開放系統(tǒng)互連參考模型.ppt

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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(nèi)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(luò)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(chǎng)總線通信模型,3.7 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備與相應(yīng)層次,2,3.1 網(wǎng)絡(luò)互連,1、網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念,網(wǎng)絡(luò)互連是指利用相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備連接起來(lái)，以達(dá)到更大范圍的數(shù)據(jù)傳輸和資源共享目的。,網(wǎng)絡(luò)互連有兩方面的內(nèi)容：一是將多個(gè)獨(dú)立的、小范圍的網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)較大范圍的網(wǎng)絡(luò)；二是將一個(gè)節(jié)點(diǎn)多、負(fù)載重的大網(wǎng)絡(luò)分解成若干個(gè)小網(wǎng)絡(luò)，再利用互連技術(shù)把這些小網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)。,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3,2、網(wǎng)絡(luò)

2、互連功能,基本功能：是指網(wǎng)絡(luò)互連所必需的功能，如尋址和路由選擇等；,擴(kuò)展功能：是指各種互連網(wǎng)提供不同服務(wù)時(shí)所需的功能，如協(xié)議轉(zhuǎn)換、分組長(zhǎng)度控制、排序和差錯(cuò)檢測(cè)等。,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,4,3、網(wǎng)絡(luò)互連的要求,（1）在網(wǎng)絡(luò)之間至少提供一條物理上連接的鏈路和對(duì)該鏈路的控制規(guī)程 ；,（2）在不同網(wǎng)絡(luò)之間提供合適的路由；,（3）不要對(duì)參與互連的某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的硬件、軟件或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議做大的修改；,（4）不能為提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)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(luò)互連目的,（1）擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)用戶之間資源共享和信息傳輸?shù)姆秶?（2）提高網(wǎng)絡(luò)的使用效率和網(wǎng)絡(luò)管理能力。

3、,（3）使不同網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)互連互通。,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,6,5、網(wǎng)絡(luò)互連、互通與互操作,互連 (Interconnection)：是指在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間至少存在一條物理連接線路，它為兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的邏輯連接提供物理基礎(chǔ)。如果兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議相互兼容，則兩網(wǎng)絡(luò)之間就能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。,互通(Intercommunication)：是指互連的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間溝通邏輯連接并可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。,互操作(Interoperability)：是指網(wǎng)絡(luò)中不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間具有訪問(wèn)對(duì)方資源的能力?；ゲ僮魇窃诨ネǖ幕A(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。,互連、互通與互操作三個(gè)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(guān)系

4、：互連是基礎(chǔ)，互通是手段，互操作是目的。,7,6、網(wǎng)絡(luò)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(guò)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(shí)現(xiàn)開放系統(tǒng)互連所建立的分層模型。,目的：是為異種計(jì)算機(jī)互連提供一個(gè)共同的基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)框架，并為保持相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性和兼容性提供共同的參考。,所謂開放：是強(qiáng)調(diào)對(duì)OSI標(biāo)準(zhǔn)的遵從。開放并不是指特定的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具體的互連技術(shù)或手段，而是對(duì)可使用的標(biāo)準(zhǔn)的共同認(rèn)識(shí)。,一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)及功能劃分,OSI參考模型提供了概念性和功能性結(jié)構(gòu)。該模型將開放系統(tǒng)的通信功能劃分為七個(gè)層次。各層協(xié)議細(xì)節(jié)的研究是各自獨(dú)立進(jìn)行的。這樣一旦導(dǎo)入新技術(shù)或提出新的業(yè)務(wù)要求時(shí)，就可以把由通信功能擴(kuò)充、變更所帶來(lái)的影響限制在直接相關(guān)的層內(nèi)，而不必改動(dòng)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(nèi)，功能差別較大時(shí)則分層處理，每層只對(duì)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(hù)和拆除有關(guān)的機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程特性。機(jī)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(luò)上所傳輸信號(hào)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(hào)的編碼方法等；功能方面則規(guī)定每個(gè)引腳代表的是什么意義；規(guī)程方面規(guī)定在相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳送電氣信號(hào)時(shí)的工作順序。除此之外，物理層還規(guī)定通信信道上信號(hào)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(luò)層提供服務(wù)的，解決兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)之間的通信問(wèn)題，傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱

7、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(yàn)碼等信息。該層的主要作用是通過(guò)校驗(yàn)、確認(rèn)和反饋重發(fā)等手段，將不可靠的物理鏈路轉(zhuǎn)換成對(duì)網(wǎng)絡(luò)層來(lái)說(shuō)無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。此外，數(shù)據(jù)鏈路層還要協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率，即進(jìn)行流量控制，以防止接收方因來(lái)不及處理發(fā)送方來(lái)的高速數(shù)據(jù)而導(dǎo)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(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層是為傳輸層提供服務(wù)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(guò)各結(jié)點(diǎn)傳送的問(wèn)題，即通過(guò)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(guò)多的數(shù)據(jù)包而造成網(wǎng)絡(luò)阻塞，需要對(duì)流入的數(shù)

8、據(jù)包數(shù)量進(jìn)行控制（擁塞控制）。當(dāng)數(shù)據(jù)包要跨越多個(gè)通信子網(wǎng)才能到達(dá)目的地時(shí)，還要解決網(wǎng)際互連的問(wèn)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(wù)，包括處理差錯(cuò)控制和流量控制等問(wèn)題。該層向高層屏蔽了下層數(shù)據(jù)通信的細(xì)節(jié)，使高層用戶看到的只是在兩個(gè)傳輸實(shí)體間的一條主機(jī)到主機(jī)的、可由用戶控制和設(shè)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(bào)文。,14,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,(5) 會(huì)話層 會(huì)話層主要功能是管理和協(xié)調(diào)不同主機(jī)上各種進(jìn)程之間的通信（對(duì)話），即負(fù)責(zé)建立、管理和終止應(yīng)用程序之間的會(huì)話。會(huì)話層得名的原因是它很類似于兩個(gè)實(shí)體間的會(huì)話概念。例如，一個(gè)交

9、互的用戶會(huì)話以登錄到計(jì)算機(jī)開始，以注銷結(jié)束。,(6) 表示層 表示層處理流經(jīng)結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)編碼的表示方式問(wèn)題，以保證一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用層發(fā)出的信息可被另一系統(tǒng)的應(yīng)用層讀出。如果必要，該層可提供一種標(biāo)準(zhǔn)表示形式，用于將計(jì)算機(jī)內(nèi)部的多種數(shù)據(jù)表示格式轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)通信中采用的標(biāo)準(zhǔn)表示形式。數(shù)據(jù)壓縮和加密也是表示層可提供的轉(zhuǎn)換功能之一。,(7) 應(yīng)用層 應(yīng)用層是OSI參考模型的最高層，是用戶與網(wǎng)絡(luò)的接口。該層通過(guò)應(yīng)用程序來(lái)完成網(wǎng)絡(luò)用戶的應(yīng)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(jī)對(duì)等層之間按相應(yīng)協(xié)議進(jìn)行通信，同一主機(jī)不同層之間通過(guò)接口進(jìn)行通信。除了最低層的物理層是通過(guò)傳輸介質(zhì)進(jìn)行物理數(shù)

10、據(jù)傳輸外，其他對(duì)等層之間的通信均為邏輯通信。在這個(gè)模型中，每一層將上層傳遞過(guò)來(lái)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(duì)方物理層，再逐級(jí)上傳，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)程,以上簡(jiǎn)單介紹了OSI參考模型各層的功能，那么，按照這樣的分層結(jié)構(gòu)，信息傳輸?shù)倪^(guò)程是如何進(jìn)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(guò)程,17,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,TCP/IP參考模型簡(jiǎn)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：,（3） O

11、SI模型有3個(gè)主要明確概念：服務(wù)、接口、協(xié)議。而TCP/IP參考模型最初沒(méi)有明確區(qū)分這三者。這是OSI模型最大的貢獻(xiàn)。,（1）TCP/IP雖然也分層，但其層次之間的調(diào)用關(guān)系不像OSI那樣嚴(yán)格。在OSI參考模型中，兩個(gè)N層實(shí)體之間的通信必須經(jīng)過(guò)（N1）層。但TCP/IP可以越級(jí)調(diào)用更低層提供的服務(wù)。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(wèn)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)。,19,第三章 開放系統(tǒng)互

12、連參考模型,（5）通信方式上面，在網(wǎng)絡(luò)層OSI模型支持無(wú)連接和面向連接的方式，而TCP/IP模型只支持無(wú)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(jī)會(huì)。這種選擇對(duì)簡(jiǎn)單的請(qǐng)求應(yīng)答協(xié)議是非常重要的。,（4）TCP/IP一開始就向用戶同時(shí)提供可靠服務(wù)和不可靠服務(wù)，而OSI在開始時(shí)只考慮到向用戶提供可靠服務(wù)。相對(duì)說(shuō)來(lái)，TCP/IP更側(cè)重于考慮提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男剩鳲SI參考模型更側(cè)重于考慮網(wǎng)絡(luò)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(wù)就是為它的上一層提供一個(gè)

13、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(jìn)行處理。,該層規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(hù)和拆除物理鏈路（通信結(jié)點(diǎn)之間的物理路徑）所需的機(jī)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(biāo)準(zhǔn)）的內(nèi)容,物理層接口協(xié)議實(shí)際上是（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）DTE和（數(shù)據(jù)通信設(shè)備）DCE或其它通信設(shè)備之間的一組約定，主要解決網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)與物理信道如何連接的問(wèn)題。,(1) 機(jī)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(yīng)通信介質(zhì)的參數(shù)和特性等。例如，PC機(jī)

14、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(biāo)準(zhǔn)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(cè)采用孔式插座形式，DCE一側(cè)采用針式插頭形式，并對(duì)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(jī)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(jìn)制比特流有關(guān)的電路特性，如信號(hào)電壓的高低、阻抗匹配、傳輸速率和

15、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(guān)的有關(guān)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(hào)線的功能或作用。信號(hào)線按功能可分為數(shù)據(jù)線、控制線、定時(shí)線和接地線等。,(4) 規(guī)程特性,規(guī)程特性定義DTE和DCE通過(guò)接口連接時(shí)，各信號(hào)線進(jìn)行二進(jìn)制位流傳輸?shù)囊唤M操作規(guī)程（動(dòng)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(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)之間的通信問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)鏈路上無(wú)差錯(cuò)的協(xié)

16、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(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的點(diǎn)到點(diǎn)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(guò)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(jié)點(diǎn)。,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(duì)等數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)程需要使用的協(xié)議信息。頭部的信息包括發(fā)送結(jié)點(diǎn)和接收結(jié)點(diǎn)的地址（MAC地址）等。校驗(yàn)和、頭、尾部分一般由發(fā)送設(shè)備的硬件實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)鏈路層不必考慮其實(shí)現(xiàn)方法。,1. 數(shù)據(jù)鏈路層的功能,數(shù)據(jù)鏈路層不關(guān)心數(shù)據(jù)包中包含什么信息，

17、而僅是將其傳遞到網(wǎng)絡(luò)中的下一結(jié)點(diǎn)。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(fù)責(zé)建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。（包括同步、站址確認(rèn)、收發(fā)關(guān)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(zhì)訪問(wèn)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(cuò)后只將出錯(cuò)的有限數(shù)據(jù)進(jìn)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(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)成使接收方法能夠明確的從物理層收到比特流中對(duì)其進(jìn)行識(shí)別，也即能從比特流中區(qū)分出幀的起始

18、與終止，這就是幀同步要解決的問(wèn)題。由于網(wǎng)絡(luò)傳輸中很難保證計(jì)時(shí)的正確和一致，所以不能采用依靠時(shí)間間隔關(guān)系來(lái)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(cuò)控制 包括一套防止信息丟失、重復(fù)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(guò)程。協(xié)議中對(duì)異常情況的處理主要用于發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)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(lái)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)送給接收方，如圖

19、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(jiǎn)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(dú)立的信息傳輸單位，在每個(gè)字符的起始處對(duì)字符內(nèi)的比特實(shí)現(xiàn)同步，但字符與字符之間的間隔時(shí)間是不固定的(即字符之間是異步的)。由于每個(gè)傳輸字符都要添加諸如起始位、校驗(yàn)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(chǎng)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(nèi)維持固定的時(shí)鐘。由于采用幀為傳輸單位，所以同步協(xié)議能更有效地利用信道，也

20、便于實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制、流量控制等功能。同步協(xié)議又可分為面向字節(jié)計(jì)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(jiǎn)介,HDLC協(xié)議的特點(diǎn)是：不依賴于任何一種字符編碼集；實(shí)現(xiàn)透明傳輸?shù)摹?比特插入/刪除法”易于硬件實(shí)現(xiàn)；全雙工通信，不必等待確認(rèn)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(yàn)；對(duì)信息幀進(jìn)行順序編號(hào)，可防止漏收或重發(fā)，傳輸可靠性高等。,32,第三章 開放系統(tǒng)互連參考

21、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(jiǎn)介,(3) HDLC幀格式簡(jiǎn)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(jiǎn)介, 標(biāo)志字段01111110用以標(biāo)志幀的起始和前一幀的終止。, 地址字段的內(nèi)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(jié)點(diǎn)的地址，而響應(yīng)幀中的地址字段攜帶的是本結(jié)點(diǎn)地址。, 控制字段通過(guò)不同編碼構(gòu)成各種命令和響應(yīng)，以便對(duì)鏈路進(jìn)行監(jiān)視和控制。該字段是HDLC協(xié)議的關(guān)鍵部分。, 信息字段用于傳送有效數(shù)據(jù)，下限可以為0（無(wú)信息字段），上限未做嚴(yán)格限定，但實(shí)際上要受FCS字段或站點(diǎn)緩沖器容量的限制，

22、一般是10002000比特。, 幀校驗(yàn)序列字段可以使用16位或32位的CRC，對(duì)兩個(gè)標(biāo)志字段之間的整個(gè)幀的內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)。,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(jiǎn)介,HDLC幀類型： 信息幀、監(jiān)控幀與無(wú)編號(hào)幀,數(shù)據(jù)鏈路層工作過(guò)程：,在執(zhí)行數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議動(dòng)作時(shí)，數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)等實(shí)體間的通信，一般要經(jīng)過(guò)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(gè)階段。,35,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.4 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,1. 網(wǎng)絡(luò)層功能概述,網(wǎng)絡(luò)層是OSI七層協(xié)議模型中的第三層，它是主機(jī)與通信網(wǎng)絡(luò)的接口。它以鏈路層提供的無(wú)差錯(cuò)傳輸為基礎(chǔ)，向高層（傳輸層）提供兩

23、個(gè)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。,數(shù)據(jù)鏈路層是相鄰兩直接連接節(jié)點(diǎn)間的通信協(xié)議，它不能解決數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)的通信問(wèn)題。設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層的主要目的就是要為報(bào)文分組以最佳路徑通過(guò)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)目的主機(jī)而提供服務(wù)，讓網(wǎng)絡(luò)用戶不必關(guān)心網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淠Ｐ团c所使用的通信介質(zhì)。,網(wǎng)絡(luò)層的主要任務(wù)是設(shè)法將源結(jié)點(diǎn)出的數(shù)據(jù)包傳送到目的結(jié)點(diǎn)，從而向運(yùn)輸層提供最基本的端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。概括地說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)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(luò)層協(xié)議,1. 網(wǎng)絡(luò)層功能概述,(1) 為傳輸層提供服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)有兩類：面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。虛電路服務(wù)是網(wǎng)絡(luò)層向傳輸層提供的一種使所有

24、數(shù)據(jù)包按順序到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)的可靠的數(shù)據(jù)傳送方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間存在著一條為它們服務(wù)的虛電路；而數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)是不可靠的數(shù)據(jù)傳送方式，源結(jié)點(diǎn)發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)包都要附加地址、序號(hào)等信息，目的結(jié)點(diǎn)收到的數(shù)據(jù)包不一定按序到達(dá)，還可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)包的丟失現(xiàn)象。典型的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是X.25，它是由ITU-T（國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)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(luò)層協(xié)議,1. 網(wǎng)絡(luò)層功能概述,(2) 組包和拆包在網(wǎng)絡(luò)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(bào)文到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層時(shí)被分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，在這些數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部加上一些相關(guān)控制信息

25、后，即組成了數(shù)據(jù)包（組包）。數(shù)據(jù)包的頭部包含源結(jié)點(diǎn)和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址（邏輯地址）。在接收方，數(shù)據(jù)從低層到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層時(shí)，要將各數(shù)據(jù)包原來(lái)加上的包頭和包尾等控制信息去掉（拆包），然后組合成報(bào)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(jié)點(diǎn)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(bào)方式中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)要為每個(gè)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(shí)確定路由。,38,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.4 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,1. 網(wǎng)絡(luò)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(dòng)態(tài)路由算法兩類。, 靜態(tài)路由算法 靜態(tài)路

26、由算法又稱為非自適應(yīng)算法，是按某種固定規(guī)則進(jìn)行的路由選擇。其特點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，但效率和性能較差。, 動(dòng)態(tài)路由算法 動(dòng)態(tài)路由算法又稱為自適應(yīng)算法，是一種依靠網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前狀態(tài)信息來(lái)決定路由的策略。這種策略能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，有利于改善網(wǎng)絡(luò)的性能；但算法復(fù)雜，實(shí)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(luò)的吞吐量（數(shù)據(jù)包數(shù)量/秒)與通信子網(wǎng)負(fù)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(guān)系。對(duì)防止出現(xiàn)阻賽和死鎖，需進(jìn)行流量控制，通?？刹捎没瑒?dòng)窗口、預(yù)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傳輸層及高層協(xié)議,

27、1、傳輸層,物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層統(tǒng)稱為低層協(xié)議。低層協(xié)議涉及的是節(jié)點(diǎn)之間或主機(jī)與節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)議和接口。傳輸層以上，不再考慮主機(jī)如何與網(wǎng)絡(luò)相連，它們是主機(jī)到主機(jī)之間的協(xié)議。,傳輸層是OSI參考模型的七層中關(guān)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(jìn)行分類，傳輸層一般劃在低層；如果從用戶功能與網(wǎng)絡(luò)功能角度進(jìn)行分類，傳輸層又被劃在高層。,設(shè)置傳輸層的主要目的是在源主機(jī)和目的主機(jī)進(jìn)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(jī)上運(yùn)行，而低層協(xié)議則出現(xiàn)在主機(jī)和通信節(jié)點(diǎn)機(jī)上。,40,3.5傳輸層及高層協(xié)議,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,1、傳

28、輸層,傳輸層為上層提供傳輸服務(wù)，完成無(wú)差錯(cuò)按序的報(bào)文傳送，其基本內(nèi)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(wù)的用戶可請(qǐng)求在本地主機(jī)傳輸?shù)刂泛瓦h(yuǎn)地主機(jī)傳輸?shù)刂分g建立連接。這時(shí)，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(luò)地址。兩個(gè)傳輸連接CFGNLI和BEGNKH中，每個(gè)連接使用不同的虛電路FGNL和EGNK。當(dāng)然，多個(gè)傳輸?shù)刂芬部蓮?fù)用一條虛電路，以降低傳輸費(fèi)用。也可以讓一個(gè)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(shí)間。,在主機(jī)B，網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)將輸入信息進(jìn)行分解，指出哪些分組屬于

29、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(bào)文時(shí)，只要把它拆成若干數(shù)據(jù)塊，向網(wǎng)絡(luò)層要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址即邏輯通道號(hào)。在這個(gè)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?qǐng)?bào)文時(shí)，傳輸層先向下層提出接收請(qǐng)求，并給出至少一個(gè)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(bào)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(gè)數(shù)據(jù)塊收完，組合成報(bào)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,3.5傳輸層

30、及高層協(xié)議,1、傳輸層,（4）處理低層不可恢復(fù)的差錯(cuò),2、會(huì)話層,會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層是OSI模型中面向信息處理的高層，對(duì)這三層的功能實(shí)現(xiàn)目前還沒(méi)有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。在TCP/IP這個(gè)事實(shí)上的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，高層只有應(yīng)用層，沒(méi)有設(shè)置會(huì)話層和表示層。,會(huì)話層也稱為對(duì)話層或會(huì)晤層，該層利用傳輸層提供的服務(wù)，組織和同步進(jìn)程間的通信，提供會(huì)話服務(wù)、會(huì)話管理和會(huì)話同步等功能,會(huì)話層不參與具體的數(shù)據(jù)傳輸，僅提供包括訪問(wèn)驗(yàn)證和會(huì)話管理在內(nèi)的建立和維護(hù)應(yīng)用程序間通信的機(jī)制，如服務(wù)器驗(yàn)證用戶登錄便是由會(huì)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(huì)話層,(1) 會(huì)話服務(wù),會(huì)話層

31、服務(wù)包括會(huì)話連接管理服務(wù)、會(huì)話數(shù)據(jù)交換服務(wù)、會(huì)話交互管理服務(wù)、會(huì)話連接同步服務(wù)和異常報(bào)告服務(wù)等。會(huì)話服務(wù)過(guò)程可分為會(huì)話連接建立、報(bào)文傳送和會(huì)話連接釋放三個(gè)階段。,(2) 會(huì)話控制,從原理上說(shuō)，OSI中的所有連接都是全雙工的。會(huì)話層通過(guò)令牌來(lái)進(jìn)行會(huì)話的交互控制。令牌是會(huì)話連接的一個(gè)屬性，表示使用會(huì)話的獨(dú)占權(quán)：擁有令牌的一方才有權(quán)發(fā)送數(shù)據(jù)。令牌是可以申請(qǐng)的，各個(gè)端系統(tǒng)對(duì)令牌的使用權(quán)可以具有不同的優(yōu)先級(jí)。,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(huì)話層,(3) 會(huì)話同步,所謂同步就是使會(huì)話服務(wù)用戶對(duì)會(huì)話的進(jìn)展情況都有一致的了解，在會(huì)話被中斷后可以從中斷處繼續(xù)下去，而不必從頭恢

32、復(fù)會(huì)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(wèn)題，主要包括如下服務(wù)：,(1) 數(shù)據(jù)表示解決數(shù)據(jù)的語(yǔ)法表示問(wèn)題，如文本、聲音、圖形圖像的表示，即確定數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。,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(yǔ)法轉(zhuǎn)換為使各個(gè)系統(tǒng)間交換的數(shù)據(jù)具有相同的語(yǔ)義，應(yīng)用層采用的是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一般結(jié)構(gòu)描述的抽象語(yǔ)法，如使用ISO提出的抽象語(yǔ)法標(biāo)記ASN.1。表示層為抽象語(yǔ)法指定一種編碼規(guī)則，便構(gòu)成一種傳輸語(yǔ)法。,(3) 語(yǔ)法選擇傳輸語(yǔ)法與抽象語(yǔ)法之間是多對(duì)多的關(guān)系，即一種傳輸語(yǔ)法可對(duì)應(yīng)于多種抽象語(yǔ)法，而一種抽象語(yǔ)法也可對(duì)應(yīng)于多種傳輸語(yǔ)法。所

33、以傳輸層應(yīng)能根據(jù)應(yīng)用層的要求，選擇合適的傳輸語(yǔ)法傳送數(shù)據(jù)。,(4) 連接管理利用會(huì)話層提供的服務(wù)建立表示連接，并管理在這個(gè)連接之上的數(shù)據(jù)傳輸和同步控制，以及正常或異常地釋放這個(gè)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(yīng)用層,應(yīng)用層是OSI參考模型的最高層，是用戶與網(wǎng)絡(luò)的接口。應(yīng)用層通過(guò)支持不同應(yīng)用協(xié)議的程序來(lái)解決用戶的應(yīng)用需求，如文件傳輸、遠(yuǎn)程操作和電子郵件服務(wù)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(chǎng)總線通信模型,OSI與部分現(xiàn)場(chǎng)總線通信模型的對(duì)應(yīng)關(guān)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)場(chǎng)總線通信模型

34、,1、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線通信模型,FF現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)總線通信模型,5、HART 通信模型,54,3.7 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備與相應(yīng)層次,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)從通信協(xié)議的角度可分為四個(gè)層次：在物理層，使用中繼器在不同網(wǎng)段之間復(fù)制位信號(hào)；在數(shù)據(jù)鏈路層，使用網(wǎng)橋在局域網(wǎng)之間存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀；在網(wǎng)絡(luò)層，使用路由器在不同網(wǎng)絡(luò)間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)分組信號(hào)；在傳輸層及傳輸層以上，使用網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)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(guān),第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.7 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備與相應(yīng)層次,56,第三章 開放系統(tǒng)互連參考模型,3.7 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備與相應(yīng)層次,