网络通信协议网络通信协议.ppt

网络通信协议网络通信协议 网络通信协议网络通信协议n网络协议是网络上所有设备（网络服务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等）之间通信规则的集合，它定义了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。n在网络的各层中存在着许多协议，接收方和发送方同层的协议必须一致，否则一方将无法识别另一方发出的信息。网络协议使网络上各种设备能够相互交换信息。n构成网络协议的三要素构成网络协议的三要素语法：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，完成何语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种回答。种动作以及做出何种回答。同步：事件实现顺序的详细说明。同步：事件实现顺序的详细说明。常见的协议nNetBEUI协议nIPX/SPX协议nTCP/IP协议nAppleTalk协议nDLC协议nIrDA协议NetBEUI协议协议NetBEUI即即NetBiosExtendedUserInterface，或，或NetBios增强用户接口。增强用户接口。它是它是NetBIOS协议的增强版本，曾被许协议的增强版本，曾被许多操作系统采用，例如多操作系统采用，例如WindowsforWorkgroup、Win9x系列、系列、WindowsNT等等NetBEUI协议是专门为小型局域网设协议是专门为小型局域网设计的协议计的协议，在小型网络中，在小型网络中，NetBEUI是是一种速度很快的协议，它的缺点是不能一种速度很快的协议，它的缺点是不能在跨路由器的网络中使用在跨路由器的网络中使用。NetBEUI也也有它的优点，如安装非常简单，不需要有它的优点，如安装非常简单，不需要进行配置，占用内存最少进行配置，占用内存最少IPX/SPXIPX/SPX(InternetworkPacketeXchange/SequencesPacketeXchange，网际包交换网际包交换/顺序包交换顺序包交换)是是Novell公司开发的公司开发的通信协议集。通信协议集。IPX/SPX在设计之初就考虑了多在设计之初就考虑了多网段的问题，具有强大的路由功能，适合于大网段的问题，具有强大的路由功能，适合于大型网络使用。型网络使用。IPX/SPX是是NetWare网络的最好选择，网络的最好选择，在非在非NetWare网络环境中，一般不使用网络环境中，一般不使用IPX/SPX。在实际使用中，它基本不需要什么设置，装上在实际使用中，它基本不需要什么设置，装上就可以使用了。就可以使用了。为了实现与为了实现与NetWare平台的互联，平台的互联，Windows系列操作系统提供了两个系列操作系统提供了两个IPX/SPX的兼容协议：的兼容协议：“NWLinkSPX/SPX兼容协议兼容协议”和和“NWLinkNetBIOS”，两者统称为，两者统称为“NWLink通信协议通信协议”。作为。作为客户端的协议实现对客户端的协议实现对NetWare服务器的访问，而服务器的访问，而“NWLinkNetBIOS”协议不但可在协议不但可在NetWare平台与平台与Windows平台之间传递信息，而且能够作为平台之间传递信息，而且能够作为Windows系列操作系统之间的通信协议系列操作系统之间的通信协议TCP/IP协议TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，传输控制协议/网际协议)是应用最为广泛的一种网络通信协议，无论在局域网、广域网还是Internet，无论是Unix系统Windows平台，它都支持，可以说TCP/IP协议是计算机世界的一个通用“语言”。TCP/IP也是一种可路由协议，它采用一种分级的命名规则，获得很好的网络适应性、可管理性和较高的网络带宽使用效率。但同时，TCP/IP协议的配置和管理比NetBEUI和IPX/SPX协议更复杂。AppleTalk协议AppleTalk协议允许其他使用AppleTalk协议的计算机与运行Windows2000的计算机及打印机进行通信，这主要是指苹果公司运行AppleTalk网络协议的计算机，如苹果机。AppleTalk协议允许运行Windows2000Server的计算机充当AppleTalk的路由器。通过AppleTalk协议，Windows2000Server可以为苹果机提供文件和打印服务DLC协议协议DLC协议提供对于使协议提供对于使用数据链路控制协议的网用数据链路控制协议的网络设备的支持，该协议也络设备的支持，该协议也允许运行允许运行Windows2000Server的计算机连接到的计算机连接到IBM大型机，使用大型机，使用IBM大型大型机的资源机的资源。IrDA协议协议IrDA协议支持通过远红外线传输协议支持通过远红外线传输数据，它不仅支持发送和打印机服务，数据，它不仅支持发送和打印机服务，还可以通过远红外线接口创建多台计还可以通过远红外线接口创建多台计算机之间的连接。在算机之间的连接。在Windows2000Server中没有集成该协议，如果要使中没有集成该协议，如果要使用远红外线功能，可以使用用远红外线功能，可以使用Windows2000中提供的支持中提供的支持IrDA协议的其他软协议的其他软件件网络协议的选择网络协议的选择n网络协议的选择网络协议的选择根据组网的不同需要，可以选择相应的网络协议，如果要建立一个小型的工作组或者局域网，并且不打算访问其他网络中的资源，可以使用NetBEUI协议，这种协议可以满足用户的需求，并且有着较高的速度和效率。如果要求微软网络的计算机可以访问NovellNetWare的资源，可以选用IPX兼容协议，如果要将计算机连接到IBM大型机或将计算机作为惠普打印机的打印服务器，可以选用DLC协议。如果要求连接到苹果机或者要使Windows2000Server服务器为苹果机提供文件和打印服务，可以选用AppleTalk协议。如果要组建一个大型的网络，或者要将计算机连接到Internet中，就必须使用TCP/IP协议计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构n抛开网络中的具体设备，把像工作站、服务器等抛开网络中的具体设备，把像工作站、服务器等抛开网络中的具体设备，把像工作站、服务器等抛开网络中的具体设备，把像工作站、服务器等网络单元抽象为网络单元抽象为网络单元抽象为网络单元抽象为“点点点点”,”,把网络中的电缆等通信介质把网络中的电缆等通信介质把网络中的电缆等通信介质把网络中的电缆等通信介质抽象为抽象为抽象为抽象为“线线线线”从拓扑学的观点来看计算机网络系统，从拓扑学的观点来看计算机网络系统，从拓扑学的观点来看计算机网络系统，从拓扑学的观点来看计算机网络系统，就形成了点和线的几何图形，抽象出计算机网络的拓就形成了点和线的几何图形，抽象出计算机网络的拓就形成了点和线的几何图形，抽象出计算机网络的拓就形成了点和线的几何图形，抽象出计算机网络的拓扑结构。扑结构。扑结构。扑结构。n n计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构:网络结点与通信链路网络结点与通信链路网络结点与通信链路网络结点与通信链路(结结结结点间的连线点间的连线点间的连线点间的连线)的几何位置的几何位置的几何位置的几何位置,就是网络拓扑结构。就是网络拓扑结构。就是网络拓扑结构。就是网络拓扑结构。网络拓网络拓扑结构反映了组网的一种几何形式。扑结构反映了组网的一种几何形式。n总线型网络拓扑总线型网络拓扑n星型网络拓扑星型网络拓扑n环型网络拓扑环型网络拓扑总线型网络拓扑总线型网络拓扑n总线型拓扑结构总线型拓扑结构n特点特点1总线型网络拓扑结构总线型网络拓扑结构总线型拓扑是一种比较简单的结构，采用总线型拓扑是一种比较简单的结构，采用的是一根中央主电缆，称为公共总线的传输介的是一根中央主电缆，称为公共总线的传输介质，各结点直接与总线相连接，信息沿总线介质，各结点直接与总线相连接，信息沿总线介质逐个结点地广播传送。这种结构非常简单，质逐个结点地广播传送。这种结构非常简单，所需要的电缆也很少。所需要的电缆也很少。在总线型拓扑结构采用单根数据传输线作为在总线型拓扑结构采用单根数据传输线作为通信介质，所有的站点都通过相应的硬件接口通信介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到通信介质，而且能被所有其他的站直接连接到通信介质，而且能被所有其他的站点接受，任何一个结点的信息都可以沿着总线点接受，任何一个结点的信息都可以沿着总线向两个方向传输并且能被总线中任何一个结点向两个方向传输并且能被总线中任何一个结点所接收，其传输方式类似于广播电台。所接收，其传输方式类似于广播电台。总线网络也称为广播式网络总线网络也称为广播式网络（1）网络结构简单灵活，结点的插入、删除都较方便，网络结构简单灵活，结点的插入、删除都较方便，因此易于扩展。因此易于扩展。（2）可靠性高，由于总线通常用无源工作方式，因此任可靠性高，由于总线通常用无源工作方式，因此任一个结点故障都不会造成整个网络的故障。一个结点故障都不会造成整个网络的故障。（3）网络响应速度快，共享资源能力强，便于广播式工网络响应速度快，共享资源能力强，便于广播式工作。作。（4）设备量少，价格低，安装使用方便。设备量少，价格低，安装使用方便。（5）故障诊断和隔离困难，网络对总线比较敏感。故障诊断和隔离困难，网络对总线比较敏感。星型网络拓扑星型网络拓扑n星形拓扑结构n特点特点n数据通信的交换方式数据通信的交换方式星型网络结构是以星型网络结构是以中央结点中央结点为中心与各个结点连接而组为中心与各个结点连接而组成的，各结点与中央结点通过点到点的方式连接。成的，各结点与中央结点通过点到点的方式连接。中央中央结点结点可直接与可直接与从结点从结点通信，而从结点之间必须经过中央通信，而从结点之间必须经过中央结点才能通信。通常中央结点由一种称为结点才能通信。通常中央结点由一种称为集线器集线器(HUB)的的设备充当，因此，网上的计算机之间都是通过集线器来设备充当，因此，网上的计算机之间都是通过集线器来相互通信的。相互通信的。星型网络结构上的所有微机都通过中央结点，星型网络结构上的所有微机都通过中央结点，中央结中央结点点又称为又称为中心转接站中心转接站，中心结点控制全网的通信，任何，中心结点控制全网的通信，任何两结点之间的通信都要通过中心结点。所以对中央结点两结点之间的通信都要通过中心结点。所以对中央结点要求相当高，中央结点相当复杂，负担较重。因为，中要求相当高，中央结点相当复杂，负担较重。因为，中心结点的故障可能造成全网瘫痪。心结点的故障可能造成全网瘫痪。（1）网络结构简单，便于管理，控制简单，联网建网都容易。网络结构简单，便于管理，控制简单，联网建网都容易。（2）网络延时时间较短，误码率较低。网络延时时间较短，误码率较低。（3）网络共享资源能力较差，通信线路利用率不高。网络共享资源能力较差，通信线路利用率不高。（4）结点间的通信必须经过中央结点进行转接，中央结点负担太结点间的通信必须经过中央结点进行转接，中央结点负担太高，高，工作复杂。工作复杂。（5）现有的数据处理和声音通信的信息网大多采用星型网络结构。现有的数据处理和声音通信的信息网大多采用星型网络结构。电路交换技术电路交换技术在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定的通信电路，通信在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定的通信电路，通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束。这种方式的优点是双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束。这种方式的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性强，时延小，交换设在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性强，时延小，交换设备成本较低，但同时带来的缺点是网络的利用率不高，一旦电路被建立不管通信备成本较低，但同时带来的缺点是网络的利用率不高，一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态，分配的电路都一直被占用双方是否处于通话状态，分配的电路都一直被占用报文交换报文交换报文交换是将用户的报文存储在交换设备的存储器中（内存或外存），当所需输报文交换是将用户的报文存储在交换设备的存储器中（内存或外存），当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储转发的方式转发的方式可以提高中继线和电路的利用率可以提高中继线和电路的利用率分组交换分组交换分组交换是将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块（称为分组或打包）分组交换是将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块（称为分组或打包），将这些分组以存储，将这些分组以存储转发的方式在网内传输。每一个分组信息都连有接收地址转发的方式在网内传输。每一个分组信息都连有接收地址和发送地址的标识。在分组交换网中，不同用户的分组数据均采用动态复用的技和发送地址的标识。在分组交换网中，不同用户的分组数据均采用动态复用的技术传送，即网络具有路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，所以术传送，即网络具有路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，所以线路利用率较高。线路利用率较高。环型网络拓扑环型网络拓扑n环型网络拓扑环型网络拓扑n特点特点环型网络拓扑结构指的是在网络中的各结点通环型网络拓扑结构指的是在网络中的各结点通过环路接口连在一条首尾相接的闭合环型通信过环路接口连在一条首尾相接的闭合环型通信线路中，环路上的任何结点均可以请求发送信线路中，环路上的任何结点均可以请求发送信息，请求一旦被批准，便可以向环路发送信息。息，请求一旦被批准，便可以向环路发送信息。环型网络拓扑结构上的所有微机环型网络拓扑结构上的所有微机都通过一条环型线首尾相连。环型网都通过一条环型线首尾相连。环型网络拓扑结构中的数据按照事先约定好络拓扑结构中的数据按照事先约定好的方向，从一个结点单向传送到另一的方向，从一个结点单向传送到另一个结点，没有路径的选择问题。个结点，没有路径的选择问题。由于环线是公用的，所以，一个由于环线是公用的，所以，一个结点发出的信息必须穿越环中所有的结点发出的信息必须穿越环中所有的环路接口，信息流中目的地址与环上环路接口，信息流中目的地址与环上某结点地址相符时，信息被该结点的某结点地址相符时，信息被该结点的环路接口所接收，而后，信息继续流环路接口所接收，而后，信息继续流向下一环路接口，一直流回到发送信向下一环路接口，一直流回到发送信息的环路接口结点为止。在整个发收息的环路接口结点为止。在整个发收信息过程中，任何一个接口损坏，将信息过程中，任何一个接口损坏，将导致整个网络瘫痪导致整个网络瘫痪1）信息在网络中沿固定方向流动，两个结点间仅有惟一的通路，大大简化了路径选择的控制。信息在网络中沿固定方向流动，两个结点间仅有惟一的通路，大大简化了路径选择的控制。（2）由于信息是串行穿过多个结点环路接口，所以，当结点过多时，影响传输的效率，使网络响由于信息是串行穿过多个结点环路接口，所以，当结点过多时，影响传输的效率，使网络响应时间变长。应时间变长。（3）环路中每一结点的收发信息均由环路接口控制，控制软件较简单。环路中每一结点的收发信息均由环路接口控制，控制软件较简单。（4）当网络固定后，其延时也确定，实时性强。当网络固定后，其延时也确定，实时性强。（5）在网络信息流动过程中，由于信息源结点到目的结点都要经过环路中各中间结点，所以，任在网络信息流动过程中，由于信息源结点到目的结点都要经过环路中各中间结点，所以，任何结点的故障都能导致环路失常，可靠性差。由于环路是封闭的，不易扩展。何结点的故障都能导致环路失常，可靠性差。由于环路是封闭的，不易扩展。树型网络拓扑树型网络拓扑n树型网络拓扑树型网络拓扑n特点特点树型网络拓扑结构是总线型网络的扩展，树型网络拓扑结构是总线型网络的扩展，它是在总线型网络上加分支形成的，该结它是在总线型网络上加分支形成的，该结构与构与DOS中的目录树结构相似，其传输介中的目录树结构相似，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路。质可有多条分支，但不形成闭合回路。树型网络结构是层次结构，它是一种在分级管理基础上的集中式网络，主要树型网络结构是层次结构，它是一种在分级管理基础上的集中式网络，主要通信是在上下级结点之间，最上层的结点称为通信是在上下级结点之间，最上层的结点称为根结点根结点，具有统管全网的能力，下，具有统管全网的能力，下面的结点称为面的结点称为子结点子结点，具有统管所在支路网部分结点的能力。一般一个分支结点，具有统管所在支路网部分结点的能力。一般一个分支结点的故障不影响到另一个分支结点的工作，任何一个结点发出的信息都可以传送到的故障不影响到另一个分支结点的工作，任何一个结点发出的信息都可以传送到整个传输介质，该网络也是整个传输介质，该网络也是广播式网络广播式网络，树型网上的链路具有一定的专用性，无，树型网上的链路具有一定的专用性，无须对原网作任何改动就可以扩充工作站。须对原网作任何改动就可以扩充工作站。（1）树型网络结构的通信线路较短，所以网络成本低。树型网络结构的通信线路较短，所以网络成本低。（2）由于树型网的链路具有一定的专用性，所以易于维护和扩充。）由于树型网的链路具有一定的专用性，所以易于维护和扩充。（3）在某一个分结点或连线上的故障将影响该支路网的正常工作。）在某一个分结点或连线上的故障将影响该支路网的正常工作。（4）树型网络结构较星型网复杂。）树型网络结构较星型网复杂。拓扑结构的选择n网络拓扑结构是网络的基本要素，处于基础的网络拓扑结构是网络的基本要素，处于基础的地位，选择合适的网络拓扑结构很重要。地位，选择合适的网络拓扑结构很重要。n确定拓扑结构，要考虑联网的确定拓扑结构，要考虑联网的计算机数量计算机数量、地理覆盖范围地理覆盖范围、网络结点变动网络结点变动的情况，以及今的情况，以及今后的后的升级或扩展升级或扩展因素。因素。n在实际组建网络时，其拓扑结构不一定是在实际组建网络时，其拓扑结构不一定是单一的，通常是这四种拓扑结构的综合单一的，通常是这四种拓扑结构的综合计算机网络模型计算机网络模型 nOSI参考模型 Open System Interconnection开放系统互联参考模型 作用：OSI是为不同开放系统的应用进程之间进 行通信所定义的标准nOSI模型的优点和目的网络体系结构网络体系结构计算机系统之间进行通信时必须有一种计算机系统之间进行通信时必须有一种高度的协调，既要在硬件上协调，也要高度的协调，既要在硬件上协调，也要在软件上协调，这样才能从物理上、逻在软件上协调，这样才能从物理上、逻辑上都结合起来。当多个开放系统都做辑上都结合起来。当多个开放系统都做到了这种协调，并构成一个完整的系统，到了这种协调，并构成一个完整的系统，才能构成计算机网络。这就是所谓的计才能构成计算机网络。这就是所谓的计算机网络体系结构算机网络体系结构什么是什么是OSI参考模型？参考模型？OSI(OSI(开放式系统互连参考模型开放式系统互连参考模型)是对怎样在是对怎样在电讯网络中任意两个点之间传输信息的参考模型电讯网络中任意两个点之间传输信息的参考模型的一种标准描述。它的目的是指导产品实现者以的一种标准描述。它的目的是指导产品实现者以便他们的产品能够始终与其他的产品合作。现在便他们的产品能够始终与其他的产品合作。现在此模型已成为一個主要的结构模型用于计算机之此模型已成为一個主要的结构模型用于计算机之间和网络间的通信。目前使用的大多数网络通信间和网络间的通信。目前使用的大多数网络通信协议都基于协议都基于 OSI OSI 模型的结构。模型的结构。OSI OSI 将其定义为将其定义为七层，即将网络计算机中有关活动信息的任务划七层，即将网络计算机中有关活动信息的任务划分为七个更小、更易于处理的任务组。一个任务分为七个更小、更易于处理的任务组。一个任务或任务组被分配到一个或任务组被分配到一个 OSI OSI 层。每一层都是独层。每一层都是独自存在的，因此分配到各层的任务能够独立地执自存在的，因此分配到各层的任务能够独立地执行。这样使得由其中某层提供的解决方案能够在行。这样使得由其中某层提供的解决方案能够在不影响其他层的情况下被更新。不影响其他层的情况下被更新。“开放开放”这个词表示：只要遵循这个词表示：只要遵循OSIOSI标准，标准，一个系统可以和位于世界上任何地方的、也遵循一个系统可以和位于世界上任何地方的、也遵循OSIOSI标准的其他任何系统进行连接标准的其他任何系统进行连接 OSIOSI模型的优点和目的模型的优点和目的 OSI OSI是一个描述性的模型。它超越了具体的是一个描述性的模型。它超越了具体的物理实体或软件物理实体或软件,从理论上讲解决了不同计算机从理论上讲解决了不同计算机及外设，不同的计算机网络中间的相互通信的问及外设，不同的计算机网络中间的相互通信的问题，成为计算机网络通信标准。题，成为计算机网络通信标准。OSI OSI模型的优点模型的优点可以概括为以下几点可以概括为以下几点:简化相关的网络操作简化相关的网络操作提供即插既用的兼容性和不同厂商之间集成的提供即插既用的兼容性和不同厂商之间集成的标准化接口。标准化接口。使工程师们能专注于设计和优化不同的网络互使工程师们能专注于设计和优化不同的网络互连设备的互操作性。连设备的互操作性。防止一个区域的网络变化影响另一个区域的网防止一个区域的网络变化影响另一个区域的网络，因此，每一个区域的网络都能单独快速地升络，因此，每一个区域的网络都能单独快速地升级。级。把复杂的网络连接问题分解成小的简单的问题，把复杂的网络连接问题分解成小的简单的问题，易于学习的操作易于学习的操作 n 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 物理层物理层在这7个标准层中，每一层使用下一层的服务，并直接对上一层提供服务OSI/RM只给出了计算机网络的一只给出了计算机网络的一些原则性说明，并不是一个具体些原则性说明，并不是一个具体的网络。它将整个网络的功能划的网络。它将整个网络的功能划分成七个层次。层与层之间的联分成七个层次。层与层之间的联系是通过各层之间的接口来进行系是通过各层之间的接口来进行的，上层通过接口向下层提出服的，上层通过接口向下层提出服务请求，而下层通过接口向上层务请求，而下层通过接口向上层提供服务。两个用户计算机通过提供服务。两个用户计算机通过网络进行通信时，除物理层之外，网络进行通信时，除物理层之外，其余各对等层之间均不存在直接其余各对等层之间均不存在直接的通信关系，而是通过各对等层的通信关系，而是通过各对等层之间的通信协议来进行通信（用之间的通信协议来进行通信（用虚线连接），只有两物理层之间虚线连接），只有两物理层之间通过传输介质进行真正的数据通通过传输介质进行真正的数据通信信物理层u物理层u功能1.串行或并行2.半双工或全双工3.同步或异步传输u工作方式物理层物理层 七层结构的最低层。负责二进制七层结构的最低层。负责二进制流的传输，此层只看到流的传输，此层只看到0 0和和1 1。物理层是。物理层是网络接口卡网络接口卡(NIC)(NIC)与网络电缆的接口。与网络电缆的接口。NICNIC将数据帧传送到网络中的其他计算将数据帧传送到网络中的其他计算机或者是从其他计算机接收数据帧，具机或者是从其他计算机接收数据帧，具体使用什么样的体使用什么样的NICNIC，要根据物理网络，要根据物理网络介质判断。物理层仅仅负责从一台计算介质判断。物理层仅仅负责从一台计算机到另一台计算机发送比特位机到另一台计算机发送比特位(比特位比特位是数字通信的二进制是数字通信的二进制0 0和和1)1)，而并不关，而并不关心比特位的含义。物理层处理与网络的心比特位的含义。物理层处理与网络的物理连接和信号的发送与传输物理连接和信号的发送与传输 物理媒体和互连设备物理媒体和互连设备 通信媒体不属于物理层通信媒体不属于物理层,但一般的做法是将其但一般的做法是将其放在物理层一起讨论。要传递信息就要利用这些物放在物理层一起讨论。要传递信息就要利用这些物理媒体理媒体,主要的媒体有双绞线、同轴电缆、光纤等主要的媒体有双绞线、同轴电缆、光纤等有线通信线路或微波、通信卫星等无线通信线路有线通信线路或微波、通信卫星等无线通信线路,但具体的物理媒体并不在但具体的物理媒体并不在OSIOSI的的7 7层之内层之内,有人把物有人把物理媒体看成是第理媒体看成是第0 0层层,物理层的主要任务就是为它的物理层的主要任务就是为它的上一层提供一个物理连接上一层提供一个物理连接,也可以把它的主要任务也可以把它的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性描述为确定与传输媒体的接口的一些特性,即机械即机械特性、电气特性、功能特性以及规程特性特性、电气特性、功能特性以及规程特性,如规定如规定了使用电缆和接头的类型、传送信号的电压等了使用电缆和接头的类型、传送信号的电压等,在在这一层这一层,数据还没有被组织数据还没有被组织,仅作为原始的位流或电仅作为原始的位流或电气电压处理。单位是比特气电压处理。单位是比特 物理层的主要功能物理层的主要功能物理层的具体功能如下：物理层的具体功能如下：为数据端设备提供传送数据的通路，数据通路可为数据端设备提供传送数据的通路，数据通路可以是一个物理媒体，也可以是多个物理媒体连接而以是一个物理媒体，也可以是多个物理媒体连接而成。一次完整的数据传输，包括激活物理连接，传成。一次完整的数据传输，包括激活物理连接，传送数据，终止物理连接。所谓激活，就是不管有多送数据，终止物理连接。所谓激活，就是不管有多少物理媒体参与，都要在通信的两个数据终端设备少物理媒体参与，都要在通信的两个数据终端设备之间连接起来，形成一条通路。之间连接起来，形成一条通路。传输数据。物理层要形成适合数据传输需要的实传输数据。物理层要形成适合数据传输需要的实体，为数据传送服务。一是要保证数据能在其上正体，为数据传送服务。一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的带宽（带宽是指每秒钟确通过，二是要提供足够的带宽（带宽是指每秒钟内能通过的比特内能通过的比特 BIT BIT数），以减少信道上的拥数），以减少信道上的拥塞。传输数据的方式能满足点到点，一点到多点，塞。传输数据的方式能满足点到点，一点到多点，串行或并行，半双工或全双工，同步或异步传输的串行或并行，半双工或全双工，同步或异步传输的需要。需要。完成物理层的一些管理工作完成物理层的一些管理工作 异步传输（异步传输（Asynchronous Asynchronous Transmission Transmission）异步传输将比特分成小组进行传送，异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是小组可以是8 8位的位的1 1个字符或更长。发送方个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方从不知道它们会在什么时候到达。方从不知道它们会在什么时候到达。异步传输存在一个潜在的问题，即异步传输存在一个潜在的问题，即接收方并不知道数据会在什么时候到达。接收方并不知道数据会在什么时候到达。在它检测到数据并做出响应之前，第一个在它检测到数据并做出响应之前，第一个比特已经过去了。因此，每次异步传输的比特已经过去了。因此，每次异步传输的信息都以一个起始位开头，它通知接收方信息都以一个起始位开头，它通知接收方数据已经到达了，这就给了接收方响应、数据已经到达了，这就给了接收方响应、接收和缓存数据比特的时间；在传输结束接收和缓存数据比特的时间；在传输结束时，一个停止位表示该次传输信息的终止时，一个停止位表示该次传输信息的终止 同步传输（同步传输（Synchronous Synchronous Transmission Transmission）同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符，每个字符都有自己的开始位和停止发送每个字符，每个字符都有自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组位，而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧，或简称为帧。合称为数据帧，或简称为帧。数据帧的第一部分包含一组同步字符，它是一数据帧的第一部分包含一组同步字符，它是一个独特的比特组合，类似于前面提到的起始位，用个独特的比特组合，类似于前面提到的起始位，用于通知接收方一个帧已经到达，但它同时还能确保于通知接收方一个帧已经到达，但它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致，使接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致，使收发双方进入同步。收发双方进入同步。帧的最后一部分是一个帧结束标记。与同步字帧的最后一部分是一个帧结束标记。与同步字符一样，它也是一个独特的比特串，类似于前面提符一样，它也是一个独特的比特串，类似于前面提到的停止位，用于表示在下一帧开始之前没有别的到的停止位，用于表示在下一帧开始之前没有别的即将到达的数据了。即将到达的数据了。同步传输通常要比异步传输快速得多。接收方同步传输通常要比异步传输快速得多。接收方不必对每个字符进行开始和停止的操作。一旦检测不必对每个字符进行开始和停止的操作。一旦检测到帧同步字符，它就在接下来的数据到达时接收它到帧同步字符，它就在接下来的数据到达时接收它们。另外，同步传输的开销也比较少们。另外，同步传输的开销也比较少 并行传输和串行传输并行传输和串行传输根据组成字符的各个二进制位是否同时传输，字符编根据组成字符的各个二进制位是否同时传输，字符编码在信源码在信源/信宿之间的传输分为信宿之间的传输分为并行传输并行传输和和串行传输串行传输两种两种方式方式并行传输：并行传输：字符编码的各位（比特）同时传输（一次多位）字符编码的各位（比特）同时传输（一次多位）串行传输：串行传输：将组成字符的各位串行地发往线路（一次一位）将组成字符的各位串行地发往线路（一次一位）单工、半双工和全双工的定义单工、半双工和全双工的定义单工：单工：如果在通信过程的任意时如果在通信过程的任意时刻，信息只能由一方刻，信息只能由一方A A传到另一传到另一方方B B，则称为单工。，则称为单工。半双工：半双工：如果在任意时刻，信息如果在任意时刻，信息既可由既可由A A传到传到B B，又能由，又能由B B传传A A，但只能由一个方向上的传输存但只能由一个方向上的传输存在，称为半双工传输。在，称为半双工传输。全双工：全双工：如果在任意时刻，线路如果在任意时刻，线路上存在上存在A A到到B B和和B B到到A A的双向信号的双向信号传输，则称为全双工。传输，则称为全双工。数据链路层n描述n主要功能n工作方式n需要解决的问题数据链路层的概念数据链路层的概念实现数据的无差错传送。它接收物理层的原始数据位流以实现数据的无差错传送。它接收物理层的原始数据位流以组成帧组成帧(位组位组)，并在网络设备之间传输。帧含有源站点和目的，并在网络设备之间传输。帧含有源站点和目的站点的物理地址。站点的物理地址。数据链路层可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终端数据链路层可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终端设备间的数据通信提供传输媒体及其连接。媒体是长期的设备间的数据通信提供传输媒体及其连接。媒体是长期的,连连接是有生存期的。在连接生存期内收发两端可以进行不等的一接是有生存期的。在连接生存期内收发两端可以进行不等的一次或多次数据通信。每次通信都要通过建立通信联络和拆除通次或多次数据通信。每次通信都要通过建立通信联络和拆除通信联络两过程。这种建立起来的数据收发关系就叫做信联络两过程。这种建立起来的数据收发关系就叫做数据链路数据链路。而在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而而在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错产生差错,为了弥补物理层上的不足为了弥补物理层上的不足,为上层提供无差错的数据为上层提供无差错的数据传输传输,就要能对数据进行检错和纠错。数据链路的建立、拆除就要能对数据进行检错和纠错。数据链路的建立、拆除,对数据的检错、纠错是数据链路的基本任务对数据的检错、纠错是数据链路的基本任务。根据所使用的协议，数据链路层传递一个数据帧到物理根据所使用的协议，数据链路层传递一个数据帧到物理层并等待接收应答，如果没有发送成功或者没有收到应答，数层并等待接收应答，如果没有发送成功或者没有收到应答，数据链路层将重发数据帧。当然，等待与重发的数量与时间受协据链路层将重发数据帧。当然，等待与重发的数量与时间受协议与设置的控制。电子和电气工程师协会议与设置的控制。电子和电气工程师协会(IEEE)将数据链路层将数据链路层分成了两个子层：介质访问控制分成了两个子层：介质访问控制(MAC)与逻辑链路控制与逻辑链路控制(LLC)，这两个子层分担了数据链路层的职责这两个子层分担了数据链路层的职责MACMACMACMAC负责将数据帧无差错地发送负责将数据帧无差错地发送到物理层或者无差错地接收来自物到物理层或者无差错地接收来自物理层的数据帧。理层的数据帧。MACMAC是较低级的子层，是较低级的子层，包括包括NICNIC及其软件驱动程序。网络错及其软件驱动程序。网络错误在误在MACMAC层检测，结果将通知层检测，结果将通知LLCLLC。MACMAC规范要求每块规范要求每块NICNIC有惟一的物理有惟一的物理地址。地址。LLCLLC通过服务访问点通过服务访问点(SAP)管理管理通信服务。通信服务。SAP是到上层协议初始化是到上层协议初始化数据传送的矢量，利用数据传送的矢量，利用SAP，LLC就就能判断将上级模型层中的数据发往何能判断将上级模型层中的数据发往何处。处。LLC还负责错误通知，这样就能还负责错误通知，这样就能设计设计LLC去执行错误恢复与重发去执行错误恢复与重发(服务访问点服务访问点SAP是相邻两层实体是相邻两层实体之间通过接口调用服务或提供服务的之间通过接口调用服务或提供服务的联系点。每个联系点。每个SAP都有一个唯一地标都有一个唯一地标明它的地址明它的地址)数据链路层的主要功能数据链路层的主要功能 链路层是为网络层提供数据传送服务的链路层是为网络层提供数据传送服务的,这种服这种服务是依靠本层具备的功能以及物理层提供的服务来实现。务是依靠本层具备的功能以及物理层提供的服务来实现。链路层应具备如下功能链路层应具备如下功能:链路连接的建立、拆除、分离。链路连接的建立、拆除、分离。帧定界和帧同步。链路层的数据传输单元是帧帧定界和帧同步。链路层的数据传输单元是帧,协议不协议不同，帧的长短和界面也有差别同，帧的长短和界面也有差别,但无论任何协议必须对帧但无论任何协议必须对帧进行定界。进行定界。顺序控制顺序控制,指对帧的收发顺序的控制。指对帧的收发顺序的控制。差错检测和恢复。差错检测多用方阵码校验和循环冗差错检测和恢复。差错检测多用方阵码校验和循环冗余码校验来检测信道上的数据的误码余码校验来检测信道上的数据的误码,而帧丢失等则可以而帧丢失等则可以用序号检测。各种错误的恢复则依靠反馈重发技术来完用序号检测。各种错误的恢复则依靠反馈重发技术来完成。成。流量控制流量控制,以防止高速发送方的数据将低速的接受方以防止高速发送方的数据将低速的接受方“淹没淹没”。还有链路标识等。还有链路标识等。数据链路层需要解决的问题是：数据链路层需要解决的问题是：解决由于帧的破坏、丢失和重解决由于帧的破坏、丢失和重复的问题。复的问题。防止高速的发送方的数据把低防止高速的发送方的数据把低速的接收方速的接收方“淹没淹没”，故需要某，故需要某种流量调节控制。种流量调节控制。如果线路用于双向传输，数据如果线路用于双向传输，数据链路软件还必须解决新的麻烦，链路软件还必须解决新的麻烦，即从即从A A到到B B数据确认帧将同从数据确认帧将同从B B到到A A的数据帧竞争线路的使用权。的数据帧竞争线路的使用权。网络层网络层n描述n主要功能n提供的服务方式 在计算机网络中进行通信的两个计算机之间在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过