第3章OSI参考模型

（3）服务与协议的关系
服务是各层向它上层提供的一组原语。服务定义了两 层之间的接口，上层是服务用户，下层是服务提供者。 协议是定义同层对等实体之间交换的帧、分组和报文 格式及意义的一组规则。实体利用协议来实现它们的服务 定义。 只要不改变提供给用户的服务，实体可以任意地改变它 们的协议。 n层实体利用n－1层实体提供的服务并执行n 层协议来完成对n＋1层提供服务。
OSI参考模型
OSI体系结构是七层模型，用于进程间通信和协调各 层标准的制定； 服务定义描述了各层所提供的服务，以及层与层之间 的抽象接口和交互的服务原语； 各层的协议规范精确定义了发送的控制信息及解释该 控制信息的过程。 7层的体系结构：物理层、数据链路层、网络层、传输 层、会话层、表示层和应用层
连接映射特性
一对一映射： 一条（N）连接被映射成唯一的（N-1）连接。
多对一映射： 多个（N）连接被映射成一个（N-1）连接。这时，在发送 方，一个（N-1）连接支持多个（N）连接，称为（N）实体的 多个（N）连接复用一个（N-1）连接（Multiplexing）。在接收 方必须要有一个解复用（de-multiplexing）的过程。复用可以 更有效和经济地使用连接。
协议分层原则
在进行计算机网络层次结构的划分时，应遵循一定 的分层原则，包括 ①必须使每层的功能明确、相互独立，各层具体实 现的方法和更新不对相邻层产生影响； ②层间接口必须清晰，跨过接口的信息量应尽可能 少； ③层数应当适中。
接口和服务
接口和服务是层次结构中的两个基本概念。所谓接口，是 指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 下层对上层的服务；而服务是指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。
数据链路层 物 理 层
传输介质
物理层
物理层协议规定了与建立、维持及断开物理信道所需的 机械、电气、功能和规程特性，其作用是在物理媒体之上为 数据链路层提供的原始比特流的物理连接，尽可能屏蔽传输 媒体的差异，透明传送和接收比特流。 OSI模型的物理层定义：在物理信道实体间合理地通过中 间系统、为比特传输所需的物理连接的激活、保持和去除提 供机械的、电气的、功能性和规程性的手段。
④ 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。 ⑤ 接口数据单元（IDU）：相邻两层实体之间交换的 信息单元，IDU由服务数据单元和一些控制信息组成。 ⑥ 协议数据单元（PDU）：对等实体之间交换的信息 单元。 ⑦ 协议控制信息（PCI）：对等实体之间交换信息时 的控制信息。
数据链路层 物 理 层
数据链路层 物 理 层
传输介质

传输介质
传输介质
环境中的数据传输过程
主 机A 应用进程A 数据 主 机B 应用进程B
应 表 会 传 网
用 示 话 输 络
层 层 层 层 层
数据 数据单元 数据单元 报文 分组 帧 比特序列
应 表 会 传 网
用 示 话 输 络
层 层 层 层 层
数据链路层 物 理 层

EIA RS232-C接口标准 EIA RS449接口标准
物理层协议


DTE与DCE之间要互连，需循共同的接口标准。
EIA RS232-C接口标准 EIA RS449接口标准
EIA RS232-C接口标准
· 机械特性： 采用ISO 2110关于插头座的标准。即25针插头的DB25插头座。它的两个固定螺丝中心之间的距离为47.04mm。 引脚分为上下两排，分别有13和12根引脚。 · 电气特性： 与CCITT V.28建议书一致。即采用负逻辑，逻辑0相 当于对信号地线有+5—+15的电压，而逻辑1相当于对信 号地线有-5—-15的电压。 · 功能特性： 与CCITT V.24建议书一致。各信号线的含义如图4.4。 引脚7是信号地，即公共回路，而引脚1是保护地，即 屏蔽地。引脚2和引脚3都是传送数据的数据线，"发送"和 "接收"是对DTE而言的。
(N-1)层、(N)层、(N+1)层、协议与服务关系
服务原语（Primitive）
一个服务通常由一组原语操作描述，用户进程通过这些原语 操作可访问该服务。大部分协议栈位于操作系统中，原语通常 是系统调用。调用在内核模式中控制机器，让操作系统发送必 要的分组。 请求（Request）：由一个实体发送给服务提供者的、希望得 到某些操作的服务请求； 指示（Indication）：通知上层实体某个事件的发生； 响应（Response）：指示一个实体希望响应一个事件； 证实（Confirm）：原语返回对先前请求的响应。

实体


一个（N）子系统在逻辑上可认为由一个或 多个实体（entity）组成 。 或者说，（N）实体是（N）子系统内的活 动元素，执行（N）层的功能 。 它具有两个方面：类型和一组实例。


（N）实体类型是指该（N）实体所能执行的（N） 层功能的特定集合。 （N）实体类型的实例是指在与该（N）实体类 型相关的开放系统中对该（N）实体类型（即功 能）的一次特定的调用。
开放系统互连（OSI）参考模型
OSI环境中的数据传输过程
主机A 应用进程A
主机B 应用进程B
应 表 会 传 网
用 示 话 输 络
层 层 层 层 层 网 CCP 络
A
应 O S I 环境 表 会 CCP 网 络
B
用 示 话 输 络
层 层 层 层 层
传 网
层
层
数据链路层 物 理 层
数据链路层 物 理 层
· 规程特性： 即通信协议，说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。即 各信号线的工作规则和先后顺序。ISO物理层采用的规程特性标准有 CCITT X.20/21/22和CCITT V.24/25。
物理层标准
CCITT V系列建议 模拟信道 X系列建议 数字信道
V系列和X系列建议的许多标准和美国电子工业协会系列 接口标准EIA/RSXXX内容十分相近。
协议分层
目的：分而治之，封装化
协议栈
计算机网络体系结构同样采用层次结构，它以功能 作为划分层次的基础。 每一层中任何可以发送或接收信息的硬件/软件进 程称为实体，它是活跃元素；位于不同系统内同一层次 的两个实体称为对等实体； Pn是指第n层协议，是一台机器的第n层与另一台机器 的第n层对话使用的协议，它作用在对等实体之间；某一 系统内的各层协议集称为协议栈。

OSI参考模型
网络协议
网络协议 同等实体间通信制定的有关通信规则约定 的集合 网络协议三要素，语义（Semantics）、语法 （Syntax）和定时（Timing sequence）。 语义是指交换的信息含义，即“讲什么”，包括用于 协调与差错处理的控制信息； 语法是指“如何讲”，即协议元素的格式，包括数据 及控制信息的格式、编码和信号电平等； 定时是指事时执行的顺序，即通信过程中通信状态的变 化过程，包括速度匹配和排序等。
服务质量与类型
服务质量（QOS）用来评价每种服务的特性。通常面 向可靠连接的服务质量较高，因为在接收方有确认 和重传的处理过程，但增加了额外的开销和延迟。
连接、地址


连接是其中的一项重要服务。它是根据（N+1）对等 实体的要求，由（N）对等实体的（N）-SAPs间建 立的一种“逻辑连接”。 地址：也称（N）服务访问点地址，是用来表识（N）服务访

· 规程特性： 与CCITT V.24一致。首先是DTE和 DCE加电，"DTE就绪"和"DCE就绪"设置 为逻辑1。DTE要发送数据时，"发送请求 "置为有效；DCE在可以接收DTE的数据 时，把"允许发送"置为有效；随后，DTE 通过"发送"进行数据发送。
EIA RS449接口标准

· 机械特性： 与CCITT V.35一致，采用37针插头和插座。 · 电气特性： RS449有两个标准来定义它的电气规程，分别是RS422和 RS423。RS422标准是平衡方式的，即所有电路共用一个公共 地。当连接电缆长度为10m时，数据的传输速率可达300kb/s。 RS423标准是非平衡方式的，即所有电路没有公共地。当连接 电缆长度为10m时，数据的传输速率可达10Mb/s。 · 功能特性： 各信号线的含义。为了和RS232兼容，RS449将它的37根 信号线分为两组，第一组的信号线可以在RS232中找到对应的 信号线，第二组则是新定义的信号线。以下是一些主要的信号 线含义：
一对多映射： 一个（N）连接被映射成多个（N-1）连接。这时，在发送 方，用多个（N-1）连接支持一个（N）连接，（N）实体的这 种功能称为分流（Splitting）。在接收方就需要一个叫做合流的 过程（recombining）。使用分流和合流功能可以提高可靠性和 吞吐量。
协议层次关系图
（1）协议封装 在数据上附加协议的控制信息。报头中含有该层协议的控 制信息：编址机制（地址，发方/收方的地址信息）；差错 控制（差错检测码，一组数据差错检测序列）；流量控制 （协商、反馈）；多路复用（为多个不相关的对话使用同一 个连接）；路由 协议控制：用于实现协议控制功能的信息。 （2）分段与重组 协议应该确定PDU的最大和最小长度，并根据该值对 数据流进行分段。 分段的反过程即是重装，重装体现了对等实体间的透 明体通信原则。对等实体之间的通信如同直接通信一样： 接收的数据与原始数据大小、内容一致；如果下层需要 对数据进行分组或组合，一定要在送到接收实体前还原 成大小、内容一致的原始数据。
服务质量与类型
面向连接（Connection-oriented Service）建立连接，数 据单元按序传输和接收 释放连接， 无连接（Connectionless Service）每个报文带有完整的 目的地址，各自独立，经由系统选定的路线传递，可能出 现乱序。 “有证实”：包括请求、指示、响应和证实四个原语 “无证实”：只有请求和指示两个原语