第4章 ISO OSI模型

1、第第2篇篇 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 这一篇主要从立面上观察计算机网络的层次结构这一篇主要从立面上观察计算机网络的层次结构 和工作原理。实践证明，按照层次结构建立的系和工作原理。实践证明，按照层次结构建立的系 统具有较高的稳定性和可管理性。统具有较高的稳定性和可管理性。 第四章第四章 ISO/OSI参考模型参考模型 第五章第五章 IEEE 802 模型与局域网模型与局域网 第六章第六章 Internet与与TCP/IP结构结构 第七章第七章 ATM网络网络 第第4章章 ISO/OSI参考模型参考模型 4.1 关于网层次结构的基本概念关于网层次结构的基本概念 4.2 ISO/OSI参

2、考模型结构参考模型结构 4.1关于网层次结构的基本概念 4.1.1 4.1.1 分层原则分层原则 4.1.2 4.1.2 服务与接口服务与接口 4.1.3 4.1.3 各层设计中的流量控制各层设计中的流量控制 网络体系结构网络体系结构 为了完成计算机间的通信合作，把每个为了完成计算机间的通信合作，把每个 计算机互连的功能划分成定义明确的层计算机互连的功能划分成定义明确的层 次，并规定了同层次进程通信的协议及次，并规定了同层次进程通信的协议及 相邻层之间的接口和服务相邻层之间的接口和服务,这样的这样的层次结层次结 构模型和通信协议构模型和通信协议统称为网络体系结构。统称为网络体系结构。 网络采用

3、网络采用层次结构层次结构的优点：的优点： （1）各层之间相互独立，高层不需要知道低）各层之间相互独立，高层不需要知道低 层是如何实现的，而仅知道该层通过层间的接层是如何实现的，而仅知道该层通过层间的接 口所提供的服务。口所提供的服务。 （2）灵活性好。某层的改变，只要层间接口）灵活性好。某层的改变，只要层间接口 不变，则不影响上下层。不变，则不影响上下层。 （3）结构上可分割，各层都可采用最合适的）结构上可分割，各层都可采用最合适的 技术来实现。技术来实现。 （4） 这种结构使得系统的实现和维护变得容这种结构使得系统的实现和维护变得容 易控制。易控制。 （5）这有利于促进标准化工作。）这有利于

4、促进标准化工作。 分层原则分层原则 每层的功能应当明确、各层相对独立，每层的功能应当明确、各层相对独立， 使得当某层的方法变更时，只要保持接使得当某层的方法变更时，只要保持接 口关系不变，不会影响其他层的结构和口关系不变，不会影响其他层的结构和 方法；方法； 各层功能的确定，应当有助于网络协议各层功能的确定，应当有助于网络协议 国际标准的制定；国际标准的制定； 层间接口要清晰，尽量减少跨越接口的层间接口要清晰，尽量减少跨越接口的 信息量；信息量； 层数适当：层数适当： 4.1.2 服务与接口服务与接口 A.服务和协议服务和协议 在对等层间形成虚拟通信。在对等层间形成虚拟通信。 第第N层向第层向

5、第N+1层提供服务，称为层提供服务，称为N服务服务 对等层之间的虚拟通信是通过执行（对等层之间的虚拟通信是通过执行（N） 功能实现的。功能实现的。 网络协议网络协议 网络协议就是计算机网络中相互通信的对等实网络协议就是计算机网络中相互通信的对等实 体间交换信息或者数据所共同遵守的体间交换信息或者数据所共同遵守的规则标准规则标准 或约定或约定的集合。的集合。 网络协议三个要素：网络协议三个要素： 语法，数据与控制信息的结构或格式。语法，数据与控制信息的结构或格式。 语义，需要发出何种控制信息，完成何种动语义，需要发出何种控制信息，完成何种动 作以及做作以及做 出何种应答。出何种应答。 同步，实体

6、通信实现顺序的说明，同步，实体通信实现顺序的说明，涉及速度涉及速度 匹配和排序匹配和排序 B .B .接口 接口是协议中不同功能层之间的通信规约，是接口是协议中不同功能层之间的通信规约，是 数据流穿越功能层界数据流穿越功能层界 面的约定面的约定, ,是实体之间的是实体之间的 连接部分连接部分 接口在相邻层之间，层间通过接口联系，并将接口在相邻层之间，层间通过接口联系，并将 服务功能细节对上层屏蔽服务功能细节对上层屏蔽 上下层间通过接口交换信息上下层间通过接口交换信息 （N-1）层）层 （N）层）层 （N+1）层）层 （N-1）连接）连接 (N+1)实体实体N+1实体实体(N+1)实体实体(N+

7、1)实体实体 (N)服务访问点服务访问点 (N)实体实体(N)实体实体(N)实体实体 (N-1)实体实体(N-1)实体实体(N-1)实体实体 (N-1)服务访问点服务访问点 协议协议 接口接口 接口接口 C.服务原语服务原语 原语的概念原语的概念 “有证实有证实”服务和服务和“无证实无证实”服务服务 原语的参数原语的参数 原语的概念原语的概念 服务在形式上由一组原语描述。服务在形式上由一组原语描述。 原语规定了应完成的功能，并用于传送原语规定了应完成的功能，并用于传送 数据以及控制信息，它们供用户和其他数据以及控制信息，它们供用户和其他 实体访问该服务时调用。实体访问该服务时调用。 它们通知服

8、务提供者采取某些行动或报它们通知服务提供者采取某些行动或报 告某个对等实体的活动。告某个对等实体的活动。 请求请求原 语 (N)-PRIMITIVE NAME request(a0,， an-1) （N+1） （N） 请求请求（N）实体 的服务 指示指示原 语 (N)-PRIMITIVE NAME indication(a0,， an-1) （N）（N+1） 通知服务已开始 响应响应原 语 N-PRIMITIVE NAME response(a0,， an-1) （N+1）（N） 已响应最近的一 次指示 证实原 语 N-PRIMITIVE NAME confirm(a0,， an-1) （N）

9、 （N+1） 请求的服务已完 成 含义 发送方向名称 格 式 ISO/OSIISO/OSI定义的定义的4 4种类型的服务原语种类型的服务原语 “有证实有证实”服务和服务和“无证实无证实”服服 务务 有证实服务包括请求、指示、响应和证有证实服务包括请求、指示、响应和证 实实4个原语。个原语。 无证实服务只包括请求、指示无证实服务只包括请求、指示2个原语。个原语。 CONNECT.request 拨号（请求） 响铃（指示） CONNECT.indicat ion CONNECT.resp onse 摘机（响应） 听到摘机（证实 ） CONNECT.confir m 张方李方（N）服务用户（N）服务

10、用户 （N）服务提供者 DATA.request “今晚8时在会议室 开会” （请求） “知道了” （响应） 听到通知声 （指示） DATA.indication DATA.response DATA.confirm听到回答（证 实） DISCONNECT.requ est 挂机（请求） 听到已挂机 （指示） DISCONNECT. indication 证实服务和无证实服务的交互过程证实服务和无证实服务的交互过程 原语的参数原语的参数 例如：连接请求的参数例如：连接请求的参数:目的地，服务类目的地，服务类 别，报文长度；别，报文长度； D 协议与服务的关系协议与服务的关系 服务定义了相邻两层

11、之间的接口关系，服务定义了相邻两层之间的接口关系， 上层是服务的用户，下层是服务的提供上层是服务的用户，下层是服务的提供 者，并用一组原语描述服务内容者，并用一组原语描述服务内容下下 层能够为它的上层给予的支持。层能够为它的上层给予的支持。 协议是同层实体之间的数据交换的规则。协议是同层实体之间的数据交换的规则。 实体利用协议来实现它们的服务的定义实体利用协议来实现它们的服务的定义 4.1.3 各层设计中的流量控制各层设计中的流量控制 拥塞与死锁拥塞与死锁 流量控制的基本原理流量控制的基本原理 流量控制的级别流量控制的级别 用户资源需求限制策略用户资源需求限制策略 拥塞与死锁拥塞与死锁 网络拥

12、塞网络拥塞: :网络的吞吐量随输入负载的增大而下降的现象网络的吞吐量随输入负载的增大而下降的现象 网络死锁网络死锁: :网络吞吐量随输入负载大到一定程度，引起网络网络吞吐量随输入负载大到一定程度，引起网络 不能工作不能工作 流量控制功能流量控制功能 。防止网络因过载而引起的吞。防止网络因过载而引起的吞 吐率下降和延时的增加吐率下降和延时的增加 。减少拥塞、避免死锁。减少拥塞、避免死锁 。在互相竞争的用户之间公平。在互相竞争的用户之间公平 合理地分配资源合理地分配资源 流量控制的基本原理流量控制的基本原理 从原理上说，拥塞和死锁是网上可用资从原理上说，拥塞和死锁是网上可用资 源不能满足各用户资源

13、需求造成的源不能满足各用户资源需求造成的 防止拥塞和死锁的办法是流量控制。防止拥塞和死锁的办法是流量控制。 流量控制的基本策略：流量控制的基本策略： 增加用户可用资源增加用户可用资源 限制用户资源需求限制用户资源需求 流量控制的级别流量控制的级别 计算机网络流量控制从两种角度来研究计算机网络流量控制从两种角度来研究 从网络的组成环节上看，涉及段级、入从网络的组成环节上看，涉及段级、入 口出口级、主机与节点间和主机间的流口出口级、主机与节点间和主机间的流 量控制；量控制； 从网络的体系结构上看，涉及到物理层、从网络的体系结构上看，涉及到物理层、 链路层、网络层和传输层。链路层、网络层和传输层。

14、流量控制级别流量控制级别 相邻结点控制相邻结点控制维持一个均匀平滑的流量，避免产生局维持一个均匀平滑的流量，避免产生局 部拥塞和死锁部拥塞和死锁 源结点和目的结点源结点和目的结点防止目的结点因缺少缓冲区而产生防止目的结点因缺少缓冲区而产生 拥塞拥塞, ,办法是源结点向目的结点预约缓冲区办法是源结点向目的结点预约缓冲区, ,保证每份报文保证每份报文 都有相应的分组存储空间都有相应的分组存储空间 主机与源结点的控制主机与源结点的控制控制进网的总通信量（网络访问控制进网的总通信量（网络访问 流量控制）流量控制） 原主机与目的主机控制原主机与目的主机控制防止用户缓冲区出现拥塞防止用户缓冲区出现拥塞 主

15、机主机 主机源节点 间流量控制 相邻节点间 流量控制 源节点目的节点间流量控制 源主机目的主机间流量控制 源节点节点节点目的节点 数据链路级 网络级 传输级 流量控制的级别流量控制的级别 用户资源需求限制策略用户资源需求限制策略 1 1）缓冲区预分配法（面向连接）缓冲区预分配法（面向连接） 建立虚电路，使经过交换结点的每条虚电路都有建立虚电路，使经过交换结点的每条虚电路都有 足够的缓冲空间足够的缓冲空间 2 2）分组丢弃法（）分组丢弃法（无连接）无连接） 发结点有分组就发，接收结点若无缓冲区就将分发结点有分组就发，接收结点若无缓冲区就将分 组丢弃组丢弃 3) 3) 抑制分组法抑制分组法( (降

16、低网络吞吐量降低网络吞吐量) ) 为每条输出链路规定一个利用率值，每个结点监为每条输出链路规定一个利用率值，每个结点监 控其每条输出链路的利用率。大于阀值控其每条输出链路的利用率。大于阀值, , 进入进入“警告警告” ” 4 4）许可证法许可证法( (保证分组数目不会超过设定值保证分组数目不会超过设定值) ) 数据单元丢弃法数据单元丢弃法 :当目的主机有缓冲区时就接当目的主机有缓冲区时就接 收数据单元，无缓冲区时就将数据单元丢弃，收数据单元，无缓冲区时就将数据单元丢弃， 被丢弃的数据单元由于源主机得不到确认而重被丢弃的数据单元由于源主机得不到确认而重 发。发。 v许可证法许可证法 :网络初启时

17、，给每个节点各分配一网络初启时，给每个节点各分配一 定数量的许可证；一个节点上的主机要发送数定数量的许可证；一个节点上的主机要发送数 据，必须从该节点获得一个许可证，将许可证据，必须从该节点获得一个许可证，将许可证 与数据一起发送。与数据一起发送。 4.2 ISO/OSI参考模型结构参考模型结构 国际标准化组织国际标准化组织(International standards organization)于于1982年年4月制定的一个开放月制定的一个开放 系统互联的草案系统互联的草案OSI/RM国际标准草案。国际标准草案。 OSI/RM是一个七层模型是一个七层模型 应用层应用层 表示层表示层 会话层

18、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 物理层物理层 数据链路 层 数据链路 层 网络层网络层 通信子网 进程间通信 主机A主机B 应用层协议 系统间数据传输 传输介质 表示层协议 会话层协议 传输层协议 网络层协议 数据链路层协议 物理层协议 开放系统互联参考模型 OSI的低层的低层 OSI的高层的高层 传输层传输层 OSI/RM各层中的数据流动各层中的数据流动 ISO/OSI参考模型结构 4.2.1 OSI的低层的低层 物理层物理层 数据链路层数据链路层 网络层网络层 物理层物理层 物理层的功能是解决物理层的功能是解决“物理连接物理连接”的标准问题：的

19、标准问题： 机械特性：插头尺寸、各脚位置机械特性：插头尺寸、各脚位置 电气特性：表示电气特性：表示“1”和和“0”的电压各为多少，一的电压各为多少，一 个比特的宽度个比特的宽度 功能特性：某一根线上出现某一电平所代表的意功能特性：某一根线上出现某一电平所代表的意 义义 规程特性：不同功能的各种可能事件出现的顺序规程特性：不同功能的各种可能事件出现的顺序 常用的物理层协议常用的物理层协议 EIA RS-232CEIA RS-232C 用于用于数据终端设备数据终端设备(DTE)(DTE)/ /数据电路端接设备数据电路端接设备(DCE)(DCE)之间的接之间的接 口口 。机械特性。机械特性 25 2

20、5芯连接器，芯连接器，DTEDTE为插头，为插头，DCEDCE为插座。为插座。 。电气特性。电气特性低于低于-3V-3V为为“1”1”，高于，高于+4V+4V为为 0”0”，最大，最大20Kbps20Kbps，最长，最长15m15m 。规程特性。规程特性 适合单工、半双工、全双工、同步、异步适合单工、半双工、全双工、同步、异步 EIA-232-DEIA-232-D V.35V.35 X.21X.21 数据链路层数据链路层 链路链路_指一条中间没有任何交换结点的指一条中间没有任何交换结点的点到点的物理线点到点的物理线 路段路段( (物理链路物理链路),),它是构成计算机网络的一个基本单元它是构成

21、计算机网络的一个基本单元 。数据链路数据链路_是在链路上加具有数据传输协议的软是在链路上加具有数据传输协议的软/ /硬件硬件 。设置该层的目的是屏蔽传输介质不可靠的因素。设置该层的目的是屏蔽传输介质不可靠的因素 应用层应用层 7 表示层表示层 6 会话层会话层 5 传输层传输层 4 网络层网络层 3 数据链路层数据链路层2 物理层物理层 1 数据链路层的功能数据链路层的功能 组帧组帧_ _把物理层送来的比特流分割成帧把物理层送来的比特流分割成帧 进行数据链路层的差错控制和流量控制进行数据链路层的差错控制和流量控制 向网络层提供可靠透明的数据传输服务向网络层提供可靠透明的数据传输服务 实现实现相

22、邻结点间相邻结点间正确的数据传输正确的数据传输 功能实现的途径功能实现的途径 1 1、帧定界与同步、帧定界与同步 。帧由若干个字段构成，字段之间如何标识就是帧由若干个字段构成，字段之间如何标识就是定界定界, ,目的是目的是 为了利于差错控制，如有错为了利于差错控制，如有错, ,只须发对应的帧只须发对应的帧 。同步是如何使收、发双方取得一帧的。同步是如何使收、发双方取得一帧的开始与结束开始与结束 2 2、差错控制、差错控制 。接收端对收到的帧进行效验，以决定是否重发。接收端对收到的帧进行效验，以决定是否重发 3 3、流量控制、流量控制 4 4、链路管理、链路管理 。面向连接的服务，通信前，要确知

23、对方已处于准备好状态，。面向连接的服务，通信前，要确知对方已处于准备好状态， 对帧编号初始化，建立连接、维持和释放对帧编号初始化，建立连接、维持和释放 。 F A C I FCS F 帧起始标志 目的站 控制段 数据段 帧校验序列 帧结束标志 一般帧格式一般帧格式 数据链路层提供的服务数据链路层提供的服务 数据链路层提供的服务分两类：基本服务、具体服务数据链路层提供的服务分两类：基本服务、具体服务 基本服务基本服务: : 将源结点数据正确地传送到相邻结点将源结点数据正确地传送到相邻结点 具体服务具体服务 无确认的无连接服务无确认的无连接服务 两点不建立连接、帧不做确认，通信两点不建立连接、帧不

24、做确认，通信 完后完后也无需链路释放过程。也无需链路释放过程。( (适用于链路误码率低适用于链路误码率低) ) 有确认的无连接服务有确认的无连接服务 两点发送独立帧，接收回送确认帧，两点发送独立帧，接收回送确认帧， 超时重发。（适用于不可靠的通信场合）超时重发。（适用于不可靠的通信场合） 面向连接的服务面向连接的服务 两点通信前必建立连接，且发送的每一两点通信前必建立连接，且发送的每一 帧都被帧都被加上编号，并保证每帧只收到一次且不乱帧，完毕释放加上编号，并保证每帧只收到一次且不乱帧，完毕释放 网络层网络层 特特 性：性：是通信子网的最高层，最能体现网是通信子网的最高层，最能体现网 络的概念络

25、的概念 需解决问题：需解决问题：如何解决数据在通信子网如何解决数据在通信子网 中的传输路径中的传输路径 完成的任务：完成的任务： 1) 1) 控制通信子网中的数据流量，防止拥塞控制通信子网中的数据流量，防止拥塞 2) 2) 提供建立、维护和终止网络连接的手段提供建立、维护和终止网络连接的手段 应用层应用层 7 表示层表示层 6 会话层会话层 5 传输层传输层 4 网络层网络层 3 数据链路层数据链路层2 物理层物理层 1 网络层网络层提供的服务和功能提供的服务和功能 1 1、服、服 务：务：为两个传送实体之间提供透明的数据传送，为两个传送实体之间提供透明的数据传送， 为此它须屏蔽由不同子网技术

26、而引起的差异为此它须屏蔽由不同子网技术而引起的差异 2 2、功、功 能能 。向传输层提供面向（无）连接服务。向传输层提供面向（无）连接服务 。按上层需要动态地建立、维持、拆除网络连接。按上层需要动态地建立、维持、拆除网络连接 。提供网络连接在数据链路上的多路复用功能。提供网络连接在数据链路上的多路复用功能 。实现数据的分组和组装。实现数据的分组和组装, ,提供差错和恢复提供差错和恢复, ,实现流量实现流量 控制和有序服务控制和有序服务 网络层中有代表性的标准协议有：网络层中有代表性的标准协议有：ITU-TITU-T 的的X.25 InternetX.25 Internet中使用的中使用的IPI

27、P协议协议 4.2.2 OSI的高层的高层 OSI的高层包括会话层、表示层和应用层，的高层包括会话层、表示层和应用层， 属于资源的分配和处理的部分，通常称属于资源的分配和处理的部分，通常称 为资源子网部分。为资源子网部分。 会话层会话层 是建立在是建立在用户与网络间的接口用户与网络间的接口( (高层与通信服务之间的接口高层与通信服务之间的接口) )，其其 功能主要由软件实现功能主要由软件实现 主要处理通信双方的建立、组织，并协调、控制会话的进行主要处理通信双方的建立、组织，并协调、控制会话的进行 基本作用：基本作用： 为上层提供管理与控制所传送数据流的手段，同时使表示层为上层提供管理与控制所传

28、送数据流的手段，同时使表示层 无须涉及调用传输服务的细节无须涉及调用传输服务的细节 功功 能：能： 建立会话连接并顺序传送数据流，同时将其结构化，以实施建立会话连接并顺序传送数据流，同时将其结构化，以实施 管理管理 SSL协议协议(Secure Socket Layer，安全套接层，安全套接层) 表示层表示层 功功 能：能： 。处理两个应用实体间数据交换的语法和语义问题。处理两个应用实体间数据交换的语法和语义问题 。解决数据交换中存在的数据格式不一样和表示方法不同等问题。解决数据交换中存在的数据格式不一样和表示方法不同等问题 。表示层还进行加密、压缩或终端仿真的处理。表示层还进行加密、压缩或终

29、端仿真的处理 具体任务：具体任务： 把源端机器的数据编码变成适合于传输的编码，传把源端机器的数据编码变成适合于传输的编码，传 送到目的端后再进行解码送到目的端后再进行解码 应用层应用层 q 应用层包含大量人们普遍需要的协议，直接为用户服务应用层包含大量人们普遍需要的协议，直接为用户服务 q 主要进行应用管理、系统管理、文件传输、电子邮件、主要进行应用管理、系统管理、文件传输、电子邮件、 远程作业输入、名录查询和其他各种通用和专用的功能远程作业输入、名录查询和其他各种通用和专用的功能 特特 点：点： 。位于顶部。位于顶部( (上方是真正的用户上方是真正的用户) )，由用户选用软件构成，由用户选用

30、软件构成 。概念上应用层与具体操作系统无关，但实际具体的软。概念上应用层与具体操作系统无关，但实际具体的软 件必需在某个操作系统中运行，向用户提供服务件必需在某个操作系统中运行，向用户提供服务 常用协议：常用协议： 4.2.3 传输层传输层 q 是唯一负责总体数据传输和控制的一层是唯一负责总体数据传输和控制的一层 q 是是通信服务通信服务及及数据处理服务数据处理服务的桥梁，提供的是端到端的进的桥梁，提供的是端到端的进 程通信服务程通信服务 q 处理的是主机间的数据通信处理的是主机间的数据通信( (源目的源目的) )，具体考虑问题：，具体考虑问题： 1) 1) 两个主机间的数据传输方式两个主机间

31、的数据传输方式( (与连接有关否与连接有关否) ) 。与连接有关的数据传输服务。与连接有关的数据传输服务( (打电话打电话) ) 。与连接无关的数据传输服务。与连接无关的数据传输服务( (寄信件寄信件) ) 2) 2) 分分 组组 如何把数据分割如何把数据分割 成数据包并进行分组成数据包并进行分组 Connection Oriented Connectionless 参考模式参考模式电话系统电话系统邮政系统邮政系统 特点特点 静态分配资源；传输静态分配资源；传输 前需要建立连接前需要建立连接 动态分配资源动态分配资源 可靠性可靠性 提供可靠的传输服务：无提供可靠的传输服务：无 错、按序、无丢失

32、错、按序、无丢失/无重复无重复 不能防止报文的损坏、失不能防止报文的损坏、失 序、丢失和重复序、丢失和重复 对目的地址对目的地址 的要求的要求 仅在连接阶段需要完整的仅在连接阶段需要完整的 目的地址目的地址 需要为每一个报文提供完需要为每一个报文提供完 整的目的地址整的目的地址 适用场合适用场合 在一段时间内向同一目的地在一段时间内向同一目的地 发送大量报文发送大量报文; 实时性要求实时性要求 少量零星报文少量零星报文 分类及示例分类及示例 1.可靠消息流可靠消息流 - 文件传输文件传输 2.可靠字节流可靠字节流 - 远程登录远程登录 3.不可靠连接不可靠连接 - 数字化声音数字化声音 1.数

33、据报数据报 - 广播广播/组播组播 2.可靠的数据报可靠的数据报- 挂号邮件挂号邮件 3.请求应答请求应答 - 数据库查询数据库查询 两种数据传输服务比较两种数据传输服务比较 传输模型传输模型 传输地址传输地址 网络地址网络地址 传输协议数据单元传输协议数据单元 主机主机1主机主机2 传输服务提供者传输服务提供者 传输服务用户传输服务用户 对等层之间交换的信息报文统称为对等层之间交换的信息报文统称为协议数据单元协议数据单元 PDU由由协议控制信息（协议头）协议控制信息（协议头）和和数据数据（SDU）组成）组成 传输层提供的服务传输层提供的服务 主要功能是增强和优化网络层提供的服务质量。具体有主

34、要功能是增强和优化网络层提供的服务质量。具体有端到端到 端传输、可靠传输、寻址、流量控制、差错控制及多路复用端传输、可靠传输、寻址、流量控制、差错控制及多路复用 1 1）端到端传输）端到端传输 网络层将每个报文分组看做一独立实体，即使它们属同一报文，网络层将每个报文分组看做一独立实体，即使它们属同一报文， 也看不到它们之间的任何联系也看不到它们之间的任何联系 。传输层则不同，它传送的是一个完整的报文，所以说它是监督。传输层则不同，它传送的是一个完整的报文，所以说它是监督 整个报文从源到目的端到端的传送整个报文从源到目的端到端的传送 2 2）可靠传输）可靠传输 差错控制、顺序控制差错控制、顺序控

35、制( (分段和连接、序列编号分段和连接、序列编号) )、丢失控制、重复控制、丢失控制、重复控制 网络层的任务网络层的任务 沿两端点间的最佳路由传输数据沿两端点间的最佳路由传输数据 （主机间的逻辑通信主机间的逻辑通信） Ethernet, X.25, ATM, 传输层的任务传输层的任务 两端点间可靠的透明数据传输 （应用进程间的逻辑通信应用进程间的逻辑通信） 通信子网通信子网 传输层差错控制传输层差错控制 传输层的差错处理机制是差错检测和数据重传传输层的差错处理机制是差错检测和数据重传 与数据链路层的区别：与数据链路层的区别： 数据链路层仅仅检查链路起始和终止之间是否有差错数据链路层仅仅检查链路

36、起始和终止之间是否有差错 。 传输层必须要有端到端的错误检查，以保证数据端到端传输层必须要有端到端的错误检查，以保证数据端到端 的正确传输的正确传输 图例图例 传输层的基本开发思想传输层的基本开发思想 网络层向上提供服务的方式不同，代表了两种建网思想网络层向上提供服务的方式不同，代表了两种建网思想，即将报即将报 文的差错、顺序控制等复杂问题是放在文的差错、顺序控制等复杂问题是放在通信子网通信子网中解决，还是放中解决，还是放 在在主机主机( (传输层传输层) )中解决中解决 两种建网的代表：两种建网的代表： 。Internet(Internet(面向无连接面向无连接) ) 复杂问题放在主机中，通

37、信子网不可靠复杂问题放在主机中，通信子网不可靠 。ATM(ATM(面向连接面向连接) ) 复杂问题放在通信子网中复杂问题放在通信子网中 传输层也提供传输层也提供面向连接面向连接和和无连接无连接两种服务两种服务 传输层协议类型与网络层服务质量的关系传输层协议类型与网络层服务质量的关系 该层协议建立在网络层之上，网络层服务的完善程度直接该层协议建立在网络层之上，网络层服务的完善程度直接 影响传输层协议的复杂性，网络层服务越差传输层协议就影响传输层协议的复杂性，网络层服务越差传输层协议就 越复杂越复杂 n 网络服务按质量可分为三种类型网络服务按质量可分为三种类型 A A级级：提供完善的服务，分组的丢

38、失、重复和错序极少：提供完善的服务，分组的丢失、重复和错序极少 C C级级：服务几乎是不可靠的，会出现分组丢失和重复分组：服务几乎是不可靠的，会出现分组丢失和重复分组 B B级级：网络服务介于：网络服务介于A A级和级和C C级之间级之间 传输层协议类型网络层等 级 说 明 0类：简单类A最简单：不进行排序和流控 1类：基本错误恢复 类 B不需错误检测和流量控制 2类：多路复用类A允许多个连接向一个网络发送数据 3类：出错恢复和多 路复用类 B集中了1、2两类协议的特点 4类：出错检测和恢 复类 C最复杂：必须能处理分组丢失、重复、 出错。 网络层的服务等级与传输层协议类型网络层的服务等级与传

39、输层协议类型 传输服务过程传输服务过程 建立连接建立连接 数据传输数据传输 释放连接释放连接 连接表连接表 a 建立连接建立连接 与远端的固定传输地址的连接与远端的固定传输地址的连接 与非固定传输地址的连接与非固定传输地址的连接 TSAP地址和地址和NSAP地址结构地址结构 与远端的固定传输地址的连接与远端的固定传输地址的连接 源主机上的进程需要查询时间时，发出连接源主机上的进程需要查询时间时，发出连接 请求请求源传输地址为源传输地址为8号号TSAP，目标地址，目标地址 为为123号号TSAP。 源主机传输层收到连接请求后，在源主机和源主机传输层收到连接请求后，在源主机和 目标主机上选择目标主

40、机上选择NSAP，并在它们之间建立一，并在它们之间建立一 个网络连接。个网络连接。 源主机上的传输实体利用上述连接，将服务源主机上的传输实体利用上述连接，将服务 质量参数通知目的主机上的传输实体。质量参数通知目的主机上的传输实体。 目的主机上的传输实体发送连接指示给时间目的主机上的传输实体发送连接指示给时间 进程进程 . 如果时间进程同意，就发出连接响应原语。如果时间进程同意，就发出连接响应原语。 源主机的传输实体收到确认信号，连接便建源主机的传输实体收到确认信号，连接便建 立。立。 与非固定传输地址的连接与非固定传输地址的连接 首先与注册进程连接（在首先与注册进程连接（在ARPA网中称为初始

41、网中称为初始 连接）连接）相当于先接通秘书的电话相当于先接通秘书的电话 请求进程给注册进程发消息，说明要服务的请求进程给注册进程发消息，说明要服务的 程序程序相当于告诉对方秘书要找谁相当于告诉对方秘书要找谁 注册进程按照消息要求产生一个新的进程运注册进程按照消息要求产生一个新的进程运 行该服务进程，并为它分配一个未用地址行该服务进程，并为它分配一个未用地址 注册进程将分配的传输地址发给远端请求进注册进程将分配的传输地址发给远端请求进 程，并释放与请求进程的传输连接程，并释放与请求进程的传输连接 5. 5. 请求进程收到传输地址后，释放与注册进程的连接请求进程收到传输地址后，释放与注册进程的连接

42、 相当于也挂机相当于也挂机 6. 6. 请求进程与服务进程连接请求进程与服务进程连接相当于再拨给欲联系者相当于再拨给欲联系者 的临时电话。的临时电话。 TSAPTSAP地址和地址和NSAPNSAP地址结构地址结构 一般地，通用一般地，通用TSAPTSAP地址具有下面的层次结构：地址具有下面的层次结构： 实际上，也就是：实际上，也就是： TSAPTSAP地址地址 = NSAP= NSAP地址（即地址（即IPIP地址）地址）+ + 因此，当一个传输实体收到一个因此，当一个传输实体收到一个TSAPTSAP地址并想与地址并想与 之连接时，只要使用之连接时，只要使用TSAPTSAP地址中的地址中的NSA

43、PNSAP地址，地址， 就可以首先建立一个网络连接，进而到达适当就可以首先建立一个网络连接，进而到达适当 的远端传输实体。的远端传输实体。 b b 数据传输数据传输 两个要通信的传输服务用户进程一旦建立了连接，两个要通信的传输服务用户进程一旦建立了连接， 便可以立即开始数据传输。数据传输过程中便可以立即开始数据传输。数据传输过程中 要处理的一些问题要处理的一些问题: : v数据封装数据封装 v拼接和分割拼接和分割 v多路复用和分流多路复用和分流 v流量控制和缓冲管理流量控制和缓冲管理 1. 1. 数据封装数据封装 在源端，传输层接收来自高层的服务数在源端，传输层接收来自高层的服务数 据单元据单

44、元TSDUTSDU，然后加上报头进行封装，然后加上报头进行封装， 使之成为传输层的协议数据单元使之成为传输层的协议数据单元TPDUTPDU。 如果报文太长，则应将其分段；如果报如果报文太长，则应将其分段；如果报 文太短，应将它们组装。与之对应，在文太短，应将它们组装。与之对应，在 目的端再恢复原状。目的端再恢复原状。 2. 2. 拼接和分割拼接和分割 从传输层往下看，从传输层往下看，TPDUTPDU实际上是要通实际上是要通 过网络层进行实际的数据传输。为此，过网络层进行实际的数据传输。为此， 要按网络层的要按网络层的NPDUNPDU大小，对传输层的大小，对传输层的 TPDUTPDU进行拼接或分

45、割。进行拼接或分割。 随着分组一层一层地向下层传输，随着分组一层一层地向下层传输， 数据分组被进行一层一层地封装，最后数据分组被进行一层一层地封装，最后 到达物理层按比特流传输。到达物理层按比特流传输。 分组头分组头 帧头帧头 TPDUTPDU有效载荷有效载荷 分组分组有效载荷有效载荷 帧有效载荷帧有效载荷 TPDUTPDU头头 图图4.12 TPDU4.12 TPDU的层层封装过程的层层封装过程 3.3.多路复用和分流多路复用和分流 为提高传输效率，传输层设置了多路复用功能为提高传输效率，传输层设置了多路复用功能 复用包括两个方面：复用包括两个方面：向上复用和向下复用向上复用和向下复用 。向

46、上复用就是多个传输层连接复用到一个网络层上向上复用就是多个传输层连接复用到一个网络层上 。向下复用就是一个传输层连接使用多个网络层上。向下复用就是一个传输层连接使用多个网络层上 4. 4. 流量控制和缓冲管理流量控制和缓冲管理 传输层流量控制使用滑动窗口技术，窗口可随缓冲区大传输层流量控制使用滑动窗口技术，窗口可随缓冲区大 小变化。滑动窗口是面向字节，不是帧小变化。滑动窗口是面向字节，不是帧 C C 释放连接释放连接 当数据传输完毕或出现异常情况时，都需当数据传输完毕或出现异常情况时，都需 要释放连接。要释放连接。 d d 连接表连接表 传输实体要维护一个称为传输实体要维护一个称为“连接表连接

47、表”的一的一 维维 数组，来记录连接号与连接端点的对应关数组，来记录连接号与连接端点的对应关 系。在该一维数组中，每一个数组元素都系。在该一维数组中，每一个数组元素都 是一个称为是一个称为“连接表项连接表项”的结构体：的结构体： 状态，远端网络地址，远端端口，本地网络地址，本状态，远端网络地址，远端端口，本地网络地址，本 地端口，工作区指针地端口，工作区指针 下面对各连接表项加以说明下面对各连接表项加以说明 : : 远端远端/ /本地网络地址与远端本地网络地址与远端/ /本地端口本地端口 : 远端远端/ /本地网络地址用于区分远端本地网络地址用于区分远端/ /本地计算机；远端本地计算机；远端/

48、 / 本地端口用于区分远端本地端口用于区分远端/ /本地计算机上的应用进程。本地计算机上的应用进程。 工作区指针工作区指针 工作区包括一个报文段缓冲区、发送序号变量、确认工作区包括一个报文段缓冲区、发送序号变量、确认 序号变量、总长度变量、偏移变量等。该工作区是动序号变量、总长度变量、偏移变量等。该工作区是动 态分配的。态分配的。 传输服务原语传输服务原语 v传输服务原语的参数传输服务原语的参数 v传输服务原语的类型传输服务原语的类型 v传输服务原语使用的时序传输服务原语使用的时序 传输服务原语的参数传输服务原语的参数 在传输服务原语中，要涉及如下参数：在传输服务原语中，要涉及如下参数： v

49、calleecallee，被呼方传输实体使用的地址（即被呼方，被呼方传输实体使用的地址（即被呼方TSAPTSAP 的地址）的地址） v callercaller，呼叫方传输实体使用的地址（即呼叫方，呼叫方传输实体使用的地址（即呼叫方TSAPTSAP 的地址）的地址） v exp_wantedexp_wanted，是否加快数据发送（布尔值），是否加快数据发送（布尔值） v qosqos，希望的服务质量，希望的服务质量 v user_datauser_data，传输服务用户数据，传输服务用户数据 v responderresponder，目标方作为响应的传输地址，目标方作为响应的传输地址 v re

50、asonreason，连接释放原因，连接释放原因 传输服务原语的类型传输服务原语的类型 面向连接的传输服务原语面向连接的传输服务原语 无连接的传输服务原语无连接的传输服务原语 连接服务原语连接服务原语 T_CONNECT.request(callee,caller,exp_wanted,qos,user_data) T_CONNECT.request(callee,caller,exp_wanted,qos,user_data) T_CONNECT.indication(callee,caller,exp_wanted,qos,user_data) T_CONNECT.indication(callee,caller,exp_wanted,qos,user_data) T_CONNECT.response(qos,responder,exp_wanted,user_data) T_CONNECT.response(qos,responder,exp_wanted,user_data) T_CONNECT.confirm(qos,responder,exp_wanted,user_data) T_CONNECT.confirm(qos,responder,exp_wanted,user_data) 连接释放服务原语连接释放服务原语 T_DISCONNECT.reques