单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,第,2,章 计算机网络的协议与体系结构,计算机通信网络（第,2,版）,11/18/2024,1,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,网络协议,Note:,11/18/2024,2,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,占据两个山顶的蓝军与驻扎在山谷的白军作战。,力量对比是：一支蓝军打不过白军，但两个支蓝军协同作战就可战胜白军。,蓝军,1,队拟于次日正午向白军发起攻击。于是发送电文给另一山顶上的友军。但通信线路很不好，电文出错的可能性很大。因此要求收到电文的友军必须发送确认电文。但确认电文也可能出错。,试问能否设计出一种协议，使得蓝军能实现协同作战因而一定,(,即,100%),取得胜利？,一个著名的例子,11/18/2024,3,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,明日正午进攻，如何？,同意,收到“同意”,收到,：,收到“同意”,这样的协议无法实现！,11/18/2024,4,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,这样无限循环下去，两边的蓝军都始终无法确定自己最后发出的电文对方是否已经收到。,没有一种协议能够蓝军能,100%,获胜。,思考,有没有更加合适的方案？,结论和进一步思考,11/18/2024,5,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,人相互交流的协议和通信协议之间的对比,Hi,Hi,Whats,the,time,?,2:00,请求连接,传送文件：,xxxxx.xxx,time,连接确认,11/18/2024,6,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,语义,对协议中各协议元素的含义的解释，例如：,在,HDLC,协议中，标志,Flag(7EH),表示报文的开始和结束,在,BSC,协议中，,SOH(01H),表示报文的开始，,STX(02H),表示报文正文的开始，,ETX(03H),表示报文正文的结束,语法,协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如：,时序,通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则,Flag,Address,Ctrl,Data,FCSS,Flag,SOH,HEAD,STX,TEXT,ETX,BCC,BSC,HDLC,通信网络协议的三要素,11/18/2024,7,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,确认,释放连接,释放确认,释放确认,连接确认,数据,连接请求,连接确认,t,t,时序例,释放连接,数据传输,建立连接,11/18/2024,8,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,网络协议分层思想,Note:,11/18/2024,9,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,划分层次的概念举例,计算机,1,向计算机,2,通过网络发送文件。,可以将要做的工作进行如下的划分。,第一类工作与传送文件直接有关。,确信对方已做好接收和存储文件的准备。,双方协调好一致的文件格式。,两个计算机将,文件传送模块,作为最高的一层。剩下的工作由下面的模块负责。,11/18/2024,10,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,两个计算机交换文件,文件传送模块,计算机,1,计算机,2,文件传送模块,只看这两个文件传送模块,好像文件及文件传送命令,是按照水平方向的虚线传送的,把文件交给下层模块,进行发送,把收到的文件交给,上层模块,11/18/2024,11,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,再设计一个通信服务模块,文件传送模块,计算机,1,计算机,2,文件传送模块,只看这两个通信服务模块,好像可直接把文件,可靠地传送到对方,把文件交给下层模块,进行发送,把收到的文件交给,上层模块,通信服务模块,通信服务模块,11/18/2024,12,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,再设计一个网络接入模块,文件传送模块,计算机,1,计算机,2,文件传送模块,通信服务模块,通信服务模块,网络接入模块,网络接入模块,通信网络,网络,接口,网络,接口,网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作,例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。,11/18/2024,13,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,层间服务,Note:,11/18/2024,14,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,层间服务模型,协 议,交换原语,交换原语,服 务 用 户,提 供 服 务,服 务 提 供 者,第,n,层,第,n+1,层,服 务 用 户,SAP,SAP,11/18/2024,15,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,理解,下层对上层是,“透明的”,。即某一层实体只能看到本层服务，而看不到下层的协议到底是如何工作的。,协议是,“水平的”,。即协议是控制对等实体之间通信的规则。,服务是,“垂直的”,。即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。,层间服务,11/18/2024,16,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,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他主机上的对等层通信；,实际通信在最底层完成,。,对等层通信的实质,11/18/2024,17,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,对等通信例：两个人收发信件,想一想,：,收信人与发信人之间、邮局之间，是在直接通信吗？,邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？,邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？,信件内容,邮件地址,货物地址,发信人,邮局,运输系统,信件内容,邮件地址,货物地址,收信人,对信件内容的共识,对信件如何传递的共识,对货物如何运输的共识,P,3,P,2,P,1,公路，铁路，航空,邮局,运输系统,11/18/2024,18,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,网络体系结构,Note:,11/18/2024,19,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,应用层,运输层,网络层,表示层,会话层,数据链路层,物理层,7,6,5,4,3,2,1,OSI,的体系结构,ISO,的,OSI,模型,应用层,(application layer),表示层,(presentation layer),会话层,(session layer),运输层,(transport layer),网络层,(network layer),数据链路层,(data link layer),物理层,(physical layer),11/18/2024,20,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,应用层,(application layer),运输层,(transport layer),网络层,(network layer),数据链路层,(data link layer),物理层,(physical layer),数据链路层,5,应用层,4,运输层,3,网络层,2,数据链路层,1,物理层,五层协议的体系结构,11/18/2024,21,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,各层功能,1,应用层,(application layer),应用层是原理体系结构中的最高层。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要,(,这反映在用户所产生的服务请求,),。,应用层直接为用户的应用进程（应用程序）提供服务,应用层协议包括：,HTTP,，,SMTP,，,FTP,，,TELNET,等,11/18/2024,22,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,2,运输层,(transport layer),运输层的任务就是负责主机中,两个进程之间的通信,，其数据传输的单位是,报文段,(segment),。,因特网的运输层可使用两种不同协议。即面向连接的,传输控制协议,TCP(Transmission Control Protocol),和无连接的,用户数据报协议,UDP(User Datagram Protocol),。,各层功能,11/18/2024,23,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,3,网络层,(network layer),网络层负责为分组交换网上的不同,主机,提供通信。在网络层，数据的传送单位是,分组,或,包,。在,TCP/IP,体系中，分组也叫作,IP,数据报,，或简称为,数据报,。,各层功能,11/18/2024,24,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,4,数据链路层（,data link layer,）,数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以,帧,(frame),为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。数据链路层有时也常简称为,链路层,。,数据链路层就把一条有可能出差错的实际链路，转变成为让网络层向下看去好像是一条不出差错的链路。,各层功能,11/18/2024,25,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,5,物理层（,physical layer,）,物理层的任务就是,透明地,传送比特流。,“,透明,”是一个很重要的术语。它表示：,某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样,。,各层功能,11/18/2024,26,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,H,3,物 理 传 输 媒 体,数 据 部 分,数 据 部 分,数 据 部 分,数 据 部 分,10100110100101,比 特 流,11 010111010,T,2,计算机,1,H,5,H,4,H,2,首部,尾部,AP,2,AP,1,应 用 程 序,数 据,计算机,2,比特,帧,IP,数据报,IP,分组,TCP,报文段,UDP,报文段,各层功能,11/18/2024,27,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,在,OSI,参考模型中，在对等层次上传送的数据，其单位都称为该层,的,协议数据单元,PDU(Protocol Data Unit),；而把上层来的数据称为,服务数据单元,SDU(Service Data Unit),在文献中也还可以见到术语“,协议栈,”,(protocol stack),。,这是因为几个层次画在一起很像一个栈,(stack),。,各层功能,11/18/2024,28,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,应 用 程 序 数 据,应用层首部,H,5,10100110100101,比 特 流,110101110101,注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次,应 用 程 序 数 据,H,5,应 用 程 序 数 据,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,H,3,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,H,4,运输层首部,H,3,网络层首部,H,2,链路层,首部,T,2,链路层,尾部,11/18/2024,29,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,10100110100101,比 特 流,110101110101,计算机,2,的物理层收到比特流后,交给数据链路层,H,2,T,2,H,3,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,11/18/2024,30,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,H,3,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部后,把帧的数据部分交给网络层,H,2,T,2,H,3,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,11/18/2024,31,哈尔滨工业大学,(,威海,),通信工程系,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,H,3,H,4,H,5,应 用 程 序 数 据,计算机,1,向计算机,2,发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机,1,AP,2,AP,1,计算机,2,网络层剥去分组首部