通信网——基本概念与主体结构ch2要点
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由层提供的服务可以是面向连接的或无连接的，其中
面向连接的服务(connection-oriented- service)包含
3个步骤：
在两个n层SAP问建立连接。该建立过程包括协商连 接参数和初始化“状态信息”，如序号、流量控制变 量与缓存位置等。
利用n层协议实际传送n—SDU。 断开连接，释放用于该连接的各种资源。
HTTP驻留程序在TCP连接上发送文件，然后断开连接. 其间客户机接收文件并加以显示。为了取出图像，浏览 器必须启动另一TCP连接，用于GET交互作用。
HTTP与Web页浏览
在HTTP情况下，需双向连接，以 正确的次序无误地传送字节流。
TCP协议能够提供这种通信业务 ， 每 个 HTTP 进 程 都 将 报 文 插 入 一缓存器内，由TCP以信息块(段 )形式将其传送到另一TCP进程， 每 段 包 含 端 口 号 ， 加 到 HTTP 报 文 信 息 中 。 HTTP 利 用 底 层 TCP 提 供 服 务 ， 这 样 ， HTTP 客 户 机 与服务器间报文的传送实际上是
OSI参考模型
网络层(network layer)提供经通信网的分组(packet)
数据传送，其关键问题是为从源端设备到目的端设备的 分组选择路由，所谓路由选择，就是为通过网络的分组 选择路径的方法。网络中的各节点必须协同工作，以有 效地完成路由的选择。这一层还涉及由于分组信息流的 剧增而引起的拥塞问题。
图2.1对等通信
OSI参考模型 在OSI术语中，第n层的进程称作第n层实体(layer n entity)。第n层实体间通过交换协议数据单元 (protocol data unit，PDU)进行通信。每个PDU包 括一个头部，而头部中含有协议控制信息。通常用户 信息为服务数据单元(service data unit SDU)格式。n 层实体的行为由一组规则或约定进行管理，通常将这 些规则与约定称作第n层协议(layer n protoc0l)。
第2章 应用与分层的体系结 构
通信网络可以支持极为广泛的业务，我们一般利用它 们进行通话、发送电子邮件、传送文件和查询、检索信息等。 随着因特网的应用，必须使所设计的网络既能灵活地支持当 前的业务，又能适应未来业务发展的需要。为了实现这种灵 活性，必须建立一种整个网络的体系结构或规则。
在20世纪70年代初，各计算机公司开发了自己专用的 网络体系结构，其共同特征是将通信功能分成某几个
虚拟的，经TCP连接是不直接的 ，而TCP实际上利用IP提供服务 。
SMTP和电子邮件
邮件客户机应用程序与本地SMTP服务器进行交互工作， 以启动传送电子邮件报文。用户需准备该报文，包含接收 用户的电子邮件地址、标题行与报文内容。当用户点击 “send”(发送)时，邮件应用程序就准备了一个含有上述 信息和附加信息(用于指定格式)的文件，具有本地SMTP服 务器名，并可发送一IP地址的DNS查询报文。
(b)
传翰层提供了两种基本的服务：第1种包括由传输控制 协议(TCP)提供的面向连接的字节流可靠传输；第2种 包括由用户数据报协议(UDP)提供的无连接报文传送
，这种服务没有差错恢复或流量控制机制。UDP一般
用于要求速度快但不一定要求可靠的传送场合。
互联网层(internet layer)利用网关或路由器提供经多个
HTTP客户机与服务器应用程序起着对等进程的作用。完 成TCP发送和接收功能的进程也构成下一层的对等进程。
对等进程间的通信是虚拟的，并不存在实际的直接通信 链路。为了进行通信，第n+1层实体需，是通过称为第n层服务 访问点(service access point，SAP)的软件端口将信息
OSI参考模型
国际标准化组织(ISO)开发出开放系统互连 (open
system interconnection, OSI)参考模型，后来又开 发了有关的标准协议。这种模型提供了一种描述整个 通信系统的框架，方便了标准的开发。 OSI参考模型将整个通信过程分成各层提供的功能。
在每层中，一台设备的进程只能与另一台设备的对等 进程(Peer Process)进行会话。
每层都要在从上一层接收的SDU中加上头部，也可能 还要加上层部。下图表示一应用数据块从第7层到第1 层加头部和尾部的情况。到目的端，每层读其相应的
头部，以确定应进行的动作，最后将去掉头部和尾部 后的SDU送到其上层。
头部与尾部
应用A
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路
层 物理层
数据
➢ UDP提供Internet上主机进程之间无连接的数据报传输，并提 供端口号，以识别每个主机的源进程和目标进程。
➢ TCP提供Internet上主机进程之间字节流的可靠传输，进程将 字节写到缓冲区，并通过TCP跨Internet传输。
➢ 整个一组协议都是在IP基础之上开发和工作的，因此，层次概 念很有用，在现有层次协议所提供的服务之上可以很快地开发 出一些新的业务。
相关联、易处理和管理的组，通常把这种组称作层 (layer)。人们利用网络体系结构(network
architecture)这一术语来表示用以说明各层功能的协 议族。
分层优点：
➢ 首先，当各层的功能及其相互关系明确后，其设计过程可大为简化；
➢ 其次，利用这种层次方法可灵活地更改和扩展网络。
HTTP与Web页浏览
块从第n+1层交换到第n层而实现的,每个SAP由一个惟一
的标识符进行标识。
层次服务：
n层SDU即为n+1层PDU，封装在n层PDU内。这一封 装(encapsulation) 过程减少了邻近层间对服务的依
赖关系。
n层提供的服务一般包括接收来自n+1层的信息块与传 送信息块到它的对等进程，而对等进程再将信息块送 到它的n+1层用户。
入帧定位信息以指示帧的边界。同时也在头部中插入 控制与地址信息及在帧内插入校验位以实现传输差错 恢复与流量控制。
物理层(physical layer)涉及在通信信道，如铜线对
、同轴电缆、无线电或光纤上比特流的传送，包括系 统参数(像电平、信号持续时间等)的具体选择、物理 连接的建立与释放及机械方面的要求。
在无连接服务(connectionless service)中，不存在
连接建立，每个SDU在SAP间直接传送。在这种情况 下，从n+1层到n层控制信息必须包含为传送该SDU所 需的所有地址信息。
在HTTP例子中，HTTP客户机进程为传送HTTP PDU利用了TCP所提供的服务，而HTTP PDU中含有 请求报文。在HTTP客户机与服务器进程间建立TCP 连接， TCP发送／接收端实体执行TCP协议，为交换 HTTP PDU提供可靠的信息流服务。当收到HTTP响 应后，即释放该TCP连接。
➢ 为定位目的SMTP服务器，可进行MX(邮件交换)类型的 DNS查询。当目的设备总处于可用状态时，SMTP的工作 最好。因此,在PC环境的用户通常利用邮局协议(Post Office Protocol，POP)从邮件服务器检索电子邮件。
TCP和UDP传输层服务
➢ 上述例子表明多协议能够利用TCP和UDP协议提供的通信服务 进行工作,TCP和UDP协议的工作均是利用了IP提供的无连接 分组网服务。
若将两台计算机连到同一分组交换网中，则可利用一种 简单的路由选择方法。
如果两合计算机连到不同的网络中，那么数据传送必须 通过两个或多个内部路由可能不同的网络。在这种情况
下，必须采用网络互连(internetworking)技术，为数
据在连接中间网络的网关间确定路由，也必然涉及到寻 址方式的不同和各网络内所能处理分组大小的差别。
SMTP和电子邮件
SMTP和电子邮件
SMTP和电子邮件
➢ 在 传 送 电子 邮 件 报文 前 ， 应用 进 程 必须 先 建 立 TCP连 接。 之后利用SMTP协议进行一系列报文交换，包括客户机确 认本身、发送者与接收者。传送SMTP服务器接受的报文 及结束邮件会话。此后，本地与目的SMTP服务器重复这 一过程。
连接建立后，客户机利用HTTP请求文档。该请求报文指 定方法或命令(GET)、文档(infocom/index.html)及浏览 器用的协议版本(HTTP/1.0)。服务器驻留程序确认报文的 3个部分，并确定文件的位置)。
HTTP与Web页浏览
驻留程序发送其信息的状态行和说明。结果代码“200” 指示客户机请求是成功的，后面即是文档。此报文还包 含有关服务器软件、文档长度(414个字节)和文档内容类 型等信息。
HTTP协议实际上是一种TCP／IP应用层协议，HTTP请求 报文中包含了客户机与服务器间对话所定义的格式信息和 HTTP协议。
TCP／IP模型不要求严格分层，如图b所示，即应用层可跨 越或涵盖中间层，例如它能直接运行在互联网层
应用层 传输层 互联网层 网络接口层
（a）
传输层
应用层
互联网层
网络接口层
网络层内的互连网子层(internet sublayer)可以对上层
“隐藏”底层网络的细节，这在大型网络和采用众多网 络技术的情况下，为完成分组传送是特别重要的。
利用同一路由选择方法的分组交换网
互联网
OSI参考模型
数据链路层(data link layer)的作用是在直连两节点 的传输链路上传送帧(frame)或信息块。在该层，插
OSI参考模型
OSI参考模型
应用A
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路
层 物理层
通信网络
网络层
网络层
数据链路 层
数据链路 层
物理层
物理层
电与/或光信号
应用B
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路
层 物理层
OSI参考模型
会话层（session layer）用于控制数据交换方式 表示层（presentation layer）为应用层提供服务，使其
设备会话实体的端到端间报文传送。传输层协议包括称
为段或报文段(segment)的传输层PDU在末端计算机系 统中进行传送。通常进程通过套接字(socket)接口访问
传输层。
上4层是端到端的，包括经网络的对等进程交互作用； 下3层涉及通过单跳的对等进程交互作用。网络中的每 个中间节点必须实现下3层功能。
➢ 通过WWW框架我们可以访问连接到Internet上的计算 机中的以超文本标记语言（HTML）编写的文件，通过 浏览器程序访问Web页，浏览其中所显示的文档，单击 链接访问其他文档。每个链接都为浏览器提供统一资源 定位符（URL），用以指定存储文档的机器名和包含请 求文档的文件名。
➢ 超文本传输协议（HTTP）详细规定了客户端和服务器 交互与文件读取有关的规则，且指定了表达请求和响应 时的措辞方式。
网络的信息传送。该层对应于OSI网络层的一部分，因 而它必然涉及经不同网络的分组路由选择与拥塞控制问
题。互联网层的关键是确定接于网络上各计算机的全球
ah ph
sh
th
nh
dt
dh
比特
应用B
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路
层 物理层
2.3 TCP/IP 网络体系结构
TCP／IP网络体系结构是一组允许经多个异构网络进 行通信的协议。该体系结构的出现源于当初为实现3种 不同分组网传送分组而进行的研究。
应用层提供可用于其他应用程序的服务，例如为远程登 录、电子邮件、文件传送、网络管理而开发的协议。 该层组合了OSI上3层的功能。
例如，浏览器可以访问与如下链接相关的URL： ．html
HTTP与Web页浏览
客户软件必须进行域名系统查询，以确定对应于主机名 (www．comm.utoronto.ca)的IP地址,然后该软件建立一 条与给定IP地址的www服务器(由端口80标识)的TCP连接 ，客户端借助临时端口号来标识自己。
免受数据不同表示方式的不便。
应用层（application layer）为通用应用程序提供服务，
在WWW例子中，浏览器应用程序使用HTTP应用层协议 访问WWW中的文件，应用层协议用于文件传输、虚拟 终端（远程登录）、电子邮件、域名服务、网络管理等 应用程序。
OSI参考模型
传输层(transport layer)的作用是实现从源端到目的端
面向连接的服务(connection-oriented- service)包含
3个步骤：
在两个n层SAP问建立连接。该建立过程包括协商连 接参数和初始化“状态信息”，如序号、流量控制变 量与缓存位置等。
利用n层协议实际传送n—SDU。 断开连接，释放用于该连接的各种资源。
HTTP驻留程序在TCP连接上发送文件，然后断开连接. 其间客户机接收文件并加以显示。为了取出图像，浏览 器必须启动另一TCP连接，用于GET交互作用。
HTTP与Web页浏览
在HTTP情况下，需双向连接，以 正确的次序无误地传送字节流。
TCP协议能够提供这种通信业务 ， 每 个 HTTP 进 程 都 将 报 文 插 入 一缓存器内，由TCP以信息块(段 )形式将其传送到另一TCP进程， 每 段 包 含 端 口 号 ， 加 到 HTTP 报 文 信 息 中 。 HTTP 利 用 底 层 TCP 提 供 服 务 ， 这 样 ， HTTP 客 户 机 与服务器间报文的传送实际上是
OSI参考模型
网络层(network layer)提供经通信网的分组(packet)
数据传送，其关键问题是为从源端设备到目的端设备的 分组选择路由，所谓路由选择，就是为通过网络的分组 选择路径的方法。网络中的各节点必须协同工作，以有 效地完成路由的选择。这一层还涉及由于分组信息流的 剧增而引起的拥塞问题。
图2.1对等通信
OSI参考模型 在OSI术语中，第n层的进程称作第n层实体(layer n entity)。第n层实体间通过交换协议数据单元 (protocol data unit，PDU)进行通信。每个PDU包 括一个头部，而头部中含有协议控制信息。通常用户 信息为服务数据单元(service data unit SDU)格式。n 层实体的行为由一组规则或约定进行管理，通常将这 些规则与约定称作第n层协议(layer n protoc0l)。
第2章 应用与分层的体系结 构
通信网络可以支持极为广泛的业务，我们一般利用它 们进行通话、发送电子邮件、传送文件和查询、检索信息等。 随着因特网的应用，必须使所设计的网络既能灵活地支持当 前的业务，又能适应未来业务发展的需要。为了实现这种灵 活性，必须建立一种整个网络的体系结构或规则。
在20世纪70年代初，各计算机公司开发了自己专用的 网络体系结构，其共同特征是将通信功能分成某几个
虚拟的，经TCP连接是不直接的 ，而TCP实际上利用IP提供服务 。
SMTP和电子邮件
邮件客户机应用程序与本地SMTP服务器进行交互工作， 以启动传送电子邮件报文。用户需准备该报文，包含接收 用户的电子邮件地址、标题行与报文内容。当用户点击 “send”(发送)时，邮件应用程序就准备了一个含有上述 信息和附加信息(用于指定格式)的文件，具有本地SMTP服 务器名，并可发送一IP地址的DNS查询报文。
(b)
传翰层提供了两种基本的服务：第1种包括由传输控制 协议(TCP)提供的面向连接的字节流可靠传输；第2种 包括由用户数据报协议(UDP)提供的无连接报文传送
，这种服务没有差错恢复或流量控制机制。UDP一般
用于要求速度快但不一定要求可靠的传送场合。
互联网层(internet layer)利用网关或路由器提供经多个
HTTP客户机与服务器应用程序起着对等进程的作用。完 成TCP发送和接收功能的进程也构成下一层的对等进程。
对等进程间的通信是虚拟的，并不存在实际的直接通信 链路。为了进行通信，第n+1层实体需，是通过称为第n层服务 访问点(service access point，SAP)的软件端口将信息
OSI参考模型
国际标准化组织(ISO)开发出开放系统互连 (open
system interconnection, OSI)参考模型，后来又开 发了有关的标准协议。这种模型提供了一种描述整个 通信系统的框架，方便了标准的开发。 OSI参考模型将整个通信过程分成各层提供的功能。
在每层中，一台设备的进程只能与另一台设备的对等 进程(Peer Process)进行会话。
每层都要在从上一层接收的SDU中加上头部，也可能 还要加上层部。下图表示一应用数据块从第7层到第1 层加头部和尾部的情况。到目的端，每层读其相应的
头部，以确定应进行的动作，最后将去掉头部和尾部 后的SDU送到其上层。
头部与尾部
应用A
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路
层 物理层
数据
➢ UDP提供Internet上主机进程之间无连接的数据报传输，并提 供端口号，以识别每个主机的源进程和目标进程。
➢ TCP提供Internet上主机进程之间字节流的可靠传输，进程将 字节写到缓冲区，并通过TCP跨Internet传输。
➢ 整个一组协议都是在IP基础之上开发和工作的，因此，层次概 念很有用，在现有层次协议所提供的服务之上可以很快地开发 出一些新的业务。
相关联、易处理和管理的组，通常把这种组称作层 (layer)。人们利用网络体系结构(network
architecture)这一术语来表示用以说明各层功能的协 议族。
分层优点：
➢ 首先，当各层的功能及其相互关系明确后，其设计过程可大为简化；
➢ 其次，利用这种层次方法可灵活地更改和扩展网络。
HTTP与Web页浏览
块从第n+1层交换到第n层而实现的,每个SAP由一个惟一
的标识符进行标识。
层次服务：
n层SDU即为n+1层PDU，封装在n层PDU内。这一封 装(encapsulation) 过程减少了邻近层间对服务的依
赖关系。
n层提供的服务一般包括接收来自n+1层的信息块与传 送信息块到它的对等进程，而对等进程再将信息块送 到它的n+1层用户。
入帧定位信息以指示帧的边界。同时也在头部中插入 控制与地址信息及在帧内插入校验位以实现传输差错 恢复与流量控制。
物理层(physical layer)涉及在通信信道，如铜线对
、同轴电缆、无线电或光纤上比特流的传送，包括系 统参数(像电平、信号持续时间等)的具体选择、物理 连接的建立与释放及机械方面的要求。
在无连接服务(connectionless service)中，不存在
连接建立，每个SDU在SAP间直接传送。在这种情况 下，从n+1层到n层控制信息必须包含为传送该SDU所 需的所有地址信息。
在HTTP例子中，HTTP客户机进程为传送HTTP PDU利用了TCP所提供的服务，而HTTP PDU中含有 请求报文。在HTTP客户机与服务器进程间建立TCP 连接， TCP发送／接收端实体执行TCP协议，为交换 HTTP PDU提供可靠的信息流服务。当收到HTTP响 应后，即释放该TCP连接。
➢ 为定位目的SMTP服务器，可进行MX(邮件交换)类型的 DNS查询。当目的设备总处于可用状态时，SMTP的工作 最好。因此,在PC环境的用户通常利用邮局协议(Post Office Protocol，POP)从邮件服务器检索电子邮件。
TCP和UDP传输层服务
➢ 上述例子表明多协议能够利用TCP和UDP协议提供的通信服务 进行工作,TCP和UDP协议的工作均是利用了IP提供的无连接 分组网服务。
若将两台计算机连到同一分组交换网中，则可利用一种 简单的路由选择方法。
如果两合计算机连到不同的网络中，那么数据传送必须 通过两个或多个内部路由可能不同的网络。在这种情况
下，必须采用网络互连(internetworking)技术，为数
据在连接中间网络的网关间确定路由，也必然涉及到寻 址方式的不同和各网络内所能处理分组大小的差别。
SMTP和电子邮件
SMTP和电子邮件
SMTP和电子邮件
➢ 在 传 送 电子 邮 件 报文 前 ， 应用 进 程 必须 先 建 立 TCP连 接。 之后利用SMTP协议进行一系列报文交换，包括客户机确 认本身、发送者与接收者。传送SMTP服务器接受的报文 及结束邮件会话。此后，本地与目的SMTP服务器重复这 一过程。
连接建立后，客户机利用HTTP请求文档。该请求报文指 定方法或命令(GET)、文档(infocom/index.html)及浏览 器用的协议版本(HTTP/1.0)。服务器驻留程序确认报文的 3个部分，并确定文件的位置)。
HTTP与Web页浏览
驻留程序发送其信息的状态行和说明。结果代码“200” 指示客户机请求是成功的，后面即是文档。此报文还包 含有关服务器软件、文档长度(414个字节)和文档内容类 型等信息。
HTTP协议实际上是一种TCP／IP应用层协议，HTTP请求 报文中包含了客户机与服务器间对话所定义的格式信息和 HTTP协议。
TCP／IP模型不要求严格分层，如图b所示，即应用层可跨 越或涵盖中间层，例如它能直接运行在互联网层
应用层 传输层 互联网层 网络接口层
（a）
传输层
应用层
互联网层
网络接口层
网络层内的互连网子层(internet sublayer)可以对上层
“隐藏”底层网络的细节，这在大型网络和采用众多网 络技术的情况下，为完成分组传送是特别重要的。
利用同一路由选择方法的分组交换网
互联网
OSI参考模型
数据链路层(data link layer)的作用是在直连两节点 的传输链路上传送帧(frame)或信息块。在该层，插
OSI参考模型
OSI参考模型
应用A
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路
层 物理层
通信网络
网络层
网络层
数据链路 层
数据链路 层
物理层
物理层
电与/或光信号
应用B
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路
层 物理层
OSI参考模型
会话层（session layer）用于控制数据交换方式 表示层（presentation layer）为应用层提供服务，使其
设备会话实体的端到端间报文传送。传输层协议包括称
为段或报文段(segment)的传输层PDU在末端计算机系 统中进行传送。通常进程通过套接字(socket)接口访问
传输层。
上4层是端到端的，包括经网络的对等进程交互作用； 下3层涉及通过单跳的对等进程交互作用。网络中的每 个中间节点必须实现下3层功能。
➢ 通过WWW框架我们可以访问连接到Internet上的计算 机中的以超文本标记语言（HTML）编写的文件，通过 浏览器程序访问Web页，浏览其中所显示的文档，单击 链接访问其他文档。每个链接都为浏览器提供统一资源 定位符（URL），用以指定存储文档的机器名和包含请 求文档的文件名。
➢ 超文本传输协议（HTTP）详细规定了客户端和服务器 交互与文件读取有关的规则，且指定了表达请求和响应 时的措辞方式。
网络的信息传送。该层对应于OSI网络层的一部分，因 而它必然涉及经不同网络的分组路由选择与拥塞控制问
题。互联网层的关键是确定接于网络上各计算机的全球
ah ph
sh
th
nh
dt
dh
比特
应用B
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路
层 物理层
2.3 TCP/IP 网络体系结构
TCP／IP网络体系结构是一组允许经多个异构网络进 行通信的协议。该体系结构的出现源于当初为实现3种 不同分组网传送分组而进行的研究。
应用层提供可用于其他应用程序的服务，例如为远程登 录、电子邮件、文件传送、网络管理而开发的协议。 该层组合了OSI上3层的功能。
例如，浏览器可以访问与如下链接相关的URL： ．html
HTTP与Web页浏览
客户软件必须进行域名系统查询，以确定对应于主机名 (www．comm.utoronto.ca)的IP地址,然后该软件建立一 条与给定IP地址的www服务器(由端口80标识)的TCP连接 ，客户端借助临时端口号来标识自己。
免受数据不同表示方式的不便。
应用层（application layer）为通用应用程序提供服务，
在WWW例子中，浏览器应用程序使用HTTP应用层协议 访问WWW中的文件，应用层协议用于文件传输、虚拟 终端（远程登录）、电子邮件、域名服务、网络管理等 应用程序。
OSI参考模型
传输层(transport layer)的作用是实现从源端到目的端