( public)网:向全社会提供服务 数据交换功能:通过节点到节点的转接,将用户数据由源站送到终点 ( private)网:专为某一行业或部门服务 交换节点的交换方式:电路交换,报文交换,分组交换 一)电路交换( circuit switching) 根据用户的通信要求,通过交换节点在两站之间建立一条专用的通信 线路。 交换节点 日仁 Laal urea 生鱼 (一)数据通信过程 1.建立电路数据通信之前,首先建立站之间的物理连接 2.数据传输按照传输规程,进行数据传输 计算机酒信网示素图 3.拆除电路传输结束,拆除物理连接 通信过程与电话交换相似 第二节数据通信网的交换方式(第四章第五节) (a) cireuit swathing 数据通信网的基本概念 数据通信网 计算机网络中的通信子网 网络节点(node)交换设备 链路(link)传输设备 )终端设备 交换络示意图 电路交换传输过程示意图 3.通信子网所涉及的内容 (二)电路交换的特点 1)网络内部 数据传输之前,必须建立物理连接 网络结构,交换方式,控制协议等。 两站必须同时空闲可用 2)接入方式 建立连接的时延长,传输时延可忽略 站(终端设备)接入网络的方式。 电路一旦建立,在拆线之前为通信双方所独占 、交换方式 网络过载时会产生呼损 网络交换节点的作用: 数据的编码、格式和传输控制与网络节点无关 作为用户站入网的接口(网络边界节点):.完成数据交换功能 优点和缺点:
公用（public）网：向全社会提供服务。 专用（ private ）网：专为某一行业或部门服务。 第二节数据通信网的交换方式（第四章第五节） 一、数据通信网的基本概念 1．数据通信网 计算机网络中的通信子网。 2．构成 网络节点（node）交换设备 链路（link）传输设备 站（station）终端设备 3．通信子网所涉及的内容 1）网络内部 网络结构，交换方式，控制协议等。 2）接入方式 站（终端设备）接入网络的方式。 二、交换方式 网络交换节点的作用： 作为用户站入网的接口（网络边界节点）；.完成数据交换功能。 数据交换功能：通过节点到节点的转接，将用户数据由源站送到终点 站。 交换节点的交换方式：电路交换，报文交换，分组交换。 一）电路交换（circuit switching） 根据用户的通信要求，通过交换节点在两站之间建立一条专用的通信 线路。 （一）数据通信过程 1．建立电路数据通信之前，首先建立站之间的物理连接； 2．数据传输按照传输规程，进行数据传输； 3．拆除电路传输结束，拆除物理连接。 通信过程与电话交换相似。 电路交换传输过程示意图 （二）电路交换的特点 .数据传输之前，必须建立物理连接； .两站必须同时空闲可用； .建立连接的时延长，传输时延可忽略； .电路一旦建立，在拆线之前为通信双方所独占； .网络过载时会产生呼损； .数据的编码、格式和传输控制与网络节点无关。 优点和缺点：
优点:传输时延小,传输效率高,网络对数据的格式和编码的类型没 message switching 有限制。 缺点:电路建立时延较长,电路利用率低,可能产生呼损,要求通信 双方同时空闲可用,要求通信双方的信息格式 编码类型、传输速率、同步方式通信规程应完全兼容 数据通信网早期使用的一种方式 )报文交换( message switching) (一)交换方式 基本思想:存储转发 ser data 数据发送前,不必建立站与站之间的连接 发送站将要发送的数据(报文)附上接收站地址,送往与之连接的节 点交换机: 节点机接收并暂存报文,按地址选择通往目的站的下一节点,然后发 出。按照此方法,由节点到节点,一直送到终点站。报文必须按照 定的格式进行组织 (a)Circuit switching cessing 报文交换传输过程示意图 线路利用率高 不必建立站与站之间的连接 不要求收发站同时可用 不会产生呼损,但可能产生较大传输时延: 交换网内可执行速率和码制的转换 User data 可实现同报通信: 交换机存储容量要求 三)分组交换( packet switching) 综合电路交换和报文交换的优点,将其缺陷减少到最小,产生了分组 交换 )基本思想 采用存储-转发的交换方式 对入网的数据单位长度加以限制,超出限定长度的报文分解为较小的 数据单位后逐次发送 分解后的数据单位称为分组( packet),是网络传输、交换、流量控 制及差错控制的基本单位 电路交换传输过程示意图 User data
优点：传输时延小，传输效率高，网络对数据的格式和编码的类型没 有限制。 缺点：电路建立时延较长，电路利用率低，可能产生呼损，要求通信 双方同时空闲可用，要求通信双方的信息格式、 编码类型、传输速率、同步方式通信规程应完全兼容。 数据通信网早期使用的一种方式。 二）报文交换（message switching） （一）交换方式 基本思想：存储转发 方法： .数据发送前，不必建立站与站之间的连接； .发送站将要发送的数据（报文）附上接收站地址，送往与之连接的节 点交换机； .节点机接收并暂存报文，按地址选择通往目的站的下一节点，然后发 出。按照此方法，由节点到节点，一直送到终点站。报文必须按照一 定的格式进行组织。 电路交换传输过程示意图 报文交换传输过程示意图 （二）特点 .线路利用率高； .不必建立站与站之间的连接； .不要求收发站同时可用； .不会产生呼损，但可能产生较大传输时延； .交换网内可执行速率和码制的转换 .可实现同报通信； .交换机存储容量要求大。 三）分组交换（packet switching） 综合电路交换和报文交换的优点，将其缺陷减少到最小，产生了分组 交换。 （一）基本思想 .采用存储-转发的交换方式； .对入网的数据单位长度加以限制，超出限定长度的报文分解为较小的 数据单位后逐次发送； .分解后的数据单位称为分组（packet），是网络传输、交换、流量控 制及差错控制的基本单位
数据分组示意图 传输前,需在两站之间建立电路,该电路建立后,并不为收发站所独 (二)传输过程 占,故称虚电路 发送站:将数据分组,在每一分组附加所需的控制信息后,发往交换网络节点对分组进行存储转发,转发路径是已经建立的虚电路 节点 传输结束后,拆除虚电路。 交换节点:对分组进行存储,转发(处理方式依不同的分组交换方式通信过程分为三各阶段 而不同)。 (1)建立虚电路 接收站:依次从交换节点接收分组,去掉控制信息,按序号进行装配,(2)数据传输:(发送站,节点,接收站) 恢复报文。 (3)拆除虚电路。 两种不同的分组交换方式:数据报和虚电路。 1.数据报( datagram 网络节点处理分组的方式与报文交换相似: 传输前不需建立连接,发送站依次将附有接收站地址的分组送往发送 节点; 组是节点传输、交换、控制的独立数据单位,节点根据各链路的忙 闲程度分别进行处理,同一报文的分组可沿不同路径到终点站,因此 到达的时延不同,且不按序 虚电路分组交换示意图(a) acket-switching 数据报分组交换示意图(a) 虚电路分组交换示意图(b) 国画圆/ Packet-switching network 数据报分组交换示意图(b) 虚电路分组交换传输过程示意图数据报分组交换传输过程示意图 (三)特点 传输速度快(与报文交换相比 传输质量高(与电路交换相比) .可靠性高(数据报迂回) 信道利用率高 交换传输过程示意图d-u 分组交换传输过程示意 (四)三种交换方式的比较 报文交换传输过程示意图 数据报分组交换传输过程示意图 2.虚电路( virtual circuit)
数据分组示意图 （二）传输过程 发送站：将数据分组，在每一分组附加所需的控制信息后，发往交换 节点。 交换节点：对分组进行存储，转发（处理方式依不同的分组交换方式 而不同）。 接收站：依次从交换节点接收分组，去掉控制信息，按序号进行装配， 恢复报文。 两种不同的分组交换方式：数据报和虚电路。 1．数据报（datagram） 网络节点处理分组的方式与报文交换相似： .传输前不需建立连接，发送站依次将附有接收站地址的分组送往发送 节点； .分组是节点传输、交换、控制的独立数据单位，节点根据各链路的忙 闲程度分别进行处理，同一报文的分组可沿不同路径到终点站，因此 到达的时延不同，且不按序。 数据报分组交换示意图（a） 数据报分组交换示意图（b） 报文交换传输过程示意图 数据报分组交换传输过程示意图 2．虚电路（virtual circuit） .传输前，需在两站之间建立电路，该电路建立后，并不为收发站所独 占，故称虚电路； .网络节点对分组进行存储转发，转发路径是已经建立的虚电路； .传输结束后，拆除虚电路。 通信过程分为三各阶段： （1）建立虚电路； （2）数据传输；（发送站，节点，接收站） （3）拆除虚电路。 虚电路分组交换示意图（a） 虚电路分组交换示意图（b） 虚电路分组交换传输过程示意图 数据报分组交换传输过程示意图 （三）特点 .传输速度快（与报文交换相比） .传输质量高（与电路交换相比） .可靠性高（数据报迂回） .信道利用率高 （四）三种交换方式的比较
换方式 电路交换 报文交换 可将该层取消: 分组交换 (3)易于实现和维护 (4)易于标准化。分层后对每一层的功能及所提供的服务有了明确的 网络时延 接续需一定时延 传输时延长 传输时延较小 规定。 传输时延可忽略 且变化范围大 分层原则 差错控制能力 独立原则:某一层服务不变,其内部的功能结构的变化不影响 时延增加 业务过载反应产生呼损 产生拥塞 生拥塞 其它层。 服务原则:第N层使用第N-1层提供的服务,N层的功能以N-1层 实时性 好 的服务为基础 三、网络体系结构 线路利用率 网络体系结构( architecture):实现通信功能的各个协议的结构化的 习题:4-28,6-1~3 集合。 包括:各层和协议集合。是计算机网络及其部件所应完成的功能的精 第三章计算机网络体系结构 确定义。 第一节协议的概念 功能的实现是遵循体系结构的实现( implementation)的问题。 第二节通信协议的分层结构 体系结构是抽象的,实现则是具体的。 第三节开放系统互连参考模型 第四节TCP/IP网络体系结构 第三节开放系统互连参考模型 OSI/RM: Open System Interconnection/Reference Model 计算机通信网络体系结构 0SI/RM是由国际标准化组织(IS0)提出的关于计算机网络体系结构的 第一节通信协议的概念 国际标准。 、通信协议 参考模型:指OSI是一抽象结构 通信协议:通信各方必须遵守的规则和约 开放系统互连的基本概念 、协议的基本内容 )开放系统 (1)使用共同的语言 1.开放:其含义为只要遵循0SI标准,一个系统就可以和位于世界上 (2)协调一致的操作步骤: 任何地方的、也遵循这一标准的其它任何系统进行通信。 (3)异常情况的处理: 2.系统:在OsI/M中称为实系统( real system)。指能进行信息处 (4)与通信线路的连接:等等 理和(或)信息传输的自治整体 协议的组成要素 3.开放系统:遵循OSI标准的实系统 协议的三要素:语义、语法、定时。 二)0SI的三级抽象 (1)语义( semantics):规定协议元素的类型 在oSI中采用了三级抽象:体系结构,服务定义和协议规范 有何种控制,完成何种操作,作出何种响应) 1.体系结构( architecture) 2)语法( syntax):规定协议元素的结构或格式: 0SI参考模型是0SI标准中的最高一级的抽象,是网络系统在功能上和 (控制信息,数据信息的组成结构及格式) 概念上的抽象模型。 (3)定时( timing):规定通信过程中事件的实现顺序(包括速率匹IS07498是描述OSI体系结构的文件,它定义了一个七层模型 配) 0SI/RM描述了一些概念,用于协调进程间通信标准的制定。是一个为 制定标准而用的概念性框架( framework)。 第二节通信协议的分层结构 2.服务定义( service definition) 分层的概念 较详细地定义了各层所提供的服务 通信协议是一复杂系统,不可能用单一进程或模块实现。将复杂问题1)某一层的服务是该层及其以下各层的一种能力,它通过接口提供给 分解为若干简单问题进行处理。采用分层结构,每一层实现一种相对高一层 独立的功能,用简单模块的集合构成一复杂系统 2)服务定义仅涉及到各层所提供的服务,而与服务的实现无关 分层结构用于数据通信带来的好处: 3)服务定义还定义了层与层之间的抽象接口,以及层与层之间的交互 (1)各层之间相互独立。某一层不必关心其它层如何实现,只需通过需要的服务原语( service primitive)。但并不涉及到接口的实现 间接口使用下层所提供的服务: 3.协议规范( protocol specification) (2)灵活性好。各层采用适当的技术实现,当某一层技术发生变化时 各层的协议规范精确地定义了该层应发出的控制信息以及解释这些控 只要接口关系保持不变,就不会影响其它层:当某层的功能不需要时,制信息的过程。是OSI标准中最低级的抽象。(在三级抽象中,最高级
习题：4-28,6-1～3 第三章 计算机网络体系结构 第一节协议的概念 第二节通信协议的分层结构 第三节开放系统互连参考模型 第四节 TCP/IP 网络体系结构 计算机通信网络体系结构 第一节通信协议的概念 一、通信协议 通信协议：通信各方必须遵守的规则和约定。 二、协议的基本内容 （1）使用共同的语言； （2）协调一致的操作步骤； （3）异常情况的处理； （4）与通信线路的连接；等等。 三、协议的组成要素 协议的三要素：语义、语法、定时。 （1）语义（semantics）：规定协议元素的类型； （有何种控制，完成何种操作，作出何种响应） （2）语法（syntax）：规定协议元素的结构或格式； （控制信息，数据信息的组成结构及格式） （3）定时（timing）：规定通信过程中事件的实现顺序（包括速率匹 配）。 第二节通信协议的分层结构 一、分层的概念 通信协议是一复杂系统，不可能用单一进程或模块实现。将复杂问题 分解为若干简单问题进行处理。采用分层结构，每一层实现一种相对 独立的功能，用简单模块的集合构成一复杂系统。 分层结构用于数据通信带来的好处： （1）各层之间相互独立。某一层不必关心其它层如何实现，只需通过 层间接口使用下层所提供的服务； （2）灵活性好。各层采用适当的技术实现，当某一层技术发生变化时， 只要接口关系保持不变，就不会影响其它层；当某层的功能不需要时， 可将该层取消； （3）易于实现和维护。 （4）易于标准化。分层后对每一层的功能及所提供的服务有了明确的 规定。 二、分层原则 独立原则：某一层服务不变，其内部的功能结构的变化不影响 其它层。 服务原则：第 N 层使用第 N-1 层提供的服务，N 层的功能以 N-1 层 的服务为基础。 三、网络体系结构 网络体系结构（architecture）：实现通信功能的各个协议的结构化的 集合。 包括：各层和协议集合。是计算机网络及其部件所应完成的功能的精 确定义。 功能的实现是遵循体系结构的实现（implementation）的问题。 体系结构是抽象的，实现则是具体的。 第三节开放系统互连参考模型 OSI/RM：Open System Interconnection/Reference Model OSI/RM 是由国际标准化组织（ISO）提出的关于计算机网络体系结构的 国际标准。 参考模型：指 OSI 是一抽象结构。 一、开放系统互连的基本概念 一）开放系统 1．开放：其含义为只要遵循 OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上 任何地方的、也遵循这一标准的其它任何系统进行通信。 2．系统：在 OSI/RM 中称为实系统（real system）。指能进行信息处 理和（或）信息传输的自治整体。 3．开放系统：遵循 OSI 标准的实系统。 二）OSI 的三级抽象 在 OSI 中采用了三级抽象：体系结构，服务定义和协议规范。 1．体系结构（architecture） OSI 参考模型是 OSI 标准中的最高一级的抽象，是网络系统在功能上和 概念上的抽象模型。 ISO7498 是描述 OSI 体系结构的文件，它定义了一个七层模型。 OSI/RM 描述了一些概念，用于协调进程间通信标准的制定。是一个为 制定标准而用的概念性框架（framework)。 2．服务定义（service definition） 较详细地定义了各层所提供的服务。 1）某一层的服务是该层及其以下各层的一种能力，它通过接口提供给 高一层。 2）服务定义仅涉及到各层所提供的服务，而与服务的实现无关。 3）服务定义还定义了层与层之间的抽象接口，以及层与层之间的交互 需要的服务原语（service primitive）。但并不涉及到接口的实现。 3．协议规范（protocol specification） 各层的协议规范精确地定义了该层应发出的控制信息以及解释这些控 制信息的过程。是 OSI 标准中最低级的抽象。（在三级抽象中，最高级
抽象的约束最弱,越到低级约束越严格,越具体。协议规范具有最严三、0SI/N中的重要概念 格的约束。)即使对协议规范有更多、更严格的约束,仍然允许采用 )开放系统互连环境 不同的方法去实现同一个协议。 0SI环境是与系统互连有关的部分。如206页6-8图所示。图中粗线 方框内的部分0SI环境。包括:计算机中表示0SI/RM的七个层 OSI/RM及其各层的主要功能 次和中继开放系统。 ) OSI/RM 0SI采用7层结构,自下而上编号为17。 “ Appacataan luyer prut= 7应用层 .Presentatonlaver prntmcal--- 6表示层 Sewiet-laver protocal 5会话层 spat- Lyer pew 4运翰层 IA-n 3网络层 2数据链路层 1物理层 该图说明了如下几个概念 1.在一个计算机内,与互连有关的部分,才处于互连环境之内(计算 )各层的主要功能 机中表示OSI/RM的七个层次) 1.物理层( physical layer) 2.数据通信网中的交换节点只包含下三层,这三层都在0SI环境之内, 为上一层提供物理连接,以便在物理介质上透明地传送比特流。 表示节点的这三个层次称为中继开放系统 物理层规定了设备间的物理接口特性标准和传输介质上无结构的比特3.0SI环境不包括数据通信网中的传输介质 流的传输规则。在物理层传送的数据单位是比特。 4.网络环境包括0SI/M中的14层(包括中继开放系统)和整个网 2.数据链路层( data link layer) 络传输介质。(0SI/NM中的下四层加上物理介质)(图6-8中虚线框中 在物理连接之上,向上一层提供点到点的数据链路连接,保证相邻节的部分) 点间可靠的数据传输。具体包括:同步,差错控制,流量控制,链路5.在互连过程中,每个用户(或其应用进程)只能看到自身和自己的 管理等功能.数据链路层传输的数据单位是帧( frame)。 本地系统管理模块,以及通过第7层看到对方用户的映像。其它细节 3.网络层( network layer 都被屏蔽。 实现对通信子网的控制,按地址选择适当的节点和路由,向上一层提6.信息传输过程 供端到端的连接,将数据由发送站送到接收站。包括路由选择,建立、发送端应用进程发送数据,由发送端第η层传到第1层:经过网络的 保持和终止中间节点的连接,流量控制、拥塞控制等功能,若通信在传输介质到达交换节点:从交换节点的第1层送到第3层,完成路由 不同的网络之间进行时,还应提供网间互连功能。网络层传送的数据选择后又由第三层传到第1层:经过传输介质送到接收端:从接收端 单位是分组( packet) 的第1层传到第7层,最后送达应用进程 4.运输层( transport layer) SYSIEM 为上一层提供端到端的可靠的、透明的数据传输服务。运输层是一个 端到端的层次,对上层屏蔽了网络层极其以下各层的细节。在运输层 一=“ Mppllcauiun layer proseal-==== 数据传送的单位是报文。 5.会话层( session layer) 为应用进程间的通信提供控制结构,在两个相互通信的进程之间建立、 组织和协调其交互 6.表示层( presentation layer) 为应用进程提供应用代码和格式的转换,消除不同系统间的语义差异 nata lant- 对传送的信息加密,压缩等亦为该层的功能 7.应用层( application layer) 为用户提供对0SI环境的访问(使用),是用户和0sI之间的接口。 Physieal media Ler OsI ACcESS
抽象的约束最弱，越到低级约束越严格，越具体。协议规范具有最严 格的约束。）即使对协议规范有更多、更严格的约束，仍然允许采用 不同的方法去实现同一个协议。 二、OSI/RM 及其各层的主要功能 一）OSI/RM OSI 采用 7 层结构，自下而上编号为 1~7。 二）各层的主要功能 1．物理层（physical layer） 为上一层提供物理连接，以便在物理介质上透明地传送比特流。 物理层规定了设备间的物理接口特性标准和传输介质上无结构的比特 流的传输规则。在物理层传送的数据单位是比特。 2．数据链路层（data link layer） 在物理连接之上，向上一层提供点到点的数据链路连接，保证相邻节 点间可靠的数据传输。具体包括：同步，差错控制，流量控制，链路 管理等功能.数据链路层传输的数据单位是帧（frame）。 3．网络层（network layer） 实现对通信子网的控制，按地址选择适当的节点和路由，向上一层提 供端到端的连接，将数据由发送站送到接收站。包括路由选择，建立、 保持和终止中间节点的连接，流量控制、拥塞控制等功能，若通信在 不同的网络之间进行时，还应提供网间互连功能。网络层传送的数据 单位是分组（packet)。 4．运输层（transport layer） 为上一层提供端到端的可靠的、透明的数据传输服务。运输层是一个 端到端的层次，对上层屏蔽了网络层极其以下各层的细节。在运输层 数据传送的单位是报文。 5．会话层（session layer） 为应用进程间的通信提供控制结构，在两个相互通信的进程之间建立、 组织和协调其交互。 6．表示层（presentation layer） 为应用进程提供应用代码和格式的转换，消除不同系统间的语义差异。 对传送的信息加密，压缩等亦为该层的功能。 7．应用层（application layer） 为用户提供对 OSI 环境的访问（使用），是用户和 OSI 之间的接口。 ACCESS 三、OSI/RM 中的重要概念 一）开放系统互连环境 OSI 环境是与系统互连有关的部分。如 206 页 6-8 图所示。图中粗线 方框内的部分 OSI 环境。包括：计算机中表示 OSI/RM 的七个层 次和中继开放系统。 该图说明了如下几个概念： 1．在一个计算机内，与互连有关的部分，才处于互连环境之内（计算 机中表示 OSI/RM 的七个层次）。 2．数据通信网中的交换节点只包含下三层，这三层都在 OSI 环境之内， 表示节点的这三个层次称为中继开放系统。 3．OSI 环境不包括数据通信网中的传输介质。 4．网络环境包括 OSI/RM 中的 1~4 层（包括中继开放系统）和整个网 络传输介质。（OSI/RM 中的下四层加上物理介质）（图 6-8 中虚线框中 的部分） 5．在互连过程中，每个用户（或其应用进程）只能看到自身和自己的 本地系统管理模块，以及通过第 7 层看到对方用户的映像。其它细节 都被屏蔽。 6．信息传输过程 发送端应用进程发送数据，由发送端第 7 层传到第 1 层；经过网络的 传输介质到达交换节点；从交换节点的第 1 层送到第 3 层，完成路由 选择后又由第三层传到第 1 层；经过传输介质送到接收端；从接收端 的第 1 层传到第 7 层，最后送达应用进程