第2章 开放系统互连参考A

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各层功能
物理层功能 物理层是计算机网络构成的基础。其任务就是透 明地传送比特流。所有通信设备、主机都需要物理 线路互连。物理层建立在通信介质上，是系统和通 信介质的物理接口，功能包括：物理连接的建立、 拆除、保持；物理数据单元传输；· 异步传输 · 同步 传输；物理层管理。 因此物理层是 OSI 模型中的最底层。 传递信息所利用的一些物理介质，如双绞线、同 轴电缆、光缆等，并不在物理层之内而是在物理层 的下面。
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无连接网络服务的两实体之间通信不需要事先建立好 一个连接。无连接网络服务有三种类型 ：
数据报（datagram）：数据报服务不要求接收端应答。 这种方法尽管额外开销较小，但可靠性无法保证。
确认交付（confirmed delivery）：确认回答服务要 求接收端用户每收到一个报文均给发送端用户发送回一 个应答报文，类似于挂号的电子邮件。 请求回答（request reply）：请求回答类似于一次 事务处理中用户的“一问一答”。
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（1）帧同步：
用于将二进制位组合成帧 ，以帧为单位进行传输。为 了实现差错控制，还需要对帧进行封装。该帧含有源站 点和目的站点的物理地址（即 48位的 MAC 地址）。使 得接收方的数据链路层能从物理层接收的二进制数据流 中明确区分出帧的开始和结束。 （2）差错控制 帧在传输过程中是否发生了错误可由校验来检测，出 错后常用反馈重发的方法来纠正错误。发送方在收到接 收方已正确接收的反馈信息后才认为该帧已正确传输完 毕。差错控制常采用 CRC 校验码及对每帧增加序号的方 法，保证传输的信息在内容、顺序上的正确。
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对于传输层来说，高层用户对传输服务质量要求是 确定的，传输层协议内容取决于网络层所提供的服务。 如果网络层提供虚电路服务，它可以保证报文分组无 差错、不丢失、不重复和顺序传输。在这种情况下， 传输层协议相对要简单。如果网络层使用数据报方式， 则传输层的协议将要变得复杂。
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会话层功能
该层对传输的报文提供同步管理服务。在两个不同系 统的通信进程之间建立、组织和协调交互。在会话层及 以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称 为报文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验 证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。
3。功能特性：
定义了 DTE 和 DCE 之间每一条接口线的功能分配 和确切定义，包括接口线功能的规定方法、接口线的 分类（数据线、控制线、时钟线、接地线）等。
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4。规程特性：
定义了如何使用这些接口线，主要涉及与接口 静止状态有关的特性，描述了接口静止状态之间 相互转移的关系。也就是完成物理连接的建立、 维护、信息交换及拆除连接时， DTE 和 DCE 在 各线路上的动作规则和动作序列。规程特性与信 息的传输方式有关，不同的传输方式其规程特性 也不同。
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数据链路层功能
物理层仅仅接收和发送二进制数据流，而不同的传 输介质在传输延迟、信噪比方面都各不相同，因而传 输质量也不同。 数据链路层的目的就是屏蔽传输介质的不可靠因素， 使高层协议不必考虑物理介质的可靠性，同时加强物 理层传输原始二进制数据的功能，使之对网络层呈现 为一条无差错的线路。 具体功能包括帧同步、差错控制、流量控制和链路 管理。
（3）DTE、DCE 连接示意图3
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2。电气特性： 定义了 DTE 和 DCE 之间接口线的电气连接方式。 电气特性用于规定导线的电气连接方式、信号波形和 参数、电压和阻抗匹配状况及编码方式等。例如在数 据通信和计算机网络中广泛使用的一种物理层接口标 准RS-232，OSI 定义了它的电气特性是逻辑 “1” 电 平为 -15V ~ -5V，逻辑 “0”电平为 +5V ~ +15V 。
第 2 章 开放系统互连参考模型
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开 放 系 统 互 连 OSI （ open system interconnection，OSI）参考模型是由 国 际 标 准 化 组 织 ISO （ international standard organization, ISO）提出和 定义的网络体系结构，是一种用于连接 异构系统的分层模型框架，为连接分布 式应用处理的开放系统提供了基础。
传输层只存在于通信子网之外的主机中。
如果 HOST A 与 HOST B 通过通信子网进行通信， 物理层通过物理传输介质完成比特流的发送和接收； 数据链路层可以将有差错的原始传输变成无差错的数 据链路；网络层可以使用报文组以合适的路径通过通 信子网。 网络通信的实质是实现互连的主机进程之间的通信。 设立传输层的目的是在使用通信子网提供服务的基础 上，使用传输层协议和增加的功能，使得通信子网对 于端--端用户是透明的。高层用户不需要知道它们的 物理层采用何种物理线路。对高层用户来说，两个传 输层实体之间存在着一条端--端可靠的通信连接。传 输层向高层用户屏蔽了通信子网的细节。
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数据终端设备（DTE），希望通过网络互连的设备 （入网设备），包括：计算机、终端等； 数据电路端接设备（DCE），网络中含有的通信设备 （网内设备），包括：通信处理机等；
（1）DTE、DTE 连接示意图1
（2）DTE、DCE 连接示意图2
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为了实现物理层的功能，需要规定标准接口的机械 连接特性、电气信号特性、信号的功能特性以及交换 电路的规程特性。 1。机械特性： 物理层的机械特性就是定义了 DTE 和 DCE 设备之 间互连时的连接方式，包括连接器件的几何尺寸、引 脚数量、排列状况、锁定装置、传输介质参数和特性 的详细规定。
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在广域网中也有多种协议，目前广泛使用的有 HDLC 协议、Internet 中的 PPP 协议和 SLIP 协议等。下面 介绍局域网的数据链路层协议。 局域网通常使用广播信道网，因此存在信道仲裁问题， 即需要解决多个用户竞争信道使用权时，信道给谁使用 的问题。介质访问控制子层（MAC）就是用于解决信道 仲裁问题的。 （1）介质访问控制子层（MAC） 介质访问控制子层通过控制终端对传输介质的访问， 来避免冲突或降低冲突的发生概率。对应于局域网中使 用的不同介质及访问方式，介质访问控制子层制定了各 种标准，如载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）协 议、令牌环（token ring)MAC 子层协议、令牌总线 MAC 子层协议。 19
8图ຫໍສະໝຸດ 2.2 具有中间结点的OSI层结构
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2.1.2 基本构造技术


各子系统的同一层共同构成开放系统中的一层 一般表示： （N）层——某一特定层 （N+1）层——相邻的高层 （N-1）层——相邻的低层 对等实体通信必需通过相邻低层及下面各层通信完 成 （N）实体向（N+1）实体提供相互通信能力称（N） 服务
LLC 提供 3 种可供选择的服务：不可靠的报文传 输服务、认可式报文服务和可靠的面向连接的报文 服务。
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网络层功能
网络层的作用是在利用数据链路层提供的两个相邻 结点间传输数据帧的基础上，将数据帧组成数据包， 包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息 --源站点和目的站点的网络地址，确保将源端发出的报 文送到目的端结点上。而从源端结点到目的端结点可 能经过若干中间结点，因此可以说网络层是提供端到 端传输的最底层。
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2.1 OSI / RM 模型简述

分层结构
基本构造技术
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2.1.1 分层结构
图 2.1 OSI参考模型
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OSI 参考模型的特性
异构系统互连的分层结构 控制互连系统交互规则的标准骨架 抽象结构，非具体实现的描述 同等层实体间通信由该层协议管理 相邻层间的接口定义了原语操作和低层向 上层提供的服务
（2）逻辑链路控制子层（LLC）
该层的主要目的是向网络层提供一个统一的格式 和接口，从而隐藏不同的介质访问控制协议对网络 操作的差异。 通常网络层在发送报文时调用 LLC 接口，在 LLC 子层增加 LLC 报文头，然后再根据下层具体的介质 访问控制协议封装相应的 MAC 帧头、帧尾，然后将 信息发送出去。接收过程则是一个解封装的过程。
网络层的主要功能包括：路径选择与中继、流量控 制、网络连接建立与管理、。
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1．路径选择与中继 在端-端连接的通信子网中，信息从源结点出发， 要经过若干个中继结点的存储转发后，才能到达目的 结点。通信子网中的路径是指从源结点到目的结点之 间的一条通路，它可以表示为从源结点到目的结点之 间的相邻结点及其链路的有序集合。一般在两个结点 之间都会有多条路径选择。 路径选择是指在通信子 网中，源结点和中间结点为将报文分组传送到目的结 点而对其后继结点的选择，这是网络层所要完成的主 要功能之一。 2．流量控制 网络中多个层次都存在流量控制问题，网络层的流 量控制则对进入分组交换网的通信量加以一定的控制， 以防因通信量过大造成通信子网性能下降。
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本章学习要点：
1、 OSI 参考模型的分层结构
2、 OSI 参考模型的各层功能及实现机制
3、 TCP / IP 体系结构
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OSI 功能分层的原则有以下五点： 1、根据功能的需要分层。 2、各层功能明确，相互独立。 3、层间接口清晰明了，尽量减少接口交 互的信息量。 4、层数选择适中。 5、各层功能的选择应有助于国际标准的 规定。
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从网络互连角度讲，面向连接的网络服务应满足以 下要求： 1．网络互连操作的细节与子网功能对网络服务用 户应是透明的。 2．网络服务应允许两个通信的网络用户能在连接 建立时就其服务质量和其它选项进行协商。 3．网络服务用户应使用统一的网络编址方案。
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传输层功能
该层的功能是利用网络层提供的端到端传输的功 能实现两个端结点的传送实体（进程）间的可靠的 数据传输，从而完善了网络层的传输功能，给上层 提供了透明的数据传输和端到端的错误恢复和流量 控制。 传输层从会话层接收数据时如果报文过大，则需 要将报文划分为较小的单元，再传送给网络层，同 时要保证各段信息的正确性。在接收端需要把接收 的信息按发送顺序拼接成报文，正确地交给接收端 的会话层。 在这一层中最常用的协议就是 TCP/IP 的传输控 制协议 TCP、Novell 的顺序包交换 SPX 以及 Microsoft NetBIOS 等。 26