计算机网络的层次化体系结构.ppt

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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合肥工业大学管理学院合肥工业大学管理学院丁丁 勇勇1计算机网络体系结构计算机网络体系结构本章主要内容本章主要内容3.1 3.1 3.1 3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2 OSI/RM3.2 OSI/RM的基本概念的基本概念3.3 3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议3.4 TCP/IP3.4 TCP/IP分层体系结构简介分层体系结构简介2计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构1.1.计算机网络体系结构的定义计算机网络体系结构的定义2.2.开放系统

2、互连参考模型的制定开放系统互连参考模型的制定3.OSI3.OSI参考模型的层次结构参考模型的层次结构4.OSI4.OSI参考模型的各层的主要功能参考模型的各层的主要功能3计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 1.1.计算机网络体系结构的定义计算机网络体系结构的定义计算机网络体系结构是计算机网络体系结构是指网络的层次结构和协议集合。指网络的层次结构和协议集合。分层次的体系结构分层次的体系结构分层思想分层思想：将一个难：将一个难以处理的复杂问题分以处理的复杂问题分解为若干较容易处理解为若干较容易处理的小问题。的小问题。邮政通信：最高层是通信人层，双方必须

3、对信的格式、内容达成共识；邮政通信：最高层是通信人层，双方必须对信的格式、内容达成共识；中间层为邮局层，提供不同的传递速率、保密级别的通信服务，对信中间层为邮局层，提供不同的传递速率、保密级别的通信服务，对信件进行分拣、包装、发送、投递和差错处理；下层为运输层，负责运件进行分拣、包装、发送、投递和差错处理；下层为运输层，负责运输管理，完成运输任务。将邮包准确、及时地交付对方邮局。输管理，完成运输任务。将邮包准确、及时地交付对方邮局。n各层之间相对独立各层之间相对独立n灵活性好灵活性好n结构上可以分割开，各层可以选择最合适的实现技术。结构上可以分割开，各层可以选择最合适的实现技术。n易于实现和维

4、护易于实现和维护n能促进标准化工作能促进标准化工作 分层结构的优点：分层结构的优点：4计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构1.计算机网络体系结构的定义计算机网络体系结构的定义网络协议网络协议在网络中，为了进行数据通信而建立的规则、标准或约在网络中，为了进行数据通信而建立的规则、标准或约定称为网络协议。网络协议含有三个要素。定称为网络协议。网络协议含有三个要素。n语义：语义：构成协议的构成协议的协议元素协议元素的含义，的含义，不同类型的协不同类型的协 议元素规定了通信双方所要表达的不同内容。议元素规定了通信双方所要表达的不同内容。n语法：语法：数据或控

5、制信息的数据结构形式或格式。数据或控制信息的数据结构形式或格式。n时序：时序：事件的执行顺序。事件的执行顺序。网络协议实质上是计算机间通信时所使用的一种语言，网络协议实质上是计算机间通信时所使用的一种语言，它是计算机网络不可缺少的组成部分。它是计算机网络不可缺少的组成部分。协议元素是指控制信协议元素是指控制信息或命令及应答。息或命令及应答。5计算机网络体系结构计算机网络体系结构两个计算机交换文件 文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块只看这两个文件传送模块好像文件及文件传送命令是按照水平方向的虚线传送的把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块划分层次的概念举例 6计算机网络体系

6、结构计算机网络体系结构划分层次的概念举例 再设计一个通信服务模块再设计一个通信服务模块 文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块只看这两个通信服务模块好像可直接把文件可靠地传送到对方把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块通信服务模块通信服务模块7计算机网络体系结构计算机网络体系结构再设计一个网络接入模块再设计一个网络接入模块 文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块通信服务模块通信服务模块网络接入模块网络接入模块通信网络网络接口网络接口网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。划分层次的概念举例 8计算机网络体系结构计算机网络体系结构

7、3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构2.开放系统互连参考模型的制定开放系统互连参考模型的制定各种体系结构的诞生各种体系结构的诞生1974年，年，IBM制定了自己的系统网络体系结制定了自己的系统网络体系结构构SNADNADigital公司公司BNA宝来机器公司宝来机器公司DSAHoneywell公司公司1979年，年，TCP/IP协议形成协议形成(网际协议组网际协议组)1983年，年，ISO 7498国际标准的诞生国际标准的诞生形成开放形成开放系统互连参考模型的正式文件，即系统互连参考模型的正式文件，即OSI参考模型，参考模型，记为记为OSI/RM，简称简称OSI。9计算机网络体系结构计

8、算机网络体系结构3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 3.OSI 3.OSI参考模型的层次结构参考模型的层次结构OSI将网络结构划分为七层，每一层均有自己的将网络结构划分为七层，每一层均有自己的一套功能集，并与紧邻的上层和下层交互作用。一套功能集，并与紧邻的上层和下层交互作用。在顶层，应用层与用户使用的软件（如字处理程在顶层，应用层与用户使用的软件（如字处理程序或电子表格程序）进行交互。序或电子表格程序）进行交互。底层（物理层）与传输媒体相连接。底层（物理层）与传输媒体相连接。总的说来，在顶端与底端之间的每一层均能确保总的说来，在顶端与底端之间的每一层均能确保数据以一种可读、无错、排序

9、正确的格式被发送。数据以一种可读、无错、排序正确的格式被发送。10计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构OSIOSI参考模型的层次结构表参考模型的层次结构表 层号层号 层的名称层的名称 英文名称英文名称 英文缩写英文缩写 应用层应用层 Application Layer A 表示层表示层 Presentation Layer P会话层会话层 Session Layer S运输层运输层 Transport Layer T网络层网络层 Network Layer N数据链路层数据链路层 Data Link Layer DL物理层物理层 Physical L

10、ayer PH11计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构图图3.1 3.1 开放系统互联参考模型分层示意图开放系统互联参考模型分层示意图12计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构4.OSI4.OSI参考模型的各层的主要功能参考模型的各层的主要功能物理层物理层物理层的作用：是在一条物理传输媒体上，实现数物理层的作用：是在一条物理传输媒体上，实现数据链路实体间透明地传送据链路实体间透明地传送比特流，尽量屏蔽不同媒比特流，尽量屏蔽不同媒体和设备的差异体和设备的差异。物理层协议产生并检测电压以便发送和接收携带数物理层协

11、议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。据的信号。物理层上所传数据的单位是物理层上所传数据的单位是比特，一般都是串行传比特，一般都是串行传输。输。介质介质？13计算机网络体系结构计算机网络体系结构物理层的特性物理层的特性 先介绍计算机网络中的两类设备先介绍计算机网络中的两类设备 （1）DTE设备设备(data terminal equipment)具有一定具有一定数据处理能力数据处理能力以及以及接收和发送数据能力接收和发送数据能力的设的设备，备，DTE设备是网络数据的源和宿。但其所发出的信号设备是网络数据的源和宿。但其所发出的信号不能直接送到网络的传输介质上。不能直接送到网络的传输介质上

12、。（2）DCE设备设备(data circuit-terminating equipment)DCE设备在设备在DTE与传输网络之间提供与传输网络之间提供信号变换信号变换和和编码编码功能，并负责功能，并负责建立、保持和释放数据链路建立、保持和释放数据链路。如调制解调。如调制解调器、通信处理机等。器、通信处理机等。4.OSI参考模型的各层的主要功能参考模型的各层的主要功能 物理层物理层14计算机网络体系结构计算机网络体系结构图图 DTE通过通过DCE与传输网络与传输网络相连相连采用电话网络传输，采用电话网络传输，DCE为调制解调器为调制解调器对分组交换网，对分组交换网，DCE是通信处理机是通信处

13、理机4.OSI参考模型的各层的主要功能参考模型的各层的主要功能物理层物理层15计算机网络体系结构计算机网络体系结构物理层的四个特性物理层的四个特性机械特性机械特性电气特性电气特性功能特性功能特性规程特性规程特性 用于描述用于描述DTEDTE、DCEDCE以及以及DCEDCE与传输介质之间接口的与传输介质之间接口的一系列标准。一系列标准。4.OSI参考模型的各层的主要功能参考模型的各层的主要功能 物理层物理层16计算机网络体系结构计算机网络体系结构（1 1）机械特性）机械特性规定接口所用连接器的形状、几何尺寸、引线数量、规定接口所用连接器的形状、几何尺寸、引线数量、排列方式、固定和锁定装置等。如

14、排列方式、固定和锁定装置等。如ISO2110标准定标准定义了义了25引脚的引脚的DB25插头座，包括它的尺寸和固定插头座，包括它的尺寸和固定方式。方式。（2 2）电气特性）电气特性 在在DTE与与DCE之间有多条引线，电气特性定义了引之间有多条引线，电气特性定义了引线的电气连接方式、发送器和接收器的电气参数，线的电气连接方式、发送器和接收器的电气参数，包括信号源的输出阻抗、负载的输入阻抗、信号包括信号源的输出阻抗、负载的输入阻抗、信号“1”和和“0”的电压范围、传输速率和距离的限制的电压范围、传输速率和距离的限制等。等。4.OSI参考模型的各层的主要功能参考模型的各层的主要功能 物理层物理层1

15、7计算机网络体系结构计算机网络体系结构（3 3）功能特性）功能特性对接口连线的功能给出确切的定义，说明某条线路上出对接口连线的功能给出确切的定义，说明某条线路上出现的某一电平的电压所表示的意义。与功能特性有关的现的某一电平的电压所表示的意义。与功能特性有关的国际标准有国际标准有CCITT V.24和和X.21。计算机异步通信时。计算机异步通信时DTE/DCE间的连接就是采用前者。间的连接就是采用前者。（4 4）规程特性）规程特性 定义了在物理连接的建立、维护和释放时，定义了在物理连接的建立、维护和释放时，DCE/DTE 双方在各电路上的动作序列。双方在各电路上的动作序列。4.OSI参考模型的各

16、层的主要功能参考模型的各层的主要功能 物理层物理层18计算机网络体系结构计算机网络体系结构4.OSI参考模型的各层的主要功能参考模型的各层的主要功能 物理层物理层19计算机网络体系结构计算机网络体系结构 物理层标准实例物理层标准实例-RS-232-C-RS-232-CRS-232-C规范了计算机与调制解调器间的一个串行物规范了计算机与调制解调器间的一个串行物理接口标准。理接口标准。是电子工业协会是电子工业协会EIA(Electronic Industries Association)1969年制定的标准。年制定的标准。在该标准中，计算机被称为在该标准中，计算机被称为数据数据终端设备终端设备DT

17、E，调制解调器被称为，调制解调器被称为数据电路端接设备数据电路端接设备DCE。PSTNDTE 计算机计算机DCE MODEMRS-232-C接口接口DTE 计算机计算机DCE MODEMRS-232-C接口接口4.OSI参考模型的各层的主要功能参考模型的各层的主要功能 物理层物理层20计算机网络体系结构计算机网络体系结构RS-232-C的机械特性的机械特性n25芯或芯或9芯芯D型连接器，型连接器，DTE侧为插针，侧为插针，DCE侧为插侧为插孔。孔。n具体排列、尺寸、拴锁等。具体排列、尺寸、拴锁等。25芯的芯的RS-232-C9芯的芯的RS-232-C4.OSI参考模型的各层的主要功能参考模型的

18、各层的主要功能 物理层物理层21计算机网络体系结构计算机网络体系结构RS-232-C的功能特性的功能特性常用的几个信号说明常用的几个信号说明DTEDCETxD发送数据（发送数据（2）RxD接收数据（接收数据（3）RTS请求发送（请求发送（4）CTS清除发送（清除发送（5）DSR数据装置准备好（数据装置准备好（6）DTR数据终端准备好（数据终端准备好（20）CD载波检测（载波检测（8）RI振铃指示（振铃指示（22）GND信号地（信号地（7）4.OSI参考模型的各层的主要功能参考模型的各层的主要功能 物理层物理层22计算机网络体系结构计算机网络体系结构数据链路层数据链路层负责建立、维护和释放数据链

19、路的连接，在两个相负责建立、维护和释放数据链路的连接，在两个相邻结点间，实现无差错地传送以邻结点间，实现无差错地传送以帧帧为单位的数据为单位的数据。帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始（未帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始（未加工）数据，或称加工）数据，或称“有效荷载有效荷载”，还包括发送方和，还包括发送方和接收方的地址以及同步、差错、流量等控制信息。接收方的地址以及同步、差错、流量等控制信息。3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构OSI各层的主要功能各层的主要功能23计算机网络体系结构计算机网络体系结构网络层网络层选择合适的路由和交换结点，将选择合适的路由和交换结点，将分组分

20、组正确无误地正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。所传数据的单位是所传数据的单位是分组分组或或数据包数据包。路由选择、差错检测、顺序和流量控制。路由选择、差错检测、顺序和流量控制。提供数据报和虚电路两种分组传输服务提供数据报和虚电路两种分组传输服务 通信子网最多包括：物理层、数据链路层和网络层。通信子网最多包括：物理层、数据链路层和网络层。3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构OSI各层的主要功能各层的主要功能24计算机网络体系结构计算机网络体系结构运输层运输层根据通信子网的特性最佳地利用网络资源，并以可根据通信子网的特性最佳地

21、利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为两个端系统的会话层之间，靠和经济的方式，为两个端系统的会话层之间，建立一条运输连接，建立一条运输连接，以透明地传送以透明地传送报文报文。运输层运输层的任务就是为两个主机的会话层之间建立一的任务就是为两个主机的会话层之间建立一条运输连接，可靠、透明地传送报文，执行条运输连接，可靠、透明地传送报文，执行端端-端端或进程或进程-进程进程的差错控制、顺序和流量控制、管理的差错控制、顺序和流量控制、管理多路复用等。多路复用等。运输层位于高低层之间，运输层位于高低层之间，起桥梁或承上启下作用，起桥梁或承上启下作用，即弥补、加强网络层所提供的服务即弥补、加强网络层所提供

22、的服务。3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构OSI各层的主要功能各层的主要功能25计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构OSI各层的主要功能各层的主要功能运输层运输层26计算机网络体系结构计算机网络体系结构会话层：会话层：对数据传输的对数据传输的同步同步进行管理。它在两个进行管理。它在两个不同系统的互相通信的应用进程之间建立、组织不同系统的互相通信的应用进程之间建立、组织和协调交互。所传数据的单位是和协调交互。所传数据的单位是报文报文。表示层：表示层：向应用进程提供信息的向应用进程提供信息的语法语法表示，对不表示，对不同语法表示进行转换管理等，

23、使采用不同语法表同语法表示进行转换管理等，使采用不同语法表示的系统之间能进行通信。信息加密示的系统之间能进行通信。信息加密(和解密和解密)、正文压缩正文压缩(和还原和还原)。应用层：应用层：应用层是开放系统与用户应用进程的接应用层是开放系统与用户应用进程的接口，提供口，提供OSI用户服务、管理和分配网络资源。用户服务、管理和分配网络资源。例如，文件传送、电子邮件和网络管理。例如，文件传送、电子邮件和网络管理。3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构OSI各层的主要功能各层的主要功能27计算机网络体系结构计算机网络体系结构各层的最主要的功能归纳如下：各层的最主要的功能归纳如下：应用层应用层：

24、与用户应用进程的接口，即相当于：做什么？：与用户应用进程的接口，即相当于：做什么？表示层表示层：数据格式的转换，即相当于：对方看起来象什：数据格式的转换，即相当于：对方看起来象什么？么？会话层会话层：管理与数据传输的同步，即相当于：轮到谁讲：管理与数据传输的同步，即相当于：轮到谁讲话和从何处讲？话和从何处讲？运输层运输层：从端到端经网络透明地传送报文，即相当于：从端到端经网络透明地传送报文，即相当于：对方在何处？对方在何处？网络层网络层：分组传送、路由选择和流量控制，即相当于：分组传送、路由选择和流量控制，即相当于：走哪条路可到达该处？走哪条路可到达该处？数据链路层数据链路层：在链路上无差错地

25、传送帧，即相当于：每：在链路上无差错地传送帧，即相当于：每一步该怎样走？一步该怎样走？物理层物理层：将比特流送到物理媒体上传送，即相当于：对：将比特流送到物理媒体上传送，即相当于：对上一层的每一步应怎样利用物理媒体？上一层的每一步应怎样利用物理媒体？3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构OSI各层的主要功能各层的主要功能28计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构1.计算机网络体系结构的定义计算机网络体系结构的定义2.开放系统互连参考模型的制定开放系统互连参考模型的制定3.OSI参考模型的层次结构参考模型的层次结构4.OSI参考模型的各层的主要功能

26、参考模型的各层的主要功能29计算机网络体系结构计算机网络体系结构本章主要内容本章主要内容3.1 3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2 OSI/RM3.2 OSI/RM3.2 OSI/RM3.2 OSI/RM的基本概念的基本概念的基本概念的基本概念3.3 3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议3.4 TCP/IP3.4 TCP/IP分层体系结构简介分层体系结构简介30计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2 OSI/RM的基本概念的基本概念1.开放系统互联中的数据流动过程开放系统互联中的数据流动过程 2.协议、服务、服务原语、服务访问点协议、服务、服务原语、服务访问点3.连接服

27、务的类型连接服务的类型31计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2 OSI/RM的基本概念的基本概念1.1.开放系统互联中的数据流动过程开放系统互联中的数据流动过程 面面向向信信息息处处理理面面向向数数据据通通信信桥梁作用桥梁作用中继开放系统中继开放系统32计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2 OSI/RM的基本概念的基本概念发送端层层加控制信息，接收端层层剥去控制信息发送端层层加控制信息，接收端层层剥去控制信息 的的作用：作用：在数据的传送过程中，一旦出现差错，可以及时发在数据的传送过程中，一旦出现差错，可以及时发现并及时纠正，从而保证数据传送的现并及时纠正，从而保证数据传送的可靠性

28、可靠性。高一层数据不含低层协议控制信息，可以使得相邻高一层数据不含低层协议控制信息，可以使得相邻层之间保持层之间保持相对独立性相对独立性。这样，低层实现方法的变。这样，低层实现方法的变化不致影响高一层功能的执行。化不致影响高一层功能的执行。(N)PCI (N1)PDU -（N）SDU(服务数据单元服务数据单元)（N）层协议数据单元层协议数据单元（N）PDUN层层PDU的组成的组成33计算机网络体系结构计算机网络体系结构2.2.协议、服务、服务原语、服务访问点协议、服务、服务原语、服务访问点实体实体：能够实现对等层之间发送和接收信息的：能够实现对等层之间发送和接收信息的硬件硬件 或软件或软件进程

29、。进程。对等实体对等实体：不同开放系统的同一层相互交互的实体。：不同开放系统的同一层相互交互的实体。(N)协议协议：两个对等：两个对等(N)实体进行通信的规则的集合。实体进行通信的规则的集合。(N)服务服务：在在(N)协议控制下两个对等协议控制下两个对等(N)实体间的通实体间的通 信，使信，使(N)层能够向上一层层能够向上一层(即即(N+1)层层)提供的服务。提供的服务。(N)服务用户服务用户：接受：接受(N)服务的服务的(N+1)实体。实体。N层对等实体之间通信的结果层对等实体之间通信的结果（N）的服务）的服务服务原语服务原语 在同一开放系统中，在同一开放系统中，(N+1)实体向实体向(N)

30、实体请求服务时，实体请求服务时，服务用户和服务提供者之间要进行交互，交互的信息。服务用户和服务提供者之间要进行交互，交互的信息。3.2 OSI/RM的基本概念的基本概念34计算机网络体系结构计算机网络体系结构 ISO/OSI 的的4类服务原语类服务原语原语名称原语名称类别类别内容内容Request请求请求（N+1）层实体向（）层实体向（N）层实体发出请求，）层实体发出请求，希望得到某种服务希望得到某种服务Indication指示指示将某一事件的信息告诉上层实体将某一事件的信息告诉上层实体Response响应响应一个实体愿意响应某一事件一个实体愿意响应某一事件Confirm确认确认确认一个实体的

31、服务请求，并告诉它确认一个实体的服务请求，并告诉它 服务原语指出需要本地或远端的对等实体做哪些事情。服务原语指出需要本地或远端的对等实体做哪些事情。上层使用下层服务的方式是上、下层交换服务原语上层使用下层服务的方式是上、下层交换服务原语。2.2.协议、服务、服务原语、服务访问点协议、服务、服务原语、服务访问点3.2 OSI/RM的基本概念的基本概念35计算机网络体系结构计算机网络体系结构4 4种服务原语的关系简图种服务原语的关系简图2.2.协议、服务、服务原语、服务访问点协议、服务、服务原语、服务访问点3.2 OSI/RM的基本概念的基本概念36计算机网络体系结构计算机网络体系结构服务访问点服

32、务访问点(service access point，SAP)SAP是同一系统中是同一系统中相邻两层实体的逻辑接口，相邻两层实体的逻辑接口，或者说或者说(N)(N)层层SAPSAP就是就是(N+1)(N+1)层可以访问层可以访问N N层的地方。层的地方。在一个在一个系统的两层之间可以允许有多个服务访问点，每个系统的两层之间可以允许有多个服务访问点，每个SAP都有惟一的一个地址码，供服务用户间建立连接都有惟一的一个地址码，供服务用户间建立连接之用。之用。一般情况下，两个服务用户之间有一条一般情况下，两个服务用户之间有一条(N)(N)连接。连接。但但在多点连接和广播通信的情况下，一条连接可以超在多点

33、连接和广播通信的情况下，一条连接可以超过两个服务用户。在这种情况下，信息从一个源点过两个服务用户。在这种情况下，信息从一个源点出发可到达多个终点。出发可到达多个终点。2.2.协议、服务、服务原语、服务访问点协议、服务、服务原语、服务访问点3.2 OSI/RM的基本概念的基本概念37计算机网络体系结构计算机网络体系结构连接端点连接端点(connection end point，CEP)。一个服务访问一个服务访问点中可以有多个连接端点，以便每条连接的两端使用不点中可以有多个连接端点，以便每条连接的两端使用不同的连接端点。同的连接端点。图图3.2 连接与连接端点连接与连接端点2.2.协议、服务、服务

34、原语、服务访问点协议、服务、服务原语、服务访问点38计算机网络体系结构计算机网络体系结构连接复用：连接复用：一个一个(N)实体可以支撑多个实体可以支撑多个(N+1)实体。实体。连接分裂：连接分裂：一个一个(N+1)实体也可同时连接到实体也可同时连接到n个个(N)SAP上。上。图图3.3 SAP与上、下层实体的关系与上、下层实体的关系2.2.协议、服务、服务原语、服务访问点协议、服务、服务原语、服务访问点39计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2 OSI/RM的基本概念的基本概念3.3.连接服务的类型连接服务的类型面向连接的服务面向连接的服务（Connection-Oriented Serv

35、ice）两个（两个（N）对等实体在执行（对等实体在执行（N）协议进行通信、协议进行通信、交换之前，首先建立（交换之前，首先建立（N）连接，在交换数据期连接，在交换数据期间（间（N）实体为这个连接保留资源，数据交换完实体为这个连接保留资源，数据交换完毕拆除连接，释放所保留的资源。毕拆除连接，释放所保留的资源。无连接服务无连接服务（Connectionless Service）两个（两个（N）对等实体在执行（对等实体在执行（N）协议进行协议进行通信前不建立（通信前不建立（N）连接，在通信活动中随时发连接，在通信活动中随时发起数据单的传输，在数据传输时动态地分配下层起数据单的传输，在数据传输时动态地

36、分配下层资源。资源。40计算机网络体系结构计算机网络体系结构本章主要内容本章主要内容3.1 3.1 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2 OSI/RM3.2 OSI/RM的基本概念的基本概念3.3 3.3 3.3 3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议数据链路控制协议数据链路控制协议3.4 TCP/IP3.4 TCP/IP分层体系结构简介分层体系结构简介41计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议1 1、基本概念、基本概念2 2、数据链路层的主要功能、数据链路层的主要功能3 3、数据链路层提供的服务、数据链路层提供的服务4 4、数据链路层的简化模型、

37、数据链路层的简化模型5 5、数据链路层的流控技术、数据链路层的流控技术6 6、数据链路层的差错控制技术、数据链路层的差错控制技术7 7、面向比特的链路控制规程、面向比特的链路控制规程HDLCHDLC8 8、因特网的点对点协议、因特网的点对点协议PPPPPP42计算机网络体系结构计算机网络体系结构1.基本概念基本概念链路链路 指中间没有任何交换结点的点到点的指中间没有任何交换结点的点到点的物理线路。物理线路。数据链路数据链路 链路加上控制数据传输的规程链路加上控制数据传输的规程(规程由相应的软、规程由相应的软、硬实现硬实现)构成数据链路。当采用多路复用技术时，一构成数据链路。当采用多路复用技术时

38、，一条链路上可以有多条数据链路。数据链路也称为条链路上可以有多条数据链路。数据链路也称为逻逻辑链路辑链路，而，而链路通常称为链路通常称为物理链路物理链路。数据链路控制协议的作用（数据链路控制协议的作用（在数据链路层在数据链路层）在在不太可靠不太可靠的物理链路上，通过的物理链路上，通过数据链路层协数据链路层协议议，实现可靠的以，实现可靠的以帧帧为单位的数据传输。为单位的数据传输。3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议43计算机网络体系结构计算机网络体系结构数据链路层像个数字管道 常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传

39、输的数据单位是帧。而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。早期的数据通信协议曾叫作通信规程早期的数据通信协议曾叫作通信规程(procedure)。因因此在数据链路层，此在数据链路层，规程和协议是同义语。规程和协议是同义语。3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议基本概念基本概念结点结点帧帧44计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议2.数据链路层的主要功能数据链路层的主要功能 将从网络层接收的数据分割成可被物理层传输的帧。将从网络层接收的数据分割成可被物理层传输的帧。数据链路管理数据链路管理 建立、维持和释放数据链路建立、维持和释放数据链路帧的装配与分解帧的装

40、配与分解 帧的装配帧的装配:分组分组 帧帧;帧的分解帧的分解:帧帧 分组分组帧的同步帧的同步 数据以数据以帧帧发送，每个帧必须有发送，每个帧必须有起始起始和和结束结束标志，接收标志，接收端要能从比特流中准确地识别一个帧的开始和结束。端要能从比特流中准确地识别一个帧的开始和结束。流量控制与顺序控制流量控制与顺序控制 防止接收端缓存能力不足而造成的数据丢失。同时使帧防止接收端缓存能力不足而造成的数据丢失。同时使帧的接收顺序与帧的发送顺序一致。的接收顺序与帧的发送顺序一致。45计算机网络体系结构计算机网络体系结构差错控制差错控制 在通信过程中通常采用检错重发，一般重传在通信过程中通常采用检错重发，一

41、般重传816次仍失次仍失败，便作为不可恢复的故障向上层用户报告。败，便作为不可恢复的故障向上层用户报告。使接收端能区分数据和控制信息使接收端能区分数据和控制信息 数据和控制信息不仅在同一信道中传送，而且在许多情况数据和控制信息不仅在同一信道中传送，而且在许多情况下数据和控制信息还处于同一帧中。所以要采取相应措施下数据和控制信息还处于同一帧中。所以要采取相应措施使收方能将它们区别开来。使收方能将它们区别开来。透明传输透明传输 由于数据是随机组合，可能和某个控制信息完全一由于数据是随机组合，可能和某个控制信息完全一 样而被样而被收方误解，必须采取措施使收方不致将这样的数据当成某收方误解，必须采取措

42、施使收方不致将这样的数据当成某种控制信息，这就是透明传输。种控制信息，这就是透明传输。寻址寻址 既要将每一个帧都正确送到目的地，又要使接收方知道是既要将每一个帧都正确送到目的地，又要使接收方知道是那个站发送的。那个站发送的。3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议数据链路控制的主要功能数据链路控制的主要功能46计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议3.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向网络层提供三种类型的服务数据链路层向网络层提供三种类型的服务面向连接的服务面向连接的服务 最复杂、最可靠的一种服务。该服务包括三个过最复杂、最可靠的一种服务

43、。该服务包括三个过程：程：（1）建立连接）建立连接 （2）数据传送）数据传送 （3）数据链路的释放）数据链路的释放有确认、无连接的服务有确认、无连接的服务无确认、无连接的服务无确认、无连接的服务 47计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.3 数据链路层数据链路层4.数据链路层的简化模型数据链路层的简化模型局域网广域网主机 H1主机 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3电话网局域网主机 H1 向 H2 发送数据链路层高三层运输层网络层物理层链路层高三层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2从层次上来看数据的流动48计算机网络体系结构计算

44、机网络体系结构4.数据链路层的简化模型数据链路层的简化模型局域网广域网主机 H1主机 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3电话网局域网主机 H1 向 H2 发送数据链路层高三层运输层网络层物理层链路层高三层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2仅从数据链路层观察帧的流动49计算机网络体系结构计算机网络体系结构数据链路层主机 A缓存主机 BAP2AP1缓存发送方接收方帧高层帧4.数据链路层的简化模型数据链路层的简化模型比特流50计算机网络体系结构计算机网络体系结构链路是理想的传链路是理想的传输信道，即传输输信道，即传输完全可靠、不出完全可

45、靠、不出错、不丢失；错、不丢失；不论发方发送速不论发方发送速率快、慢，收方率快、慢，收方均能收下并上交均能收下并上交主机。主机。因此，产生了流控技术。因此，产生了流控技术。常用的流控技术有两种：常用的流控技术有两种：停等流控、滑动窗口流控停等流控、滑动窗口流控。5.数据链路的流控技术数据链路的流控技术 3.3 数据链路层数据链路层51计算机网络体系结构计算机网络体系结构数据帧和确认帧的发送时间关系 ABDATADATAACK传播时延 tp处理时间 tpr确认帧发送时间 ta传播时延 tp处理时间 tprtT时间 t两个成功发送的数据帧之间的最小时间间隔数据帧的发送时间tf设置的重传时间tout

46、52计算机网络体系结构计算机网络体系结构 设接收端的缓冲器具有接收设接收端的缓冲器具有接收N个帧的能力，可否在个帧的能力，可否在 接收接收K个帧时个帧时(K 11选择选择重重传传ARQ 1 1滑动窗口协议比较滑动窗口协议比较3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议 差错控制技术差错控制技术60计算机网络体系结构计算机网络体系结构检错、纠错技术检错、纠错技术（1）检错检错 通常采用通常采用循环冗余校验循环冗余校验(cyclic redundancy check，CRC)。CRC的基本思想是的基本思想是:先建立应发送的二进制数先建立应发送的二进制数 之间的数量关系，即发方对数据帧的二进制数按一定之

47、间的数量关系，即发方对数据帧的二进制数按一定 规则运算，产生二进制形式的校验码规则运算，产生二进制形式的校验码(循环冗余码循环冗余码)，随后把这些二进制数一起发送出去，接收方收到后按随后把这些二进制数一起发送出去，接收方收到后按 同样的规则检验这些二进制数之间的关系，从而可判同样的规则检验这些二进制数之间的关系，从而可判 断出传输过程中有无差错发生。断出传输过程中有无差错发生。3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议 差错控制技术差错控制技术61计算机网络体系结构计算机网络体系结构循环冗余校验循环冗余校验CRC62计算机网络体系结构计算机网络体系结构常用的常用的G(x)有如下几种：有如下几种：

48、CRC-12=x12+x11+x3+x2+x+1 CRC-16=x16+x15+x2+1CRC-CCITT=x16+x12+x5+1CRC-32=x32+x26+x23+x22+x16+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1循环冗余校验循环冗余校验CRC63计算机网络体系结构计算机网络体系结构G(x)Q(x)循环冗余校验循环冗余校验CRC64计算机网络体系结构计算机网络体系结构（2 2）纠错）纠错 通常的方法采用重传。通常的方法采用重传。确认帧确认帧ACK：收方收到一个正确的数据帧，则立即交：收方收到一个正确的数据帧，则立即交 付付给主机，同时向发方主机发送给主机，同时向发方主机

49、发送ACK。否认帧否认帧NAK：当发现差错时，收方向发方发送一个：当发现差错时，收方向发方发送一个NAK，要求发方重发出现差错的那个数据。，要求发方重发出现差错的那个数据。（3 3）帧丢失）帧丢失(超时丢弃机制超时丢弃机制)死锁死锁：如果发方发出的帧在传输中丢失：如果发方发出的帧在传输中丢失,收方因没有收收方因没有收到帧，不会向发方发任何应答帧，若发方要等收到应答到帧，不会向发方发任何应答帧，若发方要等收到应答帧后再发送下一帧，出现死锁。同理，若收方发给发方帧后再发送下一帧，出现死锁。同理，若收方发给发方的应答帧丢失，也会产生死锁。解决死锁问题的方法：的应答帧丢失，也会产生死锁。解决死锁问题的

50、方法：启动一个启动一个超时定时器超时定时器。3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议 差错控制技术差错控制技术65计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议图图3.7 在链路上数据帧的在链路上数据帧的3种传输情况种传输情况66计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.3 数据链路控制协议数据链路控制协议7.7.面向比特的链路控制规程面向比特的链路控制规程HDLCHDLC高级数据链路控制规程高级数据链路控制规程(或协议或协议)(high level)(high level data link controldata link control，HDLC)HDLC)。