, 表示命令和响应的类别与功能。 A信息帧（I）: :用于传输用户数据，控制字段的第o位规定为 0; :N（s）（发送帧序号，3位）：说明本帧对应的帧序号 （采用模8计数），发送端可以不必等待确认，而连 续地发送若干帧（不超过8帧），每发一帧，Ns8 数一次； :N（R）（待收帧序号，3位）：说明希望接收对方帧 的序号（采用模8计数），N（R）隐含指示该序号之 前的所有帧已被正确接收； P/F （查询/终止指示符，1位）：对于不同的传输模 式，该位具有不同的含义。当采用ARM和ABM传输 模式时，P=1要求对方立

4、即予以响应，并在响应中置 F=1O无论使用何种传输模式，P/F总是对应的, 在接到F=1的帧之前，不允许再发P=1的帧。 监控帧(S) :用于表示接收状态，其控制字段的第O、I位规定 为“io”；第3、4位表示了四种类型的监控帧。 :Type=00,接收准备就绪(RR),发送该RR&控帧 韵一方准备接收编号为Nr的帧； :Typc=io,未准备就绪(RNR),发送该RNR监控 帧的一方说明已经收妥Nr以前的所有帧，但希望 对方暂缓发送Nr帧； Tpe=oi,拒绝接收(REJ),发送该REJ监控帧的 一方说明已经收妥Nr以前的所有帧，但编号为 Nr的帧有差错，希望对方重发编号为Nr及套以 后的所

5、有帧； :* Type=ll,选择接收(SREJ),该帧的含义类似 REJ监控帧，但希望对方仅仅重发第Nr帧。 A无编号帧(U) :用于命令的传输(建立/拆除链路)等； :控制字段的第1、2位规定为“n”，第3-4位 (Ml)和第6-8位(M2)表示U帧的类型。 例如： M(MiM2)=iiioo(SABM),某一复合站 置本次 链路为异步平衡模式； M(MiM2)=oooio(DISC),主站请求释放(拆除) 本次链路； M(MiM2)=ooiio(UA),次站对主站命令的确认 M(MiM2)=ioooi(CMDR),次站对主站命令的 否认. 练习 厂以下控制帧的作用 1 0 010 1 x

6、xx 2. 10 00 1 101 3.差错控制 “差错控制是十分重要的，因为物理层 不管采用什么传输介质，总要受环境 噪声的干扰或信号间的干扰，传输差 错是不可避免的。差错控制的任务就 是发现差错，并一般采用重发方式纠 正错误。差错控制主要处理下列两种 情况： 停止等待协议 连续 ARQ协乍L_au+omaiic repeat request 发送淌 接收端 ACKO ACK NAK 丢奔 发送SW 接收缔 4、流量控制 在两个相邻结点之间传送数据，必须 协调好发送端和接收端之间的数据流 平衡问题，即要求发送端发送的信息 量不能大于接收端的接收能力，否则 就可能出现拥挤或堵塞现象。流量控 制

7、规程就是控制在一个特定时间内允 许发送方发出多少个数据帧。 窗口流量控制 厂发送方与接受方建立缓冲区（窗口），窗 口可以同时容纳的帧的数目为窗口的 大小。 滑动窗口 发送窗口 =5,接收窗口冷=1 图（8）：刚开始发送时的情况， 在发送窗口内的序号的数据帧就 是可以发送的数据帧，若发送方 E 发送完5个帧（04号帧）后，仍 未收到任何确认信息，则停止发 送，进入等待状态. 图（b）:接收方已正确接收0号帧 并发送确认帧，同时接收窗口向 前滑动，准备接收1号帧；发送方 收到确认信息，发送窗口向前滑 动1个序号，5号帧落入发送窗口， 可以发送5号帧. 图（c）:接收方已正确接收03 号帧并发出确认

8、帧，接收窗口继（C） 续向前滑动，准备接收4号帧；发 送方收到确认佶息，发送窗口向 前滑动3个序号，6、7、0号帧落 入发送窗口，可以发送 r|0|l|7|3|4Fk|7|o I- 发送方 发送窗口叫=5（允许发送0号到4号帧） 1| 0 I 1 I 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | “ | I | . 接收方 接收窗口炉尸】（准备接收0时帧） . H 0 | 12345670 1 接收方 己收到0号帧（帚备接收】号帧 一 01 | 2 | 3 | 4 | 5 | 670 1 发送方 已收到他认 （允许发送1号到5号帧） 0 | 1 | 2 p | 467 | 1接收方 （准备接

9、收4号帧） 4 5 | 6 | 7 | 0 | 丨发送方 已收到03号帧 己接收确认 （允许发送4号到0号帧） HDLC规程分析 ”（丄）使用统一的帧格式：实现数据、命令和响应 的传输，实施起東方便； f（2）釆用O位插入法：使得规程可以支持任意 的位流传输，保证了信息传输的透明性； 厂（3）采用窗口机制和捎带应答：支持全双工工作 方式，允许在未收到确认的情况下，连续发送多个 帧，提高了信息传输的效率； （4）采用帧校验序列，并设置窗口序号：可以提 高詹息传薪的正确性和可靠性。 ”面向二进制位的控制规程比面向字符型的控制规程 具有较高的优越性。 3-5网络层 ,网络层(network laye

10、r )是OSI模型 的第三层，它是OS：参考模型中最复 杂的一层，也是通信子网的最高一层， 厂向资源子网提供两种类型服务：数据 报知虚电路服务。 网络层主要功能 (1) 为传输层提供建立.维持和释放 网络连接的手段，完成路径选择.拥 挤控制、网络互连等功能。这些对传 输层来说是完全透明的。 (2) 根据传输层的要求来选择网络服 务质量。 厂(3)向传输层报告未恢复的差错。 虚电路服务和数据报服务 ”网络层向传输层提供虚电路服务和数据报服务 虚电路(Virtual Circuit)服务 :虚电路服务在传送数据时，发送方提供自己和接收 端的全称网络地址，建立虚电路，然后按序传送报 文分组。它不会发

11、生报文丢失或重叠的情况。通信 完成后拆除虚电路。 厂两种建立虚电路的方法 永久虚电路 两站间不管是否通信都永远存在一条 虚电路。此种虚电路省去了虚呼叫和 虚拆除的过程。 A记录第一次呼叫的路由状况。 厂要有虚呼叫软件，保证、检查线路的 畅通。 厂虚电路与物理电路 数据报(Datagram )服务 数据报有如下特点： 片数据报在网络和用户间的传送协议，格式 简单，实现机构也简单。 厂数据报传送勿需事先建立逻辑连接。 片数据报根据它所含的目标地址能以最小延 迟到达终点，它们独立选择路径，网络对它 们单独处理，与前后数据报均无关系。 厂各数据报从源点发出的顺序与其到达目标 点的顺序无关。 (a)数据

12、报服务 (b)虚电路服务 虚电路和数据报的比较 服务类别 虚电路 数据报 端-端连接 要 不要 目标站地址 仅连接时需要 每个分组都需要 分组顺序 按序 不保证 端-端差错处理 和流量控制 由通信子网负责 由主机负责 网络地址 厂逻辑网络地址用于指明源和目的地网 络（IP地址）。 物理设备地址用于标识源或目的地计 算机（网卡地址,MAC ） o ”服务地址标识运行于源或目的地计算 机上的特定应用进程（端口号） MAC/物理地址 24 bits 24 bits 厂商编号 序列号 OOeO.fc 01.2345 /MAC地址有48位。 路径选择 尸通信子网在网络源节点和目的节点间提供了 多条传输路

13、径的可能性，网络节点在收到一 个分组后，确定向下一节点传送的路径，这 就是路由选择。数据报方式中，网络节点为 每个分组路由做出选择；虚电路方式中，只 在连接建立时确定路由。确定路由选择的策 略称路由算法。 交换由表 交换机3 【3.1 3.3 计算机的编址和网络层节点交换机的路由表 目的站 下一站 1,1 L3 3J 2J 2.2 交换机1 交换机1 交换机3 交换机3 木交换机 本交换机 拥塞控制 当（一部分）通信子网中有太多的分组时， 其性能降低。这种情况叫做拥塞。 造成拥塞有若干因素。如果突然之间，分组 流同时从3个或4个输入线到达，并且要求输 出到同一线路，就将建立起队列。如果没有 足

14、够的空间東保存这些分组，有些分组就会 丢失。处理器速度慢也能导致拥塞。 A拥塞会导致恶性循环。如果路由器没有空余 缓冲区，它必须丢掉新到来的分组。拥塞控 制乔流量控制既肴联系又肴差异。 拥塞控制和流量控制 ”拥塞控制必须确保通信子网能运送代传送的 数据，是全局性的问题，要考虑路由器存储 器容量、处理器速度，以及其他导致削弱通 信子网负荷能力的因素 严流量控制只与某发送者和某接收者之间的点 对点通信量有关。它确保一个快速发送者的 发送速度不能比接收者最大承受速度高。 它们是整体和局部的关系 拥塞控制的解决方法 所有解决方案被分为两类： 一类是开环，一类是闭环。 开环：通过良好的设计来避免问题的出

15、现， 确保问题不会发生。主要功能：何时开始 接受新的通信，何时丢弃分组等。 闭环：建立在网络反馈的基础上 :检测何时何地发生了拥塞 将信息传送到能处理的地方 :调整系统已更正问题 :缓冲区预分配方法 :分组丢弃法-漏桶算法 :定额控制法。 这种方法在通信子网中设置适当数量 的称做“许可证”的特殊信息，拥有许 可证的节点才能发送数据。 36传输层 OSI前3层为数据通信，后3层为数据处理， 传输层是两者的桥梁，连接通信子网与资源 子网。 片向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制, 保证报文的正确传输 严数据链路层负责点到点之间的数据通信，这 个点与点信道是一条物理链路。而传输层则 是端对端通信，

16、这是一个通信子网。 物理信道 (a)数据琏路层环境 (b)传输层环煩 传输层的功能 片运输层是OS：七层模型中最重要、最关键的 一层，是唯一负责总体数据传输和控制的一 层。运输层的两个主要目的是： :第一，提供可靠的端到端的通信； :第二，向会话层提供独立于网络的运输服务。 严提供建立、维护拆除传输层的连接。 P提供端到端的错误恢复和流控制。 由于传输层负责的是通过通信子 网的两主机之间的端-端通信，故报 文在子网中通过时，可能会丢失、重 组、阻塞或产生较大存储延时，故传 输层协议比数据链路层要复杂得多。 传输层协议的分类 网络服务质量类型 网络层或通信子网提供给传输层的服务 质量并不总是相同

17、的，它分为3种类型： ”A型。网络连接具有可接受的差错率和可接 受的故障通知率。 虚电路提供 型。网络连接具有可接受的差错和不可接 受的故障通知率。广域网 ”C型。网络连接具有不可接受的差错率和不 可接受的故障通知率。 传输层协议分类 严根据网络层提供服务质量类型的不同, OS：模型将传输层协议分为5类， 表3-3传输层协议分类协 协议类 网络类型 名称 0 A 简单类 1 B 基本错误恢复类 2 A 多路复用类 3 B 差错恢复与多路复用类 4 C 差错检测和恢复类 k传输层提供的功能 :分段与合并 :多路复用 :流量控制 :差错控制 实验四本地用户的创建 丁打开控制面板管理工具一计算机管理

18、 EESSI 侦網(Q2 峻工Jl(DWfcb：M) a后暹+ Ul匕文件與.J |巧？ “ S3* L.jg) F tt(A) x.#to Q 兰 (E 団陽 自 笞邯工 M1CP 快凍方式 條改时间21 大舎：J.32K 时计尊机（之地 %乐歩工耳 9 JJ）事件査音逐 币爱廉烧佰耳 妁性聪曰古和書拆 K共孚文件央 A设务付理唸 F 水血用户和也 -J盘 惬吻3 牛出刃哀1 甌用尸伽 _S2 LCAdmojtrotor cue jQiusRrxr 覇!WAMJ= Intemet 乖 20H 号 助115进翘懺号 WNetSbowServ. Wr*dxyMM*JR务在竝 ZTsIntemci

19、Uscr Tslntct recuse 他述 丽讦曲杭（城）的內豪林戶 供茶左访问计H机或访问巾 量名访问lr*nt fXQ捋剖 启动进程Z外眈 用柱序的 MtK PtedA农等在Ut條戶 这个用 PtPWrCWWr 便甬DHCP屋BMHWiS功S主枕足你 （DHCP）JB,. jbhwJJli出训 砂測 也剧占创Ed创制|團讨 9 XI 1.32KB巨觀的测 pa 新用户 密珂:产E 彌认密码(C): F7* 厂用戸下次登录时须更改密玛 R用户不能更改密玛G) R餐陶进过類鯛 厂怵户己命用) 创建H关闭I 设置用户 *耐| a Jj计 I 31 血I5.|刖皆|團计 4富9：35 UMi厘性 鴛规隶屈，于配宜文件拨入 |昼忖网述7二；祠 删除1丽 | 确定 |职消 | 应用3| 严添加用户并