33
物理层的机械特性：
物理连接时所采用 的连接器的几何尺 寸、插针和插孔数 量及排列顺序等。
物理层的电气特性：
在物理连接上传输二进制比 特流时，线路上信号电压的 高低、阻抗的匹配、传输速 率和距离的限制。
物理层的功能特性：
物理接口上各条信号线 的功能分配和确切定义。
物理层的规程特性：
利用信号线进行二进制 比特流传输的一组操作 过程，即各信号线的工 作规则和先后顺序。
流量控制：发送端的数据发送速度大于接受端的数据 接收速度时，就需要放慢发送端的发送速度。
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数据链路层的物理地址（网卡地址）寻址
节点 1 2 3 4
物理地址
A
B DT DATA 尾部控制信息 源地址
C A D 数据帧 目的地址
D

节点1的物理地址为A，若节点1要给节点4发 送数据，那么在数据帧的头部要包含节点1和 节点4的物理地址，在帧的尾部还有差错控制 信息（DT）。
就像编程时把问题分解为很多小的模块来 解决一样。
9

我们把计算机网络的层次划分及各层协 议的集合称为计算机网络体系结构，简 称网络体系结构。
10
举
例
图2-1 邮政系统分层模型
11

邮政系统实际上是就是一种分层结构，整个 系统可分为三层：用户子系统、邮局子系统、 运输子系统。 信件在邮政系统中的传输过程?

实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软 件进程。
对等层：两个不同系统的同名层次。 对等实体：位于不同系统的同名层次中的 两个实体。

每一层协议就是这一层对等实体之 间互相通信的规则。
17



组成计算机网络体系结构的各层功能相对独 立，又相互联系。 同一系统间各相邻层的关系（垂直方向）： 下层为上层提供服务，上层利用下层提供的 服务完成自已的功能。服务描述了每一层的 功能。接口定义了某层提供的服务如何被高 层访问，即同一计算机的不同功能层之间的 通信规则。 网络中同等层之间的通信规则（水平方向） 就是该层使用的协议，如有关第N层的通信 规则的集合，就是第N层的协议。协议是每 一层功能的实现方法。

以两个人使用信件进行信息交流为例 (见下页图)
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对等层通信示例：中德教师之间的对话
发信人
信件内容
对信件内容的共识
P3
对信件如何传递的共识
信件内容 收信人
邮政局
邮件地址 货物地址
P2
对货物如何运输的共识
邮件地址 邮政局
货物地址
运输系统
P1 公路，铁路，航空
问题： 1、收信人与发信人之间、邮政局之间，他们是在直接通信吗？ 2、邮政局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ 3、邮政局、收发信人各使用谁提供的什么服务？

拨号（甲拨乙的电话号码） 振铃（乙的电话就会响） 接听（乙选择接听电话） 电话号码的格式就是语法，电话号码格式： 长途区号+市话号码） 这一系列的动作：拨号、振铃和接听，就是 语义的例子。 动作的先后顺序就是时序。
7
…..
1. 2. 3.
2.2 计算机网络体系结构
1. 2.
3.
网络体系结构的概念 网络层次体系结构要解决的问题 网络层次体系结构中的几个概念
29
无连接的服务

无连接的服务，无须在两个对等实体间事先 建立连接，计算机可以随时向网络发送数据。 类似于邮政系统的通信过程。 传输的每个分组中必须包含目的地址；会出 现分组的丢失、重复和失序。 适用于短报文的传输。
30
2.3 OSI参考模型


70年代出现了许多网络体系结构，如果IBM的 SNA，DEC的DNA，Univac的DDA等。 为了打破不同计算机厂商不同的网络体系结 构的封闭性，真正解决网络间的互连互通问 题，国际标准化组织ISO于70年代末提出了一 个试图使各种计算机在世界范围内互连成网 的标准框架，即著名的开放系统互连参考模 型（OSI/RM）。 各生产厂商可根据OSI参考模型的标准设计自 己的产品。
26
服务原语分为以下四种类型：




请求（Request）：服务用户向服务提供者请求一定 的服务。如建立连接、发送数据、释放连接、报告状 态。源（N+1)层—>源（N）层 指示（Indication）：服务提供者向服务用户提示某种 状态。如连接指示、输入数据、释放连接。 目的（N） 层—>目的（N+1)层 响应（Response）： 服务用户响应先前的指示原语。 如接受连接或释放连接。 目的（N+1)实体—>目的 （N）实体 确认（Confirm） 服务用户收到服务提供者关于它的 请求的答复。 源（N）实体—>源（N+1）实体
27
服务形式

从通信角度看，各层所提供的服务有两种形 式：面向连接的服务和无连接的服务。
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面向连接的服务



所谓“连接”，是指在同等层的两个同等实 体间所建立的逻辑通路。利用建立的连接进 行传输的方式即是面向连接的服务。 虚电路(对应于电话交换中的电路交换）：建 立连接、传输数据（连接标识）、释放连接。 适用于数据量大、实时性要求高的传输应用 场合。
5
2. 协议的组成

网络协议的要素： – 语法（如何讲）
数据和控制信息的格式及编码
– 语义（讲什么）
通信过程的说明，它规定了需要发出何种控制信 息、完成何种控制动作以及作出何种响应来完成 通信过程。
– 时序（讲话的顺序） 定义通信过程中先做什么，后做什么，以及速度
匹配等。
6
打电话（甲给乙打电话）
14
2.网络层次体系结构要解决的问题
1.网络应该具有哪些层次？每一层的 功能是什么？（分层与功能） 2.各层之间的关系是怎样的？它们如 何进行交互？（服务与接口） 3.通信双方的数据传输要遵循哪些规 则？（协议）
层次结构方法包括三个内容：分层及每层功能，服务 与层间接口，协议。
15
16
3、网络层次体系结构中的几个概念
38
5. 会话层


会话层（Session Layer）又称为会晤层， 是OSI参考模型的第5层，其功能是提供一种 有效的方法，以组织并协商不同计算机上的 两个应用程序之间的会话，并管理它们之间 的数据交换。 用户或进程间的一次连接称为一次会话。 传送信息的基本单位：报文，但与传输层的 报文有本质的区别。 典型协议：ISO 8326/8327。
34
2. 数据链路层


数据链路层（Data Link Layer）是OSI参考 模型的第2层，它的主要功能是实现无差错 的传输服务，包括建立、维持和拆除数据链 路；将信息按一定格式组装成帧；差错控制 功能和简单的流量控制功能。 传送信息的基本单位：帧。 典型协议：一类是面向字符的传输控制协议， 如二进制同步通信协议规程（BSC）；另一 类是面向比特的传输控制协议，如高级数据 链路控制规程（HDLC）。
8
1. 网络体系结构的概念


两台计算机之间要进行通信，中间可能要通 过许多通信设备，整个过程可能是相当复杂 的，所以要设计一个单一的通信协议实现通 信功能会非常的复杂。 为了降低协议设计的复杂性，通常采用层次 结构的方法，即将整个通信功能划分成若干 层，每一层都都解决一个小的单一的问题， 可完成一定的功能，每一层都有每一层的通 信协议，这就构成了网络层次体系结构。
37
4. 传输层



传输层（Transport Layer）是OSI参考模型 的第4层，它的主要功能是完成网络中不同 主机上的用户进程之间可靠的数据传输。 传输层连接是真正端到端的。此外，传输层 还要提供差错处理、流量控制、多路复用、 分流等功能。 传送信息的基本单位：报文。 典型协议：TCP协议、UDP协议和ISO 8072/8073等。
18

每一层对于相邻的上一层是透明的，即上一 层只知道该层提供那些服务，并调用它，而 并不知道该层功能具体如何实现。
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对等层通信
网络体系结构不同主机的对等层之间并 不直接通信。 实际上，每一层必须依靠相邻层提供 的服务来与另一台主机的对应层通信。

– 上层使用下层提供的服务—Service user – 下层向上层提供服务—Service provider
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数据多层封装
段头
封装
拆封
数据
数据
数据
段
网络头
段头
数据
数据包
帧头
网络头
段头
数据
帧尾
帧
011101000011000010100101111010110
比特 电脉冲
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服务原语


相邻的两层，下层为上层提供服务，上层利用 下层提供的服务完成自已的功能。上层可看成 是下层的用户，下层是上层的服务提供者。 层间的服务在形式上是由一种原语（或操作） 来描述的。在同一系统中，N+1层实体向N层 实体请求服务时，服务用户（服务请求者）和 服务提供者之间要进行信息交互，交互的信息 即为服务原语。这些原语供用户实体访问该服 务或向用户实体报某事件的发生。
协议头

数
据
发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的 地址的信封中发送，还要写明用航空或挂 号…。
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网络体系结构中每一层都要依靠下一层提供的 服务。
为了提供服务，下层把上层的PDU作为本层的数 据封装，然后加入本层的头部（和尾部）。头部中 含有完成数据传输所需的控制信息。 这样，数据自上而下递交的过程实际上就是不 断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程 就是不断拆封的过程。由此可知，在物理线路上传 输的数据，其外面实际上被包封了多层“信封”。 但是，某一层只能识别由对等层封装的“信封 ”，而对于被封装在“信封”内部的数据仅仅是拆 封后将其提交给上层，本层不作任何处理。