网络模型及协议

1、1第 2 章 网络模型与协议1本章节目录本章节目录22.1 网络体系结构2.2 OSI网络参考模型2.3 TCP/IP体系结构232.1 网络体系结构2.1.1 网络的层次结构2.1.2 协议、服务和接口42.1.1 网络的层次结构 针对计算机网络通信这一复杂问题，一种有效的方法是采用分层处理，将庞大而复杂的问题转化为若干较小的易于研究和处理的局部问题来解决。 为了对层次有形象的理解，可先来分析现实中的邮政系统。45邮政系统分层图 56网络的层次模型67分层的好处 简化问题，各层实现相对独立的功能。不需知道下一层是如何实现的，仅需知道该层通过层间接口所提供的服务。 灵活性好，某层变化不会影响其

2、他层。 结构上可分割开。各层都可采用最适合的技术来实现。 能促进标准化工作。因为每层的功能和所提供的服务都有精确的说明。782.1.2 协议、服务和接口 在网络层次结构中，每一层中的活动元素称为实体（entity）, 表示任何可发送或接收信息的软件进程或硬件（如智能I/O芯片） 。 对等实体: 位于不同系统上同一层中的实体。 协议:控制两个对等实体进行通信的规则的集合。89网络协议 网络协议(network protocol)明确规定了操作的数据格式以及有关的规则（何种情况下应怎样做）。组成要素包括：语法：数据与控制信息的结构或格式 ,即规定通信双方彼此之间“如何讲” ；语义：对协议元素含义的

3、解释，即规定通信双方彼此之间“讲什么”；同步：事件实现顺序的详细说明,即规定通信双方彼此之间的“应答关系”。910网络协议例子 同步规则：当源站发送数据报文，如正确，则接收站发送ACK来通知源站报文正确接收；若报文错误，则接收站发送NAK回应，要求源站重新发送报文。 网络协议是实体间通信所使用的一种“语言”。1011服务 不同系统中的对等实体没有直接通信能力，它们之间的通信必须通过其下各层的通信间接完成。 第N层实体向第（N+1）层实体提供的在第N层上的通信能力称为第N层的服务。即是说在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。 要实现本层协议，还需使用下层所提供的服务；

4、每一层可将下一层看作是提供某种特性的通信管道。1112接口和服务访问点 相邻实体间的通信通过它们的边界进行，该边界称为相邻层间的接口（interface）,它包括下面一层要向上层提供哪些服务，以及上面一层如何使用这些服务。 上下层实体请求 (提供) 服务所使用的形式规范语句称为服务原语。 同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 SAP (Service Access Point)。1213服务和协议 本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议；下面的协议对上面的服务用户是透明的，即看起来好像不存在一样。 协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。 服务是“垂直的”

5、，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。 协议与服务是分离的,通信的两实体利用协议来实现它们的服务。 1314计算机网络体系结构 计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。 体系结构规定了计算机网络及其部件所应完成的功能，即一个网络分为多少层，以及每一层完成什么功能。 对网络进行层次结构的划分时，应做到：各层功能明确，相互独立。层间接口清晰，穿越接口的信息量尽量少。层次适中。14152.2 OSI网络参考模型 2.2.1 OSI参考模型概述2.2.2 物理层2.2.3 数据链路层2.2.4 网络层2.2.5 传输层2.2.6 会话层2.2.7 表示层2

6、.2.8 应用层162.2.1 OSI参考模型概述 开放系统互联OSI(Open System Interconnection)参考模型是国际标准化组织 ISO（International Standards Organization）为了实现异构系统之间的互连而制定的开放式计算机网络层次结构模型。 OSI参考模型共有七层，自底向上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。1617（1） 物理层 如何在传输媒体上传输比特流，向上层屏蔽物理设备和传输媒体的差异,实现比特流的透明传输。所传数据的单位是比特（bit）。定义了通信设备与传输线接口硬件的机械、电气、功能和过程的特

7、性，用以建立（或激活）、维持和释放物理连接。1718（2）数据链路层 增强物理层传送比特的功能，通过校验、确认、反馈重发等手段实现结点到结点的可靠传输，为上层提供一条无差错的比特传输线路。所传数据的单位是帧 (Frame)帧定界流量和差错控制介质访问控制（共享网络）1819（3）网络层 提供源站和目标站间的数据传输服务。所传数据的单位是分组或包(packet)路由选择拥塞控制分段和重组网络互联20（4）传输层 是整个协议层次结构中最核心的一层。向高层屏蔽了下层数据通信的细节,提供可靠的、透明的、端到端的数据传输、连接管理、错误恢复和流量控制。所传数据的单位是报文或数据段（Segment）。是端

8、到端的，存在于端系统（即主机）之中。多路复用。端端差错控制和流量控制。2021（5）会话层 提供两个进程间建立、管理和结束会话连接的功能,对数据的传送提供控制和管理。数据传输的单位为报文。主要功能包括数据交换、会话管理、同步机制、活动管理及异常报告。2122（6）表示层 向应用进程提供信息的语法表示，对不同语法表示进行转换管理来保证不同计算机能相互“理解”。完成不同计算机间字符串、整数以及浮点数的数据表示方式间的转换。例如，ASCII码和EBCDIC字符编码方式可在这层实现。数据加密和解密。数据压缩和还原等。2223（7）应用层 提供面向最终网络用户的大量通信服务，确定进程间通信的性质来满足用

9、户不同的网络通信需求。面向特定应用,比如文件传输，远程作业运行，电子邮件以及终端仿真虚终端等。可能有两方参与，也可能有多方参与。2324OSI模型中的数据传输过程2425数据的封装与解封装 数据封装（encapsulation）：发送方进行。在OSI模型的每一层，根据该层的协议在数据前面（或后面）加上适当的控制信息PCI，即（首部）报头（header）。 数据解封装(de-encapsulation)：在接收方进行。在发送方添加的协议控制信息（报头）是额外的信息，需要在接收方接收到数据信息之后再将其去掉，这个过程就称为解封装。25262.2.2 物理层 实现数据比特流在物理媒体上的透明传输，主

10、要任务是确定与传输媒体接口的一些特性：机械特性：规定接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。电气特性：规定在接口电缆的各条线上出现的电压高低的范围。功能特性：定义某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。规程特性：规定接口各信号线之间的相互关系、动作顺序2627特别说明 物理层的协议与具体的物理设备、传输媒体及通信手段有关，物理层的许多协议是在OSI模型公布之前制定的； 具体的物理层协议种类较多，因为物理连接的方式多，传输媒体的种类多； 物理媒体不属于物理层。2728DTE 和DCE DTE (Data Terminal Equipment) 是数据终端设备，是具有一定的

11、数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。 DCE (Data Circuit-terminating Equipment)是数据电路端接设备，它在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。 在DTE和DCE之间的接口及其传输比特的规则与物理层的协议有关。 2829DTE 通过DCE与传输网络相连2930EIA-232/V.24 信号定义30312.2.3 数据链路层 链路(link) ：又称物理链路，是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。 一条链路只是一条通路的一个组成部分。 物理层的问题：物理链路是有差错和不可靠的。 物理

12、设备之间可能存在传输速度不匹配的问题。 数据链路层的作用：通过控制数据传输的数据链路协议，在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。3132数据链路 数据链路(data link) ：又称逻辑链路，物理链路加上实现这些控制数据传输的协议的软、硬件就构成数据链路。 现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。 一般的适配器都包括数据链路层和物理层这两层的功能。3233数据链路层使用的信道主要有以下两类： 点对点信道：这种信道使用一对一的点对点通信方式。 广播信道：这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的介质访问控制协议

13、来协调这些主机的数据发送 。3334数据链路层的协议 根据网络规模的不同，数据链路层的协议可分为两类：广域网的数据链路层协议：如HDLC、PPP 。局域网的数据链路层协议：如MAC子层协议和LLC子层协议。 3435数据链路层主要功能 链路管理: 数据链路的建立、维持和释放。 帧定界: 接收方能准确区分一帧的开始和结束。 透明传输:能在链路上传输任意的比特流 。 寻址:保证每一帧都能送到目的站，接收方也知道发送方是哪个站。 流量控制:保证发送方发送数据的速率必须使接收方来得及接收 。 差错控制: 负责重传丢弃的帧。常常同时进行35361. 帧的同步和透明传输 数据链路层需解决帧同步的问题，一般

14、使用标识01111110 作为帧两端的界限来判断一帧的开始和结束。 同一标识既可作为前面一帧的结束，也可作为下一帧的起始标识。用户网络接口的接收器一直在搜索标识序列，以确定帧的界限。 当暂时没有信息传送时，可以连续发送标志字段，使收端可以一直和发端保持同步。3637透明传输 帧的透明传输意味着，帧中包含的信息可以是任意的比特流，这样有可能在帧的中间出现01111110，此时会造成混乱，导致接收方错误判断帧的起止位置。 采用零比特填充法可传送任意组合的比特流，或者说，就可实现数据链路层的透明传输。 其方法是使一帧中两个标识字段之间的数据比特流不会出现 6 个连续 1。3738零比特填充法 在发送

15、端，当一串比特流数据中有 5 个连续 1 时，就立即填入一个 0。 在接收帧时，先找到 01111110字段以确定帧的边界。接着再对比特流进行扫描。每当发现 5 个连续 1 时，就将其后的一个 0 删除，以还原成原来的比特流。3839零比特填充的例子 原始数据 111111111111011111101111110 零比特插入后 11111 11111 11011111 1011111 10 111110111110110111110101111101039402. 差错检测 在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1。 在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特

16、总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。 误码率与信噪比有很大的关系。 为保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。 4041循环冗余检验的原理 在数据链路层传送的帧中，广泛使用循环冗余检验 CRC 的检错技术。 发送端把数据划分为组。假定每组 k 个比特。 假设待传送的一组数据 M = 110（现在 k = 3）。在 M 的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送。 4142冗余码的计算 用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。 得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (

17、n + 1) 位的除数 G，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 G 少1 位，即 R 是 n 位。 把余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去。4243冗余码的计算举例 现在 k = 3, M = 110。 设 n = 4, 除数 G = 11101， 被除数是 2nM = 1100000。 模 2 运算的结果是：商 Q = 101， 余数 R = 1001。 余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去。发送的数据是：2nM + R 即：1101001，共 (k + n) 位。 模2运算只作异或，没有进位！4344CRC 检验 接收端对收到的每一帧进行CRC检验：若

18、余数 R = 0，则判定该帧没有差错，就接受。若余数 R 0，则判定该帧有差错，就丢弃。 但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。 只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数 G ，那么出现检测不到的差错的概率就非常小。4445标准CRC生成多项式G（x） CRC-12： G（x）= x12+x11+x3+x2+x+1 CRC-16： G（x）= x16+x15+x2+1 CRC-CCITT：G（x）= x16+x12+x5+1 CRC-32： G（x）=x32+x26+x23+x22+x16+x12 +x11+ x10+x8+x7+x5+x4 + x2+x+145463.

19、 流量控制 流量控制用于确保发送实体不会使接收实体发生数据溢出。 由接收方的反馈来控制发送方发送数据的速率是计算机网络中流量控制的一个基本方法。 主要的流量控制方法：停-等流量控制滑动窗口流量控制4647（1）停-等流量控制 发送端发送一帧后，必须等待收到对方的确认帧ACK后，才能发送下一帧。 接收实体只要控制确认帧的发送就可以进行流量控制。 由于同时只能有一帧在链路上传输，这种控制方法的链路利用率很低。4748（2）滑动窗口流量控制 同一时刻允许多个帧在传输，大大提高链路利用率。 其方法是在发送端和接收端分别设定了发送窗口和接收窗口。 发送窗口用来对发送端进行流量控制。发送窗口的大小 表示还

20、没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。 接收窗口代表了期望收到的数据帧的范围 。若接收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律将其丢弃。4849滑动窗口原理 发送方每发送一帧，其发送窗口就往里缩，每接收到一个确认，窗口就向前（即向右）滑动。 接收方通过调整发送方的窗口大小来对发送端进行流量控制。只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了确认），发送窗口才有可能向前滑动。 收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，因此称为滑动窗口协议。4950滑动窗口协议的例子0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6

21、 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7F2F1F00 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7RR3001 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 71 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7F5F4F3F6RR450514. 差错控制 帧在传输过程中可能发生错误，典型情况主要

22、有：帧丢失，例如突发噪声会严重地破坏帧，使其不能到达目的地；帧出错，虽然其到达了目的地，但内容已经遭到破坏。 主要采用自动重复请求（Automatic Request for Repeat，ARQ）技术来实现差错控制。有三种标准：停-等ARQ退回n（Go-Back-N）ARQ选择重发（Selective-Reject）ARQ 这三种机制都基于前面所讨论的流量控制技术。5152（1） 停-等ARQ 发送方发送一帧后， 就停止发送，开始计时，等待接收方的反馈结果。 当发送方收到“正确”的接收确认(ACK)之后，继续发送后继帧； 如果接到“否定”确认(NAK) ，或者计时器超时，重新传送本帧。一般可

23、将重传时间选为略大于“从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间”。5253帧的编号 当确认帧丢失会导致发送方在超时的情况下，重新传送已发送的帧。这时接收方会收到重复的帧。 为避免此类情况，发送的帧都用0或1交替编号，相应的确认帧也带序号， 即:ACK1表示“0号帧已收到，期望接收的下一帧是1号帧”；ACK0表示“1号帧已收到，期望接收的下一帧是0号帧”。 当接收方收到编号相同的帧，就表明出现重复帧。这时应丢弃重复帧，同时向发送方发送确认帧 ACK。54停-等ARQ差错控制 55停-等ARQ的要点 对于数据帧出错或丢失，利用超时重传机制实现可靠传递。 发送端在发送完数据帧时，必须在其发送缓存中暂时

24、保留这个数据帧的副本。这样才能在出差错时进行重传。只有确认对方已经收到这个数据帧时，才可以清除这个副本。 对于确认帧丢失导致接收端收到了重复帧的问题，通过对不同数据帧进行编号来解决。 56（2）Go-Back-N ARQ 发送方在发送完一个数据帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送若干个数据帧，同时等待确认。 接收方只按序号逐个地接收和确认数据帧。 只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才能接收该帧。否则，就丢弃它。 如果某一帧没有及时收到确认，则需要重发该帧及以后的所有帧。57注意 发送方在每发送完n个数据帧后都要设置一个超时计时器。 RR（Receive Ready）:RR1 表示确

25、认 0 号帧 并期望收到 1 号帧；RR2 表示确认1号帧 并期望收到 2 号帧。依此类推。 REJ2: 表示重发2 号帧及其后已经发送的帧。 RR中包含期望收到的下一帧序号。即使某帧RR丢失，只要后续帧的RR正确收到，发送方就不必重发该帧。因此，接收方可不必连续发送RR，以提高效率。捎带确认 若在所设置的超时时间到了而未收到确认帧，发送方发送一个RR，其中含有一位P=1。接收方收到含有P=1的RR帧，则必须发送一个RR帧指出它希望接收的下一帧的序号。当发送方接收到RR帧，就重发相应的数据帧及其后续的已发的帧（仍需重新设置超时计时器）。 全双工的Go-Back-N ARQ可在发送数据时将确认信

26、息捎带过去。5859Go-back-N ARQ差错控制 60发送窗口的最大值 当用 n 个比特进行帧的编号时，则只有在发送窗口的大小 2n 1时， Go-Back-N ARQ协议才能正确运行。 例如，当采用 3 bit 编码时，发送窗口的最大值是 7 而不是 8。因为若发送站发送帧0,收到RR1,继续发送1,2,3,4,5,6,7,0帧,得到 RR1,这意味着全部帧被正确接受或全部帧都损坏或丢失。 61（3） 选择重传 ARQ 加大接收窗口，先收下发送序号不连续但仍处在接收窗口中的那些数据帧。等到所缺序号的数据帧收到后再一并送交主机。 选择重传 ARQ 协议可避免重复传送那些本来已经正确到达接

27、收端的数据帧。 但付出的代价是在接收端要设置具有相当容量的缓存空间，并且能把重传的帧插入到正确位置；发送站也需要复杂的逻辑功能使得可以不按顺序发送帧。625. 高级数据链路控制协议 1974年，IBM 公司推出面向比特的规程SDLC (Synchronous Data Link Control)。 后来 ISO 把 SDLC 修改后称为 HDLC (High-level Data Link Control)，译为高级数据链路控制，作为国际标准ISO 3309。 HDLC 得到广泛应用,是其他许多重要的数据链路控制协议的基础。63HDLC协议 HDLC基本特征站点类型链路结构数据响应方式 HDL

28、C帧结构 HDLC操作64HDLC的站点类型 主站：控制整个链路的工作(如初始设定、流量控制、差错控制和校正等) 。主站发出的帧称为“命令”，用来确定和改变链路的状态，确定次站、组织数据传输和链路恢复等。 次站：受控于主站,配合主站参与差错校正等链路控制。次站发出的帧称为“响应” ；主站与每一次站均维持一条独立的逻辑链路。 组合站：同时具有主站和次站的功能。65HDLC的链路结构 不平衡链路结构 由一个主站和一个或多个次站构成。主站控制次站实现链路管理。信道可以是点对点链路，也可以是多点共享的链路。可支持全双工或半双工通信。 平衡链路结构 由两个组合站点对点互连而成。两个站点地位均等，负有同等

29、的链路控制责任。信道可支持全双工或半双工通信。66HDLC的数据响应方式 正常响应方式NRM 用于不平衡链路结构主站具有选择、轮询(按一定顺序逐个询问各从站有无信息发送)次站的能力，并可向次站发送命令或数据；次站只有在主站轮询时才能作出响应；用于两点或多点线路。 异步响应方式ARM 用于不平衡链路结构主站具有初始化链路，差错校正、链路的建立和释放等功能；次站可以主动传输数据。 异步平衡方式ABM 用于平衡链路结构任一组合站均可控制链路，主动传送数据。应用最广泛。67HDLC 的帧格式68HDLC 的帧格式说明 标志字段 F : 为 01111110。 地址字段 A: 使用非平衡组合传送数据时，

30、均指出链路中次站的地址。全1地址为广播地址，全0地址为无效地址。控制字段 C : 最复杂, 许多重要功能都靠控制字段来实现。定义了三种帧,以便对链路进行控制。给出传送帧的序号,检验并防止信息的重复或丢失。具有传送肯定回答，请求再传送以及其他控制功能等。69HDLC的信息帧 用来传输数据信息,使用捎带,流量和差错控制技术;N(S)：发送序号，表示当前发送数据帧的序号。N(R)：接收序号，表示该站期待接收的下一帧的序号。 P/F：探询（Poll）和终止（Final）位。P=1 表示主站询问，要求被轮询的从站给出响应,F=1 表示响应终止。 注意：控制字段的长度在扩展格式中是16位，序号的长度为7位

31、。123456780N(S)P/FN(R)70HDLC的监控帧 为响应帧，有以下4 种： RR帧，SS=00， 接收准备就绪。RNR帧，SS=10，接收未准备好，暂停接收。REJ帧，SS=01，拒绝，否认N(R) 起的所有帧。 SREJ帧，SS=11，选择拒绝，只否认N(R)帧。 在上述响应帧中均对N(R)之前的所有帧进行捎带确认。1234567810SSP/FN(R)71HDLC的无编号帧 用于实现数据链路控制功能。不含帧序号，其类型由MM和MMM表示，可以定义出32种附加命令和附加响应功能。目前已定义了15种无编号帧。根据其功能可分为设置链路方式、传输信息、错误恢复、测试和交换标识等具体类

32、别。1234567811MMP/FMMM72HDLC的操作 初始化通知对方请求初始化,指出数据传送方式(NRM,ABM,ARM),指出使用的是3位还是7位序号。若接受初始化,返回UA表示响应;若拒绝,则发回DM 。 数据传输传送信息帧和监督帧。 断开连接一方发送DISC,另一方发UA表示响应。73HDLC的操作例子746. 点对点协议 现在全世界使用最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。 用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。 1992 年制订了 PPP 协议。经过 1993 年和 1994 年的修订，现在的 PPP

33、 协议已成为因特网的正式标准RFC 1661。 PPP协议处理差错检测，支持面向字符型协议与面向比特型协议,可以支持IP协议及其他一些网络层协议（例如IPX协议）。 75PPP 协议的功能 将IP数据报封装成帧，并提供帧同步。 提供链路控制协议 LCP （Link Control Protocol），负责创建、维护或终止物理连接，并提供参数协商功能。 提供网络控制协议 NCP （Network Control Protocol），可支持不同的网络层协议。 另外， PPP协议提供身份认证，有口令认证协议PAP和挑战握手认证协议CHAP。76（1）PPP 协议的帧格式 地址字段和控制字段是固定值，

34、实际上不起作用，在实际传输时，通信双方可协商省略这两个字段，从而进一步提高传输效率。 协议字段标识信息字段的数据类型。（符号“0 x”表示后面的字符是用十六进制表示）当协议字段为 0 x0021 时，PPP 帧的信息字段就是IP 数据报。若为 0 xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。若为 0 x8021，则表示是网络控制数据。注意 PPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的长度都是整数字节。 如果信息字段中出现标志字段，PPP 协议仍采用零比特填充方法来实现透明传输，并用硬件来完成比特填充。当PPP用在异步传输时，则使用特殊的字符填充法。 PPP帧为无序号帧。PPP不采用序号和确

35、认来进行可靠传输，主要是为了减少帧的开销，在链路差错率不大的情况下提高传输效率。若产生差错，由高层协议负责解决。7778（2）PPP 操作过程 当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。 PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）。这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，实现对链路配置。 ISP接入服务器对用户身份进行认证，然后PPP调用在链路配置阶段选定的NCP对网络层进行配置，若使用IP协议，NCP 给新接入的 PC机分配一个临时的 IP 地址，使 PC 机成为因特网上的一个主机。 通信完毕时，NCP 释放网络层连接，接着L

36、CP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。792.2.4 网络层 网络层主要负责控制通信子网的操作，实现网络上任一结点的数据传输到其他结点。是面向数据通信的低三层中结构最复杂的一层。 网络层主要提供逻辑寻址、路由选择、拥塞控制、网络互联等功能。 网络层向传输层提供面向连接的虚电路服务和无连接的数据报服务。 下面重点讨论路由选择和拥塞控制功能。网络层功能 路由选择静态路由选择:即不利用网络信息，按固定规则进行路由选择。动态路由选择:路由信息依靠网络当前状态信息来决定，能较好地适应网络流量和拓扑变化，有利于改善网络性能，但算法复杂，增加网络负担。 拥塞控制面向虚电路的拥塞控制面向数据报的

37、拥塞控制8081静态路由选择 泛射路由选择:收到分组的网络节点向除收到的该条线路以外的所有线路重复发送收到的分组，可用来进行网络最短路径及最短传输延迟的测试。 固定路由选择:简单易行，在负载稳定拓扑变化不大的网络中运行效果很好，缺点是灵活性差，无法应付网络拥塞和故障情况。 随机路由选择:简单，但实际路由不是最佳路由，分组延迟不可预测。82动态路由选择 独立路由选择:结点仅根据自己的信息来作出路由选择的决定，与其他结点不交换路由选择信息。 集中路由选择:存在路由控制中心，它定时根据网络状态计算生成结点路由表然后分送各相应结点，特点是路由选择完美，各结点路由计算负担轻。 分布路由选择:所有结点定期

38、与其相邻的结点交流路由选择信息。83面向虚电路的拥塞控制 漏桶算法：相当于在路由器内部实现一个有限长度队列，路由器将以恒定速率从队列中取出分组发送出去。可平滑突发的数据流，减少发生拥塞的机会。 令牌桶算法：以恒定速率产生令牌放入桶中，每发送一个分组都要消耗一个令牌，如果令牌消耗完，则新来的分组就要等待生成新令牌或被丢弃。可使突发性的输入流得到迅速地疏导。 84面向数据报的拥塞控制 采用抑制分组方法 路由器一旦检测到系统可用资源（如线路利用率或队列长度）超过临界值，就会向源主机发送一个抑制分组，警告网络可能发生拥挤。 源端主机定期地侦听抑制分组，如果在侦听期间内收到抑制分组，则会减少发送给特定目

39、的主机的数据量。当减至在侦听期间内不再收到抑制分组后，可以再逐渐增加通信量。852.2.5 传输层 位于七层网络模型的中间位置，具有承上启下的作用。负责整个报文端到端的传送，是数据通信的最高层，同时是用户功能的最底层，只存在通信子网以外的主机中。 与网络层不同的是，网络层只是传送一个个分组，不管这些分组是属于同一报文或不同报文；而传输层要保证整个报文正确、有序地到达目的地，并且实施该层的差错控制和流量控制。861. 传输层的实现要点 服务点地址SPA（Service Point Address）：通常，计算机同时运行多个程序，因此报文的传送不仅要确定哪台计算机，还要确定该台计算机上的哪个进程。

40、因此传输层报头必须包括一个称为服务点地址的地址，保证将整个报文送到该计算机的正确进程。 分段和组装：报文分成可传送的段，每个段包含一个序列号。这些序列号可使报文在达到目的地时正确地重新组装，并且用来识别和重传丢失的分组。87 连接控制：传输层能实现无连接和面向连接两种，分别和网络层的虚电路服务和数据报服务相似。 流量控制：与数据链路层相似，在每个连接中都采用滑动窗口法，以确保收与发之间的流量控制。不同的是，数据链路层只负责单一链路的差错控制，而传输层需要实施端到端的差错控制，以保证整个报文无差错地传输到接收端的传输层，并通过重传机制实施纠错。882. 传输层协议的类型 传输层的主要任务是向高层

41、屏蔽下面通信网络的差异，弥补通信网络的不足，向高层提供可靠的数据传输服务。 在一定程度上，可将传输层的功能理解成弥补网络层提供的服务和向传输服务用户提供服务之间的差距。 通信子网按服务质量的不同，分为A、B、C三种类型。服务质量主要指差错率，即残留差错率和漏检差错率。89通信子网的类型 A型：具有低差错率和低故障通知率。是一种可靠的网络服务。对这种网络，传输层不需要故障恢复、重排等，只需提供建立和释放连接的机制。 B型：具有低差错率和不可接受的故障通知率。网络服务比较差，传输协议必须提供差错恢复功能。大多数X.25网属于B型网络。 C型：具有不可接受的高差错率。是不可靠的网络，运行在这种网络的

42、传输协议不仅要检测出网络的差错，而且要有差错恢复能力。一些具有移动结点的城域网、无线分组网都属C型网络。90传输层协议的类型具有差错检测 (丢失、重复、无序、差错分组)、差错恢复以及多路复用功能。可以在网络的质量较差时，保证高可靠性的数据传输。CTP4 4具有1，2传输协议功能，即既具有差错恢复功能，又有多路复用功能。 BTP33在0类基础上，增加网络复用功能和相应的流量控制功能，但没有对网络连接故障的恢复功能。 ATP2 2在0类基础上，增加基本差错恢复功能。 BTP11提供进程通信，具有分段组装功能 。 ATP00功 能 面向 网络 符 号 类型 912.2.6 会话层 介于传输层和表示层

43、之间。它利用传输层所提供的端到端的服务实现网络会话的控制，负责在通信系统之间建立、保持和同步交互通信来管理数据的交换。提供控制信息的交互(比如:哪边发送、何时发送、占用多长时间和数据包的大小等以及服务器验证用户登录) 。在半双工情况下，提供数据权标来控制某一方何时有权。提供在数据流中加入同步点的机制，使得数据传输因网络中断后可以仅重传最近一个同步点以后的数据。92会话层的主要功能 会话连接的建立与释放 数据交换 会话的同步 活动管理 异常报告932.2.7 表示层 关心在两个系统之间交换信息的语义和语法。 由于各种计算机都有自己的数据表示形式，因此不同类型计算机之间的通信，需要经过数据转换，才

44、能彼此理解对方的数据含义。 表示层的任务就是把源端机器的数据编码成适合于传输的比特流，传送到目的端后再进行解码，在保持数据含义不变的条件下，转换成用户所需要的形式。941.表示层的基本概念(1) 语义和语法:在计算机网络中，语义指数据的内容及其含义，语法则是数据表示的规则。 (2) 局部语法和语法转换:某一具体计算机采用的语法称为局部语法。符号串的格式转换工作称为语法转换。语法转换的工作可以在发送方或接收方完成，也可以由双方协作完成。95表示层的基本概念(3) 传送语法:数据以传送语法的形式在网络中传送，在表示层通过局部语法和传送语法之间的转换，保持数据的语义不变，每台计算机只需完成一种语法转

45、换。(4) 抽象语法:把语法规则中与语义关系不大的具体规则除外，余下的规则必然独立于数据编码技术，它是对数据一般结构的描述，将这些只描述数据结构的形式和组织类型的规则称为抽象语法。(5) 表示上下文:描述抽象语法与传送语法间的映象关系，或一个抽象语法和所商定的传送语法的组合就是表示上、下文。962. 表示层的功能 表示连接的建立与释放 数据传送 语法变换 语法协商 表示上、下文管理 972.2.8 应用层 应用层为网络用户之间的通信提供专用的程序，可使用户（人或软件）访问网络。 它提供用户接口以及服务支持，如电子邮件、文件传输、共享的数据库管理等。 应用层的内容取决于谈话的需要，每个用户可以自

46、行决定运行什么程序和使用什么协议。98应用层的组成 应用层分成几种不同的子层和应用元素,其应用由许多应用服务元素组成。 应用服务元素可分为两类：公共应用服务元素 (CASE，Common Application Service Elements)：提供各种应用所共同的一些常用服务，例如应用实体间的连接与释放。 特定的应用服务元素 (SASE，Specific Application Service Elements)：完成某一方面特定的应用，例如：文件的传送、访问和管理、虚拟终端协议等。99各层功能小结转换、加密和压缩提供可靠的端到端的报文传递和差错恢复将位组成帧；提供结点到结点的传递物理层数

47、据链路层网络层传输层会话层表示层应用层允许访问网络资源建立、管理和结束会话将分组从源地址传输到目的地址，提供网络互联在介质上传送位；提供机械的和电子的规范1002.3 TCP/IP体系结构 2.3.1 TCP/IP分层模型2.3.2 TCP/IP分层模型与OSI参考模型的对应关系1012.3.1 TCP/IP分层模型 TCP/IP是由一系列协议组成的协议族。它本身指两个协议集：TCP传输控制协议IP网络协议 Internet采用TCP/IP协议。 TCP/IP虽不是国际标准，但已成为广大用户和厂商接受的事实上的国际标准。102TCP/IP参考模型的发展 在TCP/IP协议研究时，并没有提出参考模型； 1974年， Kahn定义了最早的TCP/IP参考模型；20世纪80年代， Leine