第3章计算机网络体系结构(2)-OSI模型

1、韩山师范学院陶瓷学院1第三章第三章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构韩山师范学院陶瓷学院2第三章第三章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构u了解计算机体系结构中的基本概念和关系了解计算机体系结构中的基本概念和关系u了解数据发送和接受过程中，在网络体系结构的了解数据发送和接受过程中，在网络体系结构的各层上的变化各层上的变化u理解并掌握理解并掌握OSI/RMOSI/RM中层次划分和各层的主要功能中层次划分和各层的主要功能u理解并掌握理解并掌握TCP/IPTCP/IP协议体系中层次划分和各层的协议体系中层次划分和各层的主要功能主要功能2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院2韩山师范学院

2、陶瓷学院3第三章第三章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构u网络体系结构中的关系网络体系结构中的关系uOSI/RMOSI/RM中的层次划分、各层功能和关系中的层次划分、各层功能和关系u本章知识是整个课程内容的综述，是后继课程本章知识是整个课程内容的综述，是后继课程的主线，在学习时注意要联系现实世界的实例的主线，在学习时注意要联系现实世界的实例（对话问题、信件传输等），通过对比、分析，（对话问题、信件传输等），通过对比、分析，来理解体系结构中的基本概念、关系和各层的功来理解体系结构中的基本概念、关系和各层的功能，将所学知识形成体系，做到熟记于心。能，将所学知识形成体系，做到熟记于心。2022年

3、2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院3韩山师范学院陶瓷学院43.2.2 第第1层：物理层层：物理层n1 1、物理层的功能、物理层的功能n物理层实现在计算机网络中的各种硬件设备和传输介质上物理层实现在计算机网络中的各种硬件设备和传输介质上传输数据比特流，将一个一个比特从一个结点移动到下一传输数据比特流，将一个一个比特从一个结点移动到下一个结点；个结点；n计算机网络中的硬件设备和传输介质的种类非常繁多，而计算机网络中的硬件设备和传输介质的种类非常繁多，而通信手段也有不同的方式；通信手段也有不同的方式；n物理层的作用物理层的作用是尽可能地屏蔽掉这些差异，使上层的数据是尽可能地屏蔽掉这些差异，使上层的

4、数据链路层感觉不到这些差异，链路层感觉不到这些差异，使得数据链路层只需考虑本层使得数据链路层只需考虑本层的协议和服务如何完成，而不必考虑网络的硬件设备和传的协议和服务如何完成，而不必考虑网络的硬件设备和传输介质是什么。输介质是什么。 2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院4韩山师范学院陶瓷学院53.2.2 第第1层：物理层层：物理层n物理层需要考虑的问题？物理层需要考虑的问题？n保证发送的信号0和1的正确性以及发送与接收的一致性；n比特数据以何种方式传输、传输速度、传输持续时间、信号失真；n接口设计：引脚的数量、规格、功能等；n信号传输规程：如何合理安排传输过程及事件的发生顺序。202

5、2年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院5韩山师范学院陶瓷学院63.2.2 第第1层：物理层层：物理层n2 2、物理层的协议、物理层的协议n在物理层中的协议是与物理连接方式、实际硬件设备和传物理层中的协议是与物理连接方式、实际硬件设备和传输介质相关的；输介质相关的；n在数据终端设备、数据通信和交换设备等设备之间完成对数据链路的建立、保持和拆除操作；n物理信道是模拟信道时：RS-232C、RS-449（与RS232兼容）、V系列（V.24、V.35）；n物理信道是数字信道时：X.21等。n物理层协议规定与传输介质接口的物理层协议规定与传输介质接口的机械特性、电气机械特性、电气特性、功能特性和规程

6、特性。特性、功能特性和规程特性。 2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院6韩山师范学院陶瓷学院73.2.2 第第1层：物理层层：物理层n3 3、物理接口、物理接口4 4个特性个特性n机械特性机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列方式、接口机械固定方式等；机械特性决定了网络设备与通信线路在形机械特性决定了网络设备与通信线路在形状上的可连接性状上的可连接性；n电气特性电气特性：物理连接上传输二进制比特流时线路上信号电平高低（即用多大电压表示“1”或“0”）、传输速率、距离限制等；电气电气特性决定了数据传输速率和信号传输距离；特性决定了数据传输速率和信号传输距离；n功能特性

7、功能特性：接口连接器各个引脚的功能分配和定义；n规程特性规程特性：指明利用信号线进行比特流传输的操作过程，包括各信号线的工作规则和时序；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院7韩山师范学院陶瓷学院83.2.2 第第1层：物理层层：物理层n4、常见物理接口标准、常见物理接口标准n不同的物理接口标准在以上不同的物理接口标准在以上4个重要特性上不尽个重要特性上不尽相同：相同：nEIA-232-C/D/E：美国电子工业协会EIA制订的著名物理层异步通信接口标准；nEIA RS-449：同上，EIA-232的更新版本；nRJ45接口：可用于连接RJ-45接头，适用于由双绞线构建的网络；nRJ11

8、接口：最常见的一种接线法，常用于与电话机连接；nUSB接口：用于规范电脑与外部设备的连接和通讯；nCCITT X.21：国际电报电话咨询委员会（CCITT）于1976年制定的一个数字接口标准；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院8韩山师范学院陶瓷学院93.2.2 第第1层：物理层层：物理层n6、DTE设备与设备与DCE设备设备n（1）数据终端设备（）数据终端设备（Data Terminal Equipment ，DTE）n即数据的生成者和使用者，它根据协议控制双方的通信；n是具有一定数据处理能力和数据发送接收能力的设备，包括各种I/O设备和计算机；2022年2月11日星期五韩山师范学

9、院陶瓷学院9韩山师范学院陶瓷学院103.2.2 第第1层：物理层层：物理层n6、DTE设备与设备与DCE设备设备n（1）数据通信设备（）数据通信设备（Data Circuit-terminating Equipment ，DCE）n在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码功能，并负责建立、保持和释放数据链路的连接，如MODEM；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院10韩山师范学院陶瓷学院113.2.2 第第1层：物理层层：物理层n7、EIA-RS-232标准标准2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院11RS-232RS-232接口的应用位置接口的应用位置DTE与DCE间的接口

10、韩山师范学院陶瓷学院123.2.2 第第1层：物理层层：物理层n7、EIA-RS-232-D接口特征接口特征n（1）物理特性）物理特性n采用25根引脚分为上排13根引脚、下排12根引脚。有时将25芯接口制成专用的9芯接口，供计算机与调制解调器的连接使用，如计算机的COM接口；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院1212345678910111213141516171819202122232425RS-232-C 25根引脚编号图（插孔）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 RS-232-C (9) RS-232-C (15)韩山师范学院陶瓷学院133

11、.2.2 第第1层：物理层层：物理层n7、EIA-RS-232-D接口特征接口特征n（2） 电气特性电气特性n采用负逻辑电平：n逻辑“1”电平：用-15V-5V表示；n逻辑“0”电平：用+5V +15V表示；n当连接电缆长度不超过15m时，允许数据传输速率不超过20kb/s。 2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院13韩山师范学院陶瓷学院143.2.2 第第1层：物理层层：物理层n7、EIA-RS-232-D接口特征接口特征n（3）功能特性）功能特性n它规定了什么电路应当连接到25根引脚中的哪一根以及该引脚的作用2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院14韩山师范学院陶瓷学院15

12、3.2.2 第第1层：物理层层：物理层n7、EIA-RS-232-D接口特征接口特征n（3）功能特性）功能特性2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院15韩山师范学院陶瓷学院163.2.2 第第1层：物理层层：物理层n7、EIA-RS-232-D接口特征接口特征n（3）规程特性）规程特性n规定了DTE与DCE之间控制信号和数据信号的发送时序、应答关系与操作规程；n一般传输的时序是：n物理连接建立阶段；n比特流传输阶段；n物理连接释放阶段；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院16韩山师范学院陶瓷学院173.2.2 第第1层：物理层层：物理层n8、物理层常见设备、物理层常见设备n网

13、络互联设备网络互联设备n不可避免的信号衰减限制了信号的远距离传输从而使每种传输介质都存在传输距离的限制；n为了解决信号远距离传输所产生的衰减和变形问题，需要一种能在信号传输过程中对信号进行放大和整形的设备以拓展信号的传输距离、增加网络的覆盖范围。将这种具备物理上拓展网络覆盖范围功能的设备称为网络互连设备网络互连设备。n在物理层主要有两种类型的在物理层主要有两种类型的网络互连设备网络互连设备：n中继器中继器(repeater)n集线器集线器(Hub)2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院17韩山师范学院陶瓷学院183.2.2 第第1层：物理层层：物理层n8、物理层常见设备、物理层常见设备

14、n中继器中继器(repeater)n又称重发器。中继器具有对物理信号进行放大和再生的功能，将其从输入接口接收的物理信号通过放大和整形再从输出接口输出，从而扩展网络连接距离；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院18韩山师范学院陶瓷学院193.2.2 第第1层：物理层层：物理层n8、物理层常见设备、物理层常见设备n集线器集线器(Hub)n通常所说的Hub，一种多端口中继器；n其区别仅在于中继器只是连接两个网段，而集线器能其区别仅在于中继器只是连接两个网段，而集线器能够提供更多的端口服务；够提供更多的端口服务；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院19韩山师范学院陶瓷学院203.2

15、.2 第第1层：物理层层：物理层n8、物理层常见设备、物理层常见设备n集线器集线器功能功能n只是一个多端口的信号放大设备。当一个端口接收到数据信号时，信号在传输过程中已有了衰减，集线器将该信号进行整形放大，使被衰减的信号再生到发送时的状态，紧接着转发到其他所有处于工作状态的端口上（广播），它并不具备交换功能；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院20韩山师范学院陶瓷学院213.2.3 第第2层：数据链路层层：数据链路层n数据链路层数据链路层n把从物理层来的原始数据打包成帧。一个帧是放置数据的、逻辑的、结构化的包；n数据链路层主要目标数据链路层主要目标是将一条原始的、有差错的物理线路变成

16、对网络层无差错的数据链路，负责帧在计算机之间的负责帧在计算机之间的无差错传递；无差错传递；n物理层的作用是尽可能地屏蔽掉这些差异，使上层的数据链路层感觉不到这些差异，这样使得数据链路层不需要考虑网络的硬件设备和传输介质是什么。 2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院21韩山师范学院陶瓷学院223.2.3 第第2层：数据链路层层：数据链路层n链路与数据链路链路与数据链路n链路链路(Link)：一条无源的点-点物理线路段，中间没有任何交换接点。链路是基本的单元，两台机器之间的通信路经就是由许多链路串接而成的n数据链路数据链路(Data Link)：把实现控制数据传送规程的硬件和软件加到链路

17、上，就构成的数据链路数据链路。数据链路如同“数字管道”，可在其上进行数据通信。2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院22韩山师范学院陶瓷学院233.2.3 第第2层：数据链路层层：数据链路层n链路与数据链路链路与数据链路n数据链路连接：数据链路连接：数据链路从建立到释放期间是数据链路生存期；n物理连接：物理连接：链路两端的节点从开机到关机的时间段是物理连接生存期；n数据链路生存期内，物理线路处于活动期；从节点开机到未建立数据链路期间，物理线路处于空闲状态。2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院23韩山师范学院陶瓷学院243.2.3 第第2层：数据链路层层：数据链路层n1 1、数

18、据链路层的作用、数据链路层的作用n利用物理层提供的“比特有序传送功能”，在相邻的结点之间实现透明、可靠的数据传送；n相邻相邻两个结点之间存在物理链路；n可靠可靠保证正确（数据正确，顺序正确等）；n透明透明无论何种类型的数据，都按其原有形式传送；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院24韩山师范学院陶瓷学院253.2.3 第第2层：数据链路层层：数据链路层n2 2、数据链路层的功能、数据链路层的功能n（1）数据链路建立、维护与释放；n（2）数据链路层服务数据单元帧的传输；n（3）差错检测与控制；n（4）数据流量控制；n（5）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识的识别

19、，支持网络层实体建立网络连接；n（6）帧接收顺序控制。2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院25韩山师范学院陶瓷学院263.2.3 第第2层：数据链路层层：数据链路层n3、数据链路层的协议、数据链路层的协议n分为两类：面向字符型与面向比特型；n（1）面向字符型协议）面向字符型协议n数据以字符为单位传输，用控制字符控制通信；n典型代表是典型代表是IBM公司的二进制同步通信规程 BSC；n（2）面向比特型协议）面向比特型协议：n数据以比特位为单位传输，用帧中的控制字段控制通信；n典型代表是典型代表是ISO的HDLC规程；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院26韩山师范学院陶瓷学院

20、273.2.3 第第2层：数据链路层层：数据链路层n3 3、数据链路层的协议、数据链路层的协议n（1）面向）面向字符型字符型协议协议n主要特点是利用已定义好的一组控制字符完成数据链主要特点是利用已定义好的一组控制字符完成数据链路控制功能；路控制功能；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院27韩山师范学院陶瓷学院283.2.3 第第2层：数据链路层层：数据链路层n2 2、数据链路层的协议、数据链路层的协议n（1）面向）面向字符型字符型协议协议n缺点：缺点：n报文格式不一样；n传输透明性不好；n等待发送方式，传输效率低；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院28韩山师范学院陶瓷学院

21、293.2.3 第第2层：数据链路层层：数据链路层n2 2、数据链路层的协议、数据链路层的协议n面向面向比特型比特型协议协议n以帧为控制传输信息的基本单元；n典型代表是：高级数据链路规程（高级数据链路规程（HDLC）；n面向比特型协议面向比特型协议设计目标设计目标：n以比特作为传输控制信息的基本单元；n数据帧与控制帧格式相同；n传输透明性好；n连续发送，传输效率高；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院29韩山师范学院陶瓷学院303.2.3 第第2层：数据链路层层：数据链路层n2 2、数据链路层的协议、数据链路层的协议nHDLC的帧结构的帧结构 nF（flag）：）：固定格式 0111

22、1110 作用：帧同步nA（address）：）：地址，全1表示广播地址nC（control） ：帧的类型、帧的编号、命令与控制信息nI（information） ：网络层的数据，Nmax = 256BnCRC（checksum） ：采用：采用CRC循环冗余编码校验循环冗余编码校验 校验A、C、I字段的数据 生成多项式 G(X)= X16+X12+X5+1标志字段F(8位)地址字段A(8/16位)控制字段C(8/16位)信息字段I(长度可变)帧校验字段FCS(16/32位)标志字段F(8位)2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院30韩山师范学院陶瓷学院313.2.3 第第2层：数据链路

23、层层：数据链路层n2 2、数据链路层的协议、数据链路层的协议n两者的区别两者的区别:2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院31韩山师范学院陶瓷学院32HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制nHDLC协议的基本概念协议的基本概念n1）3种类型的站点：主站，次站，复合站；种类型的站点：主站，次站，复合站；n主站负责控制整个数据链路；主站负责控制整个数据链路；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院32三种类型的站和两种结构三种类型的站和两种结构韩山师范学院陶瓷学院33HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制nHDLC协议的基本概念协议的基本概念n2）两种）两种链路结构链路结构：平衡

24、型和非平衡型：平衡型和非平衡型n下图为主站和次站叠合组成平衡型结构：2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院33对称结构对称结构韩山师范学院陶瓷学院34HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制nHDLC协议的基本概念协议的基本概念n3）三种）三种工作模式工作模式n（1）正常响应模式（）正常响应模式（NRM）：）：n用于非平衡配置，用于非平衡配置，由主站发起数据传输，只有主站向从站发起命令帧进行轮询时，从站才能以响应帧的形式回答；n（2）异步响应模式（）异步响应模式（ARM）：）：n用于非平衡配置，用于非平衡配置，允许从站向主站发起数据传输，从站不需要等待主站的命令，主动发送响应帧；主站仍

25、负责链路的管理；n（3）异步平衡模式（）异步平衡模式（ABM）：）：n用于平衡配置，用于平衡配置，每个复合站都可以平等地发起数据传输；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院34韩山师范学院陶瓷学院35HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制n数据链路的数据链路的非平衡非平衡配置方式配置方式2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院35韩山师范学院陶瓷学院36HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制n数据链路的数据链路的平衡平衡配置方式配置方式2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院36韩山师范学院陶瓷学院37HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制n标志字段标志字段Fn帧同步

26、帧同步是指如何从接收到的比特流中正确判断一个帧开始和结束的位置；nHDLC规定标志字段标志字段F（flag）就是帧的开始与结束的标记n标志字段标志字段F为“011111110”特定的比特序列。2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院37韩山师范学院陶瓷学院38HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制nHDLC帧帧数据传输的透明性数据传输的透明性保证措施保证措施n“”2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院38韩山师范学院陶瓷学院39HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制n地址地址字段字段An当使用非平衡方式非平衡方式传送数据时，地址字段总是填入从站地从站地址址；n当使用平衡方式平

27、衡方式传送数据时，地址字段填入应答站应答站地址；n如果地址字段为全1时，表示为广播地址广播地址，则要求网中所有站都要接收该帧。2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院39韩山师范学院陶瓷学院40HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制n信息信息字段字段In由于采用了0比特插入比特插入/删除方法删除方法，信息字段允许任意的二进制比特序列的组合；n信息字段仅出现在信息帧（I帧）与无编号帧（U帧）中，它是网络层的用户数据。2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院40韩山师范学院陶瓷学院41HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制n帧校验帧校验字段字段FCSnHDLC采用CRC校验方式校验

28、方式，生成多项式采用CRC-CCITT（即即X16+X12+X5+1）；nCRC校验的范围是A、C、I字段。2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院41韩山师范学院陶瓷学院42HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制n控制控制字段字段nHDLC帧分为：帧分为：n信息帧：信息帧：I（information）帧）帧n监控帧：监控帧：S（supervisory）帧）帧n无编号帧：无编号帧：U（unnumbered）帧）帧韩山师范学院陶瓷学院42韩山师范学院陶瓷学院43HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制n探询探询/终止位终止位的意义的意义n控制字段C的b4为探询探询/终止（终止（poll/

29、final）位）位，简称为P/F位；n对于正常响应模式NRM，只有主站向从站发出“探询”后，从站才能向主站发送信息帧；n主站：主站：置探询位P=1；n从站：从站：在接收的信息帧中检查出P=1时，如果从站有帧要发送就可以向主站发送；发送的最后一帧要置终止位F=1，表示从站此次发送结束；nP=1与与F=1在帧交换过程中应成对出现。2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院43韩山师范学院陶瓷学院44HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制nHDLC帧分为：帧分为：n信息帧：信息帧：I（information）帧）帧n监控帧：监控帧：S（supervisory）帧）帧n无编号帧：无编号帧：U（u

30、nnumbered）帧）帧韩山师范学院陶瓷学院442022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院45HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制n信息帧信息帧的意义的意义n发送序号发送序号N（S）nN（S）表示当前发送的信息帧的序号；n接收序号接收序号N（R）nN（R）带有捎带确认的意义；nN（R）表示该站已正确接收序号为）表示该站已正确接收序号为N（R）-1的帧及以前各帧，的帧及以前各帧，通知发送站应发送序号为通知发送站应发送序号为N（R）的帧）的帧；n全双工通信中，通信双方各有自己的N（S）和N（R）序列值。2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院45韩山师范学院陶瓷学院46HDLC帧格

31、式和传输控制帧格式和传输控制nHDLC帧分为：帧分为：n信息帧：信息帧：I（information）帧）帧n监控帧：监控帧：S（supervisory）帧）帧n无编号帧：无编号帧：U（unnumbered）帧）帧462022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院韩山师范学院陶瓷学院47HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制n监督帧监督帧的意义的意义n监控帧共有监控帧共有4种，取决于种，取决于b2、b3的取值的取值；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院47b2 b3帧名功能00RR（Receive Ready）接收准备就绪确认序号为N（R）-1及其以前的各帧10RNR（Receive

32、 Not Ready）未准备好接收确认序号为N（R）-1及其以前的各帧，暂停接收下一帧01REJ（Reject）拒绝确认序号为N（R）-1及其以前的各帧，N（R）以后的各帧被否认11SREJ（Selective Reject）选择拒绝确认序号为N（R）-1及其以前的各帧，只否认序号为N（R）的帧韩山师范学院陶瓷学院48HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制nHDLC帧分为：帧分为：n信息帧：信息帧：I（information）帧）帧n监控帧：监控帧：S（supervisory）帧）帧n无编号帧：无编号帧：U（unnumbered）帧）帧韩山师范学院陶瓷学院482022年2月11日星期五韩山师

33、范学院陶瓷学院49HDLC帧格式和传输控制帧格式和传输控制n无编号帧无编号帧的意义的意义nU帧用于提供对链路的建立、拆除以及多种控制功能链路的建立、拆除以及多种控制功能；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院49韩山师范学院陶瓷学院50HDLC的数据传输的数据传输n数据链路层的工作过程数据链路层的工作过程n1）数据链路建立阶段；n2）数据帧传输阶段；n3）数据链路释放阶段 ；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院50韩山师范学院陶瓷学院51HDLC的数据传输的数据传输2022年2月11日星期五51正常响应模式（正常响应模式（SNRMSNRM）工作过程工作过程数据链路数据链路建立

34、阶段建立阶段数据帧数据帧传输阶段传输阶段数据链路数据链路释放阶段释放阶段韩山师范学院陶瓷学院52HDLC的数据传输的数据传输2022年2月11日星期五52正常响应模式（正常响应模式（SNRMSNRM）工作过程工作过程主站发送的主站发送的1号号帧传输过程中帧传输过程中丢失丢失从站发送的从站发送的1号号帧传输过程中帧传输过程中丢失丢失韩山师范学院陶瓷学院533.2.3 第第2层：数据链路层层：数据链路层n数据链路层的网络互连设备数据链路层的网络互连设备n网桥n交换机2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院53韩山师范学院陶瓷学院54网桥网桥n网桥网桥(Bridge)n网桥一般有两个接口，桥接

35、两个网段，每个端口有一块网卡；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院54网桥连接的示意图韩山师范学院陶瓷学院55网桥网桥n网桥的工作原理网桥的工作原理n网桥基本功能是在不同局域网网段之间转发帧，转发中不修改帧的源地址；n这里的网段可以是单个网段或是由中继器连接的多个网段组成的大网段；n在同一个网段中通信的帧，网桥不进行转发；2022年2月11日星期五55韩山师范学院陶瓷学院56网桥网桥n数据链路层数据链路层 分为分为n逻辑链路控制层（逻辑链路控制层（LLC）n介质访问控制层（介质访问控制层（MAC）2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院56介质访问控制介质访问控制层层逻辑链路控

36、制逻辑链路控制层层韩山师范学院陶瓷学院57网桥网桥n网桥的工作原理网桥的工作原理n缓存：缓存：网桥首先会对收到的数据帧进行缓存并处理；n过滤：过滤：判断入帧的目标节点是否位于发送这个帧的网段中，如果是，网桥就不把帧转发到网桥的其他端口；n转发：转发：如果帧的目标节点位于另一个网络，网桥就将帧发往正确的网段；2022年2月11日星期五57数据帧要去往的目标MAC地址使用的网桥端口MAC A端口3MAC B端口2MAC C端口1表表1 网桥的桥接表网桥的桥接表韩山师范学院陶瓷学院58网桥网桥n网桥的工作原理网桥的工作原理n学习：学习：每当帧经过网桥时，网桥首先在网桥表中查找帧的源MAC地址，如果该

37、地址不在网桥表中，则将有该MAC地址及其所对应的网桥端口信息加入；n扩散：扩散：如果在表中找不到目标地址，则按扩散的办法将该数据发送给与该网桥连接的除发送该数据的网段外的所有网段。2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院58韩山师范学院陶瓷学院59交换机交换机n交换机的概念交换机的概念n交换机=多口网桥，工作在MAC子层；连接局域网的不同网段；n通过学习生成并维护一个包含端口-MAC地址映射的交换表，并根据交换表进行帧的转发；n交换机如何学习地址？n地址是动态学习；n当交换机读取新地址时被学习并加到转发数据库中，形MAC地址表；n每个地址都打上时间标记，过时或老的地址将被移走2022年2

38、月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院59韩山师范学院陶瓷学院60交换机交换机n有两种方法交换机有两种方法交换机n第第2层交换：层交换：n数据帧是基于MAC地址信息交换；n建立和维护MAC地址交换表；n数据通信设备制造商决定第2层地址（MAC地址），是唯一的。n第第3层交换（交换路由器）：层交换（交换路由器）：n数据包是基于网络层信息交换；n它检查数据包信息并基于网络层目的地址转发数据包；n它也支持路由功能n一般由网络管理员决定第3层地址（IP地址）；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院60韩山师范学院陶瓷学院613.2.4 第第3层：网络层层：网络层n数据链路层数据链路层n 数据链路层

39、为网络层提供的服务表现在为网络层提供的服务表现在：n正确传输网络层的用户数据；n向网络层屏蔽物理层采用传输技术的差异性；n数据链路层协议是相邻两直接连接节点间的通信协议，但它不能解决数据经过通信子网是多个转接节点的通信问题；n由网络层完成！2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院61韩山师范学院陶瓷学院623.2.4 第第3层：网络层层：网络层n网络层网络层n主要功能主要功能是建立网络连结（在一个子网内或跨越多个子网建立数据通路）的功能，并且利用数据链路层提供的各条链路上传输数据的服务，来完成通路上的数据传输功能（包括对通路的建立、维护和控制等），以及对这种子网运行状态的控制；n简单地说

40、，它的作用是为报文分组以最佳路径通过通信子网到达目的主机；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院62韩山师范学院陶瓷学院633.2.4 第第3层：网络层层：网络层2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院63两两节点间节点间可靠的数据传输可靠的数据传输Ethernet, X.25, ATM, Ethernet, X.25, ATM, 沿两沿两端点间端点间的最佳路由传输数据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, Ethernet, X.25, ATM, 韩山师范学院陶瓷学院643.2.4 第第3层：网络层层：网络层n网络层主

41、要功能网络层主要功能n1、路径选择（路由选择）与中继、路径选择（路由选择）与中继n通信子网络源节点和目的节点提供了多条传输路径的可能性；n路由选择路由选择是指在通信子网中，源节点和中间节点为将是指在通信子网中，源节点和中间节点为将报文分组传送到目的节点而对后续节点的选择；报文分组传送到目的节点而对后续节点的选择；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院64韩山师范学院陶瓷学院653.2.4 第第3层：网络层层：网络层n路由选择路由选择n如何在多条通信路径中找一条最佳路径？如何在多条通信路径中找一条最佳路径？ n依据：依据：速度、 距离(步跳数)、 价格、 拥塞程度n路由器路由器路由表建立

42、与维护路由表建立与维护n静态：静态：人工设置，只适用于小型网络n动态：动态：运行过程中根据网络情况自动地动态维护n路由算法路由算法建立与维护路由表的方法建立与维护路由表的方法n距离向量算法：RIP、CGP等n链路状态算法：OSPF等2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院65韩山师范学院陶瓷学院663.2.4 第第3层：网络层层：网络层n网络层主要功能网络层主要功能n2、流量控制与拥塞控制、流量控制与拥塞控制n当通信子网中分组太多，中间节点来不及处理而导致网络性能大幅度下降的现象称为拥塞；n3、网络连接建立与管理、网络连接建立与管理n面向连接的网络服务虚电路n面向无连接网络服务数据报、确

43、认回答服务、请求回答；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院66韩山师范学院陶瓷学院673.2.4 第第3层：网络层层：网络层n面向连接的网络服务面向连接的网络服务虚电路服务虚电路服务n在数据传输之前要建立虚电路，以保证双方通信在数据传输之前要建立虚电路，以保证双方通信所需的一切网络资源；所需的一切网络资源； n虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分组都沿虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，而并不着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，而并不是真正建立了一条物理连接；是真正建立了一条物理连接；n与与“电路交换电路交换”区分区分n特点：特点：n可靠的传

44、输方法，报文分组按顺序抵达目的端；n适合于定对象、长距离、会话型传输要求。2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院67韩山师范学院陶瓷学院68虚电路服务虚电路服务2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院68网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层H1 H2虚电路H1 发送给 H2 的所有分组都沿着同一条虚电路传送R1R4R5R3韩山师范学院陶瓷学院693.2.4 第第3层：网络层层：网络层n面向无连接网络服务面向无连接网络服务n（1）数据报服务数据报服务n网络层从运输层接受报文（发送时）并拆分为报文分组，把每一个分组作为一个独立的信息单位传送；n每个分组都是自己独立路由的，每个

45、数据包都有目的端和源端的详细地址；n特征：特征：n不需建立连接、每个数据报都附有网络地址、要求路由选择、数据报不能保证按序到达目的地、额外开销小，但可靠性无保证、对故障的适应性强、易于平衡网络流量；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院69韩山师范学院陶瓷学院70数据报服务数据报服务2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院70网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层H1 H2IP 数据报丢失H1 发送给 H2 的分组可能沿着不同路径传送韩山师范学院陶瓷学院713.2.4 第第3层：网络层层：网络层n面向无连接网络服务面向无连接网络服务n（2）确认回答服务）确认回答服务n要求接

46、受端用户每收到一个报文均给发送端用户回一个应答报文；n（3）请求回答）请求回答n类似于一次事务处理中用户的“-问-答”。2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院71韩山师范学院陶瓷学院72虚电路虚电路服务与服务与数据报数据报服务的对比服务的对比2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院72对比的方面服务服务思路可靠通信应当由网络来保证可靠通信应当由用户主机来保证连接的建立必须有不需要终点地址仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号每个分组都有终点的完整地址分组的转发属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发每个分组独立选择路由进行转发当结点出故障时所有通过出故障的结点的虚电路

47、均不能工作出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化分组的顺序总是按发送顺序到达终点到达终点时不一定按发送顺序端到端的差错处理和流量控制可以由网络负责，也可以由用户主机负责由用户主机负责韩山师范学院陶瓷学院733.2.4 第第3层：网络层层：网络层n路由器路由器网络层的网络互连设备网络层的网络互连设备n是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号的设备；n在第七章再做详细介绍。2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院73韩山师范学院陶瓷学院743.2.5 第第4层：传输层层：传输层 n传输层传输层n传输层协议为不同主机

48、上的应用程序进程提供逻辑通信；n逻辑通信：逻辑通信：应用进程之间不是物理连接的，而从应用程序的角度看，他们就像是物理连接的一样；n它只存在于它只存在于端开放系统（主机）端开放系统（主机）中，而不是通信子网的中，而不是通信子网的路路由器由器上；上；n负责源主机与目的主机进程之间的可靠的端到端通信端到端通信，是是第一个端到端的层次第一个端到端的层次；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院74韩山师范学院陶瓷学院75传输层与网络层传输层与网络层n传输层与网络层的区别是什么？传输层与网络层的区别是什么？n网络层：为网络层：为主机主机之间提供之间提供逻辑逻辑传输；传输；n传输层：为传输层：为应用进程应用进程之间提供之间提供逻辑逻辑传输；传输；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院75韩山师范学院陶瓷学院763.2.5 第第4层：传输层层：传输层 n传输层的作用传输层的作用n在发送方，传输层将应用程序发送的消息转化为传输层协议数据单元，然后将它传递到网络层；n在接收方，执行相反的过程；2022年2月11日星期五韩山师范学院陶瓷学院7654321传输层提供应用进程间的逻辑通信应用进程应用进程应用进程应用进程网络 层AP1AP2AP4端口端口端口端口54321AP3发送方发送