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生秋符
7 years ago
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1 . 网络体系结构的概念. 网络体系结构的概念. ISO 的七层参考模型 (OSI/R). CP/IP 模型 (CP/IP Suite). 原理体系结构计算机网络的层次协议接口及服务的集合层次 : 一种结构化设计方法, 将网络功能分成一系列逻辑层次, 每一层完成一个相对独立的特定功能, 各层间经接口交换信息协议 : 为进行网络中的数据交换 ( 通信 ) 而建立的规则标准或约定 ( 协议要素 : 语义语法同步 ) 接口 : 相邻两层之间交互的界面, 定义相邻两层之间的原语操作及上层对下层的服务服务 : 某一层及其以下各层的一种能力, 通过接口提供给其相邻上层网络体系结构相关概念多层通信示例实体 : 任何可以发送或接收信息的硬件 / 软件进程, 每一层中的活跃元素对等实体 : 位于不同系统内同一层次的两个实体注意 : 协议作用在对等实体之间, 只有对等实体才能理解该层的协议协议栈 : 某一系统内的各层协议集, 如 CP/IP 协议栈中国教师 / 接口翻译 / 接口秘书消息你好 ALLO ELLO 传真对交谈内容的共识 P P P 用英语对话使用传真通信物理媒体 ELLO 传真德国教师 / 接口翻译 / 接口秘书示例 : 中德教师之间的讨论多层通信的实质多层通信的模型系统 A 系统 B 对等层实体之间虚拟通信下层向上层提供服务 N+ N N- 消息 P N+ P N P N- N+ N N- 实际通信在最底层完成 P P P 物理媒体 5 Pn n 层对等实体间的协议系统 A 到系统 B 的一个消息的传送 n+/n 接口 n 层服务 6 Dept. of Information & Communication Engineering, BII -

2 通信过程中的数据流变化示例与接口和服务相关的名词 5 P 5 P P P 服务提供者和服务用户 :N 层向 N+ 层提供服务, N 层实体称为服务提供者 ;N+ 层实体为服务用户服务访问点 (SAP): 接口上相邻两层实体交换信息之处服务数据单元 (SDU): 来自上一层, 需要在本层与对等实体交换的信息源主机 P 目的主机 7 8 与接口和服务相关的名词 ( 续 ) 相邻两层接口上的数据交换协议数据单元 (PDU): 对等实体之间交换的信息单元协议控制信息 (PCI): 对等实体之间交换信息时的控制信息 (N+) 层 (N+)PCI (N+)/N ICI (N+)PCI (N+)/N ICI (N+)PCI (N+)SDU (N+)SDU (N+)SDU (N+)PDU (N+)/N IDU 接口数据单元 (IDU): 相邻两层实体之间交换的信息单元 (N+)/N 接口接口控制信息 (ICI): 相邻两层实体之间交换信息时的控制信息 (N) 层 (N+)/N ICI (N)PCI (N)SDU (N)PCI (N)SDU (N) PDU 9 0. ISO 的七层参考模型 ISO 的七层参考模型 OSI/R: Open Systems Interconnection Reference odel,977 开始设计, 最后版本 ISO 798 于 98 形成物理层数据链路层与网络层组成通信子网传输层会话层表示层与组成资源子网 Application Layer Presentation Layer Session Layer ransport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer 系统 A 表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层协议表示层协议会话层协议传输层协议网络层协议数据链路层协议物理层协议物理媒介系统 B 表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层 Dept. of Information & Communication Engineering, BII -

3 物理层 (Physical Layer) 数据链路层 (Data Link Layer) 任务 : 透明地传送比特流要确定 : 传输介质接口的机械电气功能过程特性信号的表示编码译码方式位定时与同步任务 : 在相邻通信节点间无差错地传送以帧 (Frame) 为单位的数据将物理层不可靠的链路转换成对网络层而言可靠的数据链路要进行 : 组帧 ( 帧同步帧定界 ) 差错控制流量控制网络层 (Network Layer) 传输层 (ransport Layer) 任务 : 为分组交换网上的主机提供通信, 信息单位是分组 (Packet) 主机 (ost) 是网络层的概念, Internet 上的主机地址就是 IP 地址与的客户机 / 服务器不同, 注意区别要进行 : 路由选择差错检测顺序及流量控制 5 任务 : 建立端到端 (End to End) 的可靠的不依赖于具体网络的透明数据传输要进行 : 端到端的差错控制顺序和流量控制管理多路复用 QoS 控制 6 会话层 (Session Layer) 表示层 (Presentation Layer) 任务 : 管理主机上进程之间的对话, 如半双工提供数据定标, 大量数据时插入同步点功能少, 是最薄的一层任务 : 为应用进程提供信息的表示方式, 对不同的表示方式进行转换管理, 使不同表示方式之间的系统能进行通信如数据加密 / 解密压缩 / 解压缩等本层的任务在很多情况下是必需的, 取消本层则必须把其功能分散到相邻层完成, 如 CP/IP 下加密 / 解密等 7 8 Dept. of Information & Communication Engineering, BII -

4 (Application Layer) 总结各层功能任务 : 为应用进程提供访问网络环境的手段各种应用进程性质不同, 访问网络方式不同, 结果也各异与用户应用进程的接口做什么表示层数据格式的转换对方看起来象什么会话层会话管理与数据传输同步该谁讲话从哪儿讲起传输层端到端可靠的数据传输对方在哪儿网络层分组传送, 路由选择, 流量控制走哪条路可以到达对方数据链路层相邻结点间无差错地传送帧每一步该怎么走物理层在物理媒体上透明传输位流怎样利用物理媒体 9 0 服务原语 (Service Primitives) ISO 四种服务原语服务原语 : 服务用户 (N+ 实体 ) 与服务提供者 (N 实体 ) 之间进行交互时, 所交换的必要信息, 用以通知服务用户采取某种行动, 或向服务用户报告其服务提供者的对等实体以采取的行动请求 (Request) : 源 (N+) 实体源 (N) 实体指示 (Indication): 目的 (N) 实体目的 (N+) 实体响应 (Response) : 目的 (N+) 实体目的 (N) 实体证实 (Confirm): 源 (N) 实体源 (N+) 实体需证实无需证实服务原语之间的关系 A 系统服务用户服务提供 (N+) 者 (N) Request Confirm Request B 系统服务提供服务用户者 (N) (N+) Indication Response Indication 面向连接无连接参考模式电话系统邮政系统特点数据交换之前, 首先要建立连接, 动态分配资源 ( 仅在数据传预先申请资源 ; 使用连接来交换数据 ; 数据交换结束后, 终止连输时占用资源 ) 不需要通信双方同时活跃接, 释放资源可靠性提供可靠的报文序列服务不能防止报文的丢失重复或失序目的地址要求适用情况分类极其示例面向连接服务与无连接服务建立连接阶段, 需要完整的目的地址 ; 数据交换阶段, 仅需要连接标识适用于一定时期内向同一目的地发送大量报文的情形可靠消息流 e.g. 文件传输可靠字节流不可靠连接远程登录数字化声音必须提供完整的目的地址适合传送少量零星报文数据报 e.g. 广播 / 组播可靠的数据报挂号信请求应答数据库查询 Dept. of Information & Communication Engineering, BII -

5 面向连接服务示例电话系统工作示例连接请求 (CONNEC.request): 主叫方服务用户请求建立连接连接指示 (CONNEC.indication): 被叫方服务提供者向其服务用户报告有连接建立请求连接响应 (CONNEC.response): 被叫方服务用户表示接受连接请求连接证实 (CONNEC.confirm): 主叫方服务提供者通知其服务用户连接已建立 5 数据请求 (DAA.request): 服务用户请求其服务提供者把数据传送给对方 6 数据指示 (DAA.indication): 服务提供者向其服务用户报告有数据到达 7 断连指示 (DISCONNEC.request): 服务用户请求释放连接 8 断连指示 (DISCONNEC.indication): 服务提供者通知服务用户对方已释放连接 5 例如 : 张三打电话请李四吃饭, 服务提供者为电话局 CONNEC.request 张三拨李四的电话号码 CONNEC.indication 李四的电话振铃 CONNEC.response 李四摘机 CONNEC.confirm 张三听到振铃停止, 知道有人应答 5 DAA.request 张三说话, 发出邀请 6DAA.indication 李四听到张三的邀请 7DAA.request 李四说话, 接受邀请 8DAA.indication 张三听到李四的答复 9 DISCONNEC.request 李四挂机 0DISCONNEC.indication 张三听到李四挂机, 也挂机 6 深入理解连接和无连接. CP/IP 模型 (CP/IP Suite) 实连接虚连接不同层次上的连接无连接有 QoS 的连接无 QoS 的连接 CP/IP 协议出现后,CP/IP, 参考模型也在 97 年由 Kahn 提出,, 层结构, 只有层有定义 CP/IP 源于 ARPANE, 980 作为 Unix 内核的标准通信模块被加入 BSD 版 Unix 中, 随着 Internet 的普及与发展, 成为事实上的工业标准 (Application) 传输层 (ransmission Control Protocol ) 互联网层 (Internet Protocol) 网络接口层 (Network Access) 7 8 传输层互联网层 OSI/R 与 CP/IP 模型比较 CP/IP 模型实现了异构网络的互连, 将网际协议 IP 作为 CP/IP 的重要组成部分而 OSI/R 考虑依赖一种公用数据网将不同的系统互连 ; CP/IP 一开始就对面向连接服务和无连接服务并重, 而 OSI/R 一开始只强调面向连接 ; CP/IP 模型设计之初就考虑到了网络的管理问题, 而 OSI 模型到后来才开始考虑该问题 ; CP/IP 模型更注重实现, 具有简单高效的特点而 OSI 模型在功能上划分过于详细, 使得实现起来比较困难, 各层的服务存在重复的情况 ; 0 Dept. of Information & Communication Engineering, BII -5

6 OSI/R 与 CP/IP 模型比较 ( 续 ). 原理体系结构 ( 混合模型 ) OSI 模型是作为一种标准设计出来的, 概念清楚, 理论较完整, 可以描述所有网络, 但并没有得到应用 ; 而 CP/IP 模型是实际应用的一个模型 ; CP/IP 模型没有明确区分服务协议接口, 通用性较差, 很难用它来描述其他种类的协议栈 ; CP/IP 模型的网络接口层只是一个接口, 而不是一个层次只要能传输无连接的 IP 数据报, 任何方式和协议都可以, 这也是 IP 可以运行于当今所有物理网络上的原因 ( 是优点 / 缺点?) 结合 OSI/R 和 CP/IP 模型的优点, 既可以用 OSI/R 的方式来分析研究各种网络协议和技术, 又以 CP/IP 为实际应用背景, 具有现实意义原理体系结构 ( 混合模型 ) 三个参考模型比较表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层传输层互联网层网络接口层传输层网络层数据链路层物理层 OSI/R CP/IP 模型混合模型 Dept. of Information & Communication Engineering, BII -6

Chapter #

Chapter # 第三章 TCP/IP 协议栈本章目标通过本章的学习, 您应该掌握以下内容 : 掌握 TCP/IP 分层模型掌握 IP 协议原理理解 OSI 和 TCP/IP 模型的区别和联系 TCP/IP 介绍主机主机 Internet TCP/IP 早期的协议族全球范围 TCP/IP 协议栈 7 6 5 4 3 应用层表示层会话层传输层网络层应用层主机到主机层 Internet 层 2 1 数据链路层