3.3G网络和协议
3.1. 3G网络
UMTS网络是第三代移动通信的主流体系，它分为R99、R4、R5/R6四个阶段，下面主要介绍相对成熟的R99和R4版本的UMTS网络体系
3.1.1.UMTS R99版本网络体系
UMTS R99版本和GSM的区别在于接入网部分，核心网的结构仍以演进的GSM核心网为基础。UMTS R99版本在GSM的基础上引入了全新的5MHz每载频的宽带码分多址接入网，采纳了功率控制、软切换及更软切换等CDMA关键技术，基站只做基带处理和扩频，接入系统智能集中于RNC统一管理，引入了适于分组数据传输的协议和机制，数据速率可支持144Kbit/s 、384Kbit/s ，理论上可达2Mbit/s新的WCDMA无线接口技术。
基站和RNC之间采用基于ATM的Iub接口，RNC分别通过基于ATM AAL2的Iu-CS和AAL5的Iu-PS分别与核心网的CS域和PS域相连。
3.1.2.UMTS R99版本新增网络节点及其功能
3.1.2.1.RNC
RNC无线网络控制器主要负责无线资源的管理。一面它通过Iu接口同电路域和分组域核心网相连；一面它负责管理和控制Node B，并负责空中接口与UE之间的L1以上的协议处理。在无线接入网络中，它处于承上启下的关键地位。在逻辑上，它和GSM中的BSC相对应。
RNC的主要担任CRNC、SRNC、DRNC三种角色。
RNC的实现以下功能：
●主要支持对WCDMA Node B的控制和管理。
●支持包括Iu承载、Iub承载、Iur承载、无线承载等在内的无线接入资源的管
理和分配。
●支持包括软切换、硬切换、与GSM/GPRS的系统间切换、小区更新、URA更新、
寻呼等各种移动性管理工作，其中包括支持通过Iur接口的宏分集功能。
●支持各种电路域和分组数据业务数据传输。
●支持对控制信令的完整性检查以及对用户数据的加密和解密等安全性功能。
●支持对UE的接入控制、负载过载的拥塞控制等系统接入功能。
●支持广播域广播信息业务。
UMTS R99版本网络体系
3.1.2.2.Node B
UMTS中Node B的主要功能是基带处理和扩频，接入系统的智能性统一集中在RNC进行处理。
Node B的功能有：
●空中接口发送/接收
●调制/解调
●CDMA物理通道编码
●微分集
●差错处理
●闭环功率控制
3.1.1.UMTS R4版本网络体系
UMTS R4版本是在R99版本上引入了软交换的概念。将核心网电路域内（G）MSC实体用（G）MSC Server和MGW来取代，网络采用开放式结构，实现了呼叫控制和承载分离。MSC Server完成呼叫相关的功能，MGW完成媒体转换以及用户业务的传递；语音分组化，UTRAN 与核心网话音承载方式均由分组方式完成，实现了统计复用功能，达到网络带宽动态分配；由于优化了话音编解码转换器，改善了WCDMA系统网络内部话音分组包的时延，提高了话音质量，编解码转换有可能只需在与PSTN的公网网关上实现，同时提高了核心网传输资源的利用率。
支持SS7信令在两个功能实体间通过不同的网络方式传输，包括MTP、ATM、IP网络来传输。
在无线接入网部分，网络结构没有变动，增加的只是一些接口协议的增强功能和特性，主要特性包括低码片速率TDD、UTRA FDD直放站、TDD Node B同步、对Iub和Iur上的AAL2连接的QoS优化、 Iu上RAB(无线接入承载)的QoS协商、Iur和Iub的RRM(无线资源管理)的优化、 Iub、Iur和Iu上的传输承载的修改过程、WCDMA1800/1900和在软切换中的DSCH功率控制的改进。
3.1.2.UMTS R4版本新增网络节点及功能
3.1.2.1.MSC Server/VLR
MSC Server/VLR作为WCDMA核心网电路域业务处理中心，它的主要工作是完成WCDMA 所有电路域的业务处理，主要包含GSM/UMTS MSC中的呼叫控制和移动控制部分，它负责对由移动发起和移动终结的电路域的呼叫控制，接收用户/网络信令，并将它转化为网络/网络信令。此外它还保存移动用户的业务数据和与CAMEL有关的数据，对应于MGW，它是电路域业务处理的控制面。
MSC Server还保存移动用户的业务数据和与CAMEL有关的数据。
MSC Server/VLR功能有：
●用户移动性管理：包括位置更新、切换/重定位功能等；
●WCDMA电路域业务处理：包括语音业务、短消息、电路型数据业务等；
●MGW资源控制和管理：主要为电路型业务分配资源；
●进行用户跟踪；
●计费管理；
●作为互通MSC（IWMSC），它提供短消息中心的接口，支持短消息向短消息中心提交；
●作为汇接MSC（TMSC）：MSC具有转接呼叫的功能；
●用户信息管理：存储当前控制区域中活动用户动态信息（例如位置信息等）和签约
信息；
UMTS R4版本网络体系
3.1.2.2.MGW
MGW连接PSTN/PLMN和UTRAN，是PSTN/PLMN网络的传输终结点，通过Iu－CS与UTRAN 连接。MGW可以接收来自电路交换网的承载通道，也可以接收来自于分组网络的媒体流，是电路域业务处理的传输承载处理中心，为UMTS提供必要的传输资源。在Iu接口上，MGW 可以支持媒体转换、承载控制以及净荷处理，可以支持CS业务的不同的Iu接口类型（基于AAL2/ATM或基于RTP/UDP/IP）。MGW处于用户平面。
MGW功能如下：
完全依从H.248协议要求，可以通过该协议控制管理MGW资源；
●支持RNC、BSC的接入（用户面）；
●支持各种媒体流的传输；
●完成各种媒体流之间的格式转换，如IP->PCM，PCM->IP等转换；
●支持用户面数据传输和用户面相关协议处理，包括UP面协议处理、语音编解
码等处理；
●支持DTMF、TONE等资源的处理；
●支持回声抑制功能。
3.2. 3G接口
WCDMA网络具有以下主要接口：
●Uu接口：UE与Node B之间的接口
●Iub接口：Node B与RNC之间的接口
●Iur接口：RNC与RNC之间的接口
●Iu－CS接口：RNC与MSC之间的接口
●Iu－PS接口：RNC与SGSN之间的接口
●B接口：MSC（Server）与VLR之间的接口
●C接口：MSC（Server）与HLR之间的接口
●D接口：GMSC（server）与HLR之间的接口
●E接口：MSC与MSC之间的接口
●Gc接口：GGSN与HLR之间的接口
●Gi接口：GGSN与外部数据网之间的接口
●Gn接口：SGSN与GGSN之间的接口
●Gr接口：SGSN与HLR之间的接口
●Gs接口：SGSN与MSC/VLR之间的接口
●Nc接口：MSC（Server）与GMSC（Server）之间的接口
●Nb接口：MGW与MGW之间的接口
●Mc接口：MSC（Server）与MGW之间的接口
下面主要介绍WCDMA与GSM相比新增加的接口。
3.2.1.Iub接口
Iub接口介于Node B和RNC之间，主要功能有：
●管理Iub传输资源：AAL2连接；
●Node B的管理与维护：包括Iub链路管理、小区配置管理、无线网络测量、
资源事件管理、一般的传输通道管理、无线资源管理、无线网络配置等；
●系统信息管理；
●通用信道话务管理：接纳控制、数据传输、功率管理等；
●专用信道话务管理：无线链路管理、无线链路监测、信道分配/释放、数据传
输等；
●共享信道话务管理：信道的分配/拆除、功率管理、传输信道管理、数据传输、
无线链路管理、动态物理链路分配；
●定时与同步管理：传输通道同步、Node B和RNC节点同步、Node B之间的同
第二章计算机网络体系结构与协议 【打算课时】 4课时（教材第二、三章） 2.1网络通信协议 2.1.1 协议（protocol）教材P29 网络传送是个专门复杂的过程，为了实现计算机之间可靠地交换数据，许多工作要协调（如发送信号的数据格式，通信协调与出错处理，信号编码与电平参数，传输速度匹配等）。 假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据，由于各个厂家有其各自的实现方法，这些设备可能不完全兼容，它们相互之间不可能识不和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家
的专有技术和设备，在网络互连的今天已不可行。另一种方法确实是制定一套实现互连的规范（标准），即所谓“协议”。该标准同意每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造，当按同一协议制造的设备连入同一网络时，它们完全兼容，仿佛是由同一厂家生产的一样。 【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范，即通信技术标准（也是软硬件厂商开发网络产品的标准） 协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此“讲什么”（含义），语法规定“如何讲”（格式），时序关系则规定了信息交流的次序（顺序）。 P29 实际上，生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件，都必须有“协议”（例：讲话/赛跑） 廖鸿鹏《NT Server 4.0建站指南》：“当一个中国人碰上一个日本
人时，假如中国人讲他的中文，日本人讲他的日文，那么可能两个 人确实是讲到天黑，都可不能有什么结果……网络上各节点之间若 需要传送数据时，也要有一个共通的语言，这确实是通信协议”。 理论上只要有一套协议即可，但由于网络技术在不断进展，应用领域在不断拓宽，加上历史的缘故（７０年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”，纷纷推出自己的网络通信协议，既为网络技术的进展作出了贡献，亦造成协议品种杂多的局面），因此目前一套统一可用的网络协议。 正如理论上人类只要一种语言就能够相互沟通，但实际上却有许许多多的语言存在一样。 学习网络的重要任务之一确实是了解各种常用的通信协议。关于网络开发/集成工程师，则需要深入理解甚至精通工程中所涉及到的各种协议。 用于一般网络用户，则只需明白访问网络资源你的系统或机器上需要配备何种协议，而无须明白这些协议的具体含义。 封闭的协议——协议内容（规范）不对公众公布
3.3G网络和协议 3.1. 3G网络 UMTS网络是第三代移动通信的主流体系，它分为R99、R4、R5/R6四个阶段，下面主要介绍相对成熟的R99和R4版本的UMTS网络体系 3.1.1.UMTS R99版本网络体系 UMTS R99版本和GSM的区别在于接入网部分，核心网的结构仍以演进的GSM核心网为基础。UMTS R99版本在GSM的基础上引入了全新的5MHz每载频的宽带码分多址接入网，采纳了功率控制、软切换及更软切换等CDMA关键技术，基站只做基带处理和扩频，接入系统智能集中于RNC统一管理，引入了适于分组数据传输的协议和机制，数据速率可支持144Kbit/s 、384Kbit/s ，理论上可达2Mbit/s新的WCDMA无线接口技术。 基站和RNC之间采用基于ATM的Iub接口，RNC分别通过基于ATM AAL2的Iu-CS和AAL5的Iu-PS分别与核心网的CS域和PS域相连。 3.1.2.UMTS R99版本新增网络节点及其功能 3.1.2.1.RNC RNC无线网络控制器主要负责无线资源的管理。一面它通过Iu接口同电路域和分组域核心网相连；一面它负责管理和控制Node B，并负责空中接口与UE之间的L1以上的协议处理。在无线接入网络中，它处于承上启下的关键地位。在逻辑上，它和GSM中的BSC相对应。 RNC的主要担任CRNC、SRNC、DRNC三种角色。 RNC的实现以下功能： ●主要支持对WCDMA Node B的控制和管理。 ●支持包括Iu承载、Iub承载、Iur承载、无线承载等在内的无线接入资源的管 理和分配。 ●支持包括软切换、硬切换、与GSM/GPRS的系统间切换、小区更新、URA更新、 寻呼等各种移动性管理工作，其中包括支持通过Iur接口的宏分集功能。 ●支持各种电路域和分组数据业务数据传输。 ●支持对控制信令的完整性检查以及对用户数据的加密和解密等安全性功能。 ●支持对UE的接入控制、负载过载的拥塞控制等系统接入功能。 ●支持广播域广播信息业务。
网络体系结构与网络协议 《易经》说:“天地万物 , 阴阳五行 , 相生相克 , 周而复始 , 皆有规律可循”。为了使世间各种事情有条不紊、规律的朝着人们所期待的方向行进, 我们总是喜欢发现规律、总结规律、创造规定、利用规律。如此一来,当前人在考虑计算机网络的通信与资源交互时,必然要创造出统一遵守的计算机通信与资源交互的规定,以方便人们使用计算机进行有条不紊的大规模的数据、资源交换。 如此,人们就制定了大量的标准,这些标准规定了计算机网络通信与数据交换所需的共同遵守的条规, 这些标准就是协议。大量的各种各样的协议共同构成了一套完整的体系。由于大量的协议体系过于复杂, 于是人为的将这套协议体系划分为几个层次, 这样一来, 大量的协议就容易分门别类的化整为零, 将协议一层一层的实现。由计算机互联通信所需的功能,,划分成定义明确的层次,规定了同层次进程通信的协议和相邻层之间的接口服务 (接口可理解为下层与上层交互的门户,下层通过接口向上层提供特定的服务。这些层、同层进程通信的协议及相邻层接口统称为网络体系结构。 在学习网络体系结构和协议时,不免要和 RFC 打交道。 RFC 是 tcp/ip协议族 的标准文档,里面写有 4000多个协议的定义。在那么多的协议中, tcp 、 ip 协议可以说是互联网最基本的两个通信协议, tcp/ip的五层分层原理应用十分常见。这五层,从上往下依次是:应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。它们之间的通信服务类型可分为面向连接服务和无连接服务, 混合上确认机制, 共有四种服务类型。分别是面向连接确认服务、无连接确认服务、面向连接不确认服务和无连接不确认服务。根据通信要求, 权衡效率与可靠性后, 可选择合适的通信服务类型。 在最高层应用层里,有 FTP 协议、 Telnet 协议、 HTTP 协议、 DNS 协议等等。在传输层中,有著名的 TCP 和 UDP 协议。 在下层网络层里面,有 IP 协议、 ICMP 协议、 IGMP 协议、 ARP 协议、 RARP 等协议。
目录 LTE知识点梳理（一）：LTE网络架构及协议 (2) 1.1 移动通信系统的发展 (2) 1.2 LTE概述 (2) 1.2.1 LTE的主要技术特点 (2) 1.2.2 LTE设计目标 (3) 1.3 LTE网络架构 (3) 1.3.1 E-UTRAN（接入网） (4) 1.3.2 EPC核心网 (5) 1.3.3 LTE网络特点 (6) 1.4 LTE无线接口协议栈 (6) 1.4.1 LTE协议栈的三层 (6) 1.4.2 LTE协议栈的两个面： (7) 1.4.3 协议栈架构 (8) 1.5网络接口 (8)
LTE知识点梳理（一）：LTE网络架构及协议 1.1 移动通信系统的发展 在学习LTE技术之前，我们需要简单了解一下移动通信系统的发展过程， 第一代移动通信技术（1G）是指采用蜂窝技术组网、仅支持模拟语音通信的移动电话标准，其制定于上世纪80 年代，主要采用的是模拟技术和频分多址技术。 第二代移动通信技术（2G）区别于第一代，使用了数字传输取代模拟传输，根据其特点主要分为两大类，分别是起源于欧洲基于TDMA的GSM系统和起源于美国基于CDMA技术的IS95系统。在技术的不断推进下，又出现了以GPRS、CDMA20001X为特征的2G升级版2.5G，它的业务包括了语音业务、低速数据业务。 第三代移动通信技术（3G）的最大特点是在数据传输中使用分组交取代了电路交换，电路交换使手机与手机之间进行语音等数据传输，而分组交换则将语音等转换为数字格式并通过互联网进行包括语音、视频和其他多媒体内容在内的数据包传输。高度数据业务则是3G的主要特征，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。 但是，随着社会的发展，2/3G 网络语音收入下降，网络成本高。营运商需要在吸引用户、增加收入的同时，大幅度降低网络建设和营运成本。话费赚钱时代结束，流量经营正成为核心。LTE 通过提升带宽，发掘新业务来弥补语音业务的下降；降低每 bit 成本来控制网络成本。而LTE 能带来更加流畅和便利的移动业务，大宽带确保了用户体验。 下面将给大家介绍4G LTE技术。 1.2 LTE概述 LTE是Long Term Evolution的缩写，全称应为3GPP Long Term Evolution，中文一般译为3GPP长期演进技术，为第三代合作伙伴计划（3GPP）标准。 3GPP 发布的第一个LTE版本为R8版本，实际为 3.9G ，并不是真正意义上的4G技术，而是3G向4G技术发展过程中的一个过渡技术，是被称为3.9G的全球化标准，它通过采用OFDM（正交频分复用）和MIMO（多输入多输出）作为无线网络演进的标准，改进并且增强了3G的空中接入技术。这些技术的运用，使其能获得更高的峰值速率。对于LTE技术的研究历来已久，我国的LTE项目是基于3G时代的TD-SCDMA技术和WCDMA技术发展起来的，那么，其对应的也将发展成为TD-LTE和FD-LTE技术。后续的 R9/R10 版本为 LTE Advanced 才是实际的 4G 网络。 1.2.1 LTE的主要技术特点 LTE有如下主要技术特点： （1）实现灵活的频谱带宽配置，支持1.25-20MHz的可变带宽； （2）采用OFDM，MIMO等先进技术支持更高的用户传输速率，20M带宽时，实现下行峰值速率100Mbps和上行峰值速率50Mbps； （3）频谱利用率是HSPA（高速分组接入，是WCDMA的其中一种规范）的2-4倍，用户平均吞吐量（吞吐量指上下行流量）是HSPA的2-4倍；
第10章网络协议体系结构：优点和缺点 2 0世纪早期，社会学家G e o r ge Herbert Mead研究了语言对人类的影响，最终得出结论：人类的理解力之所以能够活跃起来，主要是因为我们有语言。语言帮助我们发现周围环境的内涵并搞清它的意义。网络协议对网络起类似的作用，它为完全不同的系统提供共同的用于通信的环境。L A N协议使得网络通信电缆上传递的简单的电子信号变得有意义。没有协议，网络通信是不可能存在的。为了让两个工作站能够充分地进行通信，他们必须使用相同的协议，就像两个人如果使用相同的语言，才能够更好地进行交流。使用协议也能够使网络设备能够更多地了解它们所在的网络环境，并且从大量的网络电缆、连接器以及其他连接设备中了解它们的意义。如果你对于协议如何使得网络有意义方面有疑问的话，则可以想一想当你的工作站上的一个关键的协议被删除时，对你的通信能力所产生的影响就会知道了。你将注意到你的工作站不能再像以前那样进行通信了，它甚至看不见使用已被删除的协议的其他设备了。 阅读完本章并完成练习后，您将能够： ? 解释在小型和大型L A N中使用的关键协议。 ? 判断在一个给定的L A N中使用哪一个协议，以及在同一个L A N中实现多个协议。 ? 在一个工作站上安装L A N协议。 ? 解释关键的WA N协议。 ? 判断哪一个WA N协议会与一个L A N上使用的协议兼容。 L A N协议就像一个本地语言或方言，它们使得你不需要做任何努力就可以在相互连接的设备之间进行交换。WA N协议就像一个国际语言，它使得通信能够跨越一个L A N的边界到处旅游，使得一个远程工作站或L A N能够与另一个L A N进行通信。本章研究最常用的L A N和WA N协议，说明每一个协议的优点和缺点。一些协议，包括T C P/I P和AT M，在前面的章节已经讨论过了，在这里只概括一下。其他协议对于你而言都是新的，如N e t B E U I，它是用在小型L A N上的，还有点到点协议，它是一个WA N协议，通常被个人用来连接到他们的公司或者学术L A N上。 10.1 LAN协议 一个局域网可以单独传输多个网络协议，或者组合两个、三个或多个协议。网络设备，例如路由器，通常建立起来后能够自动配置自己，这是通过辨认不同的协议完成的(根据该路由器使用的操作系统)。例如，一个以太网L A N可能为一个大型机计算机提供一个协议，而为N o v e l l服务器提供一个不同的协议，又为Windows NT服务器提供另外一个协议(见图1 0-1)。可能建立一个桥式路由器为自己自动识别并配置它自己，这样它传递一些协议并作为其他设备的一个桥梁。在一个网络上拥有多个L A N协议的优点是这样一个网络可以在同一个L A N上完成许多不同的功能，如使得I n t e r n e t访问成为可能，以及访问大型机计算机及服务器。缺点是一些协议是以广播的方式进行操作的，这意味着它们经常发送包，以便识别网络上的设备，
3.3G网络和协议 3.1.3G网络 UMTS网络是第三代移动通信的主流体系，它分为R99、R4、R5/R6四个阶段，下面主要介绍相对成熟的R99和R4版本的UMTS网络体系 3.1.1.UMTS R99版本网络体系 UMTS R99版本和GSM的区别在于接入网部分，核心网的结构仍以演进的GSM核心网为基础。UMTS R99版本在GSM的基础上引入了全新的5MHz每载频的宽带码分多址接入网，采纳了功率控制、软切换及更软切换等CDMA关键技术，基站只做基带处理和扩频，接入系统智能集中于RNC统一管理，引入了适于分组数据传输的协议和机制，数据速率可支持144Kbit/s 、384Kbit/s ，理论上可达2Mbit/s新的WCDMA无线接口技术。 基站和RNC之间采用基于A TM的Iub接口，RNC分别通过基于A TM AAL2的Iu-CS 和AAL5的Iu-PS分别与核心网的CS域和PS域相连。 3.1.2.UMTS R99版本新增网络节点及其功能 3.1.2.1.RNC RNC无线网络控制器主要负责无线资源的管理。一面它通过Iu接口同电路域和分组域核心网相连；一面它负责管理和控制Node B，并负责空中接口与UE之间的L1以上的协议处理。在无线接入网络中，它处于承上启下的关键地位。在逻辑上，它和GSM中的BSC 相对应。 RNC的主要担任CRNC、SRNC、DRNC三种角色。 RNC的实现以下功能： ●主要支持对WCDMA Node B的控制和管理。 ●支持包括Iu承载、Iub承载、Iur承载、无线承载等在内的无线接入资源的管 理和分配。 ●支持包括软切换、硬切换、与GSM/GPRS的系统间切换、小区更新、URA更 新、寻呼等各种移动性管理工作，其中包括支持通过Iur接口的宏分集功能。 ●支持各种电路域和分组数据业务数据传输。 ●支持对控制信令的完整性检查以及对用户数据的加密和解密等安全性功能。 ●支持对UE的接入控制、负载过载的拥塞控制等系统接入功能。 ●支持广播域广播信息业务。
计算机网络体系结 构与协议 1
第二章计算机网络体系结构与协议 【计划课时】 4课时(教材第二、三章) 2.1网络通信协议 2.1.1 协议(protocol) 教材P29 网络传送是个很复杂的过程,为了实现计算机之间可靠地交换数据,许多工作要协调(如发送信号的数据格式,通信协调与出错处理,信号编码与电平参数,传输速度匹配等)。 假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据,由于各个厂家有其各自的实现方法,这些设备可能不完全兼容,它们相互之间不可能识别和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家的专有技术和设备,在网络互连的今天已不可行。另一种方法就是制定一套实现互连的规范(标准),即所谓”协议”。该标准允许每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造,当按同一协议制造的设备连入同一网络时,它们完全兼容,仿佛是由同一厂家生产的一样。 【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范,即通信技术标准(也是软硬件厂商开发网络产品的标准) 协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此”讲什么”(含义),语法规定”如何讲”(格式),时序关系则规定了信息交流的次序(顺序)。 P29
实际上,生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件,都必须有”协议”(例:讲话/赛跑) 廖鸿鹏
网络体系结构与网络协议 《易经》说：“天地万物,阴阳五行,相生相克,周而复始,皆有规律可循”。为了使世间各种事情有条不紊、规律的朝着人们所期待的方向行进，我们总是喜欢发现规律、总结规律、创造规定、利用规律。如此一来，当前人在考虑计算机网络的通信与资源交互时，必然要创造出统一遵守的计算机通信与资源交互的规定，以方便人们使用计算机进行有条不紊的大规模的数据、资源交换。 如此，人们就制定了大量的标准，这些标准规定了计算机网络通信与数据交换所需的共同遵守的条规，这些标准就是协议。大量的各种各样的协议共同构成了一套完整的体系。由于大量的协议体系过于复杂，于是人为的将这套协议体系划分为几个层次，这样一来，大量的协议就容易分门别类的化整为零，将协议一层一层的实现。由计算机互联通信所需的功能，，划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协议和相邻层之间的接口服务（接口可理解为下层与上层交互的门户，下层通过接口向上层提供特定的服务）。这些层、同层进程通信的协议及相邻层接口统称为网络体系结构。 在学习网络体系结构和协议时，不免要和RFC打交道。RFC是tcp/ip协议族的标准文档，里面写有4000多个协议的定义。在那么多的协议中，tcp、ip协议可以说是互联网最基本的两个通信协议，tcp/ip的五层分层原理应用十分常见。这五层，从上往下依次是：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。它们之间的通信服务类型可分为面向连接服务和无连接服务，混合上确认机制，共有四种服务类型。分别是面向连接确认服务、无连接确认服务、面向连接不确认服务和无连接不确认服务。根据通信要求，权衡效率与可靠性后，可选择合适的通信服务类型。 在最高层应用层里，有FTP协议、Telnet协议、HTTP协议、DNS协议等等。在传输层中，有著名的TCP和UDP协议。 在下层网络层里面，有IP协议、ICMP协议、IGMP协议、ARP协议、RARP 等协议。 在数据链路层，这个层次为待传送的数据加入一个以太网协议头，并进行CRC 编码，为最后的数据传输做准备。PPP协议、Ethernet协议、HDLC（高级链路控制协议）等协议在这一层。 最低层物理层，属于硬件层次。负责网络的传输，这个层次的定义包括网线的制式，网卡的定义等等。所以有些书并不把这个层次放在tcp/ip协议族里面，因为它几乎和tcp/ip协议的编写者没有任何的关系。 发送协议的主机从上自下将数据按照协议封装，而接收数据的主机则按照协议从得到的数据包解开，最后拿到需要的数据。 为了便于理解网络体系结构层次与协议，以下从最底层开始向最高层依次作出说明。 物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输，主要为数据端设备提供传送数据通路、传输数据。这一层的媒介有：光纤、电缆、信道、路由器、中继器、交换机、网卡（也工作在数据链路层）甚至插头和双绞线等，都属于物理层的媒介。传输时数据单位为比特。物理层的设计解决了所有物理接口特性不一致的问题。 数据链路层有三个目的：1为IP模块发送和接收IP数据报；2为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答；3为RARP发送RARP请求和接收RARP应答。
网络体系结构与网络协议 网络体系结构与网络协议是网络技术中两个最基本的概念。本章将从层次、服务与协议的基本概念出发，对OSI参考模型、TCP／IP 协议与参考模型，以及网络协议标准化与制定国际标准的组织进行介绍。 学习要求： ●掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念。 ●掌握：网络体系结构的层次化研究方法。 ●掌握：OSI参考模型及各层的基本服务功能。 ●掌握：TCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本服务 功能与主要协议。 ●了解：OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较。 ●了解：网络协议标准组织，RFC文档、Internet草案与 Internet 协议标准的制定过程。 计算机网络的四个重要的概念 协议（protocol） 层次（layer） 接口（interface） 体系结构（architecture） 计算机网络是由多个互联的结点组成的，结点之间需要不断地交换数据与控制信息。要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约定好的规则。一个协议就是一组控制数据
通信的规则。这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序。 哲学家-翻译-秘书结构 网络协议的概念 网络协议是为网络数据交换而制定的规则、约定与标准； 网络协议的三要素：语义、语法与时序： 语义：用于解释比特流的每一部分的意义； --表示做什么 语法：语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序的意义； --表示要怎么做
时序：事件实现顺序的详细说明。 --表示什么时候做 社会上存在的邮政系统 协议(Protocol) ●协议是一种通信规约。 ●为了保证计算机网络中大量计算机之间要有条不紊地交换 数据，必须制定一系列的通信协议。 层次（layer） 层次是人们对复杂问题处理的基本方法； 将总体要实现的很多功能分配在不同层次中； 对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定； 不同的系统分成相同的层次； 不同系统的最低层之间存在着“物理”通信； 不同系统的对等层次之间存在着“虚拟”通信；
第二章计算机网络体系结构与协议
第二章计算机网络体系结构与协议 【计划课时】4课时(教材第二、三章 2.1网络通信协议 2.1.1 协议(protocol教材P29 网络传送是个很复杂的过程,为了实现计算机之间可靠地交换数据,许多工作要协调(如发送信号的数据格式,通信协调与出错处理,信号编码与电平参数,传输速度匹配等。 假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据,由于各个厂家有其各自的实现方法,这些设备可能不完全兼容,它们相互之间不可能识别和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家的专有技术和设备,在网络互连的今天已不可行。另一种方法就是制定一套实现互连的规范(标准,即所谓“协议”。该标准允许每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造,当按同一协议制造的设备连入同一网络时,它们完全兼容,仿佛是由同一厂家生产的一样。 【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范,即通信技术标准(也是软硬件厂商开发网络产品的标准 协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此“讲什么”(含义,语法规定“如何讲”(格式,时序关系则规定了信息交流的次序(顺序。P29 实际上,生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件,都必须有“协议”(例:讲话/赛跑廖鸿鹏《NT Server 4.0建站指南》:“当一个中国人碰上一个日本人时,如果中国人说他的中文,日本人说他的日文,那么恐怕两个人就是讲到天黑,都不会有什么结果……网络上各节点之间 若需要传送数据时,也要有一个共通的语言,这就是通信协议”。
理论上只要有一套协议即可,但由于网络技术在不断发展,应用领域在不断拓宽,加上历史的原因(7 0年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”,纷纷推出自己的网络通信协议,既为网络技术的发展作出了贡献,亦造成协议品种杂多的局面,所以目前一套统一可用的网络协议。 正如理论上人类只要一种语言就可以相互沟通,但实际上却有许许多多的语言存在一样。 学习网络的重要任务之一就是了解各种常用的通信协议。对于网络开发/集成工程师,则需要深入理解甚至精通工程中所涉及到的各种协议。 用于普通网络用户,则只需知道访问网络资源你的系统或机器上需要配备何种协议,而无须知道这些协议的具体含义。 封闭的协议——协议内容(规范不对公众公布 开放的协议——协议内容对公众公布 NT4.0可同时具有5种协议,犹如一个懂最常用的五国语言的人,在世界各地旅行,便畅行无阻。 2.1.2 常用的网络通信协议 有三个最具影响力的团体为网络通信制定了各自的协议:
第二章计算机网络体系结构与协议 【计划课时】4课时(教材第二、三章 2.1网络通信协议 2.1.1 协议(protocol教材P29 网络传送是个很复杂的过程,为了实现计算机之间可靠地交换数据,许多工作要协调(如发送信号的数据格式,通信协调与出错处理,信号编码与电平参数,传输速度匹配等。 假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据,由于各个厂家有其各自的实现方法,这些设备可能不完全兼容,它们相互之间不可能识别和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家的专有技术和设备,在网络互连的今天已不可行。另一种方法就是制定一套实现互连的规范(标准,即所谓“协议”。该标准允许每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造,当按同一协议制造的设备连入同一网络时,它们完全兼容,仿佛是由同一厂家生产的一样。 【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范,即通信技术标准(也是软硬件厂商开发网络产品的标准 协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此“讲什么”(含义,语法规定“如何讲”(格式,时序关系则规定了信息交流的次序(顺序。P29 实际上,生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件,都必须有“协议”(例:讲话/赛跑廖鸿鹏《NT Server 4.0建站指南》:“当一个中国人碰上一个日本人时,如果中国人说他的中文,日本人说他的日文,那么恐怕两个人就是讲到天黑,都不会有什么结果……网络上各节点之间 若需要传送数据时,也要有一个共通的语言,这就是通信协议”。
理论上只要有一套协议即可,但由于网络技术在不断发展,应用领域在不断拓宽,加上历史的原因(7 0年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”,纷纷推出自己的网络通信协议,既为网络技术的发展作出了贡献,亦造成协议品种杂多的局面,所以目前一套统一可用的网络协议。 正如理论上人类只要一种语言就可以相互沟通,但实际上却有许许多多的语言存在一样。 学习网络的重要任务之一就是了解各种常用的通信协议。对于网络开发/集成工程师,则需要深入理解甚至精通工程中所涉及到的各种协议。 用于普通网络用户,则只需知道访问网络资源你的系统或机器上需要配备何种协议,而无须知道这些协议的具体含义。 封闭的协议——协议内容(规范不对公众公布 开放的协议——协议内容对公众公布 NT4.0可同时具有5种协议,犹如一个懂最常用的五国语言的人,在世界各地旅行,便畅行无阻。 2.1.2 常用的网络通信协议 有三个最具影响力的团体为网络通信制定了各自的协议: ·OSI(开放系统互连,Open Systems Interconnection协议
142计算机网络 (142-301214-J01062-1) > 作业 > 进行测验： 第2章 网络体系结构与网络协议测试 进行测验： 第2章 网络体系结构与网络协议测试 名称 第2章 网络体系结构与网络协议测试 说明 第二章 网络体系结构与网络协议测试 计时测验 该测试装备有 1 小时计时器。窗口右上角显示已用时间。 将出现 1 分钟警告。 多次尝试 该测试允许进行多次尝试。 强制完成 该测试必须现在完成。 <=""> 问题完成状态： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 问题 1 1 分 保存 以下关于OSI 环境中数据传输过程的描述中错误的是______ A. 整个过程不需要用户介入 B. 目的主机逐层按照各层的协议读取报头，执行协议规定的动作 C. 表示层只进行数据的格式交换，不增加协议头 D. 源主机应用进程产生的数据从应用层向下纵向逐层传送 问题 2 1 分 保存 以下关于物理层基本概念的捕述中错误的是______ A. 数据传输单元是字节 B. 为通信的主机之间建立、管理和释放物理连接
C. 实现比特流的透明传输 D. OSI参考模型的最低层 问题3 1 分 保存 以下关于网络协议与协议要素的描述中错误的是______ A. 语义表示要做什么 B. 协议表示网络功能是什么 C. 语法表示要怎么做 D. 时序表示做的顺序 问题4 1 分 保存 以下关于网络体系结构的研究方法优点的描述中错误的是______。 A. 允许隔层通信是OSI参考模型灵活性的标志 B. 各层之间相互独立 C. 易于实现和标准化 D. 实现技术的变化都不会对整个系统工作产生影响 问题5 1 分 保 存以下关于传输层特点的描述中错误的是______ A. UDP是一种不可靠的、无连接的传输层协议 B. TCP是一种可靠的、面向连接、面向字节流的传输层协议 C. 协议数据单元是分组
1-24论述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。 答：综合OSI 和TCP/IP 的优点，采用一种原理体系结构。各层的主要功能： 物理层物理层的任务就是透明地传送比特流。（注意：传递信息的物理媒体，如双绞 线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0 层。）物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。 数据链路层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。 网络层网络层的任务就是要选择合适的路由，使发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。 运输层运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务，使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。 应用层应用层直接为用户的应用进程提供服务。 1-25试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。答：电视，计算机视窗操作系统、工农业产品 1-26 试解释以下名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。 答：实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。 客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。 客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。 协议栈:指计算机网络体系结构采用分层模型后,每层的主要功能由对等层协议的运行来实现,因而每层可用一些主要协议来表征,几个层次画在一起很像一个栈的结构. 对等层:在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层. 协议数据单元:对等层实体进行信息交换的数据单位. 服务访问点:在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方.服务访问点SAP是一个抽象的概念,它实体上就是一个逻辑接口. 1-26试解释everything over IP 和IP over everthing 的含义。 答：TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务（所谓的everything over ip） 允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行（所谓的ip over everything） 第二章物理层 2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？ 答：物理层要解决的主要问题： （1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这 些差异，只考虑完成本层的协议和服务。 （2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺 序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。 （3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路 物理层的主要特点： （1）由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物 理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI 的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传 输媒体接口的机械，电气，功能和规程特性。 （2）由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。 2-02 归层与协议有什么区别？答：规程专指物理层协议 2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。 答：源点：源点设备产生要传输的数据。源点又称为源站。 发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。 接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。 终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。终点又称为目的站 传输系统：信号物理通道 2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。 答：数据：是运送信息的实体。 信号：则是数据的电气的或电磁的表现。 模拟数据：运送信息的模拟信号。 模拟信号：连续变化的信号。 数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。 数字数据：取值为不连续数值的数据。 码元(code)：在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。 单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。 半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。