山东建筑大学高级计算机网络复习资料

二、网络体系结构

网络体系结构

将计算机互连的功能划分成有明确定义的层次，并规定同层实体通讯的协议和相邻层间通信的接口与服务。这种层和协议的集合称之为网络体系结构

接口、协议、对等层、对等实体、协议栈

接口：相邻两层之间交互的界面(interface)，接口定义下层向上层提供的原语操作和服务。接口主要是告诉上层进程应当如何来访问它。

协议：通信双方在通信中必须遵守的规则。协议主要定义该层应如何工作。可以使用任何协议，只要能完成承诺的服务就可以

对等层：两个不同系统的同级层次。

对等实体：位于不同系统对等层中的两个实体。

协议栈：某系统所使用的协议列表，每层一个协议。

封装与拆封过程

消息送到源系统的最高层

从最高层开始，自上而下逐层封装

经物理线路传输到目标系统

目标系统将收到的信息自下而上逐层处理并拆封

由最高层将消息提交给目标进程

对等层通讯的实质

对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信

下层向上层提供服务；上层依赖下层提供的服务来与其它主机上的对等层通信

实际通信在最底层完成

ISO的OSI/RM与IEEE的TCP/IP各层功能

应用层：为用户提供服务，具有网络传输的用户接口功能，主要负责在网络上用户与应用程序或应用程序与应用程序之间的通信

表示层：①示层以下关心信息的可靠传输，表示层关心语法和语义②表示层处理两个应用实体间数据交换的语法问题，解决数据交换中存在的数据格式不一致和数据表示方法不同等问题

会话层：①允许不同主机中用户建立会话(session)关系.②提供会话管理和同步服务③会话层以上各层面向应用, 所传送的数据单位统称报文/消息(message)；会话层以下各层面向通信

传输层：①从会话层接收数据报并传递给网络层，并确保信息正确无误地到达对方传输层②负责两个进程间的逻辑通信，包括进程的区分、连接建立/拆除、流量控制等③端到端通信，以下各层是相邻两个节点间的通信④只提供面向连接的服务

网络层：①分配节点的逻辑地址，并屏蔽物理网络的差异(MTU, 协议等)②建立/拆除网络连接③确定从源节点经通信子网到目的节点的路由选择④分段与重组⑤流量控制⑥差错控制⑦记账功能，使运营通信子网可获得报酬⑧数据的传送单位是分组或包(packet).⑨网络层提供的服务：数据报、虚电路（永久虚电路、交换虚电路/呼叫虚电路）

数据链路层：①在相邻节点间为网络层建立、维持、释放链路连接，并在链路上可靠传送帧(Frame)，使数据链路对网络层表现为无差错的链路②链路层的基本服务：成帧(framing), 链路管理、介质访问控制、透明帧传输、流量控制、差错控制

物理层：①在物理通信介质的基础上，作为系统和通信介质的接口，用来实现数据链路实体间透明的比特流传输②不是指连接计算机的具体物理设备或具体传输介质

TCP/IP4层

网络接口层：①包括OSI中的最低两层：物理层和数据链路层②负责通过网络发送和接收IP 数据报③采用开放的策略，允许使用广域网、局域网和城域网的各种协议

网络层：①使主机可以把分组发往任何网络，并使分组独立地传向目标②处理接收的数据报，如果其目的地址为本结点IP地址，则除去报文头后将分组交送给传输层；如果需要转发，则选择路径并转发

传输层：①源端和目标端主机上的对等实体之间的会话建立和维护端到端的连接②两个端到端的协议：ⅰ、TCP：面向连接的数据传输协议，提供可靠的数据传输。ⅱ、UDP：提高无连接服务的数据传输协议

应用层：①相当于OSI参考模型的应用层、表示层和会话层②包含了所有的高层协议：如TELNET，FTP，SMTP等

三、无线和移动网络

无线链路存在的问题、无线链路的特点

问题

隐藏终端问题

暴露站问题

信号衰减问题(fading)

特点

衰减(Attenuation)：递减的信号强度

电磁波在传播过程中，信号能量不断衰减

信号穿透建筑物时损失能量

散射使信号能量随传播距离的增加而降低(path loss)

干扰(Interference)：来自其他源的干扰

同(近)频干扰

由于干涉，相同/近频率的多个信号源会相互干扰

WLAN的无线频段与其它设备通用，如2.4 GHz 802.11b无线Lan和微波炉

干涉

多路径传播(Multipath Propagation)：同一信号可能经过不同路径传播后到达目标，在接收端收到的信号是由经过多次折射或反射，经过不同路径的信号合成的。这些多径信号若同相则相加，若反相则抵消，由此造成接收端信号的强度变化

更高的误码率

①无线链路中的比特错误比有线链路更为常见

②链路层协议需要处理可靠数据传输，链路层确认重传机制ARQ

③光纤、同轴电缆等低比特差错的链路不需同提供可靠数据传输服务

802.11无线LAN的工作模式

基础设施无线Lan

①最小构件：基本服务集BSS（Basic Service Set）

一个或多个无线主机

一个AP：Access Point，接入点，也就是基站。

无线主机借助AP与外界通信

AP之间利用Hub/Switch /Router互连

自组织无线Lan

①没有AP的中央控制

②一般没有到外部网络的连接

IBSS：独立基本服务集

关联和切换信道

关联

①无线主机在发送高层协议数据以前，需要选择一个AP并与之关联，加入该AP所属的子网

②只有关联的AP才能向该无线主机发送数据帧

③该无线主机也只有通过关联的AP才能向因特网发送数据帧

切换信道

主动扫描和被动扫描的过程

主动扫描

①无线主机广播发送探测请求帧

②APs发送探测响应

③无线主机向选定的AP发送关联请求帧

④选定的AP向主机发送关联响应帧

被动扫描

①AP(s)周期性发送信标帧

②主机扫描11个信道，找出可能位于该区域的所有AP发出的信标帧

③主机向选择的AP发送关联请求帧

④AP向主机发送关联响应帧

被动扫描是指无线主机被动地从能收到信标帧的11个信道中选择一个AP进行关联CSNA/CA协议描述及应用

描述

发送方

①如果信道空闲了DIFS帧间间隔，则发送整个Frame，等待确认

②如果信道忙:

确定一个随机数进行后退，设定计数器；

信道空闲，计数值减小；信道忙，计数值不变；

③计数器值为0时，发送整个Frame，等待确认；

④如果收到ACK，Frame发送完毕:

如果还有Frame发送，从第2步开始CSMA/CA协议；

如果没有收到ACK，选取更大的计数器值，进入后退阶段。

接收方

成功收到Frame，等待SIFS后发送ACK

应用

802.11帧结构中三个地址字段对策含义及其用法

Type字段

①管理帧

②控制帧

RTS/CTS，ACK等数据发送控制

③数据帧

④子类型subtype

每种type的帧中又有一到多个子类型。