通信概论 第4章 数据通信.

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1 通信概论 第4章 数据通信

2 第4章数据通信 4.1 数据通信概论 4.2 数据交换 4.3 网络体系结构与通信协议 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

3 4.1 数据通信概论 4.1.1 数据通信定义 关于数据通信定义的解释: * 是以传输数据为业务的一种通信方式
4.1 数据通信概论 4.1.1 数据通信定义 关于数据通信定义的解释:   * 是以传输数据为业务的一种通信方式   * 是计算机和通信相结合的产物 * 是计算机与计算机，计算机与终端以及终端 与终端之间的通信； * 是按照某种协议连接信息处理装置和数据传 输装置，进行数据的传输及处理。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

4 4.1.2 数据通信系统的模型 数据通信系统 数字比特流 模拟信号 模拟信号 数字比特流 正文 正文 公用电话网 源系统 传输系统
调制解调器 PC 机 调制解调器 PC 机 目的系统 源点 发送器 传输 系统 接收器 终点 输入信息 输入数据 发送 的信号 接收 的信号 输出数据 输出信息 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

5 4.1 数据通信概论 4.1.3 数据通信特点 话音通信的终端发送和接收都是模拟的电流信号，利用 公用电话交换网传输；而数据通信是人—机或机—机通 信，计算机直接参与通信是数据通信的重要特征； 数据传输的准确性和可靠性要求高； 灵活的接口功能满足各种计算机和终端间的通信； 通信量呈突发性，均值和峰值差异大； 每次呼叫平均持续时间短。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

6 4.1 数据通信概论 4.1.4 数据信号传输的基本形式 基带信号传输 频带信号传输 宽带信号传输 数字数据传输 2017/3/19
4.1 数据通信概论 4.1.4 数据信号传输的基本形式 基带信号传输 频带信号传输 宽带信号传输 数字数据传输 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

7 ？ 4.2 数据交换 4.2.1 数据交换概述 用户终端之间的通信为什么要经过交换设备？ 一、数据交换的必要性
4.2 数据交换 4.2.1 数据交换概述 ？ 用户终端之间的通信为什么要经过交换设备？ 一、数据交换的必要性 两端用户通过信道直接连接起来所构成的通信方式是点对点的通信。 多个用户之间要进行数据通信，如果任意两个用户之间都有直达线路连接的话，虽然简单方便，但线路利用率低。一般将各个用户终端通过一个具有交换功能的网络连接起来，使得任何接入该网络的两个用户终端由网络来实现适当的交换操作。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

8 4.2 数据交换 4.2.1 数据交换概述 二、 数据交换方式 1 利用公用电话网进行数据交换 优点：投资少，实现简易，使用方便
4.2 数据交换 4.2.1 数据交换概述 二、 数据交换方式 1 利用公用电话网进行数据交换 优点：投资少，实现简易，使用方便 缺点：传输速率低，差错率高，线路接续时间长，距离受限，接通率低，不易增加新功能。 2 利用公用数据网进行数据交换 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

9 4.2 数据交换 4.2.1 数据交换概述 电路交换 报文交换 数据报 交换方式 分组交换 信息交换 虚电路 帧中继 快速分组交换 信元中继
4.2 数据交换 4.2.1 数据交换概述 电路交换 报文交换 数据报 交换方式 分组交换 信息交换 虚电路 帧中继 快速分组交换 信元中继 1、电路交换(Circuit Switching) 2、报文交换(Message Switching) 3、分组交换(Packet Switching) 4、快速交换(Fast Switching) 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

10 三种交换方式 电路交换 报文交换 分组交换 呼叫请求 寻路延迟 分组1 报文 分组2 分组3 呼叫应答 排队延迟 数据 A B C D A
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11 4.2 数据交换 4.2.2 电路交换方式 一、电路交换方式的原理
4.2 数据交换 4.2.2 电路交换方式 一、电路交换方式的原理 需预先建立起一条实际的物理链路，在通信中自始至终使用该条链路进行数据信息传输，并且不允许其他计算机或终端同时共享该链路，通信结束后再拆除这条物理链路。 二、电路交换的优缺点 优点： 专用线路，延时小； 按顺序传送数据，不存在失序问题； 既可传模拟信号，也可传数字信号。 缺点： 平均链路建立时间较长； 信道利用率低； 不同类型终端难以相互通信。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

12 4.2 数据交换 4.2.3 报文交换方式 一、报文交换方式的原理
4.2 数据交换 4.2.3 报文交换方式 一、报文交换方式的原理 报文交换属于信息交换方式（存储—转发），当用户的报文到达交换机时，先将报文存储在交换机的存储器中 (内存或外存)，当所需要的输出电路有空闲时，再将该报文发向接收交换机或用户终端。 二、报文交换的优缺点 优点： 不需要专用通信链路，不存在连接建立时延； 采用存储转发方式； 不固定占用一条通信链路。 缺点： 传输时延大； 只适用于数字信号； 报文长度没有限制。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

13 4.2 数据交换 4.2.4 分组交换方式 一、 分组交换方式的原理
4.2 数据交换 4.2.4 分组交换方式 一、 分组交换方式的原理 分组交换仍然采用“存储—转发”的方式，但不像报文交换那样以报文为单位交换，而是把报文截成若干比较短的、规格化了的“分组”(或称包, packet)进行交换和传输。 由于分组长度较短，具有统一的格式，便于在交换机中存储和处理，“分组”进入交换机后只在主存储器中停留很短的时间进行排队和处理，一旦确定了新的路由，就很输出到下一个交换机或用户终端。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

14 4.2 数据交换 4.2.4 分组交换方式 缺点： 二、 分组交换的优缺点 优点： (1) 传输质量高； (2) 可靠性高；
4.2 数据交换 4.2.4 分组交换方式 二、 分组交换的优缺点 优点： (1) 传输质量高； (2) 可靠性高； (3) 为不同种类的终端相互通信提供方便； (4) 能满足通信实时性要求； (5) 可实现分组多路通信； (6) 经济性好。 缺点： (1) 仍存在存储转发时延，需要节点交换机更强的处理能力； (2) 需要5%~10%的传输开销（源、目的地址和分组编号等）； (3) 会出现失序问题，需按照分组编号排序，复杂度增加。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

15 4.2 数据交换 4.2.4 分组交换方式 三、 分组的传输方式 1 数据报方式 (1) 数据报方式的概念
4.2 数据交换 4.2.4 分组交换方式 三、 分组的传输方式 1 数据报方式 (1) 数据报方式的概念 数据报方式类似于报文交换方式，将每个分组单独当作一份报一样对待，分组交换机为每一个数据分组独立地寻找路径，同一终端送出的不同分组可以沿着不同的路径到达终点。 (2) 数据报方式的特点 优点是传输时延小，当某节点发生故障时不会影响后续分组的传输。 缺点是每个分组附加的控制信息多，增加了传输信息的长度和处理时间，增大了额外开销。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

16 4.2 数据交换 4.2.4 分组交换方式 三、 分组的传输方式 2 虚电路方式 (1) 虚电路方式的概念
4.2 数据交换 4.2.4 分组交换方式 三、 分组的传输方式 2 虚电路方式 (1) 虚电路方式的概念 虚电路方式是两个用户终端设备在开始互相传输数据之前必须通过网络建立一条逻辑上的连接，一旦这种连接建立以后，用户发送的数据将通过该路径按顺序通过网络传送到达终点。当通信完成之后用户发出拆链请求，网络清除连接。 (2) 虚电路方式的特点   对信息传输频率高、每次传输量小的用户不适用 每个分组头只需标出虚电路标识符和序号，因此分组头开销小，适合长报文传送 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

17 4.3 网络体系结构与通信协议 4.3.1 网络体系结构 计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。
4.3 网络体系结构与通信协议 4.3.1 网络体系结构 计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。 体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。 相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。 “分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

18 关于开放系统互连参考模型 OSI 与 TCP/IP体系结构的比较
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 应用层 网络接口层 网际层 IP (各种应用层协议如 TELNET, FTP, SMTP 等) 运输层(TCP 或 UDP) TCP/IP 的体系结构 无连接分组交付服务 运输服务 (可靠或不可靠) 各种 应用服务 TCP/IP 的三个服务层次 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

19 关于开放系统互连参考模型 OSI/RM与TCP/IP
2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

20 划分层次的必要性 计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。
这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题（同步含有时序的意思）。 为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议(network protocol)，简称为协议。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

21 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。 文件传送模块 计算机 1 计算机 2
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 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 。剩下的工作由底层模块负责。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

22 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 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 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

23 例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。
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 通信服务模块 网络接入模块 通信网络 网络 接口 网络接入模块负责进行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。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

24 分层的好处 各层之间是独立的。 灵活性好。 结构上可分割开。 易于实现和维护。 能促进标准化工作。 2017/3/19
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25 五层协议的体系结构 TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。 最下面的网络接口层并没有具体内容。
因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构 。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

26 五层协议的体系结构 应用层(application layer) 运输层(transport layer)
数据链路层 应用层 运输层 网络层 2 数据链路层 物理层 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) 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

27 4.3 网络体系结构与通信协议 协议的组成要素 4.3.2 通信协议 语法 数据与控制信息的结构或格式 。
4.3 网络体系结构与通信协议 4.3.2 通信协议 协议的组成要素 语法 数据与控制信息的结构或格式 。 语义 需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 同步 事件实现顺序的详细说明。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

28 协议很复杂 协议需要将各种不利条件事先都估计到，而不能假定一切情况都是很理想和很顺利的。
必须非常仔细地检查所设计协议能否应付所有的不利情况。 应当注意：事实上难免有极个别的不利情况在设计协议时并没有预计到。在出现这种情况时，协议就会失败。因此实际上协议往往只能应付绝大多数的不利情况。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

29 著名的协议举例 占据两个山顶的蓝军与驻扎在这山谷的白军作战。力量对比是：一个山顶上的蓝军打不过白军，但两个山顶的蓝军协同作战就可战胜白军。一个山顶上的蓝军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？ 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

30 … … … … … … 这样的协议无法实现！ 明日正午进攻，如何？ 同意 收到“同意” 收到：收到“同意” 2017/3/19
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31 结论 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。 没有一种协议能够使蓝军能 100% 获胜。
2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

32 4.3 网络体系结构与通信协议 计算机 1 向计算机 2 发送数据 注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次 计算机 1 计算机 2 AP1
4.3 网络体系结构与通信协议 计算机 1 向计算机 2 发送数据 注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次 计算机 1 计算机 2 AP1 应用层首部 H5 AP2 应 用 程 序 数 据 H4 运输层首部 5 5 应 用 程 序 数 据 H3 网络层首部 4 H5 应 用 程 序 数 据 4 H2 链路层 首部 T2 链路层 尾部 3 H4 H5 应 用 程 序 数 据 3 2 2 H3 H4 H5 应 用 程 序 数 据 1 1 比 特 流 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

33 TCP/IP 四层协议 的表示方法举例 主机A 主机B 4 3 2 1 应用层 运输层 网际层 网络 接口层 应用层 运输层 网际层 网络
路由器 网际层 网络 接口层 网络 1 网络 2 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

34 4.3 网络体系结构与通信协议 4.3.2 通信协议 数据通信系统中物理层接口所处的位置如图所示。 2017/3/19
4.3 网络体系结构与通信协议 4.3.2 通信协议   数据通信系统中物理层接口所处的位置如图所示。 DTE： data terminal equipment，数据终端设备，具有一定的数据处理能力和数据收发能力的设备。 DCE：data communication equipment，数据通信设备，在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码功能，并负责建立、保持和释放链路的连接。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

35 4.3 网络体系结构与通信协议 4.3.2 通信协议 物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：机械、电气、功能与规程四大特性。 机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。 电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。 规程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

36 4.3 网络体系结构与通信协议 4.3.2 通信协议 数据链路层
4.3 网络体系结构与通信协议 4.3.2 通信协议 数据链路层 链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。 一条链路只是一条通路的一个组成部分。 数据链路(data link) 除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。 现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。 一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

37 数据链路层像个数字管道 常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。
早期的数据通信协议曾叫作通信规程(procedure)。因此在数据链路层，规程和协议是同义语。 结点 帧 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

38 数据链路层的主要功能 (1) 链路管理 (2) 帧定界 (3) 流量控制 (4) 差错控制 (5) 将数据和控制信息区分开 (6) 透明传输
(7) 寻址 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

39 数据链路层的简单模型 主机 H1 向 H2 发送数据 从层次上来看数据的流动 路由器 R1 路由器 R3 主机 H1 路由器 R2
电话网 局域网 广域网 局域网 链路层 应用层 运输层 网络层 物理层 R1 R2 R3 H1 H2 从层次上来看数据的流动 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

40 数据链路层的简单模型(续） 主机 H1 向 H2 发送数据 仅从数据链路层观察帧的流动 路由器 R1 路由器 R3 主机 H1 路由器 R2
电话网 局域网 广域网 局域网 H1 仅从数据链路层观察帧的流动 H2 应用层 应用层 R1 R2 R3 运输层 运输层 网络层 网络层 网络层 网络层 网络层 链路层 链路层 链路层 链路层 链路层 物理层 物理层 物理层 物理层 物理层 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

41 面向比特的链路控制规程 HDLC 的帧结构 比特 8 可变 16 信息 Info 标志 F 地址 A 控制 C 帧检验序列 FCS 透明传输区间 FCS 检验区间 FCS：Frame Check Sequence 标志字段 F (Flag) 为 6 个连续 1 加上两边各一个 0 共 8 bit，即 。在接收端只要找到标志字段就可确定一个帧的位置。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

42 IEEE802.3/Ethernet帧格式 IEEE 802.3 Ethernet
/ / 字节 FCS PA SA LEN SFD DA LLC PDU Pad IEEE 802.3 校验区间 字节 字节 FCS SA Type PA DA Data Pad Ethernet PA： 前同步码 序列，用于使接收方与发送方同步 SFD： 帧首定界 DA： 目的MAC地址； SA： 源MAC地址 LEN：数据长度（数据部分的字节数）（0-1500B） Type： 类型。高层协议标识 LLC PDU+pad -- 最少46字节, 最多1500字节 Pad：填充字段，保证帧长不少于46字节(若Data域≥46字节，则无Pad) FCS： 帧校验序列（CRC-32） 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

43 因特网的点对点协议 PPP 现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。
1992 年制订了 PPP 协议。经过 1993 年和 1994 年的修订，现在的 PPP 协议已成为因特网的正式标准[RFC 1661]。 PPP协议有三个组成部分 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

44 … 用户拨号入网的示意图 用户家庭 因特网服务提供者(ISP) 调制解调器 至 因 使用 TCP/IP 的 特 PC 机 客户进程 路由器
拨号电话线 路由选择 进程 调制解调器 使用 TCP/IP 的 PPP 连接 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

45 PPP 协议的帧格式 PPP 的帧格式和 HDLC 的相似。
标志字段 F 仍为 0x7E （符号“0x”表示后面的字符是用十六进制表示。十六进制的 7E 的二进制表示是 ）。 地址字段 A 只置为 0xFF。地址字段实际上并不起作用。 控制字段 C 通常置为 0x03。 PPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的长度都是整数字节。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

46 PPP 协议的帧格式 PPP 有一个 2 个字节的协议字段。 IP 数据报 1 2 字节 不超过 1500 字节 PPP 帧 先发送 7E
FF 03 F A C FCS 协议 信 息 部 分 首部 尾部 PPP 有一个 2 个字节的协议字段。 当协议字段为 0x0021 时，PPP 帧的信息字段就是IP 数据报。 若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。 若为 0x8021，则表示这是网络控制数据。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

47 PPP 协议的工作状态 当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。
PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）。 这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，和进行网络层配置，NCP 给新接入的 PC机分配一个临时的 IP 地址，使 PC 机成为因特网上的一个主机。 通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来分配出去的 IP 地址。接着，LCP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

48 PPP 协议的状态图 建立 失败 NCP 配置 鉴别成功 通信 结束 载波 停止 检测到 双方协商 一些选项 鉴别 网络 打开 终止 静止
2017/3/19 《现代通信网》第4章 数据通信

49 TCP/IP协议 因特网的网际协议 IP是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一 。与 IP 协议配套使用的还有四个协议：
地址解析协议 ARP: IP地址→物理地址 逆地址解析协议 RARP：物理地址→IP地址 因特网控制报文协议 ICMP：IP主机、路由器之间传递控制消息 因特网组管理协议 IGMP：IP主机向任一相邻路由器报告其组员情况 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

50 IP over Everything IP 可应用到各式各样的网络上 Everything over IP
沙漏计时器形状的 TCP/IP协议族 … … 应用层 HTTP SMTP DNS RTP 运输层 TCP UDP 网际层 IP 网络接口层 … 网络接口 1 网络接口 2 网络接口 3 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

51 网际协议 IP 及其配套协议 各种应用层协议 应用层 (TELNET, FTP, SMTP 等) 运输层 TCP, UDP ICMP
IGMP 网际层 IP RARP ARP 与各种网络接口 网络接口层 物理硬件 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

52 比特 1 2 3 4 5 6 7 优 先 级 D T R C 未用 比特 4 8 16 19 24 31 首 部 版 本 首部长度
1 2 3 4 5 6 7 优 先 级 D T R C 未用 比特 4 8 16 19 24 31 首 部 版 本 首部长度 服 务 类 型 总 长 度 固 定 部 分 标 识 标志 片 偏 移 生 存 时 间 协 议 首 部 检 验 和 源 地 址 目 的 地 址 可变 部分 可 选 字 段 （长 度 可 变） 填 充 数 据 部 分 传送 首 部 数 据 部 分 IP 数据报 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

53 运输层协议 从通信和信息处理的角度看，运输层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层。
面向信息处理 应用层 用户功能 运输层 面向通信 网络层 网络功能 数据链路层 物理层 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

54 运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信
AP1 AP4 5 4 3 2 1 AP2 AP3 5 4 3 2 1 端口 端口 运输层提供应用进程间的逻辑通信 IP 层 主机 A 主机 B 路由器 1 路由器 2 AP1 AP3 LAN1 WAN LAN2 AP2 AP4 IP 协议的作用范围 运输层协议 TCP 和 UDP 的作用范围 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

55     运输层协议和网络层协议的主要区别 应用进程 应用进程 … … 因 特 网 IP 协议的作用范围 （提供主机之间的逻辑通信）
因 特 网 IP 协议的作用范围 （提供主机之间的逻辑通信） TCP 和 UDP 协议的作用范围 （提供进程之间的逻辑通信） 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

56 运输层的主要功能 运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信）。 运输层还要对收到的报文进行差错检测。
运输层需要有两种不同的运输协议，即面向连接的 TCP 和无连接的 UDP。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

57 运输层向上提供可靠的和不可靠的逻辑通信信道
    应 用 层 发 送 进 程 接 收 进 程 发 送 进 程 接 收 进 程 ？ 数据 数据 数据 数据 运 输 层 全双工可靠信道 不可靠信道 使用 TCP 协议 使用 UDP 协议 在数据传输之前首先需要建立连接，且采用超时重传和确认机制。 在数据传输之前不需要建立连接，且不需要维护连接与收发状态。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

58 TCP/IP中的运输层协议 TCP/IP的运输层有两个不同的协议： (1) 用户数据报协议 UDP
(User Datagram Protocol) UDP 传送的数据单位是 UDP 报文或用户数据报。 (2) 传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol) TCP 传送的数据单位是 TCP 报文段(segment)。 TCP UDP IP 应用层 与各种网络接口 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

59 TCP 与 UDP的区别 UDP 在传送数据之前不需要先建立连接。对方的运输层在收到 UDP 报文后，不需要给出任何确认。虽然 UDP 不提供可靠交付，但在某些情况下 UDP 是一种最有效的工作方式。 TCP 则提供面向连接的服务。TCP 不提供广播或多播服务。由于 TCP 要提供可靠的、面向连接的运输服务，因此不可避免地增加了许多的开销。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

60 端口的概念 端口的作用就是让应用层的各种应用进程都能将其数据通过端口向下交付给运输层，以及让运输层知道应当将其报文段中的数据向上通过端口交付给应用层相应的进程。 从这个意义上讲，端口是用来标志应用层的进程。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

61             端口在进程之间的通信中所起的作用 发送方 接收方 应用进程 应用进程 应 用 层 端口 端口
运 输 层 TCP 复用 UDP 复用 TCP 分用 UDP 分用 UDP 用户数据报 UDP 用户数据报 TCP 报文段 TCP 报文段 网 络 层 IP 复用 IP 分用 IP 数据报 IP 数据报 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

62 端口 端口用一个 16 bit 端口号进行标志。 端口号只具有本地意义，即端口号只是为了标志本计算机应用层中的各进程。在因特网中不同计算机的相同端口号是没有联系的。 一类是熟知端口，其数值一般为 0~1023。当一种新的应用程序出现时，必须为它指派一个熟知端口。 另一类则是一般端口，用来随时分配给请求通信的客户进程。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

63 应用层协议的特点 每个应用层协议都是为了解决某一类应用问题，而问题的解决又往往是通过位于不同主机中的多个应用进程之间的通信和协同工作来完成的。应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议。 应用层的许多协议都是基于客户服务器方式。客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信

64 应用层协议 域名系统 DNS 文件传送协议FTP 远程登录 TELNET
简单邮件传送协议 SMTP、邮件读取协议 POP3 和 IMAP、通用因特网邮件扩充 MIME 万维网HTTP 引导程序协议 BOOTP 动态主机配置协议 DHCP 网管协议SNMP …… 2017/3/19 《通信概论》第4章 数据通信