网络体系结构与协议

第0章网络体系结构与协议0.1层次结构与OSI参考模型0.1.1网络体系结构不同的操作系统不同的硬件体系不同的通信网络不同的辅助设备发起通信的计算机必须将数据通信的通路激活告诉网络如何识别接收计算机查明接收计算机是否准备好接收查明接收计算机的文件管理程序是否准备好接收文件文件格式如何转换出现差错如何处理邮寄信件：1、人写信理解语言（约定可理解的语言）约定（对方）2、人封装（信封、邮票）约定（邮局）3、邮局分拣（自）包装约定（运输）4、运输运送（自）（时间地点）约定（邮局）5、运输接送（自）（时间地点）约定（邮局）6、邮局拆包、装分拣（自）约定（用户）7、邮局送达（自）约定（用户）8、人拆信、9、人阅读约定写信——翻译——封装——安全——保护——送达——保护——安全——解封——翻译——阅读1、各种约定都是为了一个目标：将邮件送达目的2、不同级别做不同的事情3、同级之间有约定4、向下级之间有约定5、存在上下（因果）关系和水平关系高层之间的信访，写，翻译，封装，检查，密封，传送，解封，安全检查，拆信，翻译，0.1.2网络层次结构的基本概念1、层次结构网络体系结构模型=层次结构模型将一个复杂系统的设计问题分解成多个层次分明的局部问题特点：各层之间是独立的。灵活性好。结构上可分割开。易于实现和维护。能促进标准化工作。关系：下层为上层提供服务上层利用下层提供的服务完成自己的功能，同时为更上层提供服务水平：同层之间的关系垂直：同一系统上下关系进程：为实现某一功能的特定的指令程序实体：(entity)这一名词表示任何发送或接收信息的硬件或软件进程。（系统结构中使用）。协议：是控制两个对等实体进行通信的规则的集合，协议的实现保证了能够向上一层提供服务。服务：OSI各层为其上一层的实体进行的工作称服务访问点：系统中相邻两层之间实体进行交互（交换信息）的地方，称服务访问点SAP(ServiceAccessPoint)接口：原语：上层使用下层提供的服务必须通过下层一些命令，命令成为服务原语。服务用户与服务提供者之间要进行信息交互，交互的信息即为服务原语。2、网络协议网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。包括：同等（对等）层协议、接口层协议协议的构成：语义：（讲什么）语法：（如何讲）语序：（讲的顺序）3、服务原语服务用户与服务提供者之间要进行信息交互，交互的信息即为服务原语。请求Request源（N+1）实体----源（N）实体指示Indication目的（N）实体-----目的（N+1）实体响应Response目的（N+1）实体----目的（N）实体证实Confirm源（N）实体-----源（N+1）实体4、服务形式0.1.3OSI参考模型1、模型的提出1974年，美国的IBM公司宣布了它研制的系统网络体系结构SNA(SystemNetworkArchitecture)。多种网络体系结构：1974年，国际标准化组织ISO于1977年成立了专门机构研究该问题。不久，他们就提出一个试图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架，即著名的开放系统互连基本参考模型OSI/RM(OpenSystemsInterconnectionReferenceModel)，简称为OSI。2、模型目的P573、模型构成OSI参考模型共七层，自下而上1——7层7应用层（applicationlayer）6表示层（presentationlayer）5会话层（sessionlayer）4传输层（transportlayer）3网络层（networklayer）2数据链路层（Datalinklayer）1物理层（physicallayer）应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567提供应用程序间通信处理数据格式、数据加密等建立、维护和管理会话建立主机端到端连接寻址和路由选择提供介质访问、链路管理等比特流传输4、模型的优点：把复杂网络问题分解为小的简单的问题，各自专心做各自的事情提供了标准的接口各个厂家设计相互操作的网络设备，加快网络发展防止一个区域的变化影响到另一个区域，加快网络发展。0.1.4OSI参考模型中的数据流动0.1.5OSI参考模型中的数据流动过程0.1.6作业：1、什么是协议？2、OSI结构7层的名称及分布？3、网络体系结构的作用？4、用一个适当的例子说明，OSI中水平、垂直、进程、实体、协议、服务原语、服务访问点、接口的应用0.2物理层0.2.1物理层概述不是物理设备的描述不是设备之间的介质描述而是对介质之的比特流的描述。主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性0.2.2物理层功能和协议1、功能物理连接的建立、维持、拆除实体间信息按比特流传输4大特性匹配2、协议物理层的一些标准和协议早在OSI/TC97/C16分技术委员会成立之前就已制定并在应用了，OSI也制定了一些标准并采用了一些已有的成果。下面将一些重要的标准列出，以便读者查阅。ISO2110：称为“数据通信----25芯DTE/DCE接口连接器和插针分配”。它与EIA（美国电子工业协会）的“RS-232-C”标准基本兼容。ISO2593：称为“数据通信----34芯DTE/DCE----接口连接器和插针分配”。ISO4092：称为“数据通信----37芯DTE/DEC----接口连接器和插针分配”。与EIA的“RS-449”标准兼容。CCITTV.24：称为“数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备之间的接口电路定义表”。其功能与EIARS-232-C及RS-449兼容于100序列线上。0.2.3接口特性1、机械特性：物理特性，规定了DTE（数据终端设备）和DCE（数据电路端接设备）之间的连结器形式。接口多用接线器的形状和尺寸等。2、电气特性：DTE和DCE之间的连结器之间的多条线路，电压范围。3、功能特性：每条线的功能，接地、数据线、控制线、定时线。4、规程特性：功能执行顺序（建立、维持、拆除）。0.2.4典型的物理层标接口1、EIARS232DTE：数据终端设备（(DataTerminalEquipment）DCE：数据电路终端设备（(DatacircuitEquipment）0.3数据链路层物理层只是接收和发送一串比特流物理层不考虑信息的意义和结构0.3.1数据链路层概述1、基本概念链路(link)就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。数据链路(datalink)则是另一个概念。这是因为当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路上，还必须有一些必要通信协议来控制这些数据的传输链路分为物理链路和逻辑链路。物理链路就是上面所说的链路，而逻辑链路就是上面的数据链路，是物理链路加上必要的通信协议。帧：数据链路层的信息传输单位。在网络中通常通过网络适配器（NIC，网卡）实现数据链路层的功能2、数据链路层控制规程数据链路层控制规程：完成节点之间的通信是由一些规则和约定支配的，称数据链路层控制规程，可将不太可靠的物理链路实现可靠的数据传输。0.3.2数据链路层功能链路管理：数据链路的建立、维持和释放就叫做链路管理。帧同步:确定帧的开始与结束流量控制(flowcontrol)：差错控制：向前纠错，自动将差错纠正。差错检测，不做处理、重发。将数据和控制信息区分开：透明传输寻址0.3.3差错控制1、停止等待协议（补充）停止等待(stop-and-wait)协议是最简单但也是最基本的数据链路层协议数据传输状态：理想：1、链路理想，不出任何错2、数据传输多少，接收方，总能收到3、接收方的缓存无限大不会溢出在发送结点：（1）从主机取一个数据帧；（2）将数据帧送到数据链路层的发送缓存；（3）将发送缓存中的数据帧发送出去；（4）等待；（5）若收到由接收结点发过来的信息(此信息的格式与内容可由双方事先商定好)，则从主机取一个新的数据帧，然后转到（2）。在接收结点：（1）等待；（2）若收到由发送结点发过来的数据帧，则将其放入数据链路层的接收缓存；（3）将接收缓存中的数据帧上交主机；（4）向发送结点发一信息，表示数据帧已经上交给主机；（5）转到(1)。去掉前面两种假设，这时网络中数据传输数据就不能保证不出差错。1：A向B放送一个数据帧，当B收到数据，进行循环冗余校验（CRC），当数据正确，B向A发送ACK确认帧，A收到来自B的确认帧后继续向B发送数据。2：…..当数据出错，B向A发送NAK确认帧，3：A向B放送一个数据帧，A启动一个计时器，当数据丢失，B没有向A发送任何信息，A计时器超过一个规定周期，A重新发送数据。4：注意:1、传送的数据时新数据还是重传数据2、超时的原因3、接受方对数据的处理a：CRC校验——看数据是否正确b：丢弃——看数据是否已经收到0.3.4作业：1、简单表述七层协议的功能与特性2、数据链路层的功能3、绘制停等协议的4个示意图，并表述其数据传输过程0.4网络层0.5传输层0.6高层