计算机网络 指导教师:杨建国 二零一零年三月.

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1 计算机网络 指导教师:杨建国 二零一零年三月

2 第三章 计算机网络体系结构 第一节 网络体系结构 第二节 物理层协议 第三节 数据链路协议 第四节 网络层协议 第五节 传输层协议
第三章 计算机网络体系结构 第一节 网络体系结构 第二节 物理层协议 第三节 数据链路协议 第四节 网络层协议 第五节 传输层协议 第六节 高层协议

3 第三章 计算机网络体系结构 3.1 网络体系结构 一. 基本概念 计算机网络的四个重要的概念： 层次（layer） 协议（protocol）
第三章 计算机网络体系结构 3.1 网络体系结构 一. 基本概念 计算机网络的四个重要的概念： 层次（layer） 协议（protocol） 接口（interface） 体系结构（architecture）

4 1.层次（layer） 层次是人们对复杂问题处理的基本方法 将总体要实现的很多功能分配在不同层次中 对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定 不同的系统分成相同的层次 不同系统的最低层之间存在着“物理”通信 不同系统的对等层次之间存在着“虚拟”通信 对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信规定 高层使用低层提供的服务时，并不需要知道低层服务的具 体实现方法

5 层次结构研究方法的优点： 各层之间相互独立 灵活性好 各层都可以采用最合适的技术来实现 易于实现和维护 有利于促进标准化

6 2.协议 协议:通信双方为了实现通信所进行的约定或对话规则 虚拟终端协议: 对于不相容终端,除了需变换字符集字符 外,其他特性( 如显示格式与行长 ) 也需作相应的变换的 　协议 计算机网络协议: 为网络数据交换而制定的规则、约定与标准 语义:用于解释比特流的每一部分的意义 语法:语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数 据出现的顺序的意义 定时:事件实现顺序的详细说明

7 3.接口（interface） 接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点 同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接口，低层 向高层通过接口提供服务 只要接口条件不变、低层功能不变，低层功能的具体实 现方法与技术的变化不会影响整个系统的工作

8 4.体系结构 体系结构 定 义 元 素 物理结构 实现网络逻辑功能最优分配的各种网络子系统和设备 完成一定功能的物理部件 逻辑结构 执行各种网络操作任务所需的功能 决定输入、存储、发送、处理或信息传递的基本操作功能 软件结构 网络软件的结构,这些网络软件就是在各网络部件中执行网络功能的程序 各种程序

9 一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议集
网络协议是按层次结构来组织的 网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络体系结构 网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精确的 定义 体系结构是抽象的，而实现是指能够运行的一些硬件和 软件

10 二.ISO/OSI参考模型 在制定计算机网络标准方面，起着很大作用的两大国际 组织是： 国际电报与电话咨询委员会：CCITT，Consultative Committee on International Telegraph and Telephone 国际标准化组织：ISO，International Standards Organization CCITT与ISO的工作领域是不同的： CCITT 主要是考虑通信标准的制定 ISO主要是考虑信息处理与网络体系结构

11 在OSI中 的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就
可以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其它 任何系统进行通信 OSI标准中，采用的是三级抽象： 体系结构（architecture） 服务定义（service definition） 协议说明（protocol specification）

12 （1）体系结构 开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包 括的可能的服务 作为一个框架来协调和组织各层协议的制定 对网络内部结构最精炼地概括与描述

13 （2）服务定义 详细地说明了各层所提供的服务 某一层的服务就是该层及其以下各层的一种能力 低层的服务是通过接口向上一层提供的 各层所提供的服务与这些服务是如何实现的无关 定义了层与层之间的接口与各层使用的原语，但不涉及 接口是具体实现的

14 （3）协议说明 OSI标准中的各种协议精确地定义了： 应该发送什么样的控制信息 如何解释这个控制信息 — 协议的规程说明具有最严格的约束

15 OSI参考模型只是描述了一些概念，用来协调进程间通
信标准的制定 在OSI的范围内，只有各种的协议是可以被实现的，而 各种产品只有和OSI的协议相一致时才能互连 OSI参考模型并不是一个标准，而是一个在制定标准时 所使用的概念性的框架

16 ISO划分七层结构的基本原则: 网中各结点都具有相同的层次 不同结点的同等层具有相同的功能 同一结点内相邻层之间通过接口通信 每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务 不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信

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18 物理层的主要功能： 利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和释放物 理连接 实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务 物理层的数据传输单元是比特

19 数据链路层的主要功能： 在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体 间建立数据链路连接 传输以“帧”为单位的数据包 采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变 成无差错的数据链路

20 网络层的主要功能： 通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径 为数据在结点之间传输创建逻辑链路 实现拥塞控制、网络互连等功能

21 传输层的主要功能： 向用户提供可靠端到端（end-to-end）服务 处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问 题 传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机通信 体系结构中关键的一层

22 会话层的主要功能: 负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点到点传 输不中断 管理数据交换

23 表示层的主要功能: 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式 数据格式变换 数据加密与解密 数据压缩与恢复

24 应用层的主要功能: 为应用程序提供了网络服务 应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使得协同工 作的应用程序之间的同步 建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制

25 OSI环境（OSI environment）

26 OSI环境中的数据传输过程

27 面向连接服务与无连接服务 在网络体系结构中讨论的服务可以分为通信子网对网络中 数据传输所提供的服务,与整个网络系统为用户提供的服 务 通信子网的服务是指通信子网对主机间数据传输的效率和 可靠性所提供的保证机制 通信服务可以分为两大类： 面向连接服务（connect-oriented service） 无连接服务（connectless service）

28 理解网络服务需要注意的问题 面向连接服务与无连接服务对实现服务的传输可靠性 与协议复杂性有很大的影响 根据主机间数据传输的可靠性要求和效率的不同，设 计者可以选择面向连接服务与无连接服务的类型 在网络数据传输的各层，如物理层、数据链路层、网 络层与传输层都会涉及面向连接服务与无连接服务的问 题

29 面向连接服务的特点 面向连接服务的数据传输过程必须经过连接建立、连接 维护与释放连接的三个过程 面向连接服务的在数据传输过程中，各分组可以不携带 目的结点的地址 面向连接服务的传输连接类似一个通信管道，发送者在 一端放入数据，接收者从另一端取出数据 面向连接数据传输的收发数据顺序不变，传输可靠性 好，但是协议复杂，通信效率不高

30 无连接服务的特点 无连接服务的每个分组都携带完整的目的结点地址，各 分组在系统中是独立传送的 无连接服务中的数据传输过程不需要经过连接建立、连 接维护与释放连接的三个过程 数据分组传输过程中，目的结点接收的数据分组可能出 现乱序、重复与丢失的现象 无连接服务的可靠性不好，但是协议相对简单，通信效 率较高

31 确认和重传机制的特点 网络数据传输的可靠性一般通过确认和重传机制保证 确认是指数据分组的接收结点在正确地接收到每个分组 后，要求向发送结点发回接收分组的确认信息 在规定的时间内，如果发送结点没有接收到接收结点的 确认信息，就认为该数据分组发送失败，发送结点重新 发送该数据分组 确认和重传机制可以提高数据传输的可靠性，但是它需 要制定较为复杂的确认和重传协议，并且需要增加网络 额外的通信负荷，占用网络带宽

32 服务类型与服务质量 通信协议四种类型: 面向连接与确认服务 面向连接与不确认服务 无连接与确认服务 无连接与不确认服务 设计者可以根据不同的通信要求，决定选择不同的服务类型

33 TCP/IP参考模型 TCP/IP参考模型的发展 在TCP/IP协议研究初期，并没有提出参考模型 1974年Kahn定义了最早的TCP/IP参考模型 80年代Leiner、 Clark等人对TCP/IP参考模型进一步的研究 TCP/IP协议一共出现了6个版本，后3个版本是版本4、版本5 与版本6 目前我们使用的是版本4，它的网络层IP协议一般记作IPv4 版本6的网络层IP协议一般记作IPv6（或IPng, IP next generation） IPv6被称为下一代的IP协议

34 TCP/IP协议的特点 开放的协议标准 独立于特定的计算机硬件与操作系统 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更 适用于互连网中 统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中 都具有唯一的地址 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务

35 TCP/IP参考模型各层的功能 应用层（application layer） 传输层（transport layer） 互联层（internet layer） 主机-网络层（host-to-network layer）

36 TCP/IP 参考模型与 OSI 参考模型的对应关系

37 主机-网络层 参考模型的最低层，负责通过网络发送和接收IP数据报 允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，如 局域网的Ethernet、令牌网、分组交换网的X.25、帧中 继、ATM协议等 当一种物理网被用作传送IP数据包的通道时，就可以认 为是这一层的内容 充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应性，它也为 TCP/IP的成功奠定了基础

38 互联层 相当OSI参考模型网络层无连接网络服务 处理互联的路由选择、流控与拥塞问题 IP协议是无连接的、提供“尽力而为”服务的网络层协议

39 传输层 主要功能是在互连网中源主机与目的主机的对等实体间 建立用于会话的端-端连接 传输控制协议TCP是一种可靠的面向连接协议 用户数据报协议UDP是一种不可靠的无连接协议

40 应用层 应用层协议主要有： 远程登录协议 Telnet 文件传输协议 FTP 简单邮件传输协议 SMTP 域名系统 DNS 简单网络管理协议 SNMP 超文本传输协议 HTTP

41 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较
层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表示 层几乎是空的，数据链路层与网络层有很多的子层插入 寻址、流控与差错控制在每一层里都重复出现，降低系 统效率 数据安全性、加密与网络管理在参考模型的设计初期被 忽略了 参考模型的设计更多是被通信的思想所支配，不适合于 计算机与软件的工作方式 严格按照层次模型编程的软件效率很低

42 对TCP/IP参考模型评价 在服务、接口与协议的区别上不很清楚，一个好的软件 工程应该将功能与实现方法区分开，参考模型不适合于 其它非TCP/IP协议族 TCP/IP参考模型的主机-网络层本身并不是实际的一层 物理层与数据链路层的划分是必要和合理的，而 TCP/IP参考模型却没有做到这点

43 网络与Internet协议标准组织及管理机构
网络协议标准组织 RFC文档（Request For Comments请求评议） Internet草案 Internet协议标准 Internet管理机构

44 网络协议标准组织 国际电话电报咨询委员会CCITT 国际电信联盟ITU 国际标准化组织ISO 电子工业协会EIA 电气与电子工程师协会IEEE ATM论坛

45 RFC文档 请求评价RFC文档从1969年ARPANET出现时就开始存在 它们是用于Internet开发团体的最初的技术文档系列 任何人都可以提交RFC文档，但它并不是一定会成为标 准，事实上很多RFC 文档都没有实现 RFC文档草案对于从事Internet技术研究与开发的技术人 员是获得技术发展状况与动态的重要信息来源 读者可以很方便地从相关主机使用FTP、Web和其它的检 索方式获取这些文档

46 读RFC文档时，需要注意的问题： 一是需要确定它是最新的文档，二是需要注意RFC文档 的类别 所有的RFC文档都要经历评论和反馈过程，并且在这一 段时间内它们会被划分为不同的类别 RFC文档一旦被提交，IFTF和IAB组织将审查RFC文 档，通过后可以成为一项标准 RFC文档按照它发展与成熟的过程可以分为标准、草案 标准、提案标准、实验性的、信息性或历史性的 RFC文档又可以分为被要求、被推荐、被选择、受限制 使用或不被推荐

47 各种RFC文档之间的关系

48 Internet草案 Internet技术管理核心是制定网络连接和应用的协议标准 在Internet上，任何一个用户都可以对Internet某一领域的 问题提出自己的解决方案或规范，作为Internet草案 （ID，Internet Drafts）提交给IETF 草案存放在美国、欧洲和亚太地区的工作文件站点上，供 世界多国自愿参加的IETF成员进行讨论、测试和审查 最后由IESG确定该草案是否能成为Internet的标准

49 Internet标准 Internet 的标准特点，是自发而非政府干预的，称为RFC 没有任何组织、企业或政府能够拥有Internet 由一些独立的管理机构管理，每个机构有自己特定的职责 TCP/IP 协议集确立了 Internet 的技术基础 TCP/IP 的发展始于美国 DOD （国防部）方案 TCP/IP 协议集记录在RFC文件中

50 Internet管理机构 国家科学基金会NSF（National Science Foundation） 成立于 1950 年 任务是通过对基础研究计划的资助，改进科学教育，发展 科学信息和增进国际科学合作等办法促进美国科学的发展 美国国家科学基金会组织由国家科学委员会和 1名主席、 1名副主席及5名主席助理组成。国家科学委员会的成员 由美国总统任命 美国NSF的计划：基础研究计划、科学教育计划、应用研 究计划、有关科学政策的计划 、国际合作计划

51 Internet协会ISOC（Internet Society ）
创建于1992年 它是一个最权威的“Internet全球协调与合作的国际化组织” ISOC（ 组成的协会，致力于调整Internet的生存能力和规模 ISOC的重要任务是与其他组织合作，共同完成Internet标 准与协议的制定

52 Internet体系结构委员会IAB （Internet Architecture Board）
创建于1992年6月，是ISOC的技术咨询机构 由探讨与因特网结构有关问题的互联网研究员组成的委员会 其职责是任命各种与因特网相关的组织，如IANA、IESG和 IRSG IAB由ISOC的理事进行任命 IAB下属两个机构：IEIF、IRTF IAB 最初由美国政府发起，如今转变为公开而自治的机构 IAB 协同研究和开发 TCP/IP 协议集的底层结构，并引导着 Internet 的发展

53 Internet工程任务组IETF（Internet Engineering Task
Force） 松散的、自律的、志愿的民间学术组织，成立于1985年 主要任务是负责互联网相关技术规范的研发和制定 任何人都可以注册参加IETF的会议 IETF大会每年举行三次，规模均在千人以上 应用研究领域含20个工作组、通用研究领域含5个、网际 互联研究领域含21个、操作与管理研究领域含24个、路由 研究领域含14个、安全研究领域含21个、传输研究领域含 1个、临时研究领域

54 Internet工程指导委员会IESG（Internet Engineering
Steering Group） IESG负责IETF活动和标准制定程序的技术管理工作，核 准或纠正IETF各工作组的研究成果，有对工作组的设立 终结权，确保非工作组草案在成为RFC时的准确性 它依据ISOC理事会认可的条例规程进行管理 可以认为IESG是IETF的实施决策机构 IESG的成员也由任命委员会（Nomcom－Nominations Committee）选举产生，任期两年

55 Internet研究任务组IRTF（Internet Research Task
Force） 由IAB授权对一些长期的互联网问题进行理论研究的组 织，研究互联网协议、应用、架构和技术 各成员均为个人代表，并不代表任何组织的利益 目前活动的研究小组有：反垃圾邮件研究小组、Crypto论 坛研究小组、延迟容许网络连接研究小组、端到段研究 小组、主机特征协议、互联网测量研究小组、IP移动优 化（Mob Opts）研究小组、网络管理研究小组、点对点 研究小组、路由研究小组、传输模型研究小组、互联网 拥塞控制研究小组

56 Internet网络信息中心InterNIC（Internet Network
Information Center） 为了保证国际互联网络的正常运行和向全体互联网络用户 提供服务，国际上设立了InterNIC InterNIC网站目前由ICANN负责维护，提供互联网域名 登记服务的公开信息 InterNIC遂逐渐演变为现行之分区阶层式管理结构，最上 层为InterNIC：提供美洲以及全球其它没有所属的NIC之 国家网络信息服务。第二层区域性的NIC；例如： APNIC为亚太网络信息中心。第三层国家的NIC；例如 中国网络信息中心(CNNIC)提供中国网络信息服务

57 Internet地址分配授权机构IANA（Internet Assigned
Numbers Authority） 国际互联网代理成员管理局（IANA）是在国际互联网中 使用的IP 地址、域名和许多其它参数的管理机构 IP地址、自治系统成员以及许多顶级和二级域名分配的日 常职责由国际互联网注册中心（IR）和地区注册中心承担

58 WWW联盟 万维网联盟（World Wide Web Consortium，简称 W3C），又称W3C理事会 1994年10月在拥有“世界理工大学之最”称号的麻省理工学 院（MIT）计算机科学实验室成立 建立者是万维网的发明者蒂姆•伯纳斯•李

59 一种建议的参考模型

60 小结 网络体系结构与网络协议是网络技术中两个最基本的概念 网络中计算机之间要做到有条不紊地交换数据就必须遵守 一些事先约定好的规则。这些为网络数据交换而制定的规 则、约定与标准被称为网络协议。功能完备的网络需要制 定一系列的协议 网络协议就是按照层次结构模型来组织的，网络层次结构 模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构 ISO定义的开放系统互联参考模型对推动网络协议标 准 化的研究起到了重要的作用 Internet的广泛应用使TCP/IP协议成为事实上的标准

61 3.2 物理层协议 物理层协议描述 通信设备: DTE(Data Terminal Equipment) +
3.2 物理层协议 物理层协议描述 通信设备: DTE(Data Terminal Equipment) + DCE(Data Circuitterminating Equipment) 1.机械特性:指连接器的大小和形状,即合适的电缆、插头或 　插座 2.电气特性:确定信号码型结构、电压电平和电压变化的规则 　以及信号的同步 3.功能特性:它说明接口信号引脚的功能和作用，以反映电路 　功能 4.过程特性: 规定了接口的功能函数和传输数据的顺序

62 3.3 数据链路协议 一. 数据链路 1.链路(物理链路):它是一条无源的点到点的物理线路段,中间没 有交换节点
3.3 数据链路协议 一. 数据链路 1.链路(物理链路):它是一条无源的点到点的物理线路段,中间没 　有交换节点 2.数据链路(逻辑链路):把实现协议的硬件和软件加到链路上 3.作用:通过数据链路层协议,在不太可靠的物理链路上实现可 　靠的数据传输

63 二. 数据链路层的主要功能 1.链路管理:数据链路的建立、维持和释放 2.帧同步:在传输过程中必须实现帧同步，以保证对帧中各个 字段的正确识别

64 3.流量控制: 停等协议:原理(发送器接收器);特点(简单但利用率不高) 滑动窗口协议:允许连续发送多个帧而无需等待应答; “捎带”技术(在利用全双工线路进行双向通信的情况下,应 答信号放在反向发送的数据帧中) 4.差错控制:前向纠错和检错重发.应付传输差错的办法: 肯定应答: 否定应答重发: 超时重发:停等ARQ、后退N帧ARQ 、选择性ARQ协议

65 5.帧控制: 要求发送站把网络送来的数据信息分成若干码组，在每个 码组中加入地址字段、控制字段、校验字段以及帧开始和 结束标志，组成帧来发送 要求接收端从收到的帧中去掉标志字段，还原成原始数据 信息后送到网络层 6.透明传输:不管所传数据是什么样的比特组合,都应当能够 　在链路上传送

66 7.寻址:保证每一帧送到正确的地址,收方应知道发送方地址
8.异常状态恢复：当链路发生异常情况时，如收到含义不清 的序列或超时收不到响应等，能自动重新启动，恢复到正 常工作状态

67 三. 数据链路层协议 1.面向字符型协议: 也称为基本型传输控制规程 ISO 1745、IBM的二进制同步规程BSC、我国GB 缺点：就是它与所用的字符集有密切的关系，使用不同字符 集的两个站之间，很难使用该规程进行通信 主要适用于中低速异步或同步传输，很适合于通过电话网的 数据通信

68 2.面向比特型协议（HDLC）: ITU-T制定的X.25建议的LAPB、ISO制定的HDLC、美国国 家标准ADCCP、IBM公司的SDLC 采用特定的二进制序列 作为帧的开始和结束，以一 定的比特组合所表示的命令和响应实现链路的监控功能，命 令和响应可以和信息一起传送 所以它可以实现不编码限制的、高可靠和高效率的透明传输 主要适用于中高速同步半双工和全双工数据通信，如分组交 换方式中的链路层就采用这种规程

69 HDLC特点: 透明传输：HDLC对任意比特组合的数据均能透明传输 可靠性高：在HDLC规程中，差错控制的范围是除了F标志 的整个帧，而基本型传输控制规程中不包括前缀和部分控制 字符。另外HDLC对I帧进行编号传输，有效地防止了帧的 重收和漏收 传输效率高：在HDLC中，额外的开销比特少，允许高效的 差错控制和流量控制 适应性强：HDLC规程能适应各种比特类型的工作站和链路 结构灵活：在HDLC中，传输控制功能和处理功能分离，层 次清楚，应用非常灵活

70 四.HDLC的帧格式

71 1.标志序列F HDLC指定采用 为标志序列 要求所有的帧必须以F标志开始和结束 接收设备不断地搜寻F标志，以实现帧同步，从而保证接收 部分对后续字段的正确识别 在帧与帧的空载期间，可以连续发送F，用来作时间填充 为了防止产生与标志字段的码型相同的比特组合，采取了 比特填充技术：在信码中连续5个“1”以后插入一个“0”；而 在接收端，则去除5个“1”以后的“0”，恢复原来的数据序列 例如：

72 2.地址字段A 表示链路上站的地址 在使用不平衡方式传送数据时，地址字段总是写入从站的 地址；使用平衡方式，地址字段总是写入应答站的地址 地址字段的长度一般为8bit，最多可以表示256个站的地 址，在许多系统中规定，地址字段为“ ”时，定义 为全站地址，即通知所有的接收站接收有关的命令帧并按 其动作；全“0”比特为无站地址，用于测试数据链路的状 态。因此有效地址共有254个之多 例如使用分组无线网，用户可能很多，可使用扩充地址字 段，以字节为单位扩充。在扩充时，每个地址字段的第1位 用作扩充指示，即当第1位为“0”时，后续字节为扩充地址 字段；当第1位为“1”时，后续字节不是扩充地址字段，地 址字段到此为止

73 3.控制字段C 控制字段是HDLC的关键字段，许多重要功能都靠它来实现 用来表示帧类型、帧编号以及命令、响应等 由于C字段的构成不同，可以把HDLC帧分为三种类型：信 息帧、监控帧、无编号帧，分别简称I帧(Information)、S帧 (Supervisory)、U帧(Unnumbered) 在控制字段中，第1位是“0”为I帧，第1、2位是“10”为S 帧，第1、2位是“11”为U帧 控制字段也允许扩展

74 4.信息字段I 包含了用户的数据信息和来自上层的各种控制信息 在I帧和某些U帧中，具有该字段，它可以是任意长度的比 特序列。在实际应用中，其长度由收发站的缓冲器的大小 和线路的差错情况决定，但必须是8bit的整数倍 在帧结构中允许不包含信息字段I

75 5.帧校验序列字段FCS 用于对帧进行循环冗余校验，其校验范围从地址字段的第1 比特到信息字段的最后一比特的序列，并且规定为了透明 传输而插入的“0”不在校验范围内

76 五. HDLC的命令和响应 控制字段格式 控制字段的位 1 2 3 4 5 6 7 8 信息帧（I帧） N（S） P/F N（R ） 监控帧（S帧） S 无编号帧（U帧） M N（S）发送帧序列编号 N（R）期望接收的帧序列编号，且是对N(R)以前帧的确认 S监控功能比特 M无编号功能比特 P/F查询/结束(Poll/Final)比特，作为命令帧发送时的查询比 特，以P位出现；作为响应帧发送时结束比特，以F位出现

77 I帧： 用于数据传送，它包含信息字段 由于是全双工通信，所以通信每一方都各有一个N（S）和 N（R） 为了保证HDLC的正常工作，在收发双方都设置两个状态： V（S）是发送状态变量，为发送I帧的数据站所保持，其值 指示待发的一帧的编号 V（R）是接收状态变量，其值为期望所收到的下一个I帧的 编号

78 S帧： 用于监视和控制数据链路，完成信息帧的接收确认、重发 请求、暂停发送请求等功能

79 U帧： 用于数据链路的控制，它本身不带编号，可以在任何需要 的时刻发出，而不影响带编号的信息帧的交换顺序 它可以分为命令帧和响应帧 用5个比特位（即M1、M2）来表示不同功能的无编号帧

80 六.HDLC分类 1.三种类型的站: 主站:发送命令,包括信息帧和接收响应帧,负责整个链路控制 次站:接收主站命令帧和发送响应帧,并配合主站参与差错校正 复合站:既发送又能接收命令帧和响应帧,并负责整个链路控制

81 2.三种链路配置:

82 3.三种数据传输方式 正常响应方式（NRM）: 适用于不平衡链路结构，即用于点-点和点-多点的链路结构 中，特别是点-多点链路 这种方式中，由主站控制整个链路的操作，负责链路的初始 化、数据流控制和链路复位等 从站的功能很简单，它只有在收到主站的明确允许后，才能 发出响应

83 异步平衡方式（ABM） ： 适用于平衡链路结构 链路两端的复合站具有同等的能力，不管哪个复合站均可在 任意时间发送命令帧，并且不需要收到对方复合站发出的命令 帧就可以发送响应帧 ITU-T X.25建议的数据链路层就采用这种方式

84 异步响应方式（ARM）: 适用于不平衡链路结构 它与NRM不同的是：在ARM方式中，从站可以不必得到主站 的允许就可以开始数据传输 显然它的传输效率比NRM有所提高

85 三种扩充方式： 扩充正常响应方式（SNRM） 扩充异步响应方式（SARM） 扩充异步平衡方式（SABM）

86 七.HDLC的流量控制 流量控制方法：滑动窗口控制方法、发送等待方法、预约 　缓冲区法、许可证法和限制管道容量法 1.发送窗口 2.接送窗口 3.窗口的滑动过程

87 八.HDLC数据传输过程 1.数据链路建立阶段 2.信息帧传送阶段 3.数据链路释放阶段

88 多点链路的建立和释放

89 复合站的链路建立和释放

90 3.4 网络层协议 一. virtual circuit and datagram 1.虚电路服务: 虚电路的建立:
3.4 网络层协议 一. virtual circuit and datagram 1.虚电路服务: 虚电路的建立: 呼叫虚电路:在两个节点之间通过虚呼叫建立的临时连接 永久虚电路:在两个节点之间建立的一条固定的连接 虚电路号的替换: 　　消除二义性(当用户进程通知主机系统,它要和网中另一主 机的某个进程通信时,本地主机就取当前未用的最低虚电路号 进行通信)

91 2.数据报服务:类似电子邮政服务 3.二者比较: 虚电路的优点:主机不必整理信息的次序;主机不必担心差 　错问题(银行数字化语音);提供流量控制;对面向事物处理 　系统,采用数据 报服务效率更高 数据报服务的优点:不必等待,不受其它数据影响

92 二. 路由选择 路由选择算法 特 点 扩散式 可靠性高,延迟小,代价大 固定式 方法简单,可靠性差 随机式 算法简单,通信网效率低,延迟长 适应式 延迟小或通信量大

93 适应式分为: 孤立式自适应策略:利用本地信息进行分布式控制 　　“热土豆法”: 让转发结点把每一个收到的分组发送给 等待队列长度Q最短的输出链路.优点:均衡各个输出链路 的负载.缺点:可能安全传错了方向 分布式自适应策略:利用相邻结点信息进行分布式控制. 集中式自适应策略:利用全网结点信息进行分布式控制

94 求最短通路的方法:迪克斯特拉算法、Ford&Fulkerson算法 问题 ：求从 Na 到 Nb 的最短路途？
2 1 6 5 4 7 8 3 Na N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 Nb

95 方法一：(Ford&Fulkerson算法)
循环 初始化 1 2 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 Nb ( · ,∞) (Na,2) (N1,4) (N2,5) (N1,3) (N1,7) (N5,9) (N4,4) (N7,6) (N6,12) (Na,2) (N1,4) (N2,5) (N1,3) (N1,7) (N8,8) (N4,4) (N7,6) (N6,11) 注：( n , D(v) ),其中 n 表示 v 结点的下一个结点， D(v) 表示当前 v 结点到目标结点的最短距离

96 方法二 ：(迪克斯特拉算法) 1 S N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 Nb 2 {Na} 2 ∞ ∞ 6 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
3 {Na,N1} ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 4 {Na,N1,N4} ∞ ∞ ∞ 5 {Na,N1,N4,N2} ∞ ∞ 6 {Na,N1,N4,N2,N7} ∞ ∞ 7 {Na,N1,N4,N2,N7,N3} ∞ 8 {Na,N1,N4,N2,N7,N3,N8} 9 {Na,N1,N4,N2,N7,N3,N8,N5} 10 {Na,N1,N4,N2,N7,N3,N8,N5,N6} 11 {Na,N1,N4,N2,N7,N3,N8,N5,N6,Nb}

97 三.X.25型网络的协议 1.X.25协议的概况: 物理级协议:建立DTE 和DCE的物理连接 链路控制协议: 使报文以帧的形式传送,从而使收发双方能同步工作 实现差错控制 遇到一些规程性的差错时,通知上一级进行恢复处理 分组级:建立虚电路和对虚电路的管理 用户级协议:实现端-端协议

98 2.X.25分组级的数据流控制: 3.X.25协议的报文分组结构: 4.X.25分组级正常工作流程:

99 四.交通控制---用于控制分组数量,避免瓶颈,提高传输效率
1.流量控制:调节两点间的传输速率(利用滑动窗口协议)

100 2.拥挤控制:它的目的保持网络中的分组数不要超过某一限度
引起吞吐率衰减的主要原因:资源的浪费(线路带宽、缓冲 　区存储容量) 获取拥挤方法: 由拥挤的结点向所有源结点发送一种控制分组报告网络中 　产生拥挤的情况 利用路由信息 使用端-端之间的探测分组 交换结点可以把拥挤信息加入到经过的分组上传送到其他 　结点 主要解决的问题:如何获取网络中发生拥挤的信息,利用这 　种信息进行控制的方法则因具体实现技术而不同

101 3.防止死锁:多个用户进程等待已分配的资源获得释放,并且
　进程对资源的等待和占用关系形成环路条件.分类: 直接存储-转发死锁: 间接存储-转发死锁: 重装配死锁:

102 3.5 传输层协议 一. 传输层协议的分类 1.网络服务的类型: 类型A:提供近乎可靠的网络服务
3.5 传输层协议 一. 传输层协议的分类 1.网络服务的类型: 类型A:提供近乎可靠的网络服务 类型B:提供的网络连接具有可接受的残留差错率和不允 　许的被通知的故障率 类型C:具有不可接受的残留差错率和不可接受的被告知 　差错率的网络连接

103 2.传输协议的分类: 协议类型 名称 适用网络类型 简单类 A 1 基本差错恢复类 B 2 多路复用类 3 差错恢复与多路复用类 4 差错检测与恢复类 C

104 二.传输层向会话层提供的服务 1.寻址: 层次地址:它由一系列域组合而成,把它们在空间上分开来 平面地址空间:它用一个号码当作单一系统内的地址 2.多路复用: 向上多路复用:把多个连接多路复合到一个下一层连接上 　实现多路复用 向下多路复用:把单个连接分割连接到多个下一层连接上 3.流量控制:

105 三.传输连接建立 1.传输连接建立阶段: 2.数据交换阶段: 3.传输连接的拆除阶段:

106 3.6 高层协议 一. 会话层协议 会话协议:在传输连接的基础上会话层实体之间建立会 　话连接的服务,并且支持有序交换数据的交互的一整套 　机制

107 1.会话层内的功能: 会话连接到传输连接的映射: 会话连接的流程控制: 加速数据传送: 会话连接恢复: 会话连接释放: 会话连接管理:

108 2.会话层向表示层提供的服务: 会话连接的建立与释放 数据交换 会话的同步 活动管理 异常报告

109 二.表示层协议 1.表示层的功能: 表示实体之间的连接建立与释放 数据语法和图像语法的表示和转换 传送语法的选择 数据变换的特殊处理

110 2.表示层向应用层提供的服务: 数据变换:指代码和字符组的变换. 数据格式化: 语法选择:数据语法、图像语法

111 3.1号抽象语法标记(ASN.1):定义每个应用所需的全部数据
　结构类型,并将其组装在一个模块或库中 4. 数据压缩技术:有损压缩、无损压缩 5. 数据加密技术:每层都可以进行加密;加密可用软硬件方 　法;传统加密方法(替换密码、转置密码)

112 三.应用层协议 1.公共应用服务元素(CASE): 联系控制服务元素(ACSE): 可靠传输服务元素(RTSE): 远程操作服务元素(ROSE): 委托、并发与恢复元素(CCR):

113 2.特定应用服务元素(SASE): 文件的传送、访问和管理(FTAM): 虚拟终端协议(VTP): 作业传送与操作(JTM): 报文处理系统(MHS): 目录服务(DS):

114 作业题 学习IPV6体系结构