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1、2023/10/30,1,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,第2章 计算机网络的协议与体系结构,计算机通信网络（第2版）,2023/10/30,2,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,网络协议,Note:,2023/10/30,3,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,占据两个山顶的蓝军与驻扎在山谷的白军作战。力量对比是：一支蓝军打不过白军，但两个支蓝军协同作战就可战胜白军。蓝军1队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
2、100%)取得胜利？,一个著名的例子,2023/10/30,4,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,这样的协议无法实现！,2023/10/30,5,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,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。没有一种协议能够蓝军能 100%获胜。,思考,有没有更加合适的方案？,结论和进一步思考,2023/10/30,6,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,人相互交流的协议和通信协议之间的对比,2023/10/30,7,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,语义对协议中各协议元素的含义的解释，例如：在HDLC协议中，标志Flag(7EH)表示报文的开始
3、和结束在BSC协议中，SOH(01H)表示报文的开始，STX(02H)表示报文正文的开始，ETX(03H)表示报文正文的结束语法协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如：时序通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则,BSC,HDLC,通信网络协议的三要素,2023/10/30,8,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,t,t,时序例,2023/10/30,9,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,网络协议分层思想,Note:,2023/10/30,10,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,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。第一类工作与传送文
4、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。剩下的工作由下面的模块负责。,2023/10/30,11,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,两个计算机交换文件,文件传送模块,计算机 1,计算机 2,文件传送模块,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,2023/10/30,12,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,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,文件传送模块,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
5、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,通信服务模块,2023/10/30,13,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,再设计一个网络接入模块,文件传送模块,计算机 1,计算机 2,文件传送模块,通信服务模块,通信服务模块,网络接入模块,网络接入模块,通信网络,网络接口,网络接口,网络接入模块负责做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。,2023/10/30,14,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,层间服务,Note:,2023/10/30,15,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,层间服务模型,服 务 用 户,第 n 层,第 n+1 层,服 务
6、用 户,2023/10/30,16,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,理解,下层对上层是“透明的”。即某一层实体只能看到本层服务，而看不到下层的协议到底是如何工作的。协议是“水平的”。即协议是控制对等实体之间通信的规则。服务是“垂直的”。即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。,层间服务,2023/10/30,17,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信；下层向上层提供服务；上层依赖下层提供的服务来与其他主机上的对等层通信；实际通信在最底层完成。,对等层通信的实质,2023/10/30,18,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,对等通信例：两个人收发信件,想一想：
7、收信人与发信人之间、邮局之间，是在直接通信吗？邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？,信件内容,邮件地址,货物地址,发信人,邮局,运输系统,信件内容,邮件地址,货物地址,收信人,对信件内容的共识,对信件如何传递的共识,对货物如何运输的共识,P3,P2,P1,公路，铁路，航空,邮局,运输系统,2023/10/30,19,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,网络体系结构,Note:,2023/10/30,20,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,应用层,运输层,网络层,表示层,会话层,数据链路层,物理层,7654321,OSI 的体系结构,ISO的OSI模型,应用
8、层(application layer)表示层(presentation layer)会话层(session layer)运输层(transport layer)网络层(network layer)数据链路层(data link layer)物理层(physical layer),2023/10/30,21,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,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),数据链路层,5 应用层,4 运输层,3 网络层,2
9、数据链路层,1 物理层,五层协议的体系结构,2023/10/30,22,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,各层功能,1应用层(application layer)应用层是原理体系结构中的最高层。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要(这反映在用户所产生的服务请求)。应用层直接为用户的应用进程（应用程序）提供服务应用层协议包括：HTTP，SMTP，FTP，TELNET等,2023/10/30,23,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,2运输层(transport layer)运输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信，其数据传输的单位是报文段(segment)。因特网的运输层可使用两种不同
10、协议。即面向连接的传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)和无连接的用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)。,各层功能,2023/10/30,24,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,3网络层(network layer)网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。在网络层，数据的传送单位是分组或包。在TCP/IP体系中，分组也叫作IP数据报，或简称为数据报。,各层功能,2023/10/30,25,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,4数据链路层（data link layer）数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地
11、传送以帧(frame)为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。数据链路层有时也常简称为链路层。数据链路层就把一条有可能出差错的实际链路，转变成为让网络层向下看去好像是一条不出差错的链路。,各层功能,2023/10/30,26,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,5物理层（physical layer）物理层的任务就是透明地传送比特流。“透明”是一个很重要的术语。它表示：某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。,各层功能,2023/10/30,27,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,H3,物 理 传 输 媒 体,数 据 部 分,数 据 部 分,数
12、据 部 分,数 据 部 分,比 特 流 11 010111010,T2,计算机 1,H5,H4,H2,首部,尾部,AP2,AP1,应 用 程 序 数 据,计算机 2,比特,帧,IP数据报IP分组,TCP报文段UDP报文段,各层功能,2023/10/30,28,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,在OSI参考模型中，在对等层次上传送的数据，其单位都称为该层的协议数据单元PDU(Protocol Data Unit)；而把上层来的数据称为服务数据单元SDU(Service Data Unit)在文献中也还可以见到术语“协议栈”(protocol stack)。这是因为几个层次画在一起很像一个栈(st
13、ack)。,各层功能,2023/10/30,29,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应 用 程 序 数 据,比 特 流,注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次,应 用 程 序 数 据,2023/10/30,30,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,比 特 流,计算机 2 的物理层收到比特流后交给数据链路层,2023/10/30,31,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,计
14、算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层,H2,T2,2023/10/30,32,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,H3,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层,2023/10/30,33,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,H4,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运
15、输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层,2023/10/30,34,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,应 用 程 序 数 据,H5,应 用 程 序 数 据,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用层剥去应用层 PDU 首部后把应用程序数据交给应用进程,2023/10/30,35,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,我收到了 AP1 发来的应用程序数据！,2023/10/30,36,哈尔滨工业大学(
16、威海)通信工程系,应用层,运输层,网络层,表示层,会话层,数据链路层,物理层,7654321,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,传输服务(可靠或不可靠),TCP/IP 的三个服务层次,OSI模型与TCP/IP体系结构对应关系,2023/10/30,37,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,应用层运输层网际层网络接口层,主机A,主机B,路由器,网络 2,网络 1,应用层运输层网际层网络接口层,网际层网络接口层,4321,TCP/IP四层协议栈表示方法,2023/10/30,38,哈尔滨工业大学(威海)通信工程系,沙漏计时器形状的TCP/IP协议族,HTTP,SMTP,DNS,RTP,TCP,UDP,IP,网际层,网络接口层,运输层,应用层,网络接口 1,网络接口 2,网络接口 3,Everything over IP IP 可为各式各样的应用程序提供服务,IP over Everything IP 可应用到各式各样的网络上,
