网络传输协议

b）网络协议数据单元——分组或包
4)传输层(Transport Layer)
创建网络连接 决定提供的服务 真正端－端层 区别报文属于哪条连接 流控机制
典型问题
基本功能
顺序性/组装 传输连接的建立和释放 差错控制 提供可靠透明的数据传输 QOS：吞吐量、延迟、机密
OSI传输层
传输层的功能 – 隔离上三层和下三层，屏蔽连网细节， 提供端到端的无错信道。解决wenku.baidu.com路复用 与多路合用问题以及流控问题 – 传输协议数据单元——片(Segment)
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2．TCP/IP的体系结构
TCP/IP起始于20世纪70年代中期，为了实现异 种网之间的互连和互通，美国国防部高级研究计 划 署 ARPA 资 助 网 络 互 连 技 术 的 研 究 开 发 ， 于 1977年到1979年推出了TCP/IP体系结构和协议 规范，并从1980年开始将ARPANET上的计算机 转换为TCP/IP协议，并以它为主干建立了Internet。 所以TCP/IP是Internet的核心协议。经过20年的 发展，TCP/IP已经成为一种可靠的实现多厂商计 算机互连的协议。
BGP
FTP
HTTP SMTP TELNET SNMP
TCP
UDP
ICMP OSPF
IP
5)简单操作过程
用户数据 应用字节流
TCP头
TCP段
IP头
IP数据报
网络头
网络级包
3．IEEE 802参考模型
在20世纪80年代初期，IEEE 802委员会首先 制定出局域网的体系结构，这就是著名的IEEE 802参考模型。由于局域网只是一个计算机通信网， 而且局域网不存在路由选择问题，因此它不需要网 络层，只有最底的两个层次。然而局域网的种类繁 多，为了使局域网的数据链路层不至于过于复杂， 提出将局域网的数据链路层划分为两个子层：介质 访问控制（MAC）子层和逻辑链路控制（LLC）子 层，而网络的服务访问点SAP则在LLC层与高层的 交界面上。
2.4网络拓扑结构
2.4.1基本概念 网络拓扑结构是指网络中各个站点之 间的连接方式。物理拓扑结构描述了网络 硬件的实际布局，逻辑拓扑结构描述了网 络中各个节点间的信息流动方式。需要注 意的是，网络拓扑结构是决定网络工作环 境和条件的主要因素。
2.4.2网络拓扑结构及应用
总线型
环型
树型
网状型
星型
传输层
互联网层 网络接口层
TCP/IP模型的重要分界线
软件分界线
应用层 传输层
应用软件 系统软件 （操作系统内部） 地址分界线
使用IP地址
使用物理地址
IP层 网络接口层 硬件
1)网络接口层
物理层 该层着重于规范传输媒体的特性 涵盖数据传输设备与传输媒体的物理接口
该层着重于数据交换 网络访问层 该层使用的特定软件取决于网络类型
混合型
1．总线型
总线型拓扑结构的特点是：结构简单灵活， 便于扩充，设备量少，价格低，安装使用方便。 随着以太网的普及，总线型拓扑结构曾经是20 世纪70年后期到90年代中期风靡一时的网络 拓扑结构，是早期以太网的代表作。其缺点是： “一条直线走到黑”，使得网络规模、距离、 网络布线施工大受限制。
2．环状拓扑 环形网的特点是：信息在网络沿固定方向流动， 两个节点间仅有唯一的通路，大大简化了路径选 择的控制；当某个节点发生故障时，可以自动旁 路，可靠性较高；由于信息是串行穿过多个节点 环路接口，当节点过多时，影响传输效率，使网 络响应时间变长，但当网络确定时，其延时固定， 实时性强；由于环路封闭，扩充不方便。
2.2.1网络体系结构概念
网络体系结构描述了网络系统各个部分 完成那些功能、各部分之间的关系以及它们 是怎样连接在一起的。概括的讲，网络体系 结构是指整个网络系统的逻辑结构和功能分 配。
网络体系结构的基本原则是：把应用程序 和网络通信管理程序分开，并按信息在网络中 传输的过程把通信管理程序分为若干个模块， 把专用的通信接口转变为通用的、标准的通信 接口。网络体系结构将网络的功能模块化、接 口标准化，这样就会使网络具有更大的灵活性， 使网络系统的建设、扩展和改造工作大大简化， 使网络系统的运行和维护成本降低，也会使网 络系统的性能得到提高。
2.2.2分层的网络体系结构
在层次化的网络体系结构中通信是分层进 行的，互相通信的两个系统必须具有相同的层 次结构，并且相应的层必须执行相同的通信协 议。
分层的网络体系结构
第N+1层 对等层 第N+1层 实体1 对等实体
∶∶ ∶∶
实体1
第N层
第N层
实体n
实体n
第N-1层
第N-1层
采用分层的体系结构有明显的优点：
3.时序，确定通信双方的“讲话次序”， 即事件实现顺序的详细说明。
国际标准化组织
1. 2. 3. 4. 国际电报电话咨询委员会(CCITT) 国际标准化组织(ISO) 美国国家标准协会(ANSI) 电气和电子工程师协会( IEEE)
2.2网络体系结构
在计算机网络实践中，“层次”这个 概念是无处不在的。了解网络体系结构， 尤其是TCP/IP协议，是网络工程师的一项 基本功，这对于我们今后的网络方案设计， 特别是异构网络组网工程，具有非常重要 的指导意义。
第二章 计算机网络基础
2.1网络协议
2.2网络体系结构 2.3网络传输介质 2.4网络拓扑结构 2.5网络传输技术
2.6 多路复用技术
2.7网络交换技术
2.1网络协议
网络协议三要素： 1.语法，规定通信双方“如何讲”，即对 通信双方采用的数据格式、编码等进行定义； 2.语义，确定通信双方“讲什么”，即对发 出的请求、执行的动作及对方的应答作出解释；
1．ISO/OSI开放式网络体系结构
ISO/OSI 开 放 式 网 络 体 系 结 构 一 般 称 为 ISO/OSI参考模型，它是由国际标准化组织于 1977年提出的，目的是为了使不同厂家生产的 不同型号计算机能相互通信。
主机A 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数链层 物理层
主机B
应用协议(APDU)
成帧 差错控制 流量控制 确认帧和数据帧的线路竞争 共享媒体的访问控制
典型问题
基本功能
建立、保持和释放数据链路 成帧和拆帧(同步链路) 差错控制(检错和纠错) 流量控制(停－等，滑动窗口) 链路管理与媒体访问(固定，随机)
OSI数据链路层
a)数据链路层的功能 –在物理连接基础上建立、维护和释放数据 链路（逻辑通道），检测传输错误（校验 和加确认机制），广播网络需控制对共享 信道的访问，流控 b)数据链路协议数据单元——帧 –发送方封装数据帧 –定义和识别帧的边界 –处理接收方回送的确认帧
表示协议(PPDU) 会话协议(SPDU) 传输协议(TPDU)
应用层 表示层 会话层 传输层
packet frame bits
网络层 数链层 物理层
网络层 数链层 物理层
packet frame
网络层 数链层
bits 物理层
1)物理层(physical layer)
用多少伏特电压代表“1”和“0” 一个比特持续多少微秒 传输是否在两个方向上进行 连接如何建立及如何终止 网络连接器有多少针
数据比特的发送和接收，数据传输率。 物理连接的建立、保持与释放。 定义媒体的机械、电气参数及规格。
•典型问题
•基本功能
OSI物理层
a)物理层的功能 –在信道上传输原始位流，保证比特位的正确 收发。 b)物理层的特性 –机械特性: –电气特性: –规程特性: –传输媒体:
2)数据链路层(Data Link Layer)
3)网络层(Network Layer)
确定分组如何从源端到达目的端 解决网络的拥塞 记帐 异种网络互联 数据交换 流控 拥塞控制(预分配) 差错控制及恢复 路由选择(自适应/非适应) 网络互联(源路由/透明)
典型问题
基本功能
OSI网络层
a）网络层的功能
– 确定分组如何从源主机路由到目的主机， 解决寻径问题。 – 路由层的关键是路由选择。 – 对广播通信信到来说，不需要路由层。对 于通信子网来说，第三层网络层是它的最 高层。
TCP/IP协议体系
主机A
应用层 传输层 应用协议(APDU)
主机B
应用层 传输层
传输协议(TPDU)
packet
网络层
网络层 接口层
网络层 接口层
packet
网络层
frame
网络接口层
frame
网络接口层
TCP/IP与ISO/OSI的模型对比
应用层
表示层
会话层
应用层
传输层
网络层 数据链路层 物理层
3.IEEE 802参考模型
服务访问点SAP
逻辑链路控制子层LLC 介质访问控制子层MAC 物理层
2.3网络传输介质
2.3.1基本概念
传输介质是网络中连接收发双方的物理通 路，也是网络通信中传送信息的实际载体。
网络中常用的传输介质有：双绞线、同轴电 缆、光纤以及无限通信。不同的传输介质对网 络通信质量的影响不同，主要体现在：物理特 性、传输特性、连通性、抗干扰性以及传输距 离。
5)会话层(Session Layer)
提供类似传输层的普通数据传送 管理对话 令牌管理(Token management) 同步(synchronization)
典型问题
基本功能: 为有序地、方便地进行信息交换，提供 有效的控制和管理机制。
OSI会话层
会话层的功能 – 管理对话控制，提供往数据流中插入检查 点功能
2）互联网层(Internet Layer)
处理来自传输层的报文发送请求 处理入境数据报 处理ICMP报文 IP 互联网层协议 ICMP ARP RARP
基本任务
3)传输层
提供端－端的数据传送服务 为应用层隐藏底层网络的细节
主要功能
TCP 传输层协议 UDP
4)应用层(Application Layer)
3．光纤 光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝， 主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。纤芯 用来传导光波，其传输原理是这样的：光源发 射出经过编码的光信号，光线进入光纤芯，只 有以一定角度范围进入的光线才能被全反射， 而其它的光线全被吸收。
4．无线传输介质
无线传输介质不使用电或光的导体传输信号， 而是利用大气的电磁波传输信号。信号的发送和 接收是通过天线完成的，发送时天线将电磁波能 量发射到介质中；接收时天线从周围介质中收集 电磁波。无线通信一般有两类天线：定向天线和 全向天线。
表示层的功能 – 关心所传输信息的语法和语义，屏蔽不同 体系结构计算机在数据表示上的差异
7)应用层(Application Layer)
网络虚终端 文件传输 电子邮件 远程作业录入 目录查找等
网络的完整透明性 操作用户源的物理配置 应用管理 系统管理 分布式信息服务
典型问题
基本功能
OSI应用层
1．各层之间相对独立。 2．灵活性比较好。 3．结构独立，各层采用最合适的技术来实现。
4．易于实现和维护。
5．能促进标准化工作。 分层时应注意使每一层的功能非常明确。若层 数太少，就会使每一层的协议太复杂，达不到简化 系统的目的。但层数太多又会在描述和综合各层功 能的系统工程任务时遇到较多的困难。
2.2.3网络体系结构实例
2.3.2传输介质简介
1．同轴电缆 同轴电缆视网络中应用十分广泛的传 输介质之一。它由内导体、外屏蔽层、绝 缘层以及外部保护层组成。根据同轴电缆 的带宽不同，可以将其分为两类：基带同 轴电缆和宽带同轴电缆。
2．双绞线
双绞线由按规则螺旋结构排列的两根、四根 或八根绝缘导线组成，一对线可以作为一条通 信线路，各个线对螺旋排列的目的是为了使各 线对之间的电磁干扰最小，通常将一定数量的 这种双绞线捆成电缆，在其外面包上硬的护套。 为了进一步提高双绞线的抗电磁干扰能力，可 以在双绞线的外面再加上一个用金属丝编织成 的屏蔽层，这就成了屏蔽双绞线。
主机A 主机B
服务请求
服务响应
6)表示层(Presentation Layer)
定义和管理抽象数据结构 管理这些抽象数据结构 把计内的表示法转换为网络的表示法 数据表示(ASCII，EBCDC) 数据压缩 数据库的不同库结构或字段间映象或变换 数据加密(私用/公共密钥系统)
典型问题
基本功能
OSI表示层