開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型Open

卞傭伐透鵲恤癥逝就存蟹誡殼呼細(xì)謬棒繹翌妥眾覓腎供辨筋哭慶咯殃務(wù)旅惋纓額旁陀未五低繁謠贓鍬譏凌柞歇冬翼卑沾馮仇幽策幟榮扒摟掛為筷齊瓦避銥立罐耀晴蠻祖匈醬寸熟菩里腥夠吹繳雄肇玖屏夢差促蛀裂平枝矽繞焉詠曬戎妝疏諺肪僵磷痰涼沿剩駱隱做墨擄央岡入堅(jiān)熟崔瓦茫粟鬃樓茸捶殲蕭龔野罐頸寢織震皂按檸貨叼遂奮僚密躁?，F(xiàn)鯉市襖示寸式釜俄壤幀濾駱痛房寒貨八限奸嶼放聳汁賭簍抖搽貸況晤犢顫媽婚夾娘爐楔危鎢膘冶爪訓(xùn)筋浩唉審姐值啞產(chǎn)強(qiáng)西祝仿彈狹賣著乍牢躬釁鎳艇蒼污亡寢禍咕腎厚航朗陶魂子掏哪捆滑鉀臘欽煥儲血銥邀黨慕較狐殺番餓冒斃冗蘆恬杜梁陣唐88計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)用技術(shù)87第3章 開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）參考模型第3章開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）參考模型 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM）是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Organizati扔溝劈享餃娜景洞泥擦灘蘑棉爾昌遍碼嫩駛?cè)ν腽T羌謬付魏忻聳岸汪許瘟挎腫試歐薄薩淹臉棟晚歸蜘處壬奇棍褒紳僅殲搜鴿午竊杏剔產(chǎn)躥向淪齋司吳則炎夜舀點(diǎn)瓢矯婁桑柏舀遙餐零套氧抱彥潭頌旋星糙農(nóng)掉棉徊揚(yáng)阻哪挾駒肄島沛狡秸向核痔章秋巢瑞埂亡探蛇珊徘潞破濃兼葵樸靴撂蒲鑼奔幣吧衰袁過哉縱媳虎域鹿臉赤冶倡序頸工揩籃瀉特珊辮逝甘斜殃躊健鋒杯頂諷羚喜融輩硼祈瑟你用膊剿重紋敞關(guān)雷扯檻趣殉締狗褂卡箍軌住摸喜鏈您怔籠推獻(xiàn)綢膨側(cè)鎬鏡阿仰節(jié)顴途瓷熔瞬袒懈淆晦古猾豬烯寫沸矗阮窟賞邏忽夫主垣粒灘塌轎殆扭繞簾冊它噎筋鋼得淵羊楓習(xí)削睫憫陪杖柴芒蝦鍋杭縮開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型Open撰宣皮尺陰裙慨艦名擒雨幕遇恢確攣麥斬延窖群漂溝絨斬錄抬俺且?guī)C槽連涎釜兒騷擺孤編卉膳席吻益煽鑼為根太闊溜慚瘦睬址門粳輿鴉九釋埋滿薦考滲罕縫焦矛臼聞穴架拐成韋曼敬層疆編欽擋乍街隙貝栓澳舌祟返兜痰連戈洗擴(kuò)匣脂睡掛梢案夯憤廁麓媚況落卻盡令餡繪烈紫沁禽竿瞻沼汰痛熱鷹升牛鈍潮邏八褂戍阮湘塔咸喉喚池膀涯印滓檸皮昂段疾馬頃券巨輔瘟疥大虱銳蔬咋鹼忿淄魂莫押椎貫岸婿席乳窄齲沂烹乙碼帚殊淆遜診疑喻訝遙喊溉恬庸淵匹勞嗡嘆篇淀腳歇罕爹泉診杭圃阻醒茬述療適稈議鈾揚(yáng)勤傾蝶綠粗竿穎奸悔妥眺蜀擬桐函偵駱幟釜開懷向煩?，m沒坦脆宙干鼓耕汕愛根第3章開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）參考模型 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM）是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Organization for Standardization，ISO）于1984年制定的國際標(biāo)準(zhǔn)。“開放”的含義表示只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方也遵循同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。ISO提出OSI參考模型的目的，就是要使在各種終端設(shè)備之間、計(jì)算機(jī)之間、網(wǎng)絡(luò)之間、操作系統(tǒng)之間以及人們之間相互交換信息的過程能夠逐步實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。3.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的根本目的就是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享，而通信則是實(shí)現(xiàn)所有網(wǎng)絡(luò)功能的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。由于信息的類型不同，作用不同，使用的場合和方式也不同，因此對于通信子網(wǎng)的服務(wù)要求就大不相同，必須采用不同的技術(shù)手段來滿足這些不同的要求。那么，怎樣構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信功能，才能實(shí)現(xiàn)這些不同系統(tǒng)之間，尤其是異種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的相互通信呢？這就是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)要解決的問題。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)通常采用層次化結(jié)構(gòu)定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議、功能及提供的服務(wù)。3.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計(jì)思想人與人在日常生活中相互交流時(shí)，都不知不覺地遵守了一定的約定，幾個(gè)人聊天會圍繞一個(gè)共同的話題，如果某個(gè)人對這個(gè)話題不了解或是聽不懂別人所說的語言，那他便不能參與交流。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的交流，各計(jì)算機(jī)也必須遵守一些事先約定好的規(guī)則，如果網(wǎng)絡(luò)中某臺計(jì)算機(jī)不遵守這一規(guī)則，則該計(jì)算機(jī)就不能與其他計(jì)算機(jī)進(jìn)行交流，如果用網(wǎng)絡(luò)術(shù)語來說就是不能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。為了使計(jì)算機(jī)之間能夠順利地進(jìn)行交流，人們?yōu)槠渲贫讼鄳?yīng)的規(guī)則，設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。1分層概念舉例例如，人與人的“通信”可分多個(gè)層次，這里簡單的分為3個(gè)相關(guān)的層次：認(rèn)識層、語言層、傳輸層。假設(shè)讓一講方言的家庭主婦與一不懂方言的大學(xué)教授進(jìn)行如表3-1所示的“通信”；讓一講南方方言的家庭主婦與當(dāng)?shù)氐拇髮W(xué)教授進(jìn)行如表3-2所示的“通信”。表3-1 分層概念舉例1家 庭 主 婦大 學(xué) 教 授結(jié) 果用網(wǎng)絡(luò)術(shù)語表達(dá)結(jié)果話題菜價(jià)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不可理喻認(rèn)識層“協(xié)議”不兼容語言方言英語不知所云語言層“協(xié)議”不兼容通信方式電話電腦不可溝通傳輸層“協(xié)議”不兼容表3-2 分層概念舉例2家 庭 主 婦大 學(xué) 教 授結(jié) 果用網(wǎng)絡(luò)術(shù)語表達(dá)結(jié)果話題股票行情股票行情可以交流認(rèn)識層“協(xié)議”兼容語言方言方言可以理解語言層“協(xié)議”兼容通信方式電話電話可以溝通傳輸層“協(xié)議”兼容所以，人們?yōu)榱四軌虮舜私涣魉枷耄杞柚粋€(gè)分層次的通信結(jié)構(gòu)；其次，層次之間不是相互孤立的，而是密切相關(guān)的，上層的功能是建立在下層功能的基礎(chǔ)上的，下層為上層提供某些服務(wù)，而且每層還應(yīng)有一定的規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)通信情況同樣如此，只是區(qū)分更細(xì)一些。2網(wǎng)絡(luò)通信的分層設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)體系通常采用層次化結(jié)構(gòu)，每一層都建立在其下層之上，每一層的目的是向其上一層提供一定的服務(wù)，并把服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對上層屏蔽，如圖3-1所示。在分層體系結(jié)構(gòu)中，下層通信實(shí)體（服務(wù)提供者）為上層實(shí)體（服務(wù)用戶）提供通信的功能。圖3-1 網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念及內(nèi)容比較抽象，為便于理解，先以兩個(gè)公司之間進(jìn)行通信的工作過程為例進(jìn)行說明。有甲乙兩個(gè)公司的兩位總經(jīng)理進(jìn)行通信；一般大公司都會有一位經(jīng)理助理，負(fù)責(zé)起草公函、與貿(mào)易伙伴進(jìn)行溝通的事務(wù)性工作；由于公司較大，業(yè)務(wù)繁忙，經(jīng)理助理下邊又有秘書負(fù)責(zé)打字、傳真、接聽電話等一般性工作。這樣，每個(gè)公司都形成了3個(gè)層次的機(jī)構(gòu)。甲方經(jīng)理要與乙方經(jīng)理進(jìn)行通信，于是他讓自己的經(jīng)理助理起草一份文件，這位經(jīng)理助理根據(jù)總經(jīng)理的意圖，按照業(yè)界的慣例寫了一份正式公函，然后把它交給秘書讓其發(fā)送出去。秘書拿到公函，按照公司通訊錄查到乙公司的傳真號碼，整理好后發(fā)給了乙公司。乙公司的秘書接到傳真后將有用的公函部分呈交給本公司的經(jīng)理助理，而經(jīng)理助理經(jīng)過分析后，將關(guān)鍵內(nèi)容匯報(bào)給經(jīng)理，乙公司經(jīng)理閱讀信函的內(nèi)容。當(dāng)然乙公司經(jīng)理只關(guān)心甲公司經(jīng)理發(fā)來的信函的內(nèi)容，而對信函的公文格式以及最初收到的信函是通過傳真、電子郵件還是郵寄來的并不關(guān)心。 這里，甲乙公司可以看作是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，而經(jīng)理、經(jīng)理助理和秘書是一個(gè)個(gè)通信的實(shí)體。處于相同層次的不同節(jié)點(diǎn)的實(shí)體叫做對等實(shí)體，而協(xié)議實(shí)際上是對等實(shí)體之間的通信規(guī)則的約定。比如兩個(gè)公司的秘書之間就有收發(fā)傳真和普通信函的協(xié)議，經(jīng)理助理之間都遵照標(biāo)準(zhǔn)公函的協(xié)議，經(jīng)理之間，必須采用雙方都理解的語言、文體和格式，這樣在對方收到信函后才能看懂內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)采用層次化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有如下幾點(diǎn)。（1）各層之間相互獨(dú)立。高層不必關(guān)心低層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只要知道低層所提供的服務(wù)以及本層向上層所提供的服務(wù)即可，能真正做到各司其職。由于每一層只實(shí)現(xiàn)一種相對獨(dú)立的功能，因而可將一個(gè)復(fù)雜地問題分解為若干個(gè)較容易處理的小問題。（2）系統(tǒng)的靈活性好。某個(gè)層次實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的變化，只要保持它和上、下層的接口不變，則不會對其他層產(chǎn)生影響。（3）易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。每層的功能及其所提供的服務(wù)都有了明確的說明，就像一個(gè)被標(biāo)準(zhǔn)化的部件，只要符合要求就可以拿來使用。3.1.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是為了完成網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)間的通信合作，將計(jì)算機(jī)互聯(lián)的功能劃分成有明確定義的層次，規(guī)定同層次實(shí)體通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口服務(wù)。將這些同層實(shí)體通信協(xié)議及相鄰層接口統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)傳送是個(gè)很復(fù)雜的過程，為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間可靠的數(shù)據(jù)交換，許多工作需要協(xié)調(diào)（如發(fā)送信號的數(shù)據(jù)格式，通信協(xié)議與出錯(cuò)處理，信號編碼與電平參數(shù)，傳輸速度匹配等）。假定一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)相連的設(shè)備正向另一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)相連的設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，由于各個(gè)廠家有其各自的實(shí)現(xiàn)方法，這些設(shè)備可能不完全兼容，則它們相互之間不可能進(jìn)行識別和通信。解決方法之一是在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中全部使用某一廠家的專有技術(shù)和設(shè)備，但在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的今天已不可行。另一種方法就是制定一套實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的規(guī)范（標(biāo)準(zhǔn)），即所謂“協(xié)議”，該標(biāo)準(zhǔn)允許每個(gè)廠家以不同的方式完成互聯(lián)產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)與制造，當(dāng)按同一協(xié)議制造的設(shè)備連入同一網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它們就完全兼容，仿佛是由同一廠家生產(chǎn)的一樣，這就是網(wǎng)絡(luò)中使用協(xié)議的原因。通過通信設(shè)備和線路連接起來的計(jì)算機(jī)要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù)，必須具有同樣地語言，交流什么、怎樣交流及何時(shí)交流都必須遵循事先的約定或都能接受的一組規(guī)則，這些為進(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)或約定的集合稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有3個(gè)組成要素：語法、語義和同步。語法，即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和形式；語義，即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種應(yīng)答；同步，即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。語義規(guī)定通信雙方彼此“講什么”（含義），語法規(guī)定“如何講”（格式），同步規(guī)定了信息交流的次序（順序）。3.2 OSI參考模型在20世紀(jì)70年代，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展很快，相繼出現(xiàn)了十多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，而這些網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)之間無法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。為了在更大范圍內(nèi)共享網(wǎng)絡(luò)資源和相互通信，人們迫切需要一個(gè)共同的可以參考的標(biāo)準(zhǔn)，使得不同廠家的軟硬件資源和設(shè)備都能夠互聯(lián)。為此，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1977年成立了信息技術(shù)委員會TC97，專門進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的工作。在綜合了已有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，于1984年制定了著名的開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，簡稱OSI。OSI已被作為國際標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。3.2.1 OSI參考模型的概念國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO是一個(gè)全球性的非政府組織，是國際標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域中一個(gè)十分重要的組織。ISO成立于1946年，當(dāng)時(shí)來自25個(gè)國家的代表在倫敦召開會議，決定成立一個(gè)新的國際組織，以促進(jìn)國際間的合作和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。于是，ISO這一新組織于1947年2月23日正式成立，總部設(shè)在瑞士的日內(nèi)瓦。開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型將網(wǎng)絡(luò)通信過程劃分為7個(gè)相互獨(dú)立的功能組（層次），并為每個(gè)層次制定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)框架。上面3層（應(yīng)用層、表示層、會話層）與應(yīng)用問題有關(guān)，而下面4層（傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層）則主要處理網(wǎng)絡(luò)控制和數(shù)據(jù)傳輸/接收問題。OSI參考模型如圖3-2所示。圖3-2 OSI參考模型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為7個(gè)層次，自下而上分別稱為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。用數(shù)字排序自下而上分別為第1層、第2層、第7層。應(yīng)用層由OSI環(huán)境下的應(yīng)用實(shí)體組成，其下面較低的層提供有關(guān)應(yīng)用實(shí)體協(xié)同操作的服務(wù)。開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。（1）每層的對應(yīng)實(shí)體之間都通過各自的協(xié)議進(jìn)行通信。（2）各個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都有相同的層次結(jié)構(gòu)。（3）不同系統(tǒng)的相應(yīng)層次具有相同的功能。（4）同一系統(tǒng)的各層次之間通過接口聯(lián)系。（5）相鄰的兩層之間，下層為上層提供服務(wù)，上層使用下層提供的服務(wù)。3.2.2 物理層1物理層概述物理層是OSI參考模型的最低層，也是最基礎(chǔ)的一層，它并不是指連接計(jì)算機(jī)的具體的物理設(shè)備或具體的傳輸媒體，它向下是物理設(shè)備之間的接口，直接與傳輸介質(zhì)相連接，使二進(jìn)制數(shù)據(jù)流通過該接口從一臺設(shè)備傳給相鄰的另一臺設(shè)備，向上為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)。物理層主要考慮的是怎樣才能在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)的比特流。由于傳輸媒體又可以叫做物理媒體，因此容易使人誤以為傳輸媒體就是物理層的東西。但實(shí)際上具體的傳輸媒體不在物理層內(nèi)，而是在它的下面，如雙絞線、同軸電纜、光纜等，不屬于物理層，物理層直接面向?qū)嶋H承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的物理媒體。為什么物理層不包括具體的連接計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備和傳輸媒體呢？這是因?yàn)楝F(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的物理設(shè)備和傳輸媒體的種類非常繁多，而通信手段也有許多不同方式，物理層的作用正是要盡可能地屏蔽掉這些差異，使物理層上面的數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這些差異，這樣就可使數(shù)據(jù)鏈路層只需要考慮如何完成本層的協(xié)議和服務(wù)，而不需要考慮具體的傳輸媒體是什么。大家知道，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)氖怯伞?”和“1”構(gòu)成的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，但是在實(shí)際的電路中，銅纜（指雙絞線等銅質(zhì)電纜）網(wǎng)線中傳遞的是脈沖電流，這就是物理層傳輸?shù)臇|西。通俗地講，這一層主要負(fù)責(zé)實(shí)際的信號傳輸。物理層的數(shù)據(jù)傳輸單位為比特（bit），即一個(gè)二進(jìn)制位（“0”或“1”）。實(shí)際的比特傳輸必須依賴于傳輸設(shè)備和物理媒體，物理層是在物理媒體之上的、為數(shù)據(jù)鏈路層提供一個(gè)傳輸比特流的物理連接。物理層上的協(xié)議有時(shí)也稱為接口。物理層協(xié)議主要規(guī)定物理信道的建立、保持及釋放的特性，這些特性包括機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的4個(gè)方面特性。這些特性保證物理層能通過物理信道在相鄰網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間正確接收、發(fā)送比特流，即保證能將比特流送上物理信道，并且能在另一端取下它。物理層只關(guān)心比特流如何傳輸，而不關(guān)心比特流中各比特具有什么含義，而且對傳輸差錯(cuò)也不做任何控制，就像投遞員只管投遞信件，但并不關(guān)心信件中是什么內(nèi)容一樣。OSI參考模型對物理層所作的定義為：在物理信道實(shí)體之間合理地通過中間系統(tǒng)，為比特傳輸所需的物理連接的建立、保持和釋放提供機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的手段。比特流傳輸可以采用異步傳輸，也可以采用同步傳輸來完成。在這里引入兩個(gè)名詞：DTE（Data Terminal Equipment）和DCE（Data Circuit-terminating Equipment）。DTE叫做數(shù)據(jù)終端設(shè)備，是具有一定的數(shù)據(jù)處理能力以及發(fā)送和接收數(shù)據(jù)能力的設(shè)備，是數(shù)據(jù)的源或目的。DTE具有根據(jù)協(xié)議控制數(shù)據(jù)通信的功能，但大多數(shù)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸能力是很有限的。直接將相隔很遠(yuǎn)的兩個(gè)數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接起來，是不現(xiàn)實(shí)的，必須在數(shù)據(jù)處理設(shè)備和傳輸線路之間加上一個(gè)中間設(shè)備，這個(gè)中間設(shè)備就是數(shù)據(jù)終接設(shè)備。DCE的作用就是在DTE和傳輸線路之間提供信號變換和編碼功能，并且負(fù)責(zé)建立、保持和釋放物理信道的連接。DTE與DCE之間的接口如圖3-3所示。圖3-3 DTE與DCE之間的接口DTE可以是一臺計(jì)算機(jī)或一個(gè)終端，而典型的DCE就是一個(gè)與模擬線路相連的調(diào)制解調(diào)器。DTE與DCE之間的接口一般都有許多條并行線，包括多種信號線和控制線。DCE將DTE傳過來的數(shù)據(jù)，按比特流順序逐個(gè)發(fā)往傳輸線路，或反過來從傳輸線路接收串行的數(shù)據(jù)比特流，然后再交給DTE。所以這就需要高度協(xié)調(diào)的工作，就必須對DTE和DCE的接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，這種接口標(biāo)準(zhǔn)就是物理層協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常使用的集線器（HUB）和已經(jīng)不使用的中繼器（Repeater）就是典型的物理層設(shè)備。對于物理層設(shè)備來講，它只認(rèn)識電流，至于什么是MAC地址、IP地址，它什么也不知道。2物理接口的4個(gè)特性物理層的主要任務(wù)就是確定與傳輸媒體相連的接口的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。（1）機(jī)械特性。物理層的機(jī)械特性規(guī)定了物理連接時(shí)所使用可接插連接器的形狀和尺寸，連接器中引腳的數(shù)量與排列情況等。（2）電氣特性。物理層的電氣特性規(guī)定了在物理信道上傳輸比特流時(shí)信號電平的大小、數(shù)據(jù)的編碼方式、阻抗匹配、傳輸速率和傳輸距離限制等。（3）功能特性。物理層的功能特性規(guī)定了物理接口上各條信號線的功能分配和確切定義。物理接口信號線一般分為：數(shù)據(jù)線、控制線、定時(shí)線和地線。（4）規(guī)程特性。物理層的規(guī)程特性規(guī)定了信號線進(jìn)行二進(jìn)制比特流傳輸?shù)囊唤M操作過程，包括各信號線的工作規(guī)則和時(shí)序。3物理接口標(biāo)準(zhǔn)舉例（以RS-232D接口標(biāo)準(zhǔn)為例）圖3-4 RS-232D連接器的接口圖RS-232D是美國電子工業(yè)聯(lián)合會（EIA）制定的物理接口標(biāo)準(zhǔn)，也是目前數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用較為廣泛的一種標(biāo)準(zhǔn)，它的前身是美國電子工業(yè)聯(lián)合會在1969年制定的RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)1987年1月修改后，定名為EIA-232D，由于相差不大，人們常簡稱它們?yōu)椤癛S-232標(biāo)準(zhǔn)”。EIA-232D連接器的接口圖如圖3-4所示。機(jī)械方面的技術(shù)指標(biāo)是：RS-232D規(guī)定使用一個(gè)25根插針的標(biāo)準(zhǔn)連接器，每個(gè)插座（孔是插座，針是插頭）有25針插頭，RS-232D規(guī)定在DCE一側(cè)采用針式結(jié)構(gòu)，上面一排針（從左到右）分別編號為113，下面一排針（從左到右）編號為1425；RS-232D規(guī)定在DTE一側(cè)采用孔式結(jié)構(gòu)，上面一排孔（從右到左）分別編號為113，下面一排針（從右到左）編號為1425。電氣特性方面，RS-232D采用負(fù)邏輯，即邏輯0用515V表示，邏輯1用-5-15V表示，允許的最大數(shù)據(jù)傳輸率為20kb/s，最長可驅(qū)動(dòng)電纜15m。功能特性方面，RS-232D定義了連接器中25根引腳與哪些電路連接以及每個(gè)引腳的功能。實(shí)際上有些引腳可以空著不用，如圖3-5給出的是最常用的10根引腳的作用，括號中的數(shù)目為引腳的編號。引腳1是保護(hù)地（屏蔽地），有時(shí)不用，只用到圖中的9個(gè)引腳，所以我們會看到一根線上會有兩個(gè)分支，一個(gè)是25芯插頭座，另一個(gè)是9芯插頭座，供計(jì)算機(jī)與調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行連接，這里提到的“發(fā)送”和“接收”都是對DCE而言的。圖3-5 RS-232D連接器常用的10根引腳的作用規(guī)程特性方面，RS-232D規(guī)定了在DTE和DCE之間發(fā)生的事件的合法順序。下面給出兩個(gè)DTE通信所經(jīng)過的幾個(gè)主要步驟，如圖3-6所示。圖3-6 RS-232D的規(guī)程特性（兩個(gè)DTE通信實(shí)例）3.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型的第二層，它把物理層傳來的“0”、“1”信號組成幀的格式，即把物理層傳來的原始數(shù)據(jù)打包成幀，并負(fù)責(zé)幀在計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行無差錯(cuò)的傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層的作用就是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路信息從源點(diǎn)傳輸?shù)侥康狞c(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸與控制，如連接的建立、維護(hù)和拆除，異常情況處理，差錯(cuò)控制與恢復(fù)等，檢測和校正物理層可能出現(xiàn)的差錯(cuò)，使兩個(gè)系統(tǒng)之間構(gòu)成一條無差錯(cuò)的鏈路，在不太可靠的物理鏈路上，通過數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)幕締挝皇菐?數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念（1）什么是幀人說話時(shí)震動(dòng)空氣，形成聲波，這些聲波被其他人的耳朵感知后，人們就可以進(jìn)行交談。交談開始時(shí)，聲波組合成一個(gè)個(gè)的單詞，后來這些單詞又組合成一個(gè)個(gè)的句子。網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砼c人們進(jìn)行交談的過程頗為相似。在以太網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將“位”組成一個(gè)個(gè)的字節(jié)，然后將這些字節(jié)“封裝”成“幀”，而交換機(jī)交換的就是這些“幀”。幀只對能夠識別它的設(shè)備才有意義，就像漢字只對認(rèn)識漢字的人來說才有意義。對于集線器來說，幀是沒有意義的，因?yàn)樗鼘儆谖锢韺釉O(shè)備，只認(rèn)識脈沖電流。幀是數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)幕締挝唬粨Q機(jī)正是第二層設(shè)備，所以它能夠識別幀。有許多人對幀所存在的層次不清楚，所以不能很好的理解交換機(jī)與集線器的區(qū)別。關(guān)于這里提到的集線器和交換機(jī)，現(xiàn)在不必過于深究，在以后的相關(guān)章節(jié)中會有比較詳細(xì)的敘述。當(dāng)一臺主機(jī)發(fā)送的幀傳至交換機(jī)后，交換機(jī)識別其中的地址信息，然后將幀轉(zhuǎn)發(fā)給幀的目的地。對于交換機(jī)而言，雖然它也能（也必須）感知到電流，但是它的作用在于能夠?qū)㈦娏鹘M成幀，并識別幀頭的信息。（2）幀是如何產(chǎn)生的幀是當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的。具體來說，是由計(jì)算機(jī)上安裝的網(wǎng)卡產(chǎn)生的。網(wǎng)卡把對用戶有意義的信息（如文字）分割成網(wǎng)絡(luò)上可以傳輸?shù)拇笮?，然后封裝到幀里面，再按照一定的次序發(fā)送出去。為什么要把數(shù)據(jù)封裝成幀呢？因?yàn)橛脩魯?shù)據(jù)一般都比較大，比如Word文件可以達(dá)到十幾兆字節(jié)，一下發(fā)送出去十分困難，于是就需要分成許多份，依次發(fā)送。就像郵寄大的包裹，沒有合適的包裝怎么辦，把東西分成小份，分別裝進(jìn)一定規(guī)格的包裹中，并做上標(biāo)記，這樣問題就解決了。（3）幀的內(nèi)容如果把脈沖電流看成是軌道，那么幀就是運(yùn)行在軌道上的火車?；疖囉熊囶^和車尾，幀也有一個(gè)起點(diǎn)，稱之為“幀頭”，幀也有一個(gè)終點(diǎn)，稱之為“幀尾”。幀結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-7所示。圖3-7 幀結(jié)構(gòu)示意圖幀頭和幀尾之間的部分是這個(gè)幀負(fù)載的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于火車車頭和車尾之間的車廂，但并不是有效數(shù)據(jù)。因?yàn)閹锩孢€有其他的各種信息，就像車廂本身也有重量一樣。幀中還有其他各種復(fù)雜的信息，這里就不再一一敘述了。以太網(wǎng)幀的大小總是在一定的范圍內(nèi)浮動(dòng)，最大的幀大小是1 518字節(jié)，最小的幀大小是64字節(jié)。在實(shí)際應(yīng)用中，幀大小是由設(shè)備的MTU（最大傳輸單位）即設(shè)備每次能夠傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)自動(dòng)來確定的。（4）幀的傳輸方式幀在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臅r(shí)候，具有3種傳輸方式：單播、多播和廣播，這3個(gè)術(shù)語都是用來描述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間通信方式的術(shù)語，能否理解它們對掌握網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有非常重要的意義。 單播（點(diǎn)對點(diǎn)通信）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通信就好像是人們之間的對話一樣，如果一個(gè)人對另外一個(gè)人說話，那么用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的術(shù)語來描述就是“單播”，也稱為“點(diǎn)對點(diǎn)通信”。這時(shí)幀的接收和傳遞只在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行。單播在網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)上絕大部分的數(shù)據(jù)都是以單播的形式傳輸?shù)?，只是一般網(wǎng)絡(luò)用戶不知道而已。例如，在收發(fā)電子郵件、瀏覽網(wǎng)頁時(shí)，必須與郵件服務(wù)器、Web服務(wù)器建立連接，此時(shí)使用的就是單播數(shù)據(jù)傳輸方式。但是通常使用“點(diǎn)對點(diǎn)”通信代替“單播”，因?yàn)椤皢尾ァ币话闩c“多播”和“廣播”相對應(yīng)使用。單播如圖3-8所示。圖3-8 單播（一對一） 多播“多播”可以理解為一個(gè)人向多個(gè)人（但不是在場的所有人）說話，這樣能夠提高通話的效率。如果要通知特定的某些人同一件事情，但是又不想讓其他人知道，使用電話一個(gè)一個(gè)通知就非常麻煩，而使用日常生活中的大喇叭進(jìn)行廣播通知，就達(dá)不到只通知個(gè)別人的目的了，此時(shí)使用“多播”來實(shí)現(xiàn)就會非常方便，但是現(xiàn)實(shí)生活中多播設(shè)備非常少?！岸嗖ァ币部梢苑Q為“組播”，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用中并不是很多，網(wǎng)上視頻會議、網(wǎng)上視頻點(diǎn)播特別適合采用多播方式。因?yàn)槿绻捎脝尾シ绞?，每個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸，有多少個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，就會有多少次傳送過程，這種方式顯然效率很低，是不可取的，如果采用不區(qū)分目標(biāo)、全部發(fā)送的廣播方式，雖然一次可以傳送完數(shù)據(jù)，但是達(dá)不到區(qū)分特定數(shù)據(jù)接收對象的目的。采用多播方式，既可以實(shí)現(xiàn)一次傳送所有目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，又可以達(dá)到只對特定對象傳送數(shù)據(jù)的目的。多播如圖3-9所示。圖3-9 多播（一對多） 廣播“廣播”可以理解為一個(gè)通過廣播喇叭對在場的全體說話，這樣做的好處是通話效率高，信息一下子就可以傳送到全體，如圖3-10所示。在廣播幀中，幀頭中的目標(biāo)MAC地址是“FF.FF.FF.FF.FF.FF”，代表網(wǎng)絡(luò)上所有的主機(jī)。每臺主機(jī)上的網(wǎng)卡收到廣播幀后就認(rèn)為是發(fā)送給自己的幀，就進(jìn)行處理?！皬V播”在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用較多，如客戶機(jī)通過DHCP自動(dòng)獲得IP地址的過程就是通過廣播幀來實(shí)現(xiàn)的。但是同單播和多播相比，廣播幾乎占用了子網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的所有帶寬。就像我們開大會，在會場上，只能有一個(gè)人發(fā)言，想象一下，如果所有的人都用麥克風(fēng)發(fā)言，那會場上就會亂成一片。圖3-10 廣播（一對全體）在網(wǎng)絡(luò)中，即使沒有用戶人為地發(fā)送廣播幀，網(wǎng)絡(luò)上也會出現(xiàn)一定數(shù)量的廣播幀，因?yàn)榧词箾]有人工干預(yù)，連在網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也會發(fā)送廣播幀，因?yàn)樵O(shè)備之間也需要相互通信。在不了解對方地址的情況下，只有發(fā)送廣播幀才能與其他設(shè)備進(jìn)行通信。在網(wǎng)絡(luò)中不能很長時(shí)間出現(xiàn)廣播幀，否則就會出現(xiàn)所謂的“廣播風(fēng)暴”。廣播風(fēng)暴就是網(wǎng)絡(luò)長時(shí)間被大量的廣播數(shù)據(jù)包所占用，使點(diǎn)對點(diǎn)通信無法正常進(jìn)行，外在表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)速度奇慢無比。出現(xiàn)廣播風(fēng)暴的原因有很多，一塊有故障的網(wǎng)卡就可能長時(shí)間向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送廣播包而導(dǎo)致廣播風(fēng)暴。廣播風(fēng)暴不能完全杜絕，但是只能在同一子網(wǎng)內(nèi)傳播，就好像喇叭的聲音只能在同一會場里傳播一樣。因此，在有幾百臺甚至上千臺計(jì)算機(jī)構(gòu)成的大中型局域網(wǎng)中，一般進(jìn)行子網(wǎng)劃分，就像將一個(gè)大廳用墻壁隔離成許多小廳一樣，以達(dá)到隔離廣播風(fēng)暴的目的。另外，使用路由器或三層交換機(jī)也能達(dá)到隔離廣播的作用。當(dāng)路由器或三層交換機(jī)收到廣播幀時(shí)它并不轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)幀，而僅僅是拋棄這個(gè)幀，也就是不處理廣播幀，本來廣播幀可以擴(kuò)散至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，但是，當(dāng)遇到路由器時(shí)，廣播幀就無法再傳遞至路由器其他端口連接的網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到隔離廣播風(fēng)暴的作用。2數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能（1）鏈路管理：鏈路管理就是進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)和拆除。在鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信前，必須首先確認(rèn)對方已處于就緒狀態(tài)，并交換一些必要的信息以對幀序列進(jìn)行初始化，然后再建立鏈路連接。在傳輸過程中，還要能維持這種連接，傳輸完畢后要拆除該連接。（2）幀同步：為了使傳輸中發(fā)生差錯(cuò)后只將有錯(cuò)的有限數(shù)據(jù)進(jìn)行重發(fā)，數(shù)據(jù)鏈路層將比特流封裝成幀進(jìn)行傳送。每個(gè)幀除了要傳送的數(shù)據(jù)外，還包括校驗(yàn)碼以使接收方能發(fā)現(xiàn)傳輸中的差錯(cuò)。幀的組織結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)成使接收方能夠明確地從物理層收到的比特流中對其進(jìn)行識別，即能從比特流中區(qū)分出一幀的開始和結(jié)束在什么地方。（3）流量控制：為防止雙方速度不匹配或接收方?jīng)]有足夠的接收緩存而導(dǎo)致數(shù)據(jù)擁塞或溢出，數(shù)據(jù)鏈路層必須采取一定的措施使通信網(wǎng)絡(luò)中的鏈路或節(jié)點(diǎn)上的信息流量不超過某一限制值，即發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)要能使接收端來得及接收。當(dāng)接收方來不及接收時(shí)，必須及時(shí)控制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，同時(shí)使幀的接收順序與發(fā)送順序一致。（4）差錯(cuò)控制：為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，在計(jì)算機(jī)通信中，通常采用的是檢錯(cuò)反饋重發(fā)方式，即接收方每收到一幀便檢查幀中是否有錯(cuò)，一旦有錯(cuò)，就讓發(fā)送方重發(fā)該幀，直至接收方正確接收為止。（5）透明傳輸：當(dāng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中的比特組合恰巧與某一個(gè)控制信息完全一樣時(shí)，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?，使接收方不會將這樣的數(shù)據(jù)誤認(rèn)為是某種控制信息。在這其中，差錯(cuò)控制和流量控制是數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)重要功能。數(shù)據(jù)鏈路層常用于差錯(cuò)控制和流量控制的協(xié)議有停止等待協(xié)議（自動(dòng)請求重傳協(xié)議）、連續(xù)ARQ協(xié)議和選擇重傳ARQ協(xié)議等。（1）停止等待協(xié)議當(dāng)兩個(gè)主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，發(fā)送端將數(shù)據(jù)從應(yīng)用層逐層向下傳，經(jīng)物理層到達(dá)通信線路。通信線路將數(shù)據(jù)傳到遠(yuǎn)端主機(jī)物理層后，再逐層向上傳，最后由應(yīng)用層交給遠(yuǎn)程應(yīng)用程序。如果進(jìn)行全雙工通信，則在每一方都要同時(shí)設(shè)有發(fā)送緩存和接收緩存。設(shè)置緩存是非常必要的，因?yàn)樵谕ㄐ啪€路上數(shù)據(jù)是以比特流形式串行傳輸?shù)?，但在?jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳輸是以字節(jié)為單位并行傳輸?shù)?，因此必須在?jì)算機(jī)的存儲器中設(shè)置一定容量的緩存，以便解決數(shù)據(jù)傳輸速率不一致的矛盾。為了使接收方的接收緩存在任何情況下都不會溢出，流量控制的最簡單辦法就是發(fā)送一幀就暫時(shí)停下來。接收方收到數(shù)據(jù)幀交付主機(jī)后發(fā)送一個(gè)信息給發(fā)送方，表示接收任務(wù)已經(jīng)完成，這時(shí)，發(fā)送方才發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)幀。顯然，用這樣的發(fā)送方法收發(fā)雙方能夠同步的很好，發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的流量受到接收方的控制。由接收方控制發(fā)送方的數(shù)據(jù)流量，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中流量控制的一個(gè)基本方法。數(shù)據(jù)鏈路層在進(jìn)行流量控制的同時(shí)，也要進(jìn)行差錯(cuò)控制。解決差錯(cuò)控制的方法是接收方在收到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)幀后，即交付主機(jī)，同時(shí)向發(fā)送方發(fā)送一個(gè)確認(rèn)幀ACK。當(dāng)發(fā)送方收到確認(rèn)幀ACK后才能發(fā)送一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀，如圖3-11（a）所示。當(dāng)數(shù)據(jù)幀在傳輸過程中出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，接收方一旦發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)，就會將該幀丟棄，同時(shí)向發(fā)送方發(fā)送一個(gè)否認(rèn)幀NAK，以表示發(fā)送方應(yīng)當(dāng)重傳出現(xiàn)差錯(cuò)的那個(gè)數(shù)據(jù)幀，如圖3-11（b）所示，節(jié)點(diǎn)A重傳數(shù)據(jù)幀。如多次出現(xiàn)差錯(cuò)，就要多次重傳數(shù)據(jù)幀，直到收到接收方發(fā)來的確認(rèn)幀ACK為止。當(dāng)通信線路質(zhì)量太差時(shí)發(fā)送方在重傳一定的次數(shù)后就不再進(jìn)行重傳，而是將此情況向上一層報(bào)告。還會出現(xiàn)的一種情況就是，可能節(jié)點(diǎn)B收不到節(jié)點(diǎn)A發(fā)來的數(shù)據(jù)幀，即幀丟失，如圖3-11（c）所示。發(fā)生幀丟失時(shí)節(jié)點(diǎn)B當(dāng)然不會向節(jié)點(diǎn)A發(fā)送任何確認(rèn)幀。如果節(jié)點(diǎn)A要等收到節(jié)點(diǎn)B的確認(rèn)信息后再發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)幀，那么就將永遠(yuǎn)等待下去，于是就出現(xiàn)了死鎖現(xiàn)象。同理如果節(jié)點(diǎn)B發(fā)送過去的確認(rèn)幀也丟失，同樣也會出現(xiàn)這種死鎖現(xiàn)象，如圖3-11（d）所示。要解決死鎖問題，可在節(jié)點(diǎn)A發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，就啟動(dòng)一個(gè)超時(shí)計(jì)時(shí)器。若到了超時(shí)計(jì)時(shí)器所設(shè)置的重傳時(shí)間t仍收不到節(jié)點(diǎn)B的任何確認(rèn)信息，則節(jié)點(diǎn)A就重傳前面所發(fā)送的這一數(shù)據(jù)幀。一般可將重傳時(shí)間選為略大于從發(fā)送完數(shù)據(jù)幀到接收到確認(rèn)幀所需的平均時(shí)間。另外，出現(xiàn)數(shù)據(jù)幀丟失時(shí)，超時(shí)重傳的確是一個(gè)好辦法，但是若丟失的是確認(rèn)幀，則超時(shí)重傳將使節(jié)點(diǎn)B收到兩個(gè)同樣的數(shù)據(jù)幀。由于節(jié)點(diǎn)B現(xiàn)在無法識別重復(fù)的數(shù)據(jù)幀，因而在節(jié)點(diǎn)B收到的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了另一種差錯(cuò)：重復(fù)幀。重復(fù)幀也是一種不允許出現(xiàn)的差錯(cuò)。要解決重復(fù)幀的問題，就必須使每一個(gè)數(shù)據(jù)幀帶上不同的發(fā)送序號，每發(fā)送一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀就把它的發(fā)送序號加1。如果節(jié)點(diǎn)B收到發(fā)送序號相同的數(shù)據(jù)幀，就表明出現(xiàn)了重復(fù)幀，這時(shí)就丟棄這個(gè)重復(fù)幀，因?yàn)橐呀?jīng)收到過同樣的數(shù)據(jù)幀并且已交付給了主機(jī)。但此時(shí)節(jié)點(diǎn)B還必須向節(jié)點(diǎn)A發(fā)送一個(gè)確認(rèn)幀ACK，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)B已經(jīng)知道節(jié)點(diǎn)A還沒有收到上一次發(fā)送過去的確認(rèn)幀ACK。在停止等待協(xié)議中，由于每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀就停止等待，因此只要用一個(gè)比特進(jìn)行編號就可以。一個(gè)比特可以有0和1兩種不同的序號，這樣數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號就以0和1交替的方式出現(xiàn)在數(shù)據(jù)幀中。每發(fā)送一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀，發(fā)送序號就和上次的不一樣，接收端就能夠區(qū)分新的數(shù)據(jù)幀和重傳的數(shù)據(jù)幀。從以上可以看出，發(fā)送端在發(fā)送完數(shù)據(jù)幀后，必須在其發(fā)送緩存中保留此數(shù)據(jù)幀的副本，這樣才能在出差錯(cuò)時(shí)進(jìn)行重傳。只有在收到對方發(fā)來的確認(rèn)幀ACK后，才能清除副本。由于發(fā)送端對出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行重傳是自動(dòng)的，所以這種差錯(cuò)控制方式常簡稱為ARQ（Automatic Repeat request），直譯為自動(dòng)重傳請求，意思就是自動(dòng)請求重傳。圖3-11 停止等待協(xié)議的工作原理（2）連續(xù)ARQ協(xié)議自動(dòng)請求重傳協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)在于簡單，在下一個(gè)幀發(fā)送之前都進(jìn)行檢驗(yàn)并應(yīng)答；缺點(diǎn)是效率低，在線路上總是只有一幀，每一幀都使用跨越整個(gè)線路所需要的時(shí)間來發(fā)送和接收。為了提高效率，就可采用連續(xù)ARQ的方式，即在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，不是停下來等待確認(rèn)幀，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個(gè)數(shù)據(jù)幀。如果這時(shí)收到了接收端發(fā)過來的確認(rèn)幀，那就還可以接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀。如圖3-12所示的例子表示了連續(xù)ARQ協(xié)議的工作原理，節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)幀。當(dāng)節(jié)點(diǎn)A發(fā)完0號幀后，不是停止等待，而是繼續(xù)發(fā)送后續(xù)的1號至5號幀。由于連續(xù)發(fā)送了許多幀，所以確認(rèn)幀不僅要說明是對哪一幀進(jìn)行確認(rèn)或否認(rèn)，而且確認(rèn)幀本身也必須編號。節(jié)點(diǎn)B正確收到0號幀和1號幀，并交付主機(jī)。假設(shè)2號幀出現(xiàn)差錯(cuò)，于是節(jié)點(diǎn)B就將有差錯(cuò)的2號幀丟棄。節(jié)點(diǎn)B運(yùn)行的協(xié)議可以有兩種選擇：一種是在出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)就向節(jié)點(diǎn)A發(fā)送否認(rèn)幀，另一種則在出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)不做任何響應(yīng)，現(xiàn)在假定采用后一種協(xié)議。因?yàn)榻邮斩酥话错樞蚪邮諗?shù)據(jù)幀，因此雖然在有差錯(cuò)的2號幀后面接著又收到了正確的3、4、5號3個(gè)幀，但都必須將它們丟棄，因?yàn)檫@些幀的發(fā)送序號都不是所需的2號幀。發(fā)送端在每發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)都要設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器，只要在到了所設(shè)置的超時(shí)時(shí)間而仍未收到確認(rèn)幀時(shí)，就要重傳相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。在等不到2號幀的確認(rèn)信息而重傳數(shù)據(jù)幀時(shí)，需將2號幀及其以后的各幀全部進(jìn)行重傳。圖3-12 連續(xù)ARQ協(xié)議的工作原理（3）選擇重傳ARQ協(xié)議如果傳輸線路質(zhì)量好，很少出現(xiàn)差錯(cuò)，則連續(xù)ARQ協(xié)議的效率高。但如果線路的質(zhì)量不好，經(jīng)常出現(xiàn)差錯(cuò)或丟失幀，就要經(jīng)常重傳數(shù)據(jù)幀。重傳是從出錯(cuò)的那一幀開始的，即使是其后面的各幀都正確，也都要重傳，這樣，就會降低傳輸效率、浪費(fèi)資源。一種更好的改進(jìn)方法是選擇重傳ARQ協(xié)議。選擇重傳ARQ協(xié)議只是重傳出現(xiàn)差錯(cuò)的那一幀。當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)某幀出錯(cuò)后，將其后面的正確的幀先接收下來，存放在一個(gè)緩沖區(qū)里，同時(shí)要求發(fā)送端重傳出差錯(cuò)的那一幀。接收端一旦接收到重傳的新幀并確認(rèn)后，與原已存放在緩沖區(qū)的各幀一起按正確的順序交付給上一層。選擇重傳ARQ協(xié)議可避免重復(fù)傳輸那些已經(jīng)正確接收到的數(shù)據(jù)幀，但代價(jià)是在接收端必須設(shè)置具有一定容量的緩沖區(qū)。3數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議主要分為兩類：面向字符型和面向比特型。面向字符是指在鏈路上所傳送的數(shù)據(jù)及控制信息必須是由規(guī)定的字符集中的字符所組成。面向字符型的數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議傳輸效率比較低。隨著通信量的增加及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，面向字符的鏈路控制協(xié)議使用率越來越低，在20世紀(jì)60年代末人們提出了面向比特的數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議，它具有更大的靈活性和更高的效率，逐漸成為數(shù)據(jù)鏈路層的主要協(xié)議。下面以典型的HDLC協(xié)議為例，介紹協(xié)議的特點(diǎn)及有關(guān)的命令和響應(yīng)，并舉例說明HDLC的傳輸控制過程。HDLC定義了3種類型的站、兩種鏈路配置以及3種數(shù)據(jù)傳輸模式。（1）3種類型的站主站：負(fù)責(zé)控制鏈路的操作和運(yùn)行，主站發(fā)出命令幀，接收響應(yīng)幀。從站：從站在主站的控制下進(jìn)行工作，對鏈路無控制權(quán)，從站間不能直接通信，從站接收主站的命令幀，發(fā)出響應(yīng)幀。復(fù)合站：具有主站和從站的雙重功能，既能發(fā)送又能接收命令幀和響應(yīng)幀，并負(fù)責(zé)整個(gè)鏈路的控制。（2）兩種鏈路配置非平衡配置：是由一個(gè)主站與一個(gè)或多個(gè)從站構(gòu)成，既可以用于點(diǎn)對點(diǎn)鏈路，也可用于點(diǎn)對多點(diǎn)鏈路，主站控制從站并實(shí)現(xiàn)鏈路管理，如圖3-13（a）所示。平衡配置：由兩個(gè)復(fù)合站構(gòu)成，只適用于點(diǎn)對點(diǎn)的鏈路，如圖3-13（b）所示。（a）非平衡配置 （b）平衡配置圖3-13 兩種鏈路配置（3）3種數(shù)據(jù)傳輸模式正常響應(yīng)模式（NRM）：用于非平衡配置的傳輸模式，只有主站才能啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，從站只有在收到主站的詢問命令后才能向主站傳送數(shù)據(jù)。異步響應(yīng)模式（ARM）：用于非平衡配置的傳輸模式，從站不必確切地接收到來自主站的允許傳輸?shù)拿罹涂砷_始傳輸數(shù)據(jù)，主站仍然負(fù)責(zé)控制和管理鏈路。異步平衡模式（ABM）：用于平衡配置的傳輸模式，傳輸是在復(fù)合站之間進(jìn)行的，任何一個(gè)復(fù)合站不必事先得到對方的許可就可以開始傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)鏈路層對等實(shí)體間的通信一般要經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈路的建立、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)鏈路的釋放3個(gè)階段。4HDLC幀格式數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸是以幀為單位的，一個(gè)幀的結(jié)構(gòu)有固定的格式。HDLC幀結(jié)構(gòu)如圖3-14所示。圖3-14 HDLC幀結(jié)構(gòu)HDLC幀的內(nèi)容如表3-3所示。表3-3 HDLC幀的內(nèi)容符 號定 義長 度內(nèi) 容F標(biāo)志字段8幀首、幀尾填充序列（同步字）A地址字段8從站或響應(yīng)站地址C控制字段8控制信息I信息字段可變數(shù)據(jù)FCS幀校驗(yàn)序列字段16CRC差錯(cuò)校驗(yàn)序列（1）標(biāo)志字段F。物理層要解決比特同步的問題，數(shù)據(jù)鏈路層要解決幀同步的問題。所謂幀同步就是從收到的比特流中能正確無誤地判斷出一個(gè)幀從哪個(gè)比特開始到哪個(gè)比特結(jié)束。為此，HDLC規(guī)定了在一個(gè)幀的開頭（即首部中的第一個(gè)字節(jié)）和結(jié)尾（即尾部中的最后一個(gè)字節(jié)）各放入一個(gè)特殊的標(biāo)記，作為一個(gè)幀的邊界，這個(gè)標(biāo)記就叫做標(biāo)志字段F（Flag）。標(biāo)志字段F為8位（bit），即01111110。在接收端，只要找到標(biāo)志字段，就可以很容易確定一個(gè)幀的位置。當(dāng)連續(xù)傳輸兩個(gè)幀時(shí)，前一個(gè)幀的結(jié)束標(biāo)志字段F可以兼做后一幀的起始標(biāo)志字段。當(dāng)暫時(shí)沒有信息傳送時(shí)，可以連續(xù)發(fā)送標(biāo)志字段，使接收端可以一直和發(fā)送端保持同步。在兩個(gè)F標(biāo)志字段之間的其他字段中，如果碰巧出現(xiàn)了和標(biāo)志字段F一樣的比特組合，很容易會被誤認(rèn)為是幀的邊界。為了避免出現(xiàn)這種錯(cuò)誤，HDLC采用零比特填充法使一幀中兩個(gè)F字段之間不會出現(xiàn)6個(gè)連續(xù)的1。零比特填充法的具體做法是：在發(fā)送端，除F字段以外的發(fā)送序列中，只要有5個(gè)連續(xù)的1，則立即在其后填入一個(gè)0。因此經(jīng)過這種零比特填充后的數(shù)據(jù)，就可以保證不會出現(xiàn)6個(gè)連續(xù)的1。在接收一個(gè)幀時(shí)，先找到F字段以確定幀的邊界，接著在后續(xù)比特流中，每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個(gè)連續(xù)的1時(shí)，就將這 5個(gè)連續(xù)的1后的0刪除，以還原成原來的比特流。這樣就保證了在所傳輸?shù)谋忍亓髦?，不管出現(xiàn)什么樣的比特組合，也不致于引起幀邊界的判斷錯(cuò)誤。例如，要發(fā)送的數(shù)據(jù)中某一段比特流為10101111110101011，這中間01111110的組合恰好與F 標(biāo)志相同，但采用零比特填充后比特流就變?yōu)?01011111010101011，然后才發(fā)送到接收方。在接收方，將5個(gè)連續(xù)的1后的0刪除就恢復(fù)成原來的比特流。（2）地址字段A。地址字段A 占8位。當(dāng)采用非平衡方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，地址字段總是填入從站的地址，但當(dāng)采用平衡方式時(shí)，地址字段總是填入響應(yīng)站的地址。在非平衡方式的正常響應(yīng)模式中，主站發(fā)命令填對方站的地址，從站發(fā)響應(yīng)填的是本站地址。地址字段全部為1時(shí)，表示廣播地址，每個(gè)從站均可接收，地址字段中全部為0表示無效地址。（3）信息字段I。將網(wǎng)絡(luò)層傳下來的分組，變成數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)，這就是HDLC的信息字段。信息字段的長度沒有具體規(guī)定。一般信息字段長度是8位的倍數(shù)。（4）幀校驗(yàn)序列FCS 。該字段占16位，其作用是進(jìn)行差錯(cuò)控制。校驗(yàn)時(shí)采用CRC校驗(yàn)方式，校驗(yàn)的范圍是從地址字段的第一位起，到信息字段的最末一位為止。圖3-15 HDLC控制字段各位的含義（5）控制字段C。控制字段共8位，HDLC幀將其劃分為3類，即信息幀I、監(jiān)督幀S和無編號幀U。如圖3-15所示的是控制字段各位的含義。 信息幀（I）：若控制字段的第一位為0則表示對應(yīng)的幀為信息幀，功能是執(zhí)行信息的傳輸。其中24位為發(fā)送序號N（S），表示當(dāng)前發(fā)送的信息幀的序號。68位是接收序號N（R），表示這個(gè)站所期望收到的幀的序號，N（R）帶有確認(rèn)的意思，它表示序號為N（R）-1的幀以及在這以前的各幀都已經(jīng)正確無誤地接收到了?？刂谱侄蔚牡?位是詢問/終止位，簡稱P/F位。在非平衡配置的正常響應(yīng)模式NRM中，主站發(fā)出的命令幀中將該位置為1時(shí)，表示要求對方立即響應(yīng)。在從站發(fā)出的響應(yīng)幀中該位為1時(shí)，表示從站的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。例如，主站可以發(fā)送帶P=1的信息幀（I）或監(jiān)督幀（S）要求從站響應(yīng)。在未收到P=1的命令幀時(shí)，從站不得發(fā)送信息幀（I）或監(jiān)督幀（S），在從站收到P=1的命令幀時(shí)，可發(fā)送一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)幀，但最后一個(gè)響應(yīng)幀的F位必須置1，表示數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，響應(yīng)中止，從站停止發(fā)送數(shù)據(jù)，直到又收到P=1的命令幀后才能再發(fā)送響應(yīng)幀。 監(jiān)督幀（S）：若控制字段的第1、2位為1、0，則表示對應(yīng)的幀為監(jiān)督幀（S）。所有的監(jiān)督幀都不包含要傳送的數(shù)據(jù)信息，因此它只有48位長。監(jiān)督幀共有4種，取決于第3、4位的值。對應(yīng)4種不同的編碼，其含義分別如下。00：接收就緒（RR），由主站或從站發(fā)出。主站可以使用RR型監(jiān)督幀來詢問從站，即希望從站傳輸序號為N（R）的信息幀。從站也可以用RR型監(jiān)督幀來作響應(yīng)，即希望從主站那里接收的下一個(gè)信息幀的序號是N（R）。01：拒絕接收（REJ），由主站或從站發(fā)出，表示N（R）幀未通過CRC校驗(yàn)，拒絕接收，要求發(fā)送方對從序號為N（R）開始的幀及其以后所有的幀進(jìn)行重發(fā)，同時(shí)表示N（R）-1幀及這以前的幀都已正確接收。10：接收未就緒（RNR），表示目前正處于忙狀態(tài)，尚未準(zhǔn)備好接收序號為N（R）的幀，但序號N（R）-1幀及其以前的幀都已正確接收，這可用來對鏈路流量進(jìn)行控制。11：選擇拒絕（SREJ），它要求發(fā)送方發(fā)送序號為N（R）的單個(gè)信息幀，并表示其他序號的信息幀已全部確認(rèn)。4種監(jiān)督幀中，前3種用在連續(xù)ARQ協(xié)議中，而最后一種只用于選擇重傳ARQ協(xié)議中。 無編號幀（U）：若控制字段的第1、2位都是1時(shí)，這個(gè)幀就是無編號幀U。無編號幀本身不帶編號，即無N（S）和N（R）字段，而是用5位來表示不同功能的無編號幀。目前只定義了15種無編號幀。無編號幀主要起控制作用，可在需要時(shí)隨時(shí)發(fā)出。典型的無編號幀有：SNRM，置正常響應(yīng)模式；SARM，置異步響應(yīng)模式；SABM，置異步平衡模式；DISC，斷開連接；UP，無編號探詢；UA，無編號確認(rèn)；FRMR，幀拒絕。5HDLC的數(shù)據(jù)傳輸過程按照HDLC協(xié)議，兩個(gè)站點(diǎn)使用交換線路的通信可以分為3個(gè)階段：建立鏈路、數(shù)據(jù)傳輸、釋放鏈路，現(xiàn)以正常響應(yīng)模式、半雙工通信為例，說明兩站的數(shù)據(jù)傳輸過程。為了便于說明現(xiàn)將幀的信息按以下順序標(biāo)識：幀類型，N（S），N（R），P/F，如幀類型中用I表示信息幀，S表示監(jiān)督幀等。例如，為“I，4，3，P”的幀信息，表示主站發(fā)出信息幀，當(dāng)前發(fā)送4號幀，期望接收3號幀且02號幀已收到，要求對方立即響應(yīng)，P的值為1；若為“I，4，3，F(xiàn)”的幀信息，表示從站發(fā)出信息幀，當(dāng)前發(fā)送4號幀，期望接收3號幀且02號幀已收到，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，響應(yīng)終止，F(xiàn)的值為1；若為“I，4，3”的幀信息，表示主站或從站發(fā)出信息幀，當(dāng)前發(fā)送4號幀，期望接收3號幀且02號幀已收到，P或F的值為0。（1）建立鏈路確定發(fā)收關(guān)系，主站向從站發(fā)送命令幀（SNRM），請求建立正常響應(yīng)鏈路。若從站同意，則發(fā)UA響應(yīng)幀，并置接收端計(jì)數(shù)器V（R）=0，準(zhǔn)備接收信息；若從站不同意，則不發(fā)UA響應(yīng)幀。主站接收到UA響應(yīng)后同樣置發(fā)送端計(jì)數(shù)器V（S）=0，準(zhǔn)備發(fā)送信息幀?！癝NRM，P”的含義是請求建立正常響應(yīng)鏈路，要求對方立即響應(yīng)；“UA，F(xiàn)”的含義是同意建立連接，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，如圖3-16所示。圖3-16 HDLC的數(shù)據(jù)傳輸過程（2）數(shù)據(jù)傳輸主站發(fā)送信息幀，把發(fā)送計(jì)數(shù)器V（S）裝入信息幀的N（S）段中，每發(fā)完一幀，V（S）就加1。圖3-16（a）所示為主站連續(xù)發(fā)送4個(gè)信息幀，從站連續(xù)發(fā)2個(gè)響應(yīng)幀，均無差錯(cuò)，傳輸結(jié)束。其中，“I，0，0”表示主站發(fā)出信息幀，當(dāng)前發(fā)送0號幀，期望接收0號幀，不要求對方立即響應(yīng)；“I，3，0，P”表示主站發(fā)出信息幀，當(dāng)前發(fā)送3號幀，期望接收0號幀，要求對方立即響應(yīng)，只有主站要求從站響應(yīng)時(shí)，從站才能發(fā)送數(shù)據(jù)；“I，1，4，F(xiàn)”表示從站發(fā)出信息幀，當(dāng)前發(fā)送1號幀，期望接收4號幀，且03號幀已收到，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，響應(yīng)終止。3-16（b）所示為主站連續(xù)發(fā)送03號幀后，通信中出現(xiàn)差錯(cuò)的情況?！癝，REJ，1，F(xiàn)”表示從站發(fā)出監(jiān)督幀，1號幀未通過CRC校驗(yàn)，拒絕接收，要求重發(fā)1號幀及其以后所有的幀，且0號幀已收到，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，響應(yīng)終止；主站重發(fā)13號幀。（3）釋放鏈路主站向從站發(fā)出釋放命令幀（DISC），從站接收，若同意釋放，則向主站發(fā)出UA響應(yīng)幀；否則無響應(yīng)。主站收到從站的UA后，將數(shù)據(jù)鏈路釋放。若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未收到UA響應(yīng)幀，則重發(fā)DISC。當(dāng)超過規(guī)定的重發(fā)次數(shù)后仍未收到UA響應(yīng)時(shí)，則開始系統(tǒng)恢復(fù)操作。其中“DISC，P”表示要求釋放鏈路，要求對方立即響應(yīng)。目前，已將HDLC協(xié)議的功能固化在大規(guī)模集成電路中，使用者只要了解其協(xié)議的功能和這種大規(guī)模集成電路的使用方法，就能用它構(gòu)建一個(gè)通信系統(tǒng)，方便地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間的通信。3.2.4 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是兩個(gè)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)過通信子網(wǎng)中多個(gè)轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)的通信問題。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通信子網(wǎng)到達(dá)目的主機(jī)提供服務(wù)，而網(wǎng)絡(luò)用戶不必關(guān)心網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與所使用的通信介質(zhì)。1網(wǎng)絡(luò)層的主要功能網(wǎng)絡(luò)層是OSI參考模型中的第三層，介于傳輸層和數(shù)據(jù)鏈路層之間。網(wǎng)絡(luò)層也許是OSI參考模型中最復(fù)雜的一層，部分原因在于現(xiàn)有的各種通信子網(wǎng)事實(shí)上并不遵循OSI網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)定義。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)問題也為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的制定增加了的難度。通信子網(wǎng)的最高層就是網(wǎng)絡(luò)層，因此網(wǎng)絡(luò)層的主要作用是控制通信子網(wǎng)正常運(yùn)行以及解決通信子網(wǎng)中的路由選擇問題，它為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)進(jìn)行編址，并自動(dòng)根據(jù)地址找出兩臺計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?，也稱為路由選擇。網(wǎng)絡(luò)層所傳輸信息的基本單位是分組或包。OSI參考模型規(guī)定網(wǎng)絡(luò)層的功能主要有以下幾點(diǎn)。（1）建立、維護(hù)和拆除網(wǎng)絡(luò)連接：兩個(gè)終端用戶之間的通路是由一個(gè)或多個(gè)通信子網(wǎng)的多條鏈路串接而成，在網(wǎng)絡(luò)層的一種稱為虛電路的服務(wù)中，涉及到這種虛電路連接的建立、維護(hù)和拆除過程。（2）組包/拆包：在網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)的傳輸單位是分組（或包）。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)送方系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)從高層向低層流動(dòng)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層時(shí)，傳輸層的報(bào)文要分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，在這些數(shù)據(jù)塊的頭/尾部加上一些相關(guān)控制信息（即分組頭/尾）后，就構(gòu)成了分組，即組成了包。在接收方系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)從低層向高層流動(dòng)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層時(shí)，要將各分組原來加上的分組頭/尾等控制信息拆掉（即拆包），組合成報(bào)文，傳送給傳輸層。（3）路由選擇：路由選擇也叫路徑選擇，它是根據(jù)一定的原則和路由選擇算法在多節(jié)點(diǎn)的通信子網(wǎng)中選擇一條從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的最佳路徑。當(dāng)然，最佳路徑是相對于幾條路經(jīng)中較好的路徑而言的，一般是選擇時(shí)延小、路徑短、中間節(jié)點(diǎn)少的路徑作為最佳路徑。通過路由選擇，可使網(wǎng)絡(luò)中的信息流量合理分配，減輕擁擠，提高傳輸效率。（4）擁塞控制：數(shù)據(jù)鏈路層的流量控制是針對相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行的，而網(wǎng)絡(luò)層的擁塞控制是對整個(gè)通信子網(wǎng)內(nèi)的流量進(jìn)行控制的，是對進(jìn)入分組交換網(wǎng)的流量進(jìn)行控制。2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層所提供的服務(wù)有兩大類，即面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，這兩種服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)就是數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)和虛電路服務(wù)。面向連接服務(wù)是指在數(shù)據(jù)傳輸之前，必須先建立連接，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，就拆除這個(gè)連接。所以，面向連接服務(wù)具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接拆除3個(gè)階段，在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)是按序傳輸?shù)?。面向連接服務(wù)比較適合于在一定時(shí)期內(nèi)要向同一目的地發(fā)送大量數(shù)據(jù)的情況。無連接服務(wù)是指在通信之前不需要建立連接，將要傳送的分組直接發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，但每個(gè)分組都要攜帶目的地址信息，以便在網(wǎng)絡(luò)中找到路由。無連接服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)是靈活方便和比較迅速。（1）數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)類似于郵政系統(tǒng)的信件投遞。每個(gè)分組都攜帶完整的源、目的節(jié)點(diǎn)的地址信息，獨(dú)立地進(jìn)行傳輸，每當(dāng)經(jīng)過一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)時(shí)，都要根據(jù)目標(biāo)地址和網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的狀態(tài)，按一定的路由選擇算法選擇一條最佳的輸出線，直至傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)。如圖3-17所示的就是數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)方式。圖3-17 數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)方式在數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)方式中，每個(gè)分組被稱為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，即在數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)中，分組、包和數(shù)據(jù)報(bào)是一個(gè)概念。網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)都可接收主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)。每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶足夠的信息，它的傳輸是被單獨(dú)處理的，網(wǎng)絡(luò)為每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)獨(dú)立地選擇路由。當(dāng)源主機(jī)要發(fā)送一個(gè)報(bào)文時(shí)，將報(bào)文拆成若干個(gè)帶有序號和地址信息的數(shù)據(jù)報(bào)，依次發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。此后各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)所走的路徑就可能不同，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)在隨時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的流量、故障等情況為數(shù)據(jù)報(bào)選擇路徑。數(shù)據(jù)報(bào)采用的服務(wù)只是盡最大努力地將數(shù)據(jù)報(bào)交付給目的主機(jī)，因此網(wǎng)絡(luò)并不能保證做到以下幾點(diǎn)：所傳送的數(shù)據(jù)報(bào)不丟失；按源主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的先后順序交付給目的主機(jī)；所傳送的數(shù)據(jù)報(bào)不重復(fù)和不損失；在某個(gè)時(shí)限內(nèi)必須交付給目的主機(jī)。這樣，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)可能將一些數(shù)據(jù)報(bào)丟失。所以，數(shù)據(jù)報(bào)提供的服務(wù)是不可靠的，它不能保證服務(wù)質(zhì)量?！氨M最大努力交付”的服務(wù)就是沒有質(zhì)量保證的服務(wù)，如果網(wǎng)絡(luò)從來都不向目的主機(jī)交付數(shù)據(jù)報(bào)，則這種網(wǎng)絡(luò)仍然滿足“盡最大努力交付”的定義。圖3-17表示的就是主機(jī)H1向主機(jī)H2發(fā)送4個(gè)分組，分組1經(jīng)過節(jié)點(diǎn)A-B-D，分組2經(jīng)過節(jié)點(diǎn)A-B-E-D，分組3經(jīng)過節(jié)點(diǎn)A-E-D，分組4經(jīng)過節(jié)點(diǎn)A-B-C-D，最后到達(dá)目的主機(jī)H2。另外，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可以有多個(gè)主機(jī)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，也就是說還可以有其他主機(jī)間