3 现代通信网技术
§ 2.1 网络协议及其功能
• • • • • • • 封装 . 连接控制 流量控制 差错控制 寻址 复用 附加服务 这些功能通过网络的各层实现，网络的每一层不一定具有上述全部 功能，可以完成其中一部分功能，但不同层可以具有相同的功能。下面 对上述功能分别予以介绍。 1. 分段和组装 在应用层转移数据的逻辑单元称为消息，应用实体之间以消息的形 式或者以连接数据流的形式发送数据，较低层的协议需要把数据分为较 小的，长度受限的数据块，这个过程称之为分段，通常把在这两个实体 之间按照协议交换的数据块称为协议数据单元(PDU)，在接收侧重新把 数据组装成消息。 现代通信网技术 4
§ 2.1 网络协议及其功能
对数据进行分段的理由可以归纳如下： (1)通信子网只能接收一定长度的数据块，例如ATM网络的数据单元的长 度固定为53个字节，以太网传送的数据单元最大长度为1526字节， 为了有效地实现数据通过网络传送，必须对数据流进行分段，便于 在长度上和网络中的数据单元进行适配。 (2) 对长度较小的协议数据单元进行差错控制可以更加有效，利用较小 的数据单元，当需要重传时，只需重传较少的比特数。 (3) 对于共享信道的传输系统，对数据流进行分段可以使各个终端得到 更为均等的传输机会。 (4) 对数据进行分段，只要求接收实体分配较小的缓冲区。 当然对数据流进行分段也会带来不利的一面，主要有： (1) 数据单元长度越小，控制信息在整个单元中占的比例则越大，会降 低传输的效率。 (2) 数据单元越小，处理机中断的次数越多，且处理时间越长，会增加 网络的时延。
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§ 2.1 网络协议及其功能
（1）连接建立：协议实体一方发生建立连接请求，在简单协议中接收实体 或者同意建立连接请求，或者拒绝该请求，如果同意建立连接，则连接 继续进行下去，否则终止连接的建立过程。在复杂的协议中，可以允许 双方进行协商。 （2） 数据传送：连接建点后，请求方发送数据，接受方发送确认，完成数 据传送。 (3) 连接拆除：数据传送结束后，请求方发送终止连接请求，接收方发送接 受终止连接。面向连接的数据传送的一个重要特征是序号的利用，对于P UD的发送均按照预定的序号进行，发送和接收实体根据传送的序号可 以支持以下三项功能：流量控制、差错控制和数据单元的重组。 4. 流量控制 流量控制是指接收实体对发送实体送出的数据单元的数量或速率进行限制。 以避免数据单元的丢失和网络的拥塞。 被广泛采用的流量控制方式之一是滑动窗口控制，它的方法是向发送实体 设置一个发送单元的限制值，这个数值规定了没有收到确认信息之前，允许 发送实体送出的数据单元的最大值。为了更有效地对流量进行控制，流量 控制协议可以设置在协议不同的层次上。
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§ 2.1 网络协议及其功能
2. Байду номын сангаас装
在分段形成的数据块上增加控制信息的过程称为封装，这是协议要 完成的主要功能之一，当网络存在多层协议时，需要按层次进行封装 控制信息主要包括三个部分： (1) 地址码——发送或接收端的地址。 (2) 错误检测码——包含某种校验序列，对收到的一段信息进行校验。 (3) 协议控制——对流量和差错进行控制的信息。 3. 连接控制 数据通信分为无连接和面向连接两种通信方式。在无连接的方式 中，每个协议数据单元传送的过程中进行独立处理：在面向连接的方 式中要在两个实体之间建立一个逻辑关系，然后对PDU通过建立的连 接进行有序的传送。 面向连接的通信过程可以分为三个阶段：
第二章
通信网的体系结构
通信网的体系结构是从功能出发把通信网划分成若干个层次，每一 层完成特定的功能，层与层之间通过标准的协议和接口交换信息而完 成通信过程，它是一种用抽象的方法观察网络内部功能的一种分层化 结构，是一种高度结构化的网络描述与设计技术，可见，建立通信网 的体系结构的目的是为了实现通信设备的制造和通信网络建设的标准 化，为此，国际标准化组织ISO和ITU-T制订了一系列用于开放系统互 联的协议标准。 在通信网中协议是通信双方必须要遵守的规则，网络的协议是设计和 开发通信设备和通信系统的基础，首先，讨论协议、协议的功能和协 议的结构，将按照分层的观点来分析和考察网络协议，讨论作为分层 基础的OSI参考模型和网络体系结构，OSI模型在通信网中的应用，同 时讨论另一类常用的ICP/IP协议模型，并讨论新一代的通信网的网络体 系结构——即宽带网体系结构。
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§ 2.1 网络协议及其功能
5. 差错控制 差错控制技术是用来对协议数据单元中的数据和控制信息进行保护的。包 括两方面的内容，一方面是对收到的数据进行校验，在出错的情况下对整 个PDU重新进行传输，另一方面，利用定时器进行控制，当超出规定的时 间没有收到确认信号则重新传输。和流量控制一样，差错控制分布在系统 的各个部分。 6. 寻址 在通信系统中，寻址是一个复杂的过程，涉及的因素较多，主要有以下 几个方面： (1) 寻址的级别：是指寻址和通信协议的层次有关，在不同的层次上，有 相应的地址和寻址方法。 (2) 寻址范围：在面向连接的通信系统中，利用连接识别符进行寻址，识 别符所指的寻址范围是不同的。 (3) 连接识别符：在进行连接时，采用一次特定的符号(码字)来标识已建 立的连接，这有利于减小比特开销、选路、复用和状态信息的利用。
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§ 2.1 网络协议及其功能
2.1.1 网络协议概述 通信双方的两个实体之间一组管理数据交换的规则称为通信协议。它 是通信双方必须遵守的共同的约定，例如双方必须使用相同的格式，采 用一致的时序来发送和接收信息等。 所谓实体是包含在通信系统中的能够发送和接收信息的某个部分，例 如，用户的应用程序、文件的转移包、数据库管理系统、电子邮件系统 和通信终端等。 通信协议是双方实体共同遵守的规则，它的主要内容有： 语法——包括数据格式、编码和信号等级。 语义——包括数据的内容和含义以及用于协调的控制信息和差错控制。 定时——包括速率匹配和排序。 2.1.2 网络协议的功能 网络协议具有以下主要功能： • 分段和重组