第三章 计算机络模型.ppt

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1、第三章 计算机网络模型,主要内容 1. 网络标准化组织 2. ISO/OSI模型,1. 网络标准化组织（1）,International Standards Organization (ISO),International Telecommunications UnionTelecommunication Standards Sector (ITU-T),http:/www.iso.org/iso/en/ISOOnline.frontpage,http:/www.itu.int/home/index.html,American National Standards Institute (ANS

2、I),http:/www.ansi.org/,1. 网络标准化组织（2）,Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE),Electronic Industries Association (EIA),http:/standards.ieee.org/,http:/www.eia.org/,1. 网络标准化组织（3）,ATM Forum,Frame Relay Forum,ISOC Internet Society IAB Internet Architecture Board IETF Internet Engineering

3、 Task Forcehttp:/www.ietf.org IRTF Internet Research Task Force,1. 网络标准化组织（4）,技术顾问,技术架构项目研究,Internet协议,1. 网络标准化组织（5）,1. 网络标准化组织（6）,我国的国家标准 按部门/行业在国家技术监督局统一指导下进行 标准的制定方式 等同采用：直接引用国际标准（翻译） 等效采用：技术内容和编写风格略有差异 参照采用：根据国家特点，参照国际标准，制定国家标准 计算机网络（包括信息技术）方面标准均为等同采用 国家标准以GB XXXX的形式公布,1. 网络标准化组织（7）,标准的特点 滞后于实物（

4、研究成果的总结和归纳） 标准具有时效性（改进刷新，废除） 标准的制订者：研究人员、厂商代表 厂商的重要性：验证标准，推广标准（产品化） 厂商可能的排他性：市场因素。,第三章 计算机网络模型,主要内容 1. 网络标准化组织 2. ISO/OSI模型,2. ISO/OSI网络参考模型（1）,应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层,Host Terminal,2. ISO/OSI网络参考模型（2）,The Open Systems Interconnection (OSI) Model.,Application,Presentation,Session,Transport,Net

5、work,Data link,Physical,Network,Data link,Physical,1,2,3,4,5,6,7,Application,Presentation,Session,Transport,Network,Data link,Physical,Data link,Physical,终端,终端,Subnet,2. ISO/OSI网络参考模型（3）,设计思想抽象 标准的本身应当独立于实现的具体环境 确定总体框架和模块的接口方式 确定模块的外观特性（可提供的服务） 确定模块的协议规范（确保服务提供应遵循的规则）,2. ISO/OSI网络参考模型（4）,设计方法分解 将整个系

6、统功能分解为子模块 并通过对各子模块的功能、交换的数据结构和时序进行约定 协调模块之间的动作，保证系统设计的合理性和互操作性 根据子模块间的依赖关系，采用具有层次结构的模型与之对应。,2. ISO/OSI网络参考模型（5）,模块划分的原则 独立性：减少模块间交互的信息，降低依赖性 单向性：模块间的引用坚持单向性，降低实现难度 增值性：各模块在使用下层服务的基础上，完成特定的通信功能，提供增值服务 同构性：互连的系统应当具有相同的层次结构 适用性：同构系统的相同层次之间才能进行有意义的通信，并借助于下层服务予以实现,2. ISO/OSI网络参考模型（6）,我们的数据是如何发出去的呢？ 数据流向？

7、,2. ISO/OSI网络参考模型（7）,数据封装和解封过程,2. ISO/OSI网络参考模型（8）,OSI的相关术语 一般术语 “开放” 所遵循的标准是开放的 遵循标准的系统是开放的 同构和异构系统之间的对等开放 “开放系统互连” 遵循OSI标准的开放系统之间的通信,2. ISO/OSI网络参考模型（9）,l “层” 开放系统的逻辑划分，代表功能上相对独立的一个子模块 若（N）层表示OSI层次结构中的任一层，则有（N1）层表示该层次的上邻层（N1）层表示该层次的下邻层 “层服务” 同一主机上的不同层次之间 本层(n)向上层(n+1)提供的通信能力,是(n)以下所有子层的服务之和 上层的通信同

8、过下层来实现,2. ISO/OSI网络参考模型（10）,“对等层” 位于不同主机之间相同层次的OSI子层 “层协议” 不同主机对等层之间 为对等层之间的通信所定义的语义、语法和时序约定 “层功能” 完成制定服务和通信的能力 “层实体” 层功能实现的真正承担者（相应的硬软件）,2. ISO/OSI网络参考模型（11）,服务原语 原语的特点（功能要么完全执行，要么。？） 层服务被引用的接口 服务原语由原语名和原语参数两部分组成 服务原语主要分为两大类 无确认的原语类型 有确认的原语类型 Reguest原语 （n+1-n) Confirm原语 (n-n+1) Indication原语（n-n+1)

9、Response 原语（n+1-n),2. ISO/OSI网络参考模型（12）,上层程序,本层程序,下层程序,N-conn req,N-conn Cnf,上层程序,本层程序,下层程序,N-conn Ind,N-conn Rsp,Interface,对等层,2. ISO/OSI网络参考模型（13）,层间通信,N,N - 1,Ph,N,N - 1,Ph,实 际 数 据 传 输,物 理 媒 体,N + 1,N + 1,2. ISO/OSI网络参考模型（14）,数据类型 数据单元（DU）:OSI环境中交换的数据 服务数据单元（SDU）:相邻层间交换的数据单元 接口数据单元（IDU）:相邻层界面上体现的

10、数据单元 IDUSDU ICI 协议数据单元（PDU）:对等层间交换的数据单元，PDU的内容和格式由协议精确地定义。,2. ISO/OSI网络参考模型（15）,（N+1）PDU,（N）SDU,（N）SDU,(N+1) 层,(N) 层,I D U,（N）PDU,（N-1）SDU,2. ISO/OSI网络参考模型（16）,OSI层功能的分配 应用层（A），利用下层的服务，支持各种应用服务要求 表示层（P），解决异种系统之间的信息表示问题，屏蔽不同系统在数据表示方面的差异 会话层（S），提供控制会话和数据传输的手段 运输层（T），屏蔽通信子网差异，以及用户要求和网络服务之间的差异 网络层（N），利用

11、路由技术，实现用户数据的端端传输 数据链路层（DL），利用差错处理技术，提供高可靠传输的数据链路 物理层（PH），确定物理设备接口，提供点点的比特流传输,2. ISO/OSI网络参考模型（17）,物理层(ph) 服务 对虚电路交换形式，建立、维持和释放连接，并实现比特流的透明传输。 对数据报交换 形式，实现比特流的透明传输。 协议 机械特性：接口部件的尺寸、规格、插脚数和分布等； 电气特性：接口部件的信号电平、阻抗、传输速率等； 功能特性：接口部件的信号线（数据线、控制线、地址线等）的用途； 规程特性：接口部件的信号线在建立、维持、释放物理连接和传输比特流的时序。,透明？,2. ISO/OSI

12、网络参考模型（18）,物理层(ph) 重要协议特性 数据编码 数据速率 传输方式 物理层不是指具体的物理传输媒体，而是设备与物理介质的接口规范,物理层逻辑关系,编码,速率,传输模式,物理层协议举例（RS 232C接口）,2. ISO/OSI网络参考模型（19）,数据链路层（DL） 服务（提供给网络层） 面向连接的服务(Connection-oriented) 基于虚电路 无连接的服务(Connectionless) 基于数据报 有应答（ACK） 无应答（N-ACK） 进行差错通知（无法处理的差错情况 上层）,2. ISO/OSI网络参考模型（20）,本层功能 帧封装: 本层的PDU形式，通过物

13、理层发送 流量控制：通信双方的速率匹配 物理寻址：分组的地址有两种-逻辑和物理 差错控制：由于物理线路存在差错率 媒体访问控制：多个设备连接到同一条线路上(通信控制规程),数据链路层逻辑关系,对于共享物理信道，如何协调节点的访问 询问/确认：对等通信模式 轮询/选择：多点通信模式 数据传输模式 异步传输（单个字节或字符） 同步传输（数据块的传输） 串行同步传输控制 面向字符的同步传输（IBM的BSC帧） 面向比特的同步传输,数据链路通信控制规程,数据链路层通信控制规程,面向字符的同步传输（BSC帧） 以字符传输为基本单位 控制信息采用ASCII特殊字符 分为数据帧和控制帧 采用停等流控协议 半

14、双工通信（每个帧的传输必须在前一个帧的应答之后）,数据链路层通信控制规程,数据帧格式,数 据 帧,数据链路层通信控制规程（4）,控制帧,控制信息,控制帧格式,数据链路层通信控制规程,面向比特的同步传输（二进制数据传输）IBM的SDLCISO的HDLC 以比特为传输的基本单位 根据配置以半双工或全双工方式工作 以窗口机制进行流量控制 以捎带应答方式提高工作效率 当前数据链路的数据传输方式,HDLC帧及格式,信息帧（I） 传输数据及与数据有关的控制信息 监管帧（S） 传输控制信息，主要是链路层流量和差错控制信息 无序号帧（U） 保留用于系统管理服务，U帧信息为管理本链路的控制信息,HDLC帧及格式

15、,HDLC FieldFlag,数据中的0填充操作，在数据发送中每发送5个1填充一位0,HDLC FieldAddress,HDLC FieldControl,HDLC FieldS-Control,HDLC FieldInformation,HDLC FieldFCS,HDLC v.s. BSC,分别以字符和比特为传输基本单位 BSC的控制字符采用特定ASCII编码 HDLC以比特组合进行控制 面向字符的传输控制由于缺少灵活性和传输效率而不再使用 现有数据链路通信传输控制采用类似HDLC的形式,2. ISO/OSI网络参考模型（21）,差错控制 冗余交验码的计算 错误检测 ？ 错误纠正 ？,

16、2. ISO/OSI网络参考模型（22）,流量控制（可靠传输）,2. ISO/OSI网络参考模型（23）,发送端-接收端的可靠数据传输方法 面向连接的通信方式（虚电路方式） 对接收端 数据是否正确？若正确？不正确？,错误检测,接收数据,通知对方,丢弃数据,通知对方,2. ISO/OSI网络参考模型（24）,对于数据发送端 定时重发 Timer-waiting for the receivers response If time out then repeat sendingelse waiting for response,How many,Time out,Response,2. ISO/O

17、SI网络参考模型（25）,Stopwait 应答确认方式 半双工工作方式,四种情况？,2. ISO/OSI网络参考模型（26）,如何提高数据链路通信效率？（具体分析） Stop and Wait： Transport timex2=42x2=48ms 链路带宽100Mbps 数据帧大小1500bit 传输效率是多少？Slide window,What,2. ISO/OSI网络参考模型（27）,2. ISO/OSI网络参考模型（28）,可发送窗口,2. ISO/OSI网络参考模型（29）,2. ISO/OSI网络参考模型（30）,Go-back n frame,Selective reject,

18、窗口大小的设定(go back n),序号空间（nbit）与发送窗口大小关系？ SWS(SEND WINDOW SIZE) =m RWS(RECEIVE WINDOW SIZE)=1 SWSm=2n -1 窗口内Frame num=counter mod 2n 接受端窗口为1，不需要缓存空间,ACK1,ACKm,丢失,ACK2,原则1：在发送或接收窗口内，保证序号的唯一性（非重复性） 原则2：发送的帧序号与接收窗口中的帧序号一一对应 若序号空间n=3，其最大窗口为7，即序号0-6. 若为8则会产生违反原则2的问题。,窗口大小的设定(selective reject),序号空间（nbit） SW

19、S(SEND WINDOW SIZE) RWS(RECEIVE WINDOW SIZE) SWS=RWS=2n-1 窗口内Frame num=counter mod 2n 接收端需要缓存空间,ACK1,ACKm,ACK2,0,序号空间n=3, 帧序号0-7. 若发送和接收窗口为4，即序号0-3. 当4个帧全部发送接收正常，接收窗口移至4-7，但若某个帧ACK丢失，也不会产生序号混淆。若为5，则会产生，比如0的ACK丢弃。,NAK4,2. ISO/OSI网络参考模型（31）,媒体访问控制 如何控制多台设备对媒体的共享 争用的解决 在IEEE802中对不同的拓扑具有不同的应用规范,2. ISO/O

20、SI网络参考模型（32）,网络层 OSI网络层运行环境 是通信子网协议的最高层 提供服务 面向连接的服务虚电路方式 面向无连接的服务数据报方式 当前的争论、结论、未来 Internet ATM,2. ISO/OSI网络参考模型（33）,网络层功能 逻辑寻址 物理地址（MAC） 逻辑地址（IP） 端口地址（Port） 路由（分组传输路径选择） 信源与信宿位于不同网段 或者不同的子网内 实现路由功能的通信设备 路由器,2. ISO/OSI网络参考模型（34）,网络层协议 Ipinternet IpxNovell 流量控制 网络层一般不进行流量控制,2. ISO/OSI网络参考模型（35）,传输层

21、提供服务 提供端口地址寻址(TSAP) 完成数据块的端到端传输（End-End） 提供面向连接的服务和无连接的服务（TCP/UDP） 功能 差错控制（端到端） 流量控制（端到端）,2. ISO/OSI网络参考模型（36）,2. ISO/OSI网络参考模型（37）,会话层（session） 对话控制，传输同步,2. ISO/OSI网络参考模型（38）,表示层 翻译、加密、压缩,2. ISO/OSI网络参考模型（39）,应用层 具体网络应用（Email、ftp）,网卡地址的分层含义？数据链路地址（MAC地址）、网络地址（IP）和传输层地址（Port）的作用与区别？ A Protocol for Packet Network Intercommunication,