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1、1,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.1 OSI參考模型,本章主要內容,3.2 物理層協(xié)議,3.3 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議,3.4 網(wǎng)絡層協(xié)議,3.5 傳輸層及高層協(xié)議,3.6 OSI參考模型與現(xiàn)場總線通信模型,3.7 網(wǎng)絡互連設備與相應層次,2,3.1 網(wǎng)絡互連,1、網(wǎng)絡互連的基本概念,網(wǎng)絡互連是指利用相應的技術和設備將多個網(wǎng)絡或設備連接起來，以達到更大范圍的數(shù)據(jù)傳輸和資源共享目的。,網(wǎng)絡互連有兩方面的內容：一是將多個獨立的、小范圍的網(wǎng)絡連接起來構成一個較大范圍的網(wǎng)絡；二是將一個節(jié)點多、負載重的大網(wǎng)絡分解成若干個小網(wǎng)絡，再利用互連技術把這些小網(wǎng)絡連接起來。,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3,2、網(wǎng)絡
2、互連功能,基本功能：是指網(wǎng)絡互連所必需的功能，如尋址和路由選擇等；,擴展功能：是指各種互連網(wǎng)提供不同服務時所需的功能，如協(xié)議轉換、分組長度控制、排序和差錯檢測等。,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,4,3、網(wǎng)絡互連的要求,（1）在網(wǎng)絡之間至少提供一條物理上連接的鏈路和對該鏈路的控制規(guī)程 ；,（2）在不同網(wǎng)絡之間提供合適的路由；,（3）不要對參與互連的某個網(wǎng)絡的硬件、軟件或網(wǎng)絡結構和協(xié)議做大的修改；,（4）不能為提高整個網(wǎng)絡的傳輸性能而影響各子網(wǎng)的傳輸性能。,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,5,4、網(wǎng)絡互連目的,（1）擴大網(wǎng)絡用戶之間資源共享和信息傳輸?shù)姆秶?（2）提高網(wǎng)絡的使用效率和網(wǎng)絡管理能力。
3、,（3）使不同網(wǎng)絡中的節(jié)點互連互通。,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,6,5、網(wǎng)絡互連、互通與互操作,互連 (Interconnection)：是指在兩個網(wǎng)絡之間至少存在一條物理連接線路，它為兩個網(wǎng)絡之間的邏輯連接提供物理基礎。如果兩個網(wǎng)絡的通信協(xié)議相互兼容，則兩網(wǎng)絡之間就能進行數(shù)據(jù)交換。,互通(Intercommunication)：是指互連的兩個網(wǎng)絡之間溝通邏輯連接并可進行數(shù)據(jù)交換。,互操作(Interoperability)：是指網(wǎng)絡中不同計算機系統(tǒng)之間具有訪問對方資源的能力。互操作是在互通的基礎上實現(xiàn)的。,互連、互通與互操作三個概念是不同的，它們表示不同層次的涵義。但三者之間又有密切關系
4、：互連是基礎，互通是手段，互操作是目的。,7,6、網(wǎng)絡互連的類型,（1） LAN與LAN互連 （2）LAN與WAN互連 （3）WAN與WAN互連 （4）LAN通過WAN與其他LAN互連,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,8,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,7. OSI參考模型,OSI參考模型：為實現(xiàn)開放系統(tǒng)互連所建立的分層模型。,目的：是為異種計算機互連提供一個共同的基礎和標準框架，并為保持相關標準的一致性和兼容性提供共同的參考。,所謂開放：是強調對OSI標準的遵從。開放并不是指特定的系統(tǒng)實現(xiàn)具體的互連技術或手段，而是對可使用的標準的共同認識。,一個系統(tǒng)是開放的，是指它可以與世界上任何地方的遵守相同
5、標準的其他任何系統(tǒng)通信。,9,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,（一）OSI參考模型的結構及功能劃分,OSI參考模型提供了概念性和功能性結構。該模型將開放系統(tǒng)的通信功能劃分為七個層次。各層協(xié)議細節(jié)的研究是各自獨立進行的。這樣一旦導入新技術或提出新的業(yè)務要求時，就可以把由通信功能擴充、變更所帶來的影響限制在直接相關的層內，而不必改動全部協(xié)議。,OSI的參考模型分層的原則：是將相似的功能集中在同一層內，功能差別較大時則分層處理，每層只對相鄰的上、下層定義接口。,10,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,（一）OSI參考模型的結構及功能劃分,,OSI參考模型,11,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,(1) 物理層
6、 物理層是OSI參考模型的最低層，它利用傳輸介質為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接。為此，該層定義了物理鏈路的建立、維護和拆除有關的機械、電氣、功能和規(guī)程特性。機械方面規(guī)定連接器的類型、尺寸，插腳的數(shù)目及所使用的電纜類型等；電氣方面則規(guī)定網(wǎng)絡上所傳輸信號的電氣范圍（多大的電壓表示1，多大的范圍表示0）以及信號的編碼方法等；功能方面則規(guī)定每個引腳代表的是什么意義；規(guī)程方面規(guī)定在相鄰兩個節(jié)點之間傳送電氣信號時的工作順序。除此之外，物理層還規(guī)定通信信道上信號的傳輸速率等。,12,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,(2) 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層是為網(wǎng)絡層提供服務的，解決兩個相鄰結點之間的通信問題，傳送的協(xié)議
7、數(shù)據(jù)單元稱為數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀中包含物理地址（又稱MAC地址）、控制碼、數(shù)據(jù)及校驗碼等信息。該層的主要作用是通過校驗、確認和反饋重發(fā)等手段，將不可靠的物理鏈路轉換成對網(wǎng)絡層來說無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。此外，數(shù)據(jù)鏈路層還要協(xié)調收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率，即進行流量控制，以防止接收方因來不及處理發(fā)送方來的高速數(shù)據(jù)而導致緩沖器溢出及線路阻塞。,13,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,(3) 網(wǎng)絡層 網(wǎng)絡層是為傳輸層提供服務的，傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為數(shù)據(jù)包或分組。該層的主要作用是解決如何使數(shù)據(jù)包通過各結點傳送的問題，即通過路徑選擇算法（路由）將數(shù)據(jù)包送到目的地。另外，為避免通信子網(wǎng)中出現(xiàn)過多的數(shù)據(jù)包而造成網(wǎng)絡阻塞，需要
8、對流入的數(shù)據(jù)包數(shù)量進行控制（擁塞控制）。當數(shù)據(jù)包要跨越多個通信子網(wǎng)才能到達目的地時，還要解決網(wǎng)際互連的問題。,(4) 傳輸層傳輸層的作用是為上層協(xié)議提供端到端的可靠和透明的數(shù)據(jù)傳輸服務，包括處理差錯控制和流量控制等問題。該層向高層屏蔽了下層數(shù)據(jù)通信的細節(jié)，使高層用戶看到的只是在兩個傳輸實體間的一條主機到主機的、可由用戶控制和設定的、可靠的數(shù)據(jù)通路。傳輸層傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為段或報文。,14,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,(5) 會話層 會話層主要功能是管理和協(xié)調不同主機上各種進程之間的通信（對話），即負責建立、管理和終止應用程序之間的會話。會話層得名的原因是它很類似于兩個實體間的會話概念。例
9、如，一個交互的用戶會話以登錄到計算機開始，以注銷結束。,(6) 表示層 表示層處理流經(jīng)結點的數(shù)據(jù)編碼的表示方式問題，以保證一個系統(tǒng)應用層發(fā)出的信息可被另一系統(tǒng)的應用層讀出。如果必要，該層可提供一種標準表示形式，用于將計算機內部的多種數(shù)據(jù)表示格式轉換成網(wǎng)絡通信中采用的標準表示形式。數(shù)據(jù)壓縮和加密也是表示層可提供的轉換功能之一。,(7) 應用層 應用層是OSI參考模型的最高層，是用戶與網(wǎng)絡的接口。該層通過應用程序來完成網(wǎng)絡用戶的應用需求，如文件傳輸、收發(fā)電子郵件等。,15,在OSI參考模型中，不同主機對等層之間按相應協(xié)議進行通信，同一主機不同層之間通過接口進行通信。除了最低層的物理層是通過傳輸介質
10、進行物理數(shù)據(jù)傳輸外，其他對等層之間的通信均為邏輯通信。在這個模型中，每一層將上層傳遞過來的通信數(shù)據(jù)加上若干控制位后再傳遞給下一層，最終由物理層傳遞到對方物理層，再逐級上傳，從而實現(xiàn)對等層之間的邏輯通信。,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,OSI參考模型中的數(shù)據(jù)傳輸過程,以上簡單介紹了OSI參考模型各層的功能，那么，按照這樣的分層結構，信息傳輸?shù)倪^程是如何進行的呢？,16,3.1 OSI參考模型,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,OSI參考模型中的數(shù)據(jù)傳輸過程,17,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,TCP/IP參考模型簡介,18,,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,OSI參考模型和TCP/IP參考模型的比較：
11、,（3） OSI模型有3個主要明確概念：服務、接口、協(xié)議。而TCP/IP參考模型最初沒有明確區(qū)分這三者。這是OSI模型最大的貢獻。,（1）TCP/IP雖然也分層，但其層次之間的調用關系不像OSI那樣嚴格。在OSI參考模型中，兩個N層實體之間的通信必須經(jīng)過（N1）層。但TCP/IP可以越級調用更低層提供的服務。這樣做可以減少一些不必要的開銷，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?（2）TCP/IP一開始就考慮到了異種網(wǎng)的互連問題，并將互連網(wǎng)協(xié)議作為TCP/IP的重要組成部分。而ISO只考慮到用一種統(tǒng)一標準的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)將各種不同的系統(tǒng)互連在一起，根本未想到異種網(wǎng)的存在，這是OSI/RM的一大缺點。,19,第三章
12、 開放系統(tǒng)互連參考模型,（5）通信方式上面，在網(wǎng)絡層OSI模型支持無連接和面向連接的方式，而TCP/IP模型只支持無連接通信模式；在傳輸層OSI模式僅有面向有連接的通信，而TCP/IP模型支持兩種通信方式，給用戶選擇機會。這種選擇對簡單的請求應答協(xié)議是非常重要的。,（4）TCP/IP一開始就向用戶同時提供可靠服務和不可靠服務，而OSI在開始時只考慮到向用戶提供可靠服務。相對說來，TCP/IP更側重于考慮提高網(wǎng)絡傳輸?shù)男剩鳲SI參考模型更側重于考慮網(wǎng)絡傳輸?shù)目煽啃浴?20,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.2 物理層協(xié)議,1. 物理層的功能,物理層是OSI參考模型的最低層，其任務就是為它的上
13、一層提供一個傳輸數(shù)據(jù)的物理連接。在這一層，數(shù)據(jù)僅作為原始的比特流（bit流）進行處理。,該層規(guī)定了網(wǎng)絡設備之間的物理接口特性及通信規(guī)則，即，規(guī)定了為建立、維護和拆除物理鏈路（通信結點之間的物理路徑）所需的機械、電氣、功能和規(guī)程特性。其作用是確保比特流在物理信道上傳輸。,21,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.2 物理層協(xié)議,2. 物理層協(xié)議（標準）的內容,物理層接口協(xié)議實際上是（數(shù)據(jù)終端設備）DTE和（數(shù)據(jù)通信設備）DCE或其它通信設備之間的一組約定，主要解決網(wǎng)絡結點與物理信道如何連接的問題。,(1) 機械特性,規(guī)定物理連接器的規(guī)格尺寸、插針或插孔的數(shù)量和排列情況、相應通信介質的參數(shù)和特性等。
14、例如，PC機上的COM1和COM2接口稱為RS-232接口，使用的是典型的物理層協(xié)議RS-232C和RS-232D。（這兩種接口標準基本是等同的）,22,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.2 物理層協(xié)議, 建議使用25針連接器(DB-25)。 在DTE一側采用孔式插座形式，DCE一側采用針式插頭形式，并對連接器的尺寸、針或孔芯的排列位置等都作了確切的規(guī)定，如圖所示：,（a）DB-25,（b）DB-9,RS-232C或D規(guī)定的連接器的機械特性,23,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.2 物理層協(xié)議,(2) 電氣特性,電氣特性規(guī)定了在鏈路上傳輸二進制比特流有關的電路特性，如信號電壓的高低、阻抗匹配
15、、傳輸速率和距離限制等，通常包括發(fā)送器和接收器的電氣特性以及與互連電纜相關的有關規(guī)則等。,24,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.2 物理層協(xié)議,(3) 功能特性,功能特性規(guī)定各信號線的功能或作用。信號線按功能可分為數(shù)據(jù)線、控制線、定時線和接地線等。,(4) 規(guī)程特性,規(guī)程特性定義DTE和DCE通過接口連接時，各信號線進行二進制位流傳輸?shù)囊唤M操作規(guī)程（動作序列），如，怎樣建立、維持和拆除物理連接，全雙工還是半雙工操作等等。,25,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.3 數(shù)據(jù)鏈路層,1. 數(shù)據(jù)鏈路層的功能,數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型的第二層，該層解決兩個相鄰結點之間的通信問題，實現(xiàn)兩個相鄰結點鏈路
16、上無差錯的協(xié)議數(shù)據(jù)單元傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)膮f(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為數(shù)據(jù)幀。,所謂鏈路就是數(shù)據(jù)傳輸中任何兩個相鄰結點間的點到點的物理線路。數(shù)據(jù)幀通常是由網(wǎng)卡（NIC）產(chǎn)生：上一層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（數(shù)據(jù)包）傳遞到NIC后，NIC通過添加頭部和尾部將數(shù)據(jù)打包（封裝成幀），如圖所示；然后數(shù)據(jù)幀沿著鏈路再傳送至目的結點。,26,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.3 數(shù)據(jù)鏈路層,數(shù)據(jù)幀首部和尾部含有對等數(shù)據(jù)鏈路進程需要使用的協(xié)議信息。頭部的信息包括發(fā)送結點和接收結點的地址（MAC地址）等。校驗和、頭、尾部分一般由發(fā)送設備的硬件實現(xiàn)，數(shù)據(jù)鏈路層不必考慮其實現(xiàn)方法。,1. 數(shù)據(jù)鏈路層的功能,數(shù)據(jù)鏈路層不關心數(shù)據(jù)包中包
17、含什么信息，而僅是將其傳遞到網(wǎng)絡中的下一結點。數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能概括如下：,(1) 數(shù)據(jù)鏈路的管理,和物理層相似，數(shù)據(jù)鏈路層要負責建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。（包括同步、站址確認、收發(fā)關系的確定、最終一次傳輸?shù)谋硎镜?。?在局域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)鏈路層又被劃分為邏輯鏈路控制子層（LLC）和介質訪問控制子層（MAC）。,27,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.3 數(shù)據(jù)鏈路層,1. 數(shù)據(jù)鏈路層的功能,（2） 幀同步功能為了使傳輸中發(fā)生差錯后只將出錯的有限數(shù)據(jù)進行重發(fā),數(shù)據(jù)鏈路層將比特流組織成以幀為單位傳送。幀的組織結構必須設計成使接收方法能夠明確的從物理層收到比特流中對其進行識別，也即能從比特流中區(qū)
18、分出幀的起始與終止，這就是幀同步要解決的問題。由于網(wǎng)絡傳輸中很難保證計時的正確和一致，所以不能采用依靠時間間隔關系來確定一幀的起始與終止的方法。,28,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.3 數(shù)據(jù)鏈路層,1. 數(shù)據(jù)鏈路層的功能,（3）傳輸差錯控制 包括一套防止信息丟失、重復和失序的方法。,（5）異常情況處理 包括如何發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的異常情況及發(fā)現(xiàn)后的處理過程。協(xié)議中對異常情況的處理主要用于發(fā)現(xiàn)和恢復永久性故障。,（4）流量控制功能,29,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.3 數(shù)據(jù)鏈路層,1. 數(shù)據(jù)鏈路層的功能,發(fā)送方數(shù)據(jù)鏈路層的具體工作是接受來自高層的數(shù)據(jù)，并將它加工成幀，然后經(jīng)物理通道將幀發(fā)送給
19、接收方，如圖所示：,數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議工作圖,30,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.3 數(shù)據(jù)鏈路層,2、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分類及HDLC格式簡介,(1) 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分類,數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議也可分為異步協(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，在每個字符的起始處對字符內的比特實現(xiàn)同步，但字符與字符之間的間隔時間是不固定的(即字符之間是異步的)。由于每個傳輸字符都要添加諸如起始位、校驗位、停止位等冗余位，故信道利用率很低，一般用于數(shù)據(jù)速率較低的場合。同步協(xié)議是以許多字符或許多比特組織成的數(shù)據(jù)塊幀為傳輸單位，在幀的起始處同步，使幀內維持固定的時鐘。由于采用幀為傳輸單位，所以同步協(xié)議能更有效地
20、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)議又可分為面向字節(jié)計數(shù)的同步協(xié)議、面向字符的同步協(xié)議和面向比特的同步協(xié)議。其中，面向比特的同步協(xié)議的典型代表是HDLC（High-level Data Link Control）。,31,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.3 數(shù)據(jù)鏈路層,2、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分類及HDLC格式簡介,HDLC協(xié)議的特點是：不依賴于任何一種字符編碼集；實現(xiàn)透明傳輸?shù)摹?比特插入/刪除法”易于硬件實現(xiàn)；全雙工通信，不必等待確認便可連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，有較高的數(shù)據(jù)鏈路傳輸效率；所有幀均采用CRC校驗；對信息幀進行順序編號，可防止漏收或重發(fā)，傳輸可靠性高等。,32,第三章 開放
21、系統(tǒng)互連參考模型,3.3 數(shù)據(jù)鏈路層,2、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分類及HDLC格式簡介,(3) HDLC幀格式簡介,33,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.3 數(shù)據(jù)鏈路層,2、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分類及HDLC格式簡介, 標志字段01111110用以標志幀的起始和前一幀的終止。, 地址字段的內容取決于所采用的操作方式。命令幀中的地址字段攜帶的是相鄰結點的地址，而響應幀中的地址字段攜帶的是本結點地址。, 控制字段通過不同編碼構成各種命令和響應，以便對鏈路進行監(jiān)視和控制。該字段是HDLC協(xié)議的關鍵部分。, 信息字段用于傳送有效數(shù)據(jù)，下限可以為0（無信息字段），上限未做嚴格限定，但實際上要受FCS字段或站點緩沖器
22、容量的限制，一般是10002000比特。, 幀校驗序列字段可以使用16位或32位的CRC，對兩個標志字段之間的整個幀的內容進行校驗。,34,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.3 數(shù)據(jù)鏈路層,2、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分類及HDLC格式簡介,HDLC幀類型： 信息幀、監(jiān)控幀與無編號幀,數(shù)據(jù)鏈路層工作過程：,在執(zhí)行數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議動作時，數(shù)據(jù)鏈路層對等實體間的通信，一般要經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈路建立、數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)鏈路釋放三個階段。,35,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.4 網(wǎng)絡層協(xié)議,1. 網(wǎng)絡層功能概述,網(wǎng)絡層是OSI七層協(xié)議模型中的第三層，它是主機與通信網(wǎng)絡的接口。它以鏈路層提供的無差錯傳輸為基礎，向高層（傳
23、輸層）提供兩個主機之間的數(shù)據(jù)傳輸服務。,數(shù)據(jù)鏈路層是相鄰兩直接連接節(jié)點間的通信協(xié)議，它不能解決數(shù)據(jù)經(jīng)過通信網(wǎng)絡中多個轉接節(jié)點的通信問題。設置網(wǎng)絡層的主要目的就是要為報文分組以最佳路徑通過網(wǎng)絡到達目的主機而提供服務，讓網(wǎng)絡用戶不必關心網(wǎng)絡的拓撲模型與所使用的通信介質。,網(wǎng)絡層的主要任務是設法將源結點出的數(shù)據(jù)包傳送到目的結點，從而向運輸層提供最基本的端到端的數(shù)據(jù)傳送服務。概括地說，網(wǎng)絡層應該具有以下功能：,36,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.4 網(wǎng)絡層協(xié)議,1. 網(wǎng)絡層功能概述,(1) 為傳輸層提供服務網(wǎng)絡層提供的服務有兩類：面向連接的網(wǎng)絡服務和無連接的網(wǎng)絡服務。虛電路服務是網(wǎng)絡層向傳輸層提供
24、的一種使所有數(shù)據(jù)包按順序到達目的結點的可靠的數(shù)據(jù)傳送方式，進行數(shù)據(jù)交換的兩個結點之間存在著一條為它們服務的虛電路；而數(shù)據(jù)報服務是不可靠的數(shù)據(jù)傳送方式，源結點發(fā)送的每個數(shù)據(jù)包都要附加地址、序號等信息，目的結點收到的數(shù)據(jù)包不一定按序到達，還可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)包的丟失現(xiàn)象。典型的網(wǎng)絡層協(xié)議是X.25，它是由ITU-T（國際電信聯(lián)盟電信標準部）提出的一種面向連接的分組交換協(xié)議。,37,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.4 網(wǎng)絡層協(xié)議,1. 網(wǎng)絡層功能概述,(2) 組包和拆包在網(wǎng)絡層，數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)包（也稱為分組）。在發(fā)送方，傳輸層的報文到達網(wǎng)絡層時被分為多個數(shù)據(jù)塊，在這些數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部加上一些
25、相關控制信息后，即組成了數(shù)據(jù)包（組包）。數(shù)據(jù)包的頭部包含源結點和目標結點的網(wǎng)絡地址（邏輯地址）。在接收方，數(shù)據(jù)從低層到達網(wǎng)絡層時，要將各數(shù)據(jù)包原來加上的包頭和包尾等控制信息去掉（拆包），然后組合成報文，送給傳輸層。,(3) 路由選擇路由選擇也叫做路徑選擇，是根據(jù)一定的原則和路由選擇算法在多結點的通信子網(wǎng)中選擇一條最佳路徑。確定路由選擇的策略稱為路由算法。在數(shù)據(jù)報方式中，網(wǎng)絡結點要為每個數(shù)據(jù)包做出路由選擇；而在虛電路方式中，只需在建立連接時確定路由。,38,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.4 網(wǎng)絡層協(xié)議,1. 網(wǎng)絡層功能概述,路由算法很多，大致可分為靜態(tài)路由算法和動態(tài)路由算法兩類。, 靜態(tài)路由
26、算法 靜態(tài)路由算法又稱為非自適應算法，是按某種固定規(guī)則進行的路由選擇。其特點是算法簡單、容易實現(xiàn)，但效率和性能較差。, 動態(tài)路由算法 動態(tài)路由算法又稱為自適應算法，是一種依靠網(wǎng)絡的當前狀態(tài)信息來決定路由的策略。這種策略能較好地適應網(wǎng)絡流量、拓撲結構的變化，有利于改善網(wǎng)絡的性能；但算法復雜，實現(xiàn)開銷大。,(4) 流量控制 流量控制的作用是控制阻塞，避免死鎖。網(wǎng)絡的吞吐量（數(shù)據(jù)包數(shù)量/秒)與通信子網(wǎng)負荷（即通信子網(wǎng)中正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)量）有著密切的關系。對防止出現(xiàn)阻賽和死鎖，需進行流量控制，通?？刹捎没瑒哟翱?、預約緩沖區(qū)、許可證和分組丟棄四種方法。,39,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.5傳輸
27、層及高層協(xié)議,1、傳輸層,物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層統(tǒng)稱為低層協(xié)議。低層協(xié)議涉及的是節(jié)點之間或主機與節(jié)點之間的協(xié)議和接口。傳輸層以上，不再考慮主機如何與網(wǎng)絡相連，它們是主機到主機之間的協(xié)議。,傳輸層是OSI參考模型的七層中關鍵的一層，處在通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)之間，處于七層的中間層。如果從面向通信和面向信息處理的角度進行分類，傳輸層一般劃在低層；如果從用戶功能與網(wǎng)絡功能角度進行分類，傳輸層又被劃在高層。,設置傳輸層的主要目的是在源主機和目的主機進程之間提供可靠的端到端的通信。傳輸層的協(xié)議軟件只在主機上運行，而低層協(xié)議則出現(xiàn)在主機和通信節(jié)點機上。,40,3.5傳輸層及高層協(xié)議,第三章 開放系統(tǒng)互連參
28、考模型,1、傳輸層,傳輸層為上層提供傳輸服務，完成無差錯按序的報文傳送，其基本內容如下：,（1）傳輸?shù)刂?通信雙方的傳輸?shù)刂?41,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.5傳輸層及高層協(xié)議,1、傳輸層,（2）傳輸連接,傳輸服務的用戶可請求在本地主機傳輸?shù)刂泛瓦h地主機傳輸?shù)刂分g建立連接。這時，必須借助于低層協(xié)議，傳輸層把傳輸?shù)刂酚成涞骄W(wǎng)絡地址。兩個傳輸連接CFGNLI和BEGNKH中，每個連接使用不同的虛電路FGNL和EGNK。當然，多個傳輸?shù)刂芬部蓮陀靡粭l虛電路，以降低傳輸費用。也可以讓一個傳輸?shù)刂贩稚⒌綆讞l虛電路上傳輸，以增加傳輸吞吐率，縮短傳輸時間。,在主機B，網(wǎng)絡層應將輸入信息進行分解，指
29、出哪些分組屬于虛電路K，哪些屬于L，以便傳輸層處理。,42,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.5傳輸層及高層協(xié)議,1、傳輸層,（3）傳輸層的正常工作,傳輸層要發(fā)報文時，只要把它拆成若干數(shù)據(jù)塊，向網(wǎng)絡層要一個網(wǎng)絡地址即邏輯通道號。在這個通道上把數(shù)據(jù)塊逐塊向下交發(fā)，由下層組織分組，再由鏈路層組織層幀，最后經(jīng)物理層發(fā)出去。,接收報文時，傳輸層先向下層提出接收請求，并給出至少一個緩沖區(qū)。下層收到分組后，拆去分組的封裝信息，將數(shù)據(jù)塊填入傳輸層提供的緩沖區(qū)，并向傳輸層報告。傳輸層取走一塊數(shù)據(jù)后，還可以繼續(xù)要求接收，直到最后一個數(shù)據(jù)塊收完，組合成報文，交給自己的高層協(xié)議。,43,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型
30、,3.5傳輸層及高層協(xié)議,1、傳輸層,（4）處理低層不可恢復的差錯,2、會話層,會話層、表示層和應用層是OSI模型中面向信息處理的高層，對這三層的功能實現(xiàn)目前還沒有形成統(tǒng)一的標準。在TCP/IP這個事實上的網(wǎng)絡體系結構中，高層只有應用層，沒有設置會話層和表示層。,會話層也稱為對話層或會晤層，該層利用傳輸層提供的服務，組織和同步進程間的通信，提供會話服務、會話管理和會話同步等功能,會話層不參與具體的數(shù)據(jù)傳輸，僅提供包括訪問驗證和會話管理在內的建立和維護應用程序間通信的機制，如服務器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。,44,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.5傳輸層及高層協(xié)議,2、會話層,(1) 會
31、話服務,會話層服務包括會話連接管理服務、會話數(shù)據(jù)交換服務、會話交互管理服務、會話連接同步服務和異常報告服務等。會話服務過程可分為會話連接建立、報文傳送和會話連接釋放三個階段。,(2) 會話控制,從原理上說，OSI中的所有連接都是全雙工的。會話層通過令牌來進行會話的交互控制。令牌是會話連接的一個屬性，表示使用會話的獨占權：擁有令牌的一方才有權發(fā)送數(shù)據(jù)。令牌是可以申請的，各個端系統(tǒng)對令牌的使用權可以具有不同的優(yōu)先級。,45,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.5傳輸層及高層協(xié)議,2、會話層,(3) 會話同步,所謂同步就是使會話服務用戶對會話的進展情況都有一致的了解，在會話被中斷后可以從中斷處繼續(xù)下去
32、，而不必從頭恢復會話。,3、 表示層,這一層主要處理流經(jīng)端口的數(shù)據(jù)代碼的表示方式問題，主要包括如下服務：,(1) 數(shù)據(jù)表示解決數(shù)據(jù)的語法表示問題，如文本、聲音、圖形圖像的表示，即確定數(shù)據(jù)傳輸時的數(shù)據(jù)結構。,46,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.5 傳輸層及高層協(xié)議,3、 表示層,(2) 語法轉換為使各個系統(tǒng)間交換的數(shù)據(jù)具有相同的語義，應用層采用的是對數(shù)據(jù)進行一般結構描述的抽象語法，如使用ISO提出的抽象語法標記ASN.1。表示層為抽象語法指定一種編碼規(guī)則，便構成一種傳輸語法。,(3) 語法選擇傳輸語法與抽象語法之間是多對多的關系，即一種傳輸語法可對應于多種抽象語法，而一種抽象語法也可對應于多
33、種傳輸語法。所以傳輸層應能根據(jù)應用層的要求，選擇合適的傳輸語法傳送數(shù)據(jù)。,(4) 連接管理利用會話層提供的服務建立表示連接，并管理在這個連接之上的數(shù)據(jù)傳輸和同步控制，以及正?；虍惓５蒯尫胚@個連接。,47,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.5 傳輸層及高層協(xié)議,4、 應用層,應用層是OSI參考模型的最高層，是用戶與網(wǎng)絡的接口。應用層通過支持不同應用協(xié)議的程序來解決用戶的應用需求，如文件傳輸、遠程操作和電子郵件服務等。,48,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.6 OSI參考模型與現(xiàn)場總線通信模型,OSI與部分現(xiàn)場總線通信模型的對應關系,49,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.6 OSI參考模型與現(xiàn)
34、場總線通信模型,1、基金會現(xiàn)場總線通信模型,FF現(xiàn)場總線模型與OSI,50,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.6 OSI參考模型與現(xiàn)場總線通信模型,2、LonWorks通信模型,LonWorks模型分層,51,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.6 OSI參考模型與現(xiàn)場總線通信模型,3、PROFIBUS 通信模型,52,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.6 OSI參考模型與現(xiàn)場總線通信模型,4、CAN通信模型,CAN 模型,53,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.6 OSI參考模型與現(xiàn)場總線通信模型,5、HART 通信模型,54,3.7 網(wǎng)絡互連設備與相應層次,網(wǎng)絡互聯(lián)從通信協(xié)議的角度可分為四個層次：在物理層，使用中繼器在不同網(wǎng)段之間復制位信號；在數(shù)據(jù)鏈路層，使用網(wǎng)橋在局域網(wǎng)之間存儲或轉發(fā)數(shù)據(jù)幀；在網(wǎng)絡層，使用路由器在不同網(wǎng)絡間存儲轉發(fā)分組信號；在傳輸層及傳輸層以上，使用網(wǎng)關進行協(xié)議轉換，提供更高層次的接口。,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,55,（1）中繼器 (Repeater),（2） 網(wǎng)橋(Bridge),（3）路由器(Router),（4）網(wǎng)關,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.7 網(wǎng)絡互連設備與相應層次,56,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.7 網(wǎng)絡互連設備與相應層次,
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