自考《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》串講資料（3） -自考串講筆記

　　第三章　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議

　　1、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：為進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合，協(xié)議總是指某一層的協(xié)議。準(zhǔn)確地說，它是對(duì)同等層實(shí)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(gè)要素：語(yǔ)義：涉及用于協(xié)調(diào)與差錯(cuò)處理的控制信息；語(yǔ)法：涉及數(shù)據(jù)及可控制信息格式、編碼及信號(hào)電平等、定時(shí)：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(dú)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(diǎn)是：1、以功能作為劃分層次的基礎(chǔ)、2、第N層實(shí)體在實(shí)現(xiàn)自身定義的功能時(shí)，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(shí)，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(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)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(jí)抽象。

　　6、OSI模型的七個(gè)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(yàn)、確認(rèn)和反饋重發(fā)等手段，將不可靠的物理鏈路改造成對(duì)網(wǎng)絡(luò)層來說無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路，并進(jìn)行流量控制；③網(wǎng)絡(luò)層：為運(yùn)輸層實(shí)體提供端到端的交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸功能，并進(jìn)行路由選擇、擁擠控制和網(wǎng)際互連等； ④運(yùn)輸層：第一個(gè)端-端的層次，為會(huì)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(cuò)控制和流量控制問題；⑤會(huì)話層：組織和同步不同主機(jī)上的各種進(jìn)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(yǔ)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(jìn)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(jìn)程發(fā)送給接收進(jìn)程中的數(shù)據(jù)，實(shí)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?，再?jīng)過從下到上各層的傳遞，最后到達(dá)接收進(jìn)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(gè)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(hào)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(jī)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(dòng)接收器的非平衡方式和平衡方式三種。

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

　　12、EIA RS-232C是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA在1969年頒布的一種目前使用最廣泛的串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)，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(yuǎn)程設(shè)備連接起來。以下為四種特性：機(jī)械特性：25芯的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)連接中的20根信號(hào)線；規(guī)程特性：規(guī)定工作過程是在各個(gè)控制信號(hào)線有序的ON和OFF狀態(tài)的配合下進(jìn)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(jìn)。RS-449：使用了37芯和9芯的連接器，9芯用于輔信道的信號(hào)；RS-422：完全采用獨(dú)立的雙線平衡傳輸，信號(hào)電平的定義為±6伏（±2伏為過渡區(qū)域，平衡方式的電氣標(biāo)準(zhǔn)）；RS-423：是非平衡電氣標(biāo)準(zhǔn)，它采用單端發(fā)送器和差動(dòng)接收器，電平為±6伏（±4伏為過渡區(qū)域）。

　　14、100系列接口標(biāo)準(zhǔn)：傳輸速率為200bps-9600bps時(shí)，采用25芯標(biāo)準(zhǔn)連接器，采用V.28建議；傳輸速率為48Kbps時(shí)，采用34芯連接器，控制信號(hào)使用V.28建議，數(shù)據(jù)線與定時(shí)線采用V.35建議。200系列接口標(biāo)準(zhǔn)：采用25芯標(biāo)準(zhǔn)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(hào)的數(shù)字接口標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械特性：采用15芯標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行。

　　16、數(shù)據(jù)鏈路層最基本的服務(wù)是將源機(jī)網(wǎng)絡(luò)層來的數(shù)據(jù)可靠地傳輸?shù)较噜徆?jié)點(diǎn)的目標(biāo)機(jī)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(jì)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(biāo)志法）和違法編碼法。①字節(jié)計(jì)數(shù)法：以一個(gè)特殊字符表征幀的開始，并一個(gè)專門的字段標(biāo)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(cuò)控制方法有反饋檢測(cè)法和自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求。

　　反饋檢測(cè)法無須使用任何特殊代碼的差錯(cuò)檢測(cè)法，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，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(duì)，優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、可靠性好，缺點(diǎn)：信道利用率低。用于面向字符的異步傳輸；

　　自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求是指接收方根據(jù)檢錯(cuò)碼對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行差錯(cuò)控制，若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，返回請(qǐng)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(qǐng)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(rèn)返回，僅當(dāng)接收方確認(rèn)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(gè)幀的緩沖存貯空間，可有效實(shí)現(xiàn)重發(fā)而且不會(huì)出現(xiàn)重份；

　　連續(xù)重發(fā)請(qǐng)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(rèn)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(cè)出失序的信息幀后，要求發(fā)送方重發(fā)最后一個(gè)正確接收的信息幀之后所有未被確認(rèn)的幀；2、當(dāng)發(fā)送方發(fā)送了幾個(gè)幀后，若發(fā)現(xiàn)該N幀的前幾幀在計(jì)時(shí)器超時(shí)后仍未返回其確認(rèn)信息，則該幀及其后的幀被判定出錯(cuò)，就要重發(fā)；

　　選擇重發(fā)策略：出錯(cuò)的幀之后的幀可接收下來，存放在緩沖區(qū)中，同時(shí)要求發(fā)送方重新發(fā)送出錯(cuò)的那一幀，這種策略減少了浪費(fèi)，但要求有足夠大的緩沖空間。

　　流量控制是對(duì)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(jī)制。

　?、賆ON/XOFF方案使用一對(duì)控制字符來實(shí)現(xiàn)流量控制，當(dāng)接收方過載時(shí)，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)；

　?、诖翱跈C(jī)制：其本質(zhì)是在收到一個(gè)確定幀之前，對(duì)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(rèn)幀來實(shí)現(xiàn)的，如接收方來不及處理，則接收方停止發(fā)送確認(rèn)信息，發(fā)送表的重發(fā)表就增長(zhǎng)，當(dāng)達(dá)到重發(fā)表的限度時(shí)，發(fā)送方就不再發(fā)送新幀直到收到確認(rèn)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(hào)范圍的一半。發(fā)送窗口指發(fā)送方已發(fā)送但尚未確認(rèn)的幀序號(hào)隊(duì)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(rèn)幀的數(shù)目加1，收到一個(gè)確認(rèn)幀時(shí)，待確認(rèn)幀的數(shù)目減 1.當(dāng)重發(fā)表的計(jì)數(shù)值（待確認(rèn)幀的數(shù)目）等于發(fā)送窗口尺寸時(shí)，停止發(fā)送新幀。

　　以滑動(dòng)窗口的觀點(diǎn)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(dú)立的信息傳輸單位，一般用于數(shù)據(jù)速率較低的場(chǎng)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(shí)現(xiàn)差錯(cuò)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。

　?、蹷SC協(xié)議用ASCII或EBCDIC字符集定義的10個(gè)傳輸控制字符

　　標(biāo)識(shí) 名稱 含義

　　SOH 序始1 表示報(bào)文的標(biāo)題和報(bào)頭開始

　　STX 文始2 標(biāo)題結(jié)束或報(bào)文文本的開始

　　ETX 文終3 報(bào)文文本的結(jié)束

　　EOT 送畢4 一或多個(gè)文本塊結(jié)束，拆除鏈路

　　ENQ 詢問5 詢問，用于請(qǐng)求遠(yuǎn)程站給出響應(yīng)

　　ACK 確認(rèn)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(gè)字符的意義

　　NAK 否認(rèn)15 接收方發(fā)出的未正確接收的響應(yīng)

　　SYN 同步16 實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間字符同步和無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)同步

　　ETB 塊終17 報(bào)文分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊時(shí)一個(gè)數(shù)據(jù)塊的結(jié)束

　?、軧SC協(xié)議將在鏈路上傳輸?shù)男畔⒎譃閿?shù)據(jù)報(bào)文和監(jiān)控報(bào)文兩類。

　　⑥數(shù)據(jù)報(bào)文一般由報(bào)頭和文本組成，文本是要傳送的有效數(shù)據(jù)信息，而報(bào)頭有時(shí)也可不用，報(bào)文較長(zhǎng)時(shí)，可分為多個(gè)塊來發(fā)送，每一個(gè)塊作