2章节 计算机网络体系结构与协议.pptVIP

第2章 计算机网络体系结构与协议 ;　　计算机网络系统是由各种各样的计算机和终端设备通过通信线路连接起来的复杂系统。在这个系统中，由于计算机类型、通信线路类型、连接方式、同步方式、通信方式等的不同，给网络各结点的通信带来诸多不便。 　　异种网络互连要真正以协同方式进行通信是十分复杂的。要解决这个问题，势必涉及通信体系结构设计和各厂家共同遵守约定标准等问题，这也即计算机网络体系结构和协议问题。 ;2.1 网络体系结构;　为了减少协议设计的复杂性，大多数网络都按层或级的方式来组织，每一层都建立在它的下层之上。不同的网络，其层的数量、各层的名字、内容和功能都不尽相同。然而，在所有的网络中，每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务，而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。;　一台机器上的第n层与另一台机器上对应的第n层进行对话，通话的规则就是第n层协议。图2-2说明了一个有5层的协议。不同机器里包含对应层的实体叫对等进程。换言之，正是对等进程利用协议进行通信。;　每一对相邻层之间都有一个接口。接口定义下层向上层提供的原语操作和服务。一个清晰的接口可以使同一层能轻易地用一种实现来替换一种完全不同的实现（如用卫星信道来代替所有的电话线），只要新的实现能向上层提供旧的实现所提供的同一组服务就可以了。如图2-3所示。;　层和协议的集合被称为网络体系结构。 　协议实现的细节和接口的描述都不是体系结构的内容，因为它们都隐藏在机器内部，对外部来说是不可见的。只要机器都能正确地使用全部协议，网络上所有机器的接口不必完全相同。 　协议分层的较低层次常常以硬件或固件的方式实现。;　2．各层的设计问题 　计算机网络的某些关键问题在好几层的设计中都会出现。 　每一层都需要有识别发送方和接收方的机制。某台机器上需要建立连接的进程必须能有某种手段来指定想和谁通信。如图2-4所示。;　确定数据传送的规则。 　如：单工通信，半双工通信，全双工通信。如图2-5所示。协议还需确定每条连接对应多少条逻辑通道，它们的优先级别如何。;　差错控制。 　已知的检错和纠错代码有多种，连接的双方必须一致同意使用哪一种。接收方还应该通知发送方哪些报文已经被正确收到，哪些还没有收到。如图2-6所示。 　为了解决可能出现的顺序错误，接收方应能够把各报文按原来的顺序重新组合在一起。方法是对这些信息编号。;　流量控制。 　解决高速发送方发送数据过快，而使得低速接收方难以应付的局面。如图2-7所示。;　报文的分割与组装。 　所有的进程都应该能接收任意长的报文。要求能把报文分割、传输和重新组装。如图2-8所示。;　多路复用。 　当每一对通信进程建立一个独立的连接不方便或不合算时，可以利用下一层的同一个连接为多个无关的对话服务。只要这种多路复用和解多路复用是透明的，任意一层都可以采用这种方法。如图2-9所示。;　路由选择。 　当源端和目标端有多条通路时，必须进行路由选择。如图2-10所示。;　3．面向连接的服务和无连接服务 　下层能向上层提供两种不同形式的服务，即面向连接的服务和无连接的服务。 　面向连接的服务类似于电话系统打电话的过程。在使用面向连接的服务时，用户首先要建立连接，然后使用连接，最后释放连接。 　无连接服务类似于邮政系统寄信的过程。每个报文（类似于信件）带有完整的目的地址，并且每一个报文都独立于其他报文，经由系统选定的路线传递。 　我们用服务质量QoS（Quality of Service）来评价每种服务的特性。 　文件传输比较适合于面向连接的服务。 　并不是所有的应用程序都需要连接。例如，电子邮件。;　4．服务原语 　服务在形式上是由一组原语（或操作）来描述的。这些原语供用户和其他实体来访问该服务。这些原语通知服务提供者采取某些行动或报告某个对等实体的活动。如表2-1中所示的4类。 表2-1 4类服务原语 ;　5．服务与协议的关系 　服务和协议是完全不同的概念。 　服务是各层向它的上层提供的一组原语（操作），但未涉及这些操作是如何完成的。 　协议是定义同层对等实体之间交换的帧、分组和报文的格式及意义的一组规则。只要不改变提供给用户的服务，实体可以任意改变它们的协议。 　这样，服务和协议就被完全分离开来。;　2.1.2 参考模型 　1．OSI参考模型 　OSI参考模型如图2-11所示。这一模型被称作ISO的OSI开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model），因为它是关于如何把开放式系统（即为了与其他系统进行通信而相互开放的系统）连接起来的，常简称它为OSI模型。;图2-11 OSI参考模型;　OSI模型本身不是网络体系结构的全部内容，它并未确切地描述用于各层的协议和服务，它仅仅告诉我们每一层应该做什