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第三章 计算机网络体系结构及协议 3.1 网络体系结构及OSI基本参考模型 3.2 物理层 3.3 数据链路层 3.4 网络层 3.5 高层协议介绍 3.6 TCP/IP协议簇 3.1 网络体系结构及OSI基本参考模型 3.1.1 协议和体系结构 3.1.2 OSI基本参考模型 3.1.1 协议和体系结构 协议(Protocol): 为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。 协议总是指某一层协议,准确地说,它是对同等实体之间的通信制定的有关通信规则约定的集合。 通信协议代表着标准化,规定了计算机信息交换中消息格式和意义的协定,是通信双方都必须遵循的一系列规则。 网络协议的三个要素: 语义(Semantics):涉及用于协调与差错处理的控制信息 语法(Syntax):涉及数据及控制信息的格式、编码及信 号电平等。 定时(Timing):涉及速度匹配和排序等。 计算机网络的层次模型 分层的必要性: 为了简化网络设计的复杂性,通信协议采用分层的结构,各层协议之间既相互独立又相互高效的协调工作。 分层软件的工作原理分层软件的工作原理 整套通信协议的实现称为栈。数据从发送方向下通过协议栈的每一层,又从接送方向上通过协议栈的每一层,每一层在把数据传送到低一层之前在数据前面附加一些控制信息,称为协议头部,接收方收到数据之后先分析相应头部的信息,然后卸掉头部提交上一层。 对等实体之间的通信都是遵守同层协议进行的,只存在第一层是物理通信,其余各层之间的通信都是虚拟通信。 层间通信即相邻层实体之间进行的通信是遵循层间协议(接口)进行的。 分层原理:在目标计算机上的第N层软件层软件必须恰好接收由在发送计算机上的第N层软件所发送的数据。 网络的体系结构的特点是 以功能作为划分层次的基础。 第n层的实体在实现自身定义的功能时,只能使用第n-1层提供的服务。 第n层在向第n+1层提供的服务时,此服务不仅包含第n层本身的功能,还包含由下层服务提供的功能。 仅在相邻层间有接口,且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。 3.1.2 OSI基本参考模型 OSI模型 OSI模型 OSI模型 物理层(Physical) 实现在物理媒体上透明地传送原始比特流。 定义了激活、维护和关闭终端用户之间机械的、电气的、过程的和功能的特性 机械特性:物理连接器的尺寸、形状、规格 电气特性:信号电平、脉冲宽度、频率、数据传送速率、最大传送距离等 功能特性:接口引脚的功能作用 规程特性:信号时序、应答关系、操作过程 数据链路层(Data Link) 在物理线路上的两个相邻结点间提供可靠的数据传输,使相邻结点间的链路对网络层呈现为一条无错的链路。 数据传输单位是帧 所关心的问题包括: 物理地址、链路维护; 组帧:把数据封装在帧中, 按顺序传送; 定界与同步:产生/识别帧边界; 差错恢复:采用重传(ARQ)的方法; 流量控制:收发双方传输速率的匹配。 典型协议:多路访问控制协议(MAC,Multiple Access Control protocol) 网络层(Network) 使主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传送到目标主机。负责由一个站点到另一个站点的路径选择. 具体提供以下服务 路由选择和数据分组中转 流量控制和拥塞控制 差错检测与恢复 流量统计和记账 传输层(Transport) 为信源进程与信宿进程的通信提供数据传输服务; 屏蔽各类通信子网的差异,使应用层不受通信子网技术变化的影响。 进行数据分段并组装成报文流;传输单位为:报文 提供端到端的服务 提供“面向连接”(虚电路)和“无连接”(数据报)两种服务; 传输差错校验与恢复; 传输层是资源子网和通信子网的接口层。 传输层存在于主机当中 会话层(Session) 对不同开放系统中两个进程间通信的过程进行管理和协调 不参与数据传输 表示层(Presentation) 向应用进程提供资料表示,如信息编码、数据转换、数据压缩与恢复等。将不同系统的不同表示方法转换成标准形式 应用层(Application) 为用户的应用进程提供网络通信服务 识别并证实目的通信方的可用性 使协同工作的应用程序之间实现同步 判断是否为通信过程申请了足够的资源 处理被传送数据的表示问题,即信息的语义 直接面向用户,为用户提供各种网络服务 应用层协议的例子: 远程登录协议Telnet、文件传输协议FTP、 超文本传输协议HTTP、域名服务DNS、 简单邮件传输协议SMTP、邮局协议POP3等 3.2 物理层 3.2.1 物理层接口与协议 3.2.2 物理层协议举例 3.2.3 串行通信编程方法 3.2.1 物理层接口与协议 ISO对OSI物理层的定义 在物

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