開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)的參考模型.ppt

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1、第二章 開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)的參考模型 主要內(nèi)容： 開(kāi)放系統(tǒng)互連及協(xié)議的概念 經(jīng)典的協(xié)議參考模型及其中的重要概念 實(shí)際的協(xié)議參考模型 對(duì)協(xié)議參考模型的重新思考 新一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的協(xié)議參考模型 2.1 開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)及協(xié)議的概念 開(kāi)放系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)互連實(shí)體，它實(shí)現(xiàn)了 各種網(wǎng)絡(luò)元素的互連、各種功能的互連、各種系統(tǒng)之 間的互連，甚至是各種子網(wǎng)絡(luò)之間的互連。 各種系統(tǒng) 各種子網(wǎng)絡(luò)均可視為開(kāi)放系統(tǒng)。 開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)的目的：將不同的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)成一個(gè)統(tǒng)一 的系統(tǒng)，解決異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的兼容性。 網(wǎng)絡(luò)的靈魂就是協(xié)議。 協(xié)議就是一套正式的規(guī)定和約 定。 在通信網(wǎng)中，這些規(guī)則決定著網(wǎng)

2、絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí) 現(xiàn)、結(jié)點(diǎn)如何通過(guò)網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)交換信息及其控制方式、 業(yè)務(wù)和應(yīng)用種類、運(yùn)行效率和質(zhì)量以及管理方式等。 2.1 開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)及協(xié)議的概念 -2 為進(jìn)行網(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 即為 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 (network protocol)，簡(jiǎn)稱為 協(xié)議 。 網(wǎng) 絡(luò)協(xié)議 主要由以下三個(gè)要素組成： 語(yǔ)法 數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式 。 語(yǔ)義 需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及 做出何種響應(yīng)。 同步 事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明，含有時(shí)序的意思。 無(wú)論是網(wǎng)絡(luò)本身還是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包含的問(wèn)題和內(nèi)容都 相當(dāng)復(fù)雜，如何將復(fù)雜的問(wèn)題分解為若干較

3、為簡(jiǎn)明且 有利于處理的問(wèn)題？實(shí)踐證明，采用對(duì) 網(wǎng)絡(luò)分層 的處 理方法最為有效可行。 2.2 經(jīng)典的協(xié)議參考模型及其重要概念 ITU-T的 X.200系列協(xié)議參考模型將整個(gè)協(xié)議垂直地分 為七個(gè)層次：物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳送層、會(huì)話 層、表示層和應(yīng)用層。 OSI/RM的提出 網(wǎng)絡(luò)中的各種子系統(tǒng)都具有層次結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，但是如 果各個(gè)層次沒(méi)有統(tǒng)一的描述和功能標(biāo)準(zhǔn)等，這些子系統(tǒng)即 使互連起來(lái)也不可能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、可靠、高效的信息通信。 國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)組織 ISO于 1979年公布的 OSI/RM(reference model of open system interconnection)

4、， 1983年形成 開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)基本參考模型的正式文件，即 ISO7498國(guó)際 標(biāo)準(zhǔn)。 概述 2.2 經(jīng)典的協(xié)議參考模型及其重要概念 網(wǎng)絡(luò)的分層概念 數(shù)據(jù)單元 層間關(guān)系的描述 層內(nèi)的一些基本操作 經(jīng)典的協(xié)議參考模型 2.2.1 網(wǎng)絡(luò)分層的概念 目前，各種現(xiàn)代通信網(wǎng)均廣泛地采用了分層的 體系結(jié)構(gòu)，無(wú)論是各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)還是終端系統(tǒng)都具 有層次結(jié)構(gòu)，這樣做的好處主要有以下幾點(diǎn)： 1）可以降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度； 2） 使異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間實(shí)現(xiàn)有效的互連互通更為 方便可行； 3） 增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的可升級(jí)性； 4） 促進(jìn)了競(jìng)爭(zhēng)和設(shè)備制造商的分工；

5、 分層思想的精髓就是要開(kāi)放 2.2.1 網(wǎng)絡(luò)分層的概念 - 每一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)可以在邏輯上分解為一組有順序的 子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于分層結(jié)構(gòu)中的一層，可 以用下圖所示的垂直結(jié)構(gòu)來(lái)描述。 開(kāi) 放 系 統(tǒng) A 開(kāi) 放 系 統(tǒng) B 開(kāi) 放 系 統(tǒng) C 開(kāi) 放 系 統(tǒng) D 最 高 層 ( N + 1 ) 層 N 層 （ N - 1 ) 層 最 底 層 開(kāi) 放 系 統(tǒng) 互 連 的 物 理 媒 體 圖 3 - 1 各 開(kāi) 放 互 連 系 統(tǒng) 的 物 理 媒 體 2.2.1 網(wǎng)絡(luò)分層的概念 - 3 如上圖所示，同一系統(tǒng)的層與層之間，除了最高層之 外，下一層 (例如 N-1層 )為上一層 (

6、N層 )提供 服務(wù) ,所 以高層 (例如 N層 )是下一層 (N-1層 )的 用戶 。各層與其 相鄰之間經(jīng) 服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn) 交換信息。系統(tǒng)之間在最低層 由物理媒體直接互連起來(lái)，最低層通過(guò)物理媒體直接 進(jìn)行通信。在最低層之上，各層同層 實(shí)體 之間的通信 都需由其下層服務(wù)提供。 分層最大的優(yōu)點(diǎn)是明確區(qū)分了實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和 服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)幾個(gè)概念并用以分析問(wèn)題 “層次結(jié)構(gòu) ” 中的重要概念： 2.2.1 網(wǎng)絡(luò)分層的概念 - 4 實(shí)體 (entity) 表示開(kāi)放系統(tǒng)中任何可發(fā)送或接收信息的 硬件或軟件進(jìn)程。實(shí)體在許多情況下就是一個(gè)特定的 軟件模塊。 協(xié)議是控制 兩個(gè)對(duì)等實(shí)體 進(jìn)行通信的規(guī)則的集

7、合。 在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能 夠 向上一層提供服務(wù) 。 要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用 下層 所提供的服務(wù)。 同一系統(tǒng)相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方，稱為 服務(wù) 訪問(wèn)點(diǎn) SAP (Service Access Point)。 可將某個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)總體要完成的多種功能分配在不同 層次中去完成； 不同開(kāi)放系統(tǒng)的最低層之間存在著 “ 物理 ” 通信； 在最低層之上， 不同開(kāi)放系統(tǒng)的對(duì)等層次 (peer)之間 存在著 “ 虛擬 ” 通信； 高層使用低層提供的服務(wù)時(shí)，并不需要知道低層服務(wù) 的具體實(shí)現(xiàn)方法。 協(xié)議是 “水平的” ，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信

8、的規(guī)則。 服務(wù)是 “垂直的” ，即服務(wù)是由下層向上層通過(guò)層間 接口提供的。 “層次結(jié)構(gòu) ” 中的重要概念小結(jié)： 2.2.1 網(wǎng)絡(luò)分層的概念 - 5 面向連接服務(wù)與無(wú)連接服務(wù) 插入：面向連接服務(wù)與無(wú)連接服務(wù) 從通信的角度看，各層所提供的服務(wù)可分為兩大類： 1面向連接服務(wù) 所謂連接，就是兩個(gè)對(duì)等 實(shí)體 為進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而進(jìn)行 的一種結(jié)合。面向連接服務(wù)是在數(shù)據(jù)交換之前，必須 先建立連接，當(dāng)數(shù)據(jù)交換結(jié)束后，則必須終止這個(gè)連 接；且在傳送數(shù)據(jù)時(shí)是按序傳送的。面間連接服務(wù)比 較適合于在一定期間內(nèi)要向同一目的地發(fā)送許多報(bào)文 的情況。 對(duì)于發(fā)送很短的零

9、星報(bào)文，面向連接服務(wù)的 開(kāi)銷就顯得過(guò)大了。 插入：面向連接服務(wù)與無(wú)連接服務(wù) (續(xù) ) 2無(wú)連接服務(wù) 在無(wú)連接服務(wù)的情況下，兩個(gè)實(shí)體之間的通信不需 要先建立好一個(gè)連接，因此其下層的有關(guān)資源不需要事 先進(jìn)行預(yù)定保留。這些資源將在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行 分配。 無(wú)連接服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)是靈活方便和比較迅速。但無(wú)連 接服務(wù)不能防止報(bào)文的丟失、重復(fù)或亂序。 無(wú)連接服務(wù)的特點(diǎn)不需要接收端做任何響應(yīng)或反饋， 因而是一種不可靠的服務(wù)。這種服務(wù)常被描述為 “ 盡最 大努力交付 ” （ best effort delivery）或 “ 盡力而 為 ” 。 2.2.1 網(wǎng)絡(luò)分層的概念 - 6 各層次之

10、間是相互獨(dú)立的 適應(yīng)性（靈活性）好 結(jié)構(gòu)上各層可分割開(kāi)，易于獨(dú)立設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)功能 易于管理和維護(hù) 良好的標(biāo)準(zhǔn)化 層次結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)： 層次結(jié)構(gòu)使能夠分清層次的系統(tǒng)具有良好的開(kāi)放特性， 這是因?yàn)閷哟谓Y(jié)構(gòu)有如下的好處： 2.2.2 數(shù)據(jù)單元 （ N）層協(xié)議控制信息（ PCI） （ N）層用戶數(shù)據(jù)（ user data） （ N）層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ PDU）：兩個(gè)設(shè)備的對(duì) 開(kāi)等層實(shí)體之間的協(xié)議交換信息。 （水平方向上） （ N）層服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ SDU）：層與層之間交 換的數(shù)據(jù)單位，可以與 PDU不一樣。 （垂直方向上） 表 3 - 1 信 息 數(shù) 據(jù) 單

11、 元 的 關(guān) 系 控 制 用 戶 數(shù) 據(jù) 兩 者 組 合 結(jié) 果 ( N ) 層 同 層 實(shí) 體 之 間 ( N ) 層 協(xié) 議 控 制 信 息 ( N ) 層 用 戶 數(shù) 據(jù) ( N ) 層 協(xié) 議 數(shù) 據(jù) 單 元 2.2.2 數(shù)據(jù)單元 -2 SDU指的是第 n層待傳送和處理的數(shù)據(jù)單元。 PDU指的是同 等層水平方向傳送的數(shù)據(jù)單元。它通常是將 SDU分成若干段 , 每一段加上報(bào)頭，作為單獨(dú)協(xié)議數(shù)據(jù)單元 PDU在水平方向上 傳送。 ( N ) 層 ( N - 1 ) - P C I ( N ) - P D U ( N - 1 ) - S D U ( N - 1 ) - P D U ( N

12、 - 1 ) 層 圖 3 - 2 相 鄰 層 之 間 數(shù) 據(jù) 單 元 的 映 射 關(guān) 系 2.2.3 層間關(guān)系的描述 已經(jīng)知道：在開(kāi)放系統(tǒng)層與層之間，上層是下一 層服務(wù)的用戶，下一層是上一層的服務(wù)提供者。 上層使用下層所提供的服務(wù)必須通過(guò)與下層交換 一些命令，這些，命令在 OSI中稱為 服務(wù)原語(yǔ)。 層與層之間的服務(wù)與被服務(wù)關(guān)系可以統(tǒng)一地用以 下四類原語(yǔ)來(lái)表達(dá)： 請(qǐng)求（ Request） 指示（ Indication） 響應(yīng)（ Response） 確認(rèn)（ Confirm） 2.2.3 層間關(guān)系的描述 -2 在采用連接方式工作時(shí)，這四類原語(yǔ)都需要；在采用無(wú) 連

13、接方式時(shí)將只采用請(qǐng)求與指示兩種原語(yǔ)，請(qǐng)求由服務(wù) 使用者發(fā)出，指示由服務(wù)提供者發(fā)出。 服 務(wù) 用 戶 A 服 務(wù) 用 戶 B 請(qǐng) 求 確 認(rèn) 指 示 響 應(yīng) O S I 服 務(wù) 提 供 者 圖 3 - 3 連 接 方 式 服 務(wù) 時(shí) 點(diǎn) 到 點(diǎn) 同 層 與 層 間 關(guān) 系 的 例 子 2.2.3 層間關(guān)系的描述 - 3 服 務(wù) 用 戶 A 服 務(wù) 用 戶 B 請(qǐng) 求 確 認(rèn) 指 示 響 應(yīng) O S I 服 務(wù) 提 供 者 圖 3 - 4 連 接 方 式 服 務(wù) 時(shí) 點(diǎn) 到 多 點(diǎn) 同 層 與 層 間 關(guān) 系 的 例 子 服 務(wù) 用 戶 C 服 務(wù) 用 戶 D 請(qǐng) 求 確 認(rèn) 指 示 響 應(yīng)

14、2.2.4 層內(nèi)的一些基本操作 1. 協(xié)議識(shí)別 在 N層的同層操作中可能會(huì)涉及多種協(xié)議，因而在收 到信息單元后，先要識(shí)別與之相關(guān)的協(xié)議。協(xié)議識(shí)別通 常是根據(jù)協(xié)議控制信息中的協(xié)議識(shí)別加以確定。如果某 一協(xié)議存在著多個(gè)版本，協(xié)議識(shí)別的同時(shí)還要進(jìn)行版本 識(shí)別。 2.連接方式或無(wú)連接方式的操作 在采用連接方式時(shí)，同層實(shí)體之間必須有相關(guān)的連接 控制協(xié)議來(lái)完成連接的建立、保持、修改與釋放等，同 層實(shí)體之間的用戶數(shù)據(jù)必須在連接建立完成后才能進(jìn)行。 無(wú)連接方式通常用于傳送單個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)單元。 2.2.4 層內(nèi)的一些基本操作 -2 3.數(shù)據(jù)流的復(fù)合與分開(kāi) 將 N層連接映射到

15、（ N-1）層連接中時(shí)，存在以 下幾種可能： 將一個(gè) N層連接映射到一個(gè)（ N-1）層連接中； 將多個(gè) N層連接映射到一個(gè)（ N-1）層連接中， 稱為復(fù)合（ Multiplexing）； 將一個(gè) N層連接映射到多個(gè)（ N-1）層連接中， 稱為分開(kāi)（ Splitting）。 4. 數(shù)據(jù)單元的分段、成批和鏈接、拆分 在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，若由于數(shù)據(jù)單位太長(zhǎng)，超過(guò)了較低層 的傳送能 力，可以將它拆成幾個(gè)段來(lái)傳，這個(gè)過(guò)程稱為 “分段” (（ Segmenting） 。分段的數(shù)據(jù)到達(dá)對(duì)端的同層 實(shí)體時(shí)需要組裝起來(lái)，恢復(fù)成原來(lái)的樣子，這個(gè)過(guò)程稱為 “組裝” 。另外如果 N層的數(shù)據(jù)服務(wù)單元較小

16、，也可以將 若干個(gè)數(shù)據(jù)單元連在一起組成為一個(gè)較大的協(xié)議數(shù)據(jù)單元 進(jìn)行傳送，這一操作稱為 “成批”（ Blocking） ，它在 對(duì)端同層實(shí)體中的反操作，稱為 “分批” 。同樣，多個(gè) N 層協(xié)議數(shù)據(jù)單元也可串聯(lián)起來(lái)做為一個(gè)服務(wù)數(shù)據(jù)單元送到 下一層，這一操作稱為 “鏈接”（ Concatenation） ，其 對(duì)端的反操作稱為 “拆分” 。 2.2.4 層內(nèi)的一些基本操作 -3 示意圖在下頁(yè) 2.2.4 層內(nèi)的一些基本操作 -4 ( N ) - P C I ( N ) - S D U ( N ) - P C I ( N ) - S D U ( N ) - P C I ( N ) - S D U

17、 ( N ) - P C I ( N ) - S D U ( N ) - P D U ( N ) - P D U ( N ) - P D U ( N ) - P D U( N ) - P D U( N ) - P D U ( N - 1 ) - S D U ( A ) ( B ) ( C ) ( D ) A : 既 無(wú) 分 段 ， 又 無(wú) 成 批 的 情 況 B : 分 段 與 組 裝 C : 成 批 與 分 批 D : 連 接 與 拆 分 P D U : 協(xié) 議 數(shù) 據(jù) 單 元 S D U : 服 務(wù) 數(shù) 據(jù) 單 元 P C I : 協(xié) 議 控 制 信 息 N : 協(xié) 議 層 次 圖 3 -

18、 5 數(shù) 據(jù) 的 分 段 、 成 批 和 鏈 接 的 示 意 圖 2.2.4 層內(nèi)的一些基本操作 -5 5.選路功能 如果 N層實(shí)體的某些數(shù)據(jù)單元并不是只送給下一個(gè)相鄰 的同層實(shí)體，而是要經(jīng)過(guò) N層相關(guān)同層實(shí)體的一個(gè)鏈，才 能到達(dá)目的地的某 N層實(shí)體，那么這一鏈上各個(gè)起中轉(zhuǎn)功 能的實(shí)體必須有選路功能。選路功能通常由路由表來(lái)完 成，路由表可以是人工配置的，也可以是自動(dòng)生成的。 6.QoS功能 服務(wù)質(zhì)量 (QoS)通常由一系列與數(shù)據(jù)單元傳輸相關(guān)的參 數(shù)，如時(shí)延、包丟失率、誤碼率和優(yōu)先級(jí)等來(lái)表征的。 N 層中與 QoS功能相關(guān)的實(shí)體需要對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并 設(shè)法在傳送的過(guò)

19、程中確保不超越規(guī)定的限額。 3.2.4 層內(nèi)的一些基本操作 -6 7.流量控制 N層實(shí)體在到達(dá)數(shù)據(jù)太多，超過(guò)其儲(chǔ)存與處理能力時(shí) , 就需要有某種機(jī)制通知發(fā)送的同層實(shí)體，降低發(fā)送到速 率，這就是流量控制。 8.差錯(cuò)控制 在需要確保傳輸正確的情況下， N層必須有差錯(cuò)檢測(cè) 和通知功能。實(shí)踐中可采用兩種工作方式：一種是有確 認(rèn)的工作方式，另一種是無(wú)確認(rèn)的工作方式。 9.順序控制 在兩個(gè) N層同層實(shí)體間交換協(xié)議數(shù)據(jù)單位時(shí)，由于各 數(shù)據(jù)單元所走路由不同，或者其他原因會(huì)使數(shù)據(jù)到達(dá)的 順序不同于發(fā)送的順序，故 N層實(shí)體須有順序控制功能。 OSI (Open Syste

20、ms Interconnection) 模型 表示層（ 6） P 會(huì)話層（ 5） S 傳輸層（ 4） T 網(wǎng)絡(luò)層（ 3） N 數(shù)據(jù)鏈路層（ 2） DL 物理層（ 1） PH 高層 中間層 低層，又稱介質(zhì)層，控制網(wǎng)絡(luò)中 信息的物理傳輸 主機(jī)層，保證主機(jī)之間 數(shù)據(jù)的無(wú)差錯(cuò)傳輸 應(yīng)用層（ 7） A 2.2.5 經(jīng)典的協(xié)議參考模型 2.2.5 經(jīng)典的協(xié)議參考模型 -2 應(yīng) 用 層 表 示 層 會(huì) 話 層 傳 送 層 網(wǎng) 絡(luò) 層 鏈 路 層 物 理 層 開(kāi) 放 系 統(tǒng) 開(kāi) 放 系 統(tǒng) 同 層 協(xié) 議 O S I 物 理 媒 體 層 圖 3 - 6 X . 2 0 0 定 義 的 協(xié) 議

21、參 考 模 型 2.2.5 經(jīng)典的協(xié)議參考模型 - 3 1.物理層 ： 原始比特流的傳輸，電子信號(hào)傳輸和硬件接口 。和物理 層有關(guān)的是信號(hào)、介質(zhì)。 2.數(shù)據(jù)鏈路層 : 負(fù)責(zé)信息可靠地在物理鏈路上傳輸，和這 層相關(guān)的有物 理地址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)存取、錯(cuò)誤通報(bào)、數(shù)據(jù)包順序、 流量控制。和數(shù)據(jù)鏈路層有關(guān)的是數(shù)據(jù)幀和介質(zhì)存取控制。 3.網(wǎng)絡(luò)層 ： 網(wǎng)絡(luò)層是最復(fù)雜的一層，它負(fù)責(zé)提供連通性和路徑的選 擇。和網(wǎng)絡(luò)層有關(guān)的是路徑選擇、路由、編址。 4.傳送層 ： 傳送層把要傳輸出去的信息分成細(xì)的分段，把收到的分段 整合成原信息。和傳送層有關(guān)的是服務(wù)質(zhì)量，可靠性

22、 。 2.2.5 經(jīng)典的協(xié)議參考模型 - 4 5.會(huì)話層 ： 負(fù)責(zé)建立、管理、結(jié)束兩部計(jì)算機(jī)間的通信會(huì)話，會(huì)話層 給表示層提供服務(wù)，亦負(fù)責(zé)同步兩部機(jī)的表示層和管理它們 的信息交換。和會(huì)話層有關(guān)的是對(duì)話，交談 。 6.表示層 ： 表示層首先要確定來(lái)自應(yīng)用層的信息傳輸出去到達(dá)目標(biāo)系 統(tǒng)可被讀取明白，如果需要的話，表示層會(huì)在幾種通用數(shù)據(jù) 格式間轉(zhuǎn)換。 7.應(yīng)用層 ： 應(yīng)用層是最接近用戶的一層，它給用戶應(yīng)用軟件提供了網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)。它與其它六層的不同是它不提供服務(wù)給另一層，只 提供服務(wù)給七層外的軟件。 2.2.5 經(jīng)典的協(xié)議參考模型 - 5 OSI參考模型各層的數(shù)據(jù)

23、單元格式及主要功能歸納 : 2.2.6 開(kāi)放系統(tǒng)中的 OSI互連模型 端開(kāi)放系統(tǒng) 端開(kāi)放系統(tǒng) A 層協(xié)議 P 層協(xié)議 S 層協(xié)議 T 層協(xié)議 主機(jī) I M P I M P I M P 主機(jī) A P S T

24、 N D L P H A P S T N D L PH 中繼開(kāi)放系統(tǒng) 子網(wǎng) 中繼開(kāi)放系統(tǒng) 中繼開(kāi)放系統(tǒng) N D L P H D L P H N D L P H 如下圖。整個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)互連環(huán)境由作為 信源 和 信宿 的 端開(kāi)放 系統(tǒng) 及若干 中繼開(kāi)放系統(tǒng) 通過(guò)物理介質(zhì)連接而構(gòu)成。 端開(kāi)放系統(tǒng) 通俗講就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)系統(tǒng) ,中繼 開(kāi)放系統(tǒng) 就是 IMP（即通信子網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)機(jī)，如交換機(jī)、 路由器等）。主機(jī)系統(tǒng)具有全部 OSI模型所描述的七個(gè) 層次，但在通信子網(wǎng)中 IMP

25、都不一定具有七層，通常情 況下只有 1， 2， 3三個(gè)層次 (如廣域網(wǎng) )，甚至只有最低 的兩層 (如局域網(wǎng) )。 2.2.6 開(kāi)放系統(tǒng)中的 OSI互連模型 -2 在該模型中，對(duì)等的層與層之間通過(guò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元 PDU 進(jìn)行通信。協(xié)議數(shù)據(jù)單元由標(biāo)題頭和服務(wù)數(shù)據(jù)單元 SDU 組成，相當(dāng)于分組的頭信息和凈荷信息；不同的層有不 同的協(xié)議， N層的行為由一系列稱為 N層協(xié)議的規(guī)則或約 定來(lái)規(guī)定。 應(yīng)用層 應(yīng)用層 表示層 表示層 會(huì)話層 會(huì)話層 傳輸層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 鏈路層 物理層 物理層 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) AH PH SH

26、 TH NH DH DT 01110010110011000100101110111 (光或電 )物理信道 AH AH AH AH AH PH PH PH PH SH SH SH TH TH NH 數(shù) 據(jù) 通 信 量 減 少 PDU PDU PDU PDU PDU PDU SDU SDU SDU SDU SDU 數(shù) 據(jù) 通 信 量 增 加 源端 目的端 2.2.7 OSI互連模型中數(shù)據(jù)信息的封裝和傳輸過(guò)程 主機(jī) A 主機(jī) B 2.3 實(shí)際的協(xié)議參考模型 2.3.1 七號(hào)信令網(wǎng)的協(xié)議模型 2.3.2 異步傳送方式和幀中繼的協(xié)議模型 2.3.3 以太網(wǎng)的協(xié)議

27、模型 2.3.4 因特網(wǎng)的協(xié)議模型 2.3.1 七號(hào)信令網(wǎng)的協(xié)議模型 七號(hào)信令原先采用的是一個(gè)四層的結(jié)構(gòu)，它的一到三 層是：信令數(shù)據(jù)鏈路、信令鏈路功能和信令網(wǎng)絡(luò)功能， 這三層合在一起稱為 MTP（七號(hào)信令消息傳送協(xié)議）； 它的第四層是用戶部分，包括電話用戶部分（ TUP） 和 ISDN用戶部分（ ISUP）。 MTP和 SCCP（信令連 接控制協(xié)議）兩者一起可相當(dāng)于 OSI中定義的一至三 層的服務(wù)功能。 圖 3-7顯示了七號(hào)信令與 OSI七層模型兩者間對(duì)比情況 2.3.1 七號(hào)信令網(wǎng)的協(xié)議模型 S S N o . 7 用 戶 T C 用 戶 T C 能 力 信 令 連 接

28、控 制 部 分 第 四 層 I S D N 用 戶 部 分 第 四 層 電 話 用 戶 部 分 第 四 層 M T P （ 第 一 到 三 層 ） 其 他 M T P 用 戶 7 4 - 6 （ 空 ） 3 2 1 協(xié) 議 層 次 七 號(hào) 信 令 系 統(tǒng) 圖 3 - 7 七 號(hào) 信 令 系 統(tǒng) 協(xié) 議 模 型 O S I 協(xié) 議 參 考 模 型 的 對(duì) 比 2.3.2 異步轉(zhuǎn)移模式和幀中繼的協(xié)議模型 異步轉(zhuǎn)移模式 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 的協(xié)議參考模型如下圖所示 。 更 高 各 層 更 高 各 層 A T M 適 配 層 A T M 層 物 理

29、層 控 制 平 面 控 制 平 面 管 理 平 面 面 管 理 層 管 理 圖 3 - 8 基 于 A T M 的 B - I S D N 的 協(xié) 議 參 考 模 型 目前 ATM的一個(gè)主要應(yīng)用是傳送因特網(wǎng)三層協(xié)議的 IP包，因 此一般將它歸入于二層協(xié)議的一種。 ATM的協(xié)議參考模型的層功能 : (1)物理層 :利用物理介質(zhì)的比特流傳送功能實(shí)現(xiàn) ATM信元的傳 送；主要處理 OSI模型中的 PL和 DL層問(wèn)題；包含兩個(gè)子層 (2)ATM層：主要負(fù)責(zé)以統(tǒng)一的信元標(biāo)準(zhǔn)格式完成復(fù)用、交換和 路由選擇，并完成信頭產(chǎn)生和處理以及實(shí)現(xiàn)流量控制 。 ATM層具有 OSI網(wǎng)絡(luò)層的功能。 (

30、3)AAL層：負(fù)責(zé)將不同類型業(yè)務(wù)信息適配成 ATM信元。適配的 原因是由于各種業(yè)務(wù) (語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像等 )所要求的業(yè)務(wù) 質(zhì)量 (如時(shí)延、差錯(cuò)率等 )不同。 AAL層具有 OSI傳輸層、會(huì) 話層和表示層的功能。 (4)高層 : 根據(jù)不同的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，完成其端到端的協(xié)議功能。 高層對(duì)應(yīng)于 OSI的應(yīng)用層。 2.3.2 異步轉(zhuǎn)移模式和幀中繼的協(xié)議模型 -2 表 1 細(xì)分的 ATM各層功能 層 功 能 層 號(hào) 會(huì)聚 CS 拆裝 S A R AAL 一般流量控制 信頭處理 V P I/ V CI 處理 信元復(fù)用和解復(fù)用 A T M 信元速率去耦 H E C 序列產(chǎn)生和

31、信頭檢查 信元定界 傳輸幀適配 傳輸幀生成和恢復(fù) TC 層 管 理 比特定時(shí) 物理媒體 PM P H Y 幀中繼 FR（ Frame Relay） 協(xié)議在用戶平面上，屬于二 層協(xié)議（ Q.922），也就是說(shuō)在用戶平面上一般只有 兩層：物理層和幀中繼層參見(jiàn)圖 3-14 用 戶 特 定 的 用 戶 特 定 的 Q . 9 2 2 核 心 部 分 Q . 9 2 2 核 心 部 分 Q . 9 2 2 核 心 部 分 Q . 9 2 2 核 心 部 分 Q . 9 2 2 核 心 部 分 Q . 9 2 2 核 心 部 分 物 理 層 物 理 層 物 理 層物 理

32、層 物 理 層 物 理 層 U N I U N I 網(wǎng) 絡(luò) 到 網(wǎng) 絡(luò) 接 口 圖 3 - 1 4 幀 中 繼 連 接 的 協(xié) 議 棧 示 意 圖 2.3.2 異步轉(zhuǎn)移模式和幀中繼的協(xié)議模型 -3 2.3.3 以太網(wǎng)的協(xié)議模型 以太網(wǎng)是 IEEE802.3工作組制定的用于局域網(wǎng)的通信協(xié)議。 IEEE802.3是 IEEE802機(jī)構(gòu)的一部分。整個(gè) IEEE802機(jī)構(gòu) 是為局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的物理層、媒體接入控制層和邏輯鏈 路控制層制定規(guī)范的，它們只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包在局域網(wǎng)或城域 網(wǎng)中的傳送，對(duì)于高層應(yīng)用，只負(fù)責(zé)系統(tǒng)本身的 OAM， IEEE802 體系中各相關(guān)協(xié)議的關(guān)系見(jiàn)圖 3-10。 以太網(wǎng)細(xì)

33、分的參考模型，隨著技術(shù)的演化，模型本身也處 于不斷地修正中。隨著速率的增高，物理層技術(shù)變得越來(lái) 越復(fù)雜，模型中的層次也有所增加和改變。另外由于物理 層的變化，在物理層與 MAC層之間還加入了一個(gè)協(xié)調(diào)子 層（ reconciliation），以便使現(xiàn)在 MAC層可以與新的物 理層相互銜接 。以太網(wǎng)協(xié)議的參考模型及其在 OSI七層協(xié) 議中所處的對(duì)應(yīng)位置見(jiàn)圖 3-11。 2.3.3 以太網(wǎng)的協(xié)議模型 -2 8 0 2 . 1 0 安 全 8 0 2 概 述 和 總 體 架 構(gòu) 8 0 2 . 1 管 理 8 0 2 . 2 邏 輯 鏈 路 管 理 8 0 2 . 1 網(wǎng) 橋 媒 體 接 入 控

34、制 媒 體 接 入 控 制 媒 體 接 入 控 制 媒 體 接 入 控 制 媒 體 接 入 控 制 媒 體 接 入 控 制 媒 體 接 入 控 制 媒 體 接 入 控 制 物 理 層 物 理 層 物 理 層物 理 層 物 理 層物 理 層物 理 層物 理 層 8 0 2 . 3 8 0 2 . 3 8 0 2 . 4 8 0 2 . 4 8 0 2 . 5 8 0 2 . 5 8 0 2 . 6 8 0 2 . 6 8 0 2 . 9 8 0 2 . 9 8 0 2 . 1 1 8 0 2 . 1 1 8 0 2 . 1 2 8 0 2 . 1 2 8 0 2 . 1 4 8 0 2 . 1

35、4 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 物 理 層 圖 3 - 1 0 I E E E 8 0 2 體 系 的 協(xié) 議 模 型 及 各 相 關(guān) 協(xié) 議 間 的 關(guān) 系 2.3.3 以太網(wǎng)的協(xié)議模型 -3 2.3.4 因特網(wǎng)的協(xié)議模型 物理層 鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層 傳輸層 會(huì)話層 表示層 應(yīng)用層 OSI 網(wǎng)絡(luò)接入層 網(wǎng)絡(luò)層 傳輸層 應(yīng)用層 因特網(wǎng) TCP/IP分層結(jié)構(gòu) 因特網(wǎng)的協(xié)議模型可以歸結(jié)為四層，如下圖。圖中 同時(shí)給出了 OSI模型的對(duì)應(yīng)層。 與 OSI七層模型相比 , 因 特網(wǎng)協(xié)議模型沒(méi)有表示層 和會(huì)話層，這兩層的功能 由最高 應(yīng)用層提供。 TCP/IP與

36、 OSI模型是不同 的， OSI模型來(lái)自于標(biāo)準(zhǔn) 化組織，而 TCP/IP則不 是人為制定的標(biāo)準(zhǔn)，而是 產(chǎn)生于 Internet網(wǎng)的研究 和應(yīng)用實(shí)踐中。 2.3.4 因特網(wǎng)的協(xié)議模型 -2 TCP/IP是由許多協(xié)議組成的協(xié)議族，其詳細(xì)的協(xié)議分類如 下圖所示 。 對(duì)于 OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層， TCP/IP不提供任何協(xié) 議，由網(wǎng)絡(luò)接入層協(xié)議負(fù)責(zé)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層， TCP/IP提供了一 些協(xié)議，但主要是 IP協(xié)議，對(duì)于運(yùn)輸層， TCP/IP提供了兩個(gè) 協(xié)議：傳輸控制協(xié)議 TCP和用戶數(shù)據(jù)協(xié)議 UDP；對(duì)于應(yīng)用 層， TCP/IP提供了大量的協(xié)議，作為網(wǎng)絡(luò)

37、服務(wù)，如 Telnet、 FTP等。 T e l e n e t F t p S mt p D N S T F T P N F S S N M P T C P U D P IP 層（ A R P 、 R A R P 、 I C M P ） 網(wǎng)絡(luò)接入層 物理層 應(yīng)用層 運(yùn)輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 2.4 基于平面的協(xié)議描述 三個(gè)平面：用戶平面、控制平面、管理平面 面間關(guān)系 這幾個(gè)平面各有其不同的功能，并都具有相對(duì)待獨(dú)立性 ; 同時(shí)他們又是相互聯(lián)系的： 控制平面和管理平面的信息常常是送到用戶平面上與用戶 信息一起傳送的； 用戶平面上的通信連接是在控制

38、平面的控制下建立、保持 與釋放的； 用戶平面和控制平面都要與管理平面交換信息，使管理平 面可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備的配置、對(duì)網(wǎng)絡(luò)使用的計(jì)費(fèi)、差錯(cuò)的監(jiān) 測(cè)與定位、性能檢測(cè)和安全管理等。 2.4 基于平面的協(xié)議描述 -2 面 管 理 功 能 控 制 協(xié) 議 塊 用 戶 協(xié) 議 塊 物 理 媒 體 3 2 1 應(yīng) 用 進(jìn) 程 圖 3 - 1 2 在 I S D N 時(shí) 提 出 的 一 般 性 的 三 平 面 協(xié) 議 參 考 模 型 平面的概念是由電信業(yè)界在研究綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) ISDN時(shí)提出 來(lái)的。在 ISDN規(guī)范中提出來(lái)的一般性的三平面協(xié)議參考模型 如下圖所示。 2.5 對(duì)協(xié)議參考模型的

39、重新思考 ITU-T的 X.200中建議的協(xié)議參考模型在通信網(wǎng)的發(fā) 展與標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程中發(fā)揮了巨大的作用；但與此同時(shí)， 它對(duì)各個(gè)協(xié)議層次功能的具體規(guī)范和七個(gè)協(xié)議層次 的安排常常不宜一一照搬。 有必要在特定情況下，依據(jù)需要靈活地加以應(yīng)用。 可以說(shuō)在實(shí)踐中人們只是將它作為一種指導(dǎo)性的原 則，而非具體的規(guī)范。我們看到實(shí)際系統(tǒng)的協(xié)議模 型（包括上面列舉的實(shí)際協(xié)議模型）很少有完完全 全地照搬這一模型來(lái)開(kāi)發(fā)的。 2.5 對(duì)協(xié)議參考模型的重新思考 -2 作為一個(gè)有通用性的、基本的協(xié)議參考模型， X.200是不合適的。它的根本問(wèn)題是缺乏必要的 通用性的，具體講： 實(shí)際所需要協(xié)議層次可以不是七層；

40、 就系統(tǒng)的某一具體層次而言，即使它在總體上與 七層模型中的某一層相類似，但具體的功能也可 以不與 X.200相一致； 功能在各協(xié)議層次間的分布也可以與此經(jīng)典參考 模型不一致； 所設(shè)置的條件、定義、限制和一致性要求中有不 少在實(shí)際上未必適用； 2.6全球信息基礎(chǔ)設(shè)施 (GII)的三層資源模型 GII建議 Y.110中垂直地將 GII的服務(wù)資源分為以下 三個(gè)層次： 應(yīng)用：它是由用軟件實(shí)現(xiàn)的一些應(yīng)用實(shí)體，或者 叫應(yīng)用對(duì)象所組成。 中間件：它是由用軟件實(shí)現(xiàn)的一些中間件實(shí)體 (或 者叫中間件對(duì)象 )所組成。 基礎(chǔ)件：這是一些使上述應(yīng)用實(shí)體和中間件實(shí)體 可以執(zhí)行，并在需要交互操作

41、的實(shí)體之間提供透 明信息傳送到邏輯實(shí)體 。 2.6全球信息基礎(chǔ)設(shè)施 (GII)的三層資源模型 -2 中間件的基本概念 單純從軟件的角度，中間件實(shí)體與應(yīng)用實(shí)體并 沒(méi)有本質(zhì)的差別。差別在于中間件是一些可以為多 種應(yīng)用所共享的軟件資源。當(dāng)一個(gè)應(yīng)用實(shí)體剛引入 時(shí)，它可能與其他應(yīng)用實(shí)體一樣是各自相對(duì)獨(dú)立的， 應(yīng)該放在應(yīng)用層的軟件之中，但當(dāng)它的功能被越來(lái) 越多的其他應(yīng)用實(shí)體所共享時(shí)，它就應(yīng)該歸入到中 間件中去。 通常中間件是為應(yīng)用層的一系列應(yīng)用提供服務(wù) 的，是一些共享的應(yīng)用軟件。 2.7 新一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的協(xié)議參考模型 在新一代網(wǎng)絡(luò)（ NGN）的研究中，一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)

42、構(gòu)或工業(yè)論壇，曾經(jīng)提出過(guò)其協(xié)議模型采用四層的說(shuō) 法，也有三層的說(shuō)法，但它們的共同點(diǎn)是以 IP網(wǎng)絡(luò)作 為主要的傳送平臺(tái)，并將網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)控制與傳送網(wǎng)絡(luò) 分開(kāi)。 最后， NGN的協(xié)議參考模型先粗略地分為兩個(gè)大層： 服務(wù)層與傳送層。這兩個(gè)大層都可能再細(xì)分為若干層， 具體的分法將依據(jù)特定的情況進(jìn)行處理。并將這兩個(gè) 大層都分為三個(gè)平面。這樣就得到了圖 3-17的 NGN的 基本協(xié)議參考模型 。 服 務(wù) 層 傳 送 層 管 理 平 面 控 制 平 面 用 戶 平 面 管 理 平 面 控 制 平 面 用 戶 平 面 服 務(wù) 層 傳 送 層 圖 3 - 1 7 新 一 代 網(wǎng) 絡(luò) 三 平 面 的 基 本

43、協(xié) 議 參 考 模 型 （ G R M ) 2.7 新一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的協(xié)議參考模型 -2 需要特別說(shuō)明的是這里的傳送層與經(jīng)典協(xié)議參考模型中的傳 送層是完全不同的兩個(gè)概念。經(jīng)典協(xié)議參考模型中的傳送功 能在 NGN的協(xié)議參考模型中是處于服務(wù)大層之中。 NGN的 傳送層是個(gè)大層，它相當(dāng)于經(jīng)典協(xié)議參考模型中的一到三層。 不僅如此，在經(jīng)典協(xié)議參考模型中這一到三層必須是順序排 列的，但在 NGN的傳送層中這三層可以靈活組合，從層次的 數(shù)量上可以少于三層，也可以多于三層，而且允許某些層次 的重復(fù)出現(xiàn)，還允許將原先較低的層次置于較高的層次之上 經(jīng)典的協(xié)議參考模型在原理和思想上至今仍在指導(dǎo)著信息通 信業(yè)技

44、術(shù)的發(fā)展，但在具體規(guī)范上已不再適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展的 需要，因此有必要對(duì)協(xié)議參考模型進(jìn)行創(chuàng)新或再思考 2.7 新一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的協(xié)議參考模型 -3 1一旦中心節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是（ ） ; 在局域 網(wǎng)中，信息是固定的單向流動(dòng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是（ ）。 A、星型網(wǎng)型 B、總線型 C. 環(huán)型 D.樹(shù)型 2下面（ ）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的干線電纜長(zhǎng)度及節(jié)點(diǎn)數(shù)受到限制，若需擴(kuò)展需要使 用中繼器； 任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，必然引起全網(wǎng)故障的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是（ ） . 星型 B總線型 網(wǎng)型 D環(huán)型

45、3下列哪個(gè)句子最佳地描述了環(huán)型網(wǎng)絡(luò)： 比別的拓?fù)湫枰碾娎|更少。 硬件設(shè)備不貴，容易使用。 介質(zhì)傳輸控制機(jī)制復(fù)雜。 需要終端匹配器才能正常工作。 4下列哪個(gè)句子最佳地描述了總線型網(wǎng)絡(luò)： 比別的拓?fù)湫枰碾娎|更多。 B 當(dāng)節(jié)點(diǎn)過(guò)多時(shí)，傳輸效率降低 。 比別的拓?fù)淙菀自\斷 D. 網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)數(shù)量不影響網(wǎng)絡(luò)性能 5 下面哪一項(xiàng)正確地描述了全連接網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) ？ （ ） A.容易配置 B.不太穩(wěn)定 C.擴(kuò)展性不好 D.容易發(fā)生故障 6、 下面哪一項(xiàng)可以正確地描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ？ （ ） A、 網(wǎng)絡(luò)的物理設(shè)計(jì)和邏輯設(shè)計(jì) B、 僅僅是網(wǎng)絡(luò)的物理設(shè)計(jì) C、 僅僅是對(duì)網(wǎng)絡(luò)形式上的設(shè)計(jì) D、 僅僅是網(wǎng)絡(luò)的邏輯設(shè)計(jì) 7、下面哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以使用集線器作為連接器？（ ） A、環(huán)型 B、雙環(huán)型 C. 總線型 D.星型 練 習(xí) 題 選擇題（單選、多選） :