07年4月“計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”串講資料三 -自考串講筆記

　　第三章　計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議

　　1、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：為進行計算機網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定的集合，協(xié)議總是指某一層的協(xié)議。準確地說，它是對同等層實體之間的通信制定的有關(guān)通信規(guī)則或約定的結(jié)合。

　　2、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括三個要素：語義：涉及用于協(xié)調(diào)與差錯處理的控制信息；語法：涉及數(shù)據(jù)及可控制信息格式、編碼及信號電平等、定時：涉及速度匹配及排序等。

　　3、網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)的劃分所用的方法是分層劃分，要遵循以下原則：每層的功能要明確并且相互獨立、層間接口必須要清晰，跨越的信息量盡可能地少、層數(shù)適中。層次結(jié)構(gòu)一般以垂直分層模型表示。

　　4、網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)的特點是：1、以功能作為劃分層次的基礎(chǔ)、2、第N層實體在實現(xiàn)自身定義的功能時，只能使用第N-1層提供的服務(wù)；3、N層向N-1層提供服務(wù)時，此服務(wù)不僅包含N層本身的功能，還包含由下層服務(wù)提供的功能；4、僅在相鄰層之間有接口，而且所提供的服務(wù)的具體實現(xiàn)細節(jié)對上層完全屏蔽。

　　5、OSI模型（開放系統(tǒng)互連模型）包括了體系結(jié)構(gòu)、服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)范三級抽象。

　　6、OSI模型的七個模型：①物理層：作用是使原始數(shù)據(jù)比特流能在物理媒體上傳輸；②數(shù)據(jù)鏈路層：通過校驗、確認和反饋重發(fā)等手段，將不可靠的物理鏈路改造成對網(wǎng)絡(luò)層來說無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，并進行流量控制；③網(wǎng)絡(luò)層：為運輸層實體提供端到端的交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸功能，并進行路由選擇、擁擠控制和網(wǎng)際互連等；④運輸層：第一個端-端的層次，為會話層提供透明的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，并處理端到端的差錯控制和流量控制問題；⑤會話層：組織和同步不同主機上的各種進程間的通信。；⑥表示層：為應(yīng)用層用戶提供共同的數(shù)據(jù)或信息的語法表示變換，如代碼轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)壓縮和加密解密等；⑦應(yīng)用層：開放系統(tǒng)互連環(huán)境的最高層，為OSI應(yīng)用進程提供服務(wù)，不同的應(yīng)用層為特定類型的網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提供訪問OSI環(huán)境的手段。

　　7、發(fā)送進程發(fā)送給接收進程中的數(shù)據(jù)，實際上是經(jīng)過發(fā)送方各層從上到下傳送到物理媒體，通過物理媒體傳輸?shù)浇邮辗胶螅俳?jīng)過從下到上各層的傳遞，最后到達接收進程。

　　8、物理層的傳輸單位是比特，它是指在物理媒體之上為數(shù)據(jù)鏈路層提供一個原始比特流的物理連接，它不是指具體的物理設(shè)備，也不是指信號傳輸?shù)奈锢砻襟w，物理層的作用是確保比特流能在物理信道上傳輸。

　　9、物理層協(xié)議規(guī)定了與建立、維持及斷開物理信道所需的機械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性。它直接面向?qū)嶋H承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)，物理層的傳輸單位是比特。比特流傳輸可以采用異步傳輸，也可采用同步傳輸。

　　10、DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）和DCE（數(shù)據(jù)通信設(shè)備）接口的各根導(dǎo)線的電氣連接方式有非平衡方式、采用差動接收器的非平衡方式和平衡方式三種。

　　11、接口信號線按功能可分為：數(shù)據(jù)信號線、控制信號線、定時信號線、接地信號線。

　　12、EIA RS-232C是由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA在1969年頒布的一種目前使用最廣泛的串行物理接口標準，它利用公用電話網(wǎng)作為傳輸媒體，并通過調(diào)制解調(diào)器將遠程設(shè)備連接起來。以下為四種特性：機械特性：25芯的標準連接器；電氣特性：規(guī)定“1”的電平為-15至-5伏，“0”為+5至+15；功能特性：定義了25芯標準連接中的20根信號線；規(guī)程特性：規(guī)定工作過程是在各個控制信號線有序的ON和OFF狀態(tài)的配合下進行的。

　　13、RS-449、RS-422、RS-423是保持與RS-232C的兼容性的前提下的改進。RS-449：使用了37芯和9芯的連接器，9芯用于輔信道的信號；RS-422：完全采用獨立的雙線平衡傳輸，信號電平的定義為±6伏（±2伏為過渡區(qū)域，平衡方式的電氣標準）；RS-423：是非平衡電氣標準，它采用單端發(fā)送器和差動接收器，電平為±6伏（±4伏為過渡區(qū)域）。

　　14、100系列接口標準：傳輸速率為200bps-9600bps時，采用25芯標準連接器，采用V.28建議；傳輸速率為48Kbps時，采用34芯連接器，控制信號使用V.28建議，數(shù)據(jù)線與定時線采用V.35建議。200系列接口標準：采用25芯標準連接器，電氣特性采用V.28建議。

　　15、X.21建議是于1976年制定的DTE如何與數(shù)字化的DCE交換信號的數(shù)字接口標準。機械特性：采用15芯標準連接器，定義了八條接口線；電氣特性：類似于RS-422的平衡接口；功能特性：按同步傳輸?shù)娜p工或半雙工方式運行。

　　16、數(shù)據(jù)鏈路層最基本的服務(wù)是將源機網(wǎng)絡(luò)層來的數(shù)據(jù)可靠地傳輸?shù)较噜徆?jié)點的目標機網(wǎng)絡(luò)層。數(shù)據(jù)鏈路層以幀為傳送單位。

　　1）幀同步問題就是能從比特流中區(qū)分出幀的起始和終止。

　　常用的幀同步方法是：字節(jié)計數(shù)法、字符填充法（使用字符填充的首尾定界符法）、比特填充法（使用比特填充的首尾標志法）和違法編碼法。①字節(jié)計數(shù)法：以一個特殊字符表征幀的開始，并一個專門的字段標明幀內(nèi)的字節(jié)數(shù)；②比特填充法：以一組比特模式（如011111110）來定界幀的起始于終止；③字符填充法：用一些特定的字符來定界；④違法編碼法：例如曼徹斯特碼，“高-高”“低-低”是違法的，借用其序列來定界幀的起始和終止，它只適用于采用冗余編碼的特殊編碼環(huán)境。目前較普遍使用的幀同步方法是比特填充法和違法編碼法。

　　2）常見的差錯控制方法有反饋檢測法和自動重發(fā)請求。

　　反饋檢測法無須使用任何特殊代碼的差錯檢測法，數(shù)據(jù)傳輸時，接收方將收到的數(shù)據(jù)重新發(fā)回發(fā)送方，由發(fā)送包檢查是否對，優(yōu)點：原理簡單、實現(xiàn)容易、可靠性好，缺點：信道利用率低。用于面向字符的異步傳輸；自動重發(fā)請求是指接收方根據(jù)檢錯碼對數(shù)據(jù)幀進行差錯控制，若發(fā)現(xiàn)錯誤，返回請求重發(fā)的應(yīng)答讓發(fā)送方重新傳送該幀；空閑重發(fā)請求也稱停等法，該方案規(guī)定發(fā)送方每發(fā)送一幀就要停下來等待接收方確認返回，僅當接收方確認正確接收后再繼續(xù)發(fā)送下一幀。這種方案的收發(fā)雙方都要設(shè)置一個幀的緩沖存貯空間，可有效實現(xiàn)重發(fā)而且不會出現(xiàn)重份；連續(xù)重發(fā)請求是指發(fā)送方可以連續(xù)發(fā)送一系列的幀，既不用等前一幀被確認就可發(fā)送下一幀，這種方法傳輸效率高，但增大了緩沖存貯空間；Go-Back-N的原理有兩種含義：1、接收方檢測出失序的信息幀后，要求發(fā)送方重發(fā)最后一個正確接收的信息幀之后所有未被確認的幀；2、當發(fā)送方發(fā)送了幾個幀后，若發(fā)現(xiàn)該N幀的前幾幀在計時器超時后仍未返回其確認信息，則該幀及其后的幀被判定出錯，就要重發(fā)；選擇重發(fā)策略：出錯的幀之后的幀可接收下來，存放在緩沖區(qū)中，同時要求發(fā)送方重新發(fā)送出錯的那一幀，這種策略減少了浪費，但要求有足夠大的緩沖空間。

　　流量控制是對發(fā)送方數(shù)據(jù)流量的控制，使其發(fā)送速率不致超過接收方所能承受的能力，流量控制并不是數(shù)據(jù)鏈路層所特有的功能，許多高層協(xié)議中也提供流量控制的功能。

　　常見的流量控制方案有：XON/XOFF方案和窗口機制。

　?、賆ON/XOFF方案使用一對控制字符來實現(xiàn)流量控制，當接收方過載時，可向發(fā)送方發(fā)送字符XOFF（DC3）暫停，待接收方處理完數(shù)據(jù)后，再向發(fā)送方發(fā)送字符XON（DC1），使之恢復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)；②窗口機制：其本質(zhì)是在收到一個確定幀之前，對發(fā)送方可發(fā)送幀的數(shù)目加以限制，這是由發(fā)送方調(diào)整保留在重發(fā)表中的待確認幀來實現(xiàn)的，如接收方來不及處理，則接收方停止發(fā)送確認信息，發(fā)送表的重發(fā)表就增長，當達到重發(fā)表的限度時，發(fā)送方就不再發(fā)送新幀直到收到確認信息為止。

　　發(fā)送窗口和接收窗口的大小可以不同，但接收窗口的尺寸不能大于發(fā)送窗口，發(fā)送方和接收方的窗口尺寸不得大于信號范圍的一半。發(fā)送窗口指發(fā)送方已發(fā)送但尚未確認的幀序號隊列的界，上下界分別稱上下沿，上沿、下沿的間距稱為窗口尺寸。發(fā)送方每發(fā)一幀，待確認幀的數(shù)目加1，收到一個確認幀時，待確認幀的數(shù)目減1.當重發(fā)表的計數(shù)值（待確認幀的數(shù)目）等于發(fā)送窗口尺寸時，停止發(fā)送新幀。

　　以滑動窗口的觀點來統(tǒng)一看待空閑的RQ、Go-Back-N和選擇重發(fā)，則①空閑RQ：發(fā)送窗口=1，接收窗口=1；②Go-Back-N：發(fā)送窗口>1，接收窗口=1；③選擇重發(fā)：發(fā)送窗口>1，接收窗口>1.

　　17、數(shù)據(jù)鏈路層連接的建立、維持和釋放稱為鏈路管理。

　　18、數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議也稱鏈路通信規(guī)程，也就是OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，鏈路控制協(xié)議分為異步協(xié)議和同步協(xié)議兩類。

　　異步協(xié)議以字符為獨立的信息傳輸單位，一般用于數(shù)據(jù)速率較低的場合。

　　同步協(xié)議是以幀為傳輸單位，同步協(xié)議能更有效地利用信道，也便于實現(xiàn)差錯控制、流量控制等功能。同步協(xié)議分為三種類型：①面向字符的同步協(xié)議；②面向比特的同步協(xié)議；③面向字節(jié)的同步協(xié)議。

　　1）面向字符的同步控制協(xié)議①最早的同步協(xié)議、②典型的代表是IBM公司的BSC協(xié)議、③均由鏈路建立、數(shù)據(jù)傳輸、電路拆除三部分組成。

　　④BSC協(xié)議用ASCII或EBCDIC字符集定義的10個傳輸控制字符標識 名稱 含義SOH 序始1 表示報文的標題和報頭開始STX 文始2 標題結(jié)束或報文文本的開始ETX 文終3 報文文本的結(jié)束EOT 送畢4 一或多個文本塊結(jié)束，拆除鏈路ENQ 詢問5 詢問，用于請求遠程站給出響應(yīng)ACK 確認6 接收方發(fā)出的正確接收的響應(yīng)DLE 轉(zhuǎn)義10 修改緊跟其后的N個字符的意義NAK 否認15 接收方發(fā)出的未正確接收的響應(yīng)SYN 同步16 實現(xiàn)節(jié)點之間字符同步和無數(shù)據(jù)傳輸時同步ETB 塊終17 報文分成多個數(shù)據(jù)塊時一個數(shù)據(jù)塊的結(jié)束⑤BSC協(xié)議將在鏈路上傳輸?shù)男畔⒎譃閿?shù)據(jù)報文和監(jiān)控報文兩類。

　?、迶?shù)據(jù)報文一般由報頭和文本組成，文本是要傳送的有效數(shù)據(jù)信息，而報頭有時也可不用，報文較長時，可分為多個塊來發(fā)送，每一個塊作為一個傳輸單位。發(fā)送方只有收到接收方返回的確認后，才能發(fā)送下一個數(shù)據(jù)塊。

　?、連SC協(xié)議的數(shù)據(jù)塊有四種形式（注解：BCC：塊校驗字符，校驗范圍：STX-ETX或STX-ETB，BSC協(xié)議中所有發(fā)送的數(shù)據(jù)均跟在至少兩個SYN字符之后）：A：不帶報頭的