Ⅰ 計算機網路體系結構、協議、介面、服務的定義
體系結構主要是OSI和TCP/IP協議,是一種網路語言,決定數據的格式和傳輸的一組規則或者一組慣例介面,主要是負責上層和下層之間的服務訪問點服務,下層要為上層提供服務
Ⅱ 網路體系分層的概念,並對OSI參考模型和TCP/IP協議的體系結構加以說明
你問的問題比較籠統,所以回答比較長:
計算機網路系統是由各種各樣的計算機和終端設備通過通信線路連接起來的復雜系統。在這個系統中,由於計算機類型、通信線路類型、連接方式、同步方式、通信方式等的不同,給網路各結點的通信帶來諸多不便。要使不同的設備真正以協同方式進行通信是十分復雜的。要解決這個問題,勢必涉及通信體系結構設計和各廠家共同遵守約定標准等問題,這也即計算機網路體系結構和協議問題。
1 協議的分層結構
兩個系統間的通信是一個十分復雜的過程,因此其相關協議的設計、實現和調試過程也是極其復雜的。為了減少這一過程的復雜性,通常網路協議都按結構化的層次方式來組織,功能根據相互間的依賴(調用)關系分別由各層完成。每一層都建立在它的下層之上。不同的網路,其層的數量、內容和功能不盡相同,但在所有的網路中,除最高層以外的每一層都是通過層間介面向上一層提供預定的服務,而上一層無須了解這種服務是怎樣實現的。
層次結構較詳細的描述如下:.第N層的實體可以且只能使用(N-1)層提供的服務;第N層的功能是定義在第(N-1)層功能基礎上的。.第N層(不包括最高層)向第(N+1)層提供服務,此服務不僅包括第N層本身的功能,還包括由下層服務提供的功能總和。.最低層只提供而不使用服務,是提供服務的基礎;最高層只接受服務而不提供服務;中間層既是下一層的用戶,又是上一層服務的提供者。.各層只與相鄰層發生關系,因此僅在相鄰層間設有介面。.按照協議相互通信的兩個實體,必須位於相同層中。在不同系統中同一層的實體叫做對等實體。
劃分層次時,首先應該考慮的是劃分的合理性,然後再考慮應劃分的層次數,確定每個層次的特定功能及不同相鄰層次間的介面。當兩個系統相互通信時,實際上是各自的第N層的對等實體在進行通信。因此,協議總是指某層的協議,對等實體通信所必須遵從的也就是相應層的協議。例如,網路層協議、傳輸層協議、應用層協議等等。協議的關鍵成分是:.語法,包括數據格式、編碼及信號電平等。.語義,包括用於各種數據包包頭及處理的控制信息。.定時,包括速度匹配和排序。
每一對相鄰層之間都有一個介面。介面定義下層向上層提供的原語操作和服務。層和協議的集合被稱為網路體系結構。協議實現的細節和介面的描述都不是體系結構的內容,因為它們都隱藏在機器內部,對外部來說是不可見的。只要機器都能正確地使用全部協議,網路上所有機器的介面不必完全相同。
協議分層的較低層次常常以硬體或固件的方式實現
附:分層結構的相關概念.實體實體是網路中相互通信的主體,或者說每一層中的活動單元,一般可以分為軟體實體和硬體實體。如一個軟體實體可以是一個過程,硬體實體可以是一個智能I/O晶元。.服務服務是指各層向其上一層提供的原語操作。服務原語是實現請求、指示、應答和確認等操作的基本函數。.服務訪問點SAP(Service Access Point)服務訪問點是相鄰層實體之間的邏輯介面,下一層通過服務訪問點向上一層實體提供服務,上一層則通過服務訪問點接受下一層的服務。服務訪問點設置在相鄰兩層的邏輯交界面上。.服務數據單元SDU(Service Data Unit)服務數據單元是指傳送給網路中同層實體的信息。
介面數據單元IDU(Interface Data Unit)
(N+1)層實體通過SAP向N層實體傳遞信息的形式。IDU中包含SDU和一些控制信息。SDU的傳遞就是通過1次或多次IDU的交互傳遞完成的。
.協議數據單元PDU(Protocol Data Unit)
傳送SDU時,較長的SDU可分為若干段傳送,每一段被加上一些協議控制信息,構成一個獨立的單元發送出去。
.面向連接服務
用戶發送信息前先建立與接收者的連接,連接成功後進行信息傳送,然後中斷連接。
.無連接服務
無連接服務是指無上述連接的建立與中斷的過程。每個等待發送的信息本身帶有完整的目的地址,進入網路後,經過系統所選擇的路線傳遞。
關於OSI和TCP/IP
OSI模型本身不是網路體系結構的全部內容,它並未確切地描述用於各層的協議和服務,僅提出每一層應該做什麼。不過OSI已經為各層制定了標准,但並不是參考模型的一部分,而作為單獨的國際標准公布的。
(1) 物理層(Physical Layer)
物理層的任務是為其上一層(即數據鏈路層)提供一個物理連接,保證信息進入信道並在接收方取下,實現透明地傳送比特流。要注意的是傳輸介質不在7個層次之內。在物理層上所傳數據的單位是比特。
(2) 數據鏈路層(Data Link Layer)
數據鏈路層負責在兩個相鄰結點間建立、維護和拆除鏈路,並通過差錯控制、流量控制將不太可靠的物理鏈路改造成無差錯的數據鏈路。該層傳送以幀為單位的數據。每一幀包括一定數量的數據和一些必要的控制信息。
(3) 網路層(Network Layer)
在計算機網路中進行通信的兩個計算機之間可能要經過許多個結點和鏈路,也可能要經過好兒個通信子網。網路層主要是為兩個計算機提供可靠的邏輯線路。該層的數據傳送單位是分組或包。網路層要選擇合適的路由,使發送站的傳輸層所傳下來的分組能夠正確無誤地按照地址找到目的站點,並交付給目的站點的傳輸層。
(4)傳輸層(Transport Layer)
該層是主計算機對主計算機的層次,數據的傳送單位是報文。傳輸層的任務是根據通信子網的特性最佳地利用網路資源,並以可靠和經濟的方式,為源主機和目的主機的會話層之間建立一條傳輸通道,用以透明地傳送報文。
(5)會話層(Session Layer)
會話層可以說是用戶(進程)的入網介面。會話層雖然不參與具體的數據傳輸,但它卻對數據傳輸進行管理。會話層在兩個互相通信的應用進程之間建立、組織和協調其交互活動(即會話)。
(6)表示層(Presentation Layer)
表示層主要解決用戶信息的語法表示和信息加密/解密問題。
(7) 應用層(Application Layer)
應用層是OSI的最高層。應用層確定進程之間通信的性質以滿足用戶的需要。負責用戶信息的語義表示,並在兩個通信者之間進行語義匹配。
TCP/IP參考模型
TCP/IP是20世紀70年代中期,美國國防部為其ARPANET廣域網開發的網路體系結構和協議標准。到80年代它被確定為網際網路的通信協議。TCP/IP雖不是國際標准,但它是為全世界廣大用戶和廠商接受的網路互連的事實標准。TCP/IP參考模型是將多個網路進行無縫連接的體系結構,
TCP/IP是一組通信協議的代名詞,由一系列協議組成的協議簇。它本身指兩個協議集:TCP為傳輸控制協議,IP為互連網路協議。
互連網路層
互連網路層是整個體系結構的關鍵部分,它提供了無連接的分組交換服務。它的主要功能是使主機可以把分組發往任何網路並使分組獨立地傳向目標(可能經由不同的網路)。
互連網路層定義了正式的分組格式和協議,即IP協議。互連網路層的功能就是要把IP分組發送到應該去的地方。分組路由和避免阻塞是這層的主要工作。
3.3.3 傳輸層
功能是使源端和目的端主機上的對等實體可以進行會話。定義了兩個端到端的協議。
1,傳輸控制協議TCP(Transmission Control Protocol)
是一個面向連接的協議,允許從一台機器發出的位元組流無差錯地發往互連網上的其他機器。TCP還要進行處理流量控制。
2,用戶數據報協議UDP(User Datagram Protocol)
是一個不可靠的、無連接協議,用於不需要TCP的排序和流量控制能力而是由自己完成這些功能的應用程序。
應用層
TCP/IP模型沒有會話層和表示層。
應用層包含所有的高層協議。如:虛擬終端協議(TELENET)、文件傳輸協議(FTP)和電子郵件協議(SMTP)。近年來又增加了不少協議,例如:域名系統服務(DNS)用於把主機名映射到網路地址;NNTP協議,用於傳遞新聞文章;還有HTTP協議,用於在萬維網(WWW)上獲得主頁等。
3.3.5 主機至網路層
在互連網路層的下面TCP/IP參考模型沒有真正描述這一部分,只是指出主機必須使用某種協議與網路連接,以便能在其上傳遞IP分組。這個協議未被定義,並且隨主機和網路的不同而不同。
Ⅲ 解釋下列名詞:實體對等層、協議數據單元、服務訪問點
對等層:在網路體系結構中,通信雙方實現同樣功能的層。
協議數據單元:對等層實體進行信息交換的數據單位。
服務訪問點:在同一系統中相鄰兩層的實體進行交互(即交換信息)的地方。
Ⅳ 介面和服務訪問點是一個概念嗎他們的區別是什麼
類似。介面是指為其他實體提供服務的入口,是一個大的范圍。而SAP是指底層對高層的提供服務的一個入口。是對高層的一個邏輯介面。這里的兩個概念就是介麵包含SAP的意思。而介面除了SAP外還有其他。
Ⅳ 計算機網路的幾個名詞解釋
1 計算機網路,是指將地理位置不同的具有獨立功能的多台計算機及其外部設備,通過通信線路連接起來,在網路操作系統,網路管理軟體及網路通信協議的管理和協調下,實現資源共享和信息傳遞的計算機系統.
2 網路拓撲結構是指用傳輸媒體互聯各種設備的物理布局.
3 區域網(Local Area Network),簡稱LAN,是指在某一區域內由多台計算機互聯成的計算機組。「某一區域」指的是同一辦公室、同一建築物、同一公司和同一學校等,一般是方圓幾千米以內。區域網可以實現文件管理、應用軟體共享、列印機共享、掃描儀共享、工作組內的日程安排、電子郵件和傳真通信服務等功能。區域網是封閉型的,可以由辦公室內的兩台計算機組成,也可以由一個公司內的上千台計算機組成。
4 OSI/RM(Open System Interconnection/Reference Model)——開放系統互連參考模型,97年ISO頒布的網路體系結構標准。從低到高分七層:物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。
5 網路體系(Network Architecture):是為了完成計算機間的通信合作,把每台計算機互連的功能劃分成有明確定義的層次,並規定了同層次進程通信的協議及相鄰之間的介面及服務.
6 利用「實體」這個抽象的名詞表示任何可以發送或接收信息的硬體或軟體進程。在許多情況下,實體就是一個特定的軟體模塊。
7 網路協議是網路上所有設備(網路伺服器、計算機及交換機、路由器、防火牆等)之間通信規則的集合,它規定了通信時信息必須採用的格式和這些格式的意義。
8 TCP/IP 是供已連接網際網路的計算機進行通信的通信協議
TCP/IP 指傳輸控制協議/網際協議
TCP/IP 定義了電子設備(比如計算機)如何連入網際網路,以及數據如何在它們之間傳輸的標准。
不好意思了,就知道這么多,其它的你自己在去查查吧。
Ⅵ 計算機網路第一章課後答案
1-01 計算機網路向用戶可以提供那些服務?
答: 連通性和共享
1-02 簡述分組交換的要點。
答:(1)報文分組,加首部
(2)經路由器儲存轉發
(3)在目的地合並
1-03 試從多個方面比較電路交換、報文交換和分組交換的主要優缺點。
答:(1)電路交換:端對端通信質量因約定了通信資源獲得可靠保障,對連續傳送大量數據效率高。
(2)報文交換:無須預約傳輸帶寬,動態逐段利用傳輸帶寬對突發式數據通信效率高,通信迅速。
(3)分組交換:具有報文交換之高效、迅速的要點,且各分組小,路由靈活,網路生存性能好。
1-04 為什麼說網際網路是自印刷術以來人類通信方面最大的變革?
答: 融合其他通信網路,在信息化過程中起核心作用,提供最好的連通性和信息共享,第一次提供了各種媒體形式的實時交互能力。
1-05 網際網路的發展大致分為哪幾個階段?請指出這幾個階段的主要特點。
答:從單個網路APPANET向互聯網發展;TCP/IP協議的初步成型
建成三級結構的Internet;分為主幹網、地區網和校園網;
形成多層次ISP結構的Internet;ISP首次出現。
1-06 簡述網際網路標准制定的幾個階段?
答:(1)網際網路草案(Internet Draft) ——在這個階段還不是 RFC 文檔。
(2)建議標准(Proposed Standard) ——從這個階段開始就成為 RFC 文檔。
(3)草案標准(Draft Standard)
(4) 網際網路標准(InternetStandard)
1-07小寫和大寫開頭的英文名字 internet 和Internet在意思上有何重要區別?
答:(1) internet(互聯網或互連網):通用名詞,它泛指由多個計算機網路互連而成的網路。;協議無特指
(2)Internet(網際網路):專用名詞,特指採用 TCP/IP 協議的互聯網路
區別:後者實際上是前者的雙向應用
1-08 計算機網路都有哪些類別?各種類別的網路都有哪些特點?
答:按范圍:(1)廣域網WAN:遠程、高速、是Internet的核心網。
(2)城域網:城市范圍,鏈接多個區域網。
(3)區域網:校園、企業、機關、社區。
(4)個域網PAN:個人電子設備
按用戶:公用網:面向公共營運。專用網:面向特定機構。
1-09 計算機網路中的主幹網和本地接入網的主要區別是什麼?
答:主幹網:提供遠程覆蓋\高速傳輸\和路由器最優化通信
本地接入網:主要支持用戶的訪問本地,實現散戶接入,速率低。
1-10 試在下列條件下比較電路交換和分組交換。要傳送的報文共x(bit)。從源點到終點共經過k段鏈路,每段鏈路的傳播時延為d(s),數據率為b(b/s)。在電路交換時電路的建立時間為s(s)。在分組交換時分組長度為p(bit),且各結點的排隊等待時間可忽略不計。問在怎樣的條件下,分組交換的時延比電路交換的要小?(提示:畫一下草圖觀察k段鏈路共有幾個結點。)
答:線路交換時延:kd+x/b+s, 分組交換時延:kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b)
其中(k-1)*(p/b)表示K段傳輸中,有(k-1)次的儲存轉發延遲,當s>(k-1)*(p/b)時,電路交換的時延比分組交換的時延大,當x>>p,相反。
1-11 在上題的分組交換網中,設報文長度和分組長度分別為x和(p+h)(bit),其中p為分組的數據部分的長度,而h為每個分組所帶的控制信息固定長度,與p的大小無關。通信的兩端共經過k段鏈路。鏈路的數據率為b(b/s),但傳播時延和結點的排隊時間均可忽略不計。若打算使總的時延為最小,問分組的數據部分長度p應取為多大?(提示:參考圖1-12的分組交換部分,觀察總的時延是由哪幾部分組成。)
答:總時延D表達式,分組交換時延為:D= kd+(x/p)*((p+h)/b)+ (k-1)*(p+h)/b
D對p求導後,令其值等於0,求得p=[(xh)/(k-1)]^0.5
1-12 網際網路的兩大組成部分(邊緣部分與核心部分)的特點是什麼?它們的工作方式各有什麼特點?
答:邊緣部分:由各主機構成,用戶直接進行信息處理和信息共享;低速連入核心網。
核心部分:由各路由器連網,負責為邊緣部分提供高速遠程分組交換。
1-13 客戶伺服器方式與對等通信方式的主要區別是什麼?有沒有相同的地方?
答:前者嚴格區分服務和被服務者,後者無此區別。後者實際上是前者的雙向應用。
1-14 計算機網路有哪些常用的性能指標?
答:速率,帶寬,吞吐量,時延,時延帶寬積,往返時間RTT,利用率
1-15 假定網路利用率達到了90%。試估計一下現在的網路時延是它的最小值的多少倍?
解:設網路利用率為U。,網路時延為D,網路時延最小值為D0
U=90%;D=D0/(1-U)---->D/D0=10
現在的網路時延是最小值的10倍
1-16 計算機通信網有哪些非性能特徵?非性能特徵與性能特徵有什麼區別?
答:征:宏觀整體評價網路的外在表現。性能指標:具體定量描述網路的技術性能。
1-17 收發兩端之間的傳輸距離為1000km,信號在媒體上的傳播速率為2×108m/s。試計算以下兩種情況的發送時延和傳播時延:
(1) 數據長度為107bit,數據發送速率為100kb/s。
(2) 數據長度為103bit,數據發送速率為1Gb/s。
從上面的計算中可以得到什麼樣的結論?
解:(1)發送時延:ts=107/105=100s
傳播時延tp=106/(2×108)=0.005s
(2)發送時延ts=103/109=1µs
傳播時延:tp=106/(2×108)=0.005s
結論:若數據長度大而發送速率低,則在總的時延中,發送時延往往大於傳播時延。但若數據長度短而發送速率高,則傳播時延就可能是總時延中的主要成分。
1-18 假設信號在媒體上的傳播速度為2×108m/s.媒體長度L分別為:
(1)250px(網路介面卡)
(2)100m(區域網)
(3)100km(城域網)
(4)5000km(廣域網)
試計算出當數據率為1Mb/s和10Gb/s時在以上媒體中正在傳播的比特數。
解:(1)1Mb/s:傳播時延=0.1/(2×108)=5×10-10
比特數=5×10-10×1×106=5×10-4
1Gb/s: 比特數=5×10-10×1×109=5×10-1
(2)1Mb/s: 傳播時延=100/(2×108)=5×10-7
比特數=5×10-7×1×106=5×10-1
1Gb/s:比特數=5×10-7×1×109=5×102
(3) 1Mb/s: 傳播時延=100000/(2×108)=5×10-4
比特數=5×10-4×1×106=5×102
1Gb/s:比特數=5×10-4×1×109=5×105
(4)1Mb/s:傳播時延=5000000/(2×108)=2.5×10-2
比特數=2.5×10-2×1×106=5×104
1Gb/s:比特數=2.5×10-2×1×109=5×107
1-19 長度為100位元組的應用層數據交給傳輸層傳送,需加上20位元組的TCP首部。再交給網路層傳送,需加上20位元組的IP首部。最後交給數據鏈路層的乙太網傳送,加上首部和尾部工18位元組。試求數據的傳輸效率。數據的傳輸效率是指發送的應用層數據除以所發送的總數據(即應用數據加上各種首部和尾部的額外開銷)。
若應用層數據長度為1000位元組,數據的傳輸效率是多少?
解:(1)100/(100+20+20+18)=63.3%
(2)1000/(1000+20+20+18)=94.5%
1-20 網路體系結構為什麼要採用分層次的結構?試舉出一些與分層體系結構的思想相似的日常生活。
答:分層的好處:
①各層之間是獨立的。某一層可以使用其下一層提供的服務而不需要知道服務是如何實現的。
②靈活性好。當某一層發生變化時,只要其介面關系不變,則這層以上或以下的各層均不受影響。
③結構上可分割開。各層可以採用最合適的技術來實現
④易於實現和維護。
⑤能促進標准化工作。
與分層體系結構的思想相似的日常生活有郵政系統,物流系統。
1-21 協議與服務有何區別?有何關系?
答:網路協議:為進行網路中的數據交換而建立的規則、標准或約定。由以下三個要素組成:
(1)語法:即數據與控制信息的結構或格式。
(2)語義:即需要發出何種控制信息,完成何種動作以及做出何種響應。
(3)同步:即事件實現順序的詳細說明。
協議是控制兩個對等實體進行通信的規則的集合。在協議的控制下,兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務,而要實現本層協議,還需要使用下面一層提供服務。
協議和服務的概念的區分:
1、協議的實現保證了能夠向上一層提供服務。本層的服務用戶只能看見服務而無法看見下面的協議。下面的協議對上面的服務用戶是透明的。
2、協議是「水平的」,即協議是控制兩個對等實體進行通信的規則。但服務是「垂直的」,即服務是由下層通過層間介面向上層提供的。上層使用所提供的服務必須與下層交換一些命令,這些命令在OSI中稱為服務原語。
1-22 網路協議的三個要素是什麼?各有什麼含義?
答:網路協議:為進行網路中的數據交換而建立的規則、標准或約定。由以下三個要素組成:
(1)語法:即數據與控制信息的結構或格式。
(2)語義:即需要發出何種控制信息,完成何種動作以及做出何種響應。
(3)同步:即事件實現順序的詳細說明。
1-23 為什麼一個網路協議必須把各種不利的情況都考慮到?
答:因為網路協議如果不全面考慮不利情況,當情況發生變化時,協議就會保持理想狀況,一直等下去!就如同兩個朋友在電話中約會好,下午3點在公園見面,並且約定不見不散。這個協議就是很不科學的,因為任何一方如果有耽擱了而來不了,就無法通知對方,而另一方就必須一直等下去!所以看一個計算機網路是否正確,不能只看在正常情況下是否正確,而且還必須非常仔細的檢查協議能否應付各種異常情況。
1-24 論述具有五層協議的網路體系結構的要點,包括各層的主要功能。
答:綜合OSI 和TCP/IP 的優點,採用一種原理體系結構。各層的主要功能:
物理層物理層的任務就是透明地傳送比特流。(注意:傳遞信息的物理媒體,如雙絞
線、同軸電纜、光纜等,是在物理層的下面,當做第0 層。)物理層還要確定連接電纜插頭的定義及連接法。
數據鏈路層數據鏈路層的任務是在兩個相鄰結點間的線路上無差錯地傳送以幀(frame)為單位的數據。每一幀包括數據和必要的控制信息。
網路層網路層的任務就是要選擇合適的路由,使發送站的運輸層所傳下來的分組能夠
正確無誤地按照地址找到目的站,並交付給目的站的運輸層。
運輸層運輸層的任務是向上一層的進行通信的兩個進程之間提供一個可靠的端到端
服務,使它們看不見運輸層以下的數據通信的細節。
應用層應用層直接為用戶的應用進程提供服務。
1-25 試舉出日常生活中有關「透明」這種名詞的例子。
答:電視,計算機視窗操作系統、工農業產品
1-26 試解釋以下名詞:協議棧、實體、對等層、協議數據單元、服務訪問點、客戶、伺服器、客戶-伺服器方式。
答:實體(entity)表示任何可發送或接收信息的硬體或軟體進程。
協議是控制兩個對等實體進行通信的規則的集合。
客戶(client)和伺服器(server)都是指通信中所涉及的兩個應用進程。客戶是服務的請求方,伺服器是服務的提供方。
客戶伺服器方式所描述的是進程之間服務和被服務的關系。
協議棧:指計算機網路體系結構採用分層模型後,每層的主要功能由對等層協議的運行來實現,因而每層可用一些主要協議來表徵,幾個層次畫在一起很像一個棧的結構.
對等層:在網路體系結構中,通信雙方實現同樣功能的層.
協議數據單元:對等層實體進行信息交換的數據單位.
服務訪問點:在同一系統中相鄰兩層的實體進行交互(即交換信息)的地方.服務訪問點SAP是一個抽象的概念,它實體上就是一個邏輯介面.
1-27 試解釋everything over IP 和IP over everthing 的含義。
TCP/IP協議可以為各式各樣的應用提供服務 (所謂的everything over ip)
答:允許IP協議在各式各樣的網路構成的互聯網上運行(所謂的ip over everything)
Ⅶ 計算機網路體系結構中都包括
當研究開放系統中的信息交換時,往往使用實體(entity)這一較為抽象的名詞表示任何可發送或接收信息的硬體或軟體進程。在許多情況下,實體就是一個特定的軟體模塊。協議是控制兩個對等實體(或多個實體)進行通信的規則的集合。協議的語法方面的規則定義了所交換的信息的格式,而協議的語義方面的規則就定義了發送者或接收者所要完成的操作,例如,在何種條件下,數據必須重傳或丟棄。在協議的控制下,兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務。要實現本層協議,還需要使用下面一層所提供的服務。一定要弄清楚,協議和服務在概念上是很不一樣的。
首先,協議的實現保證了能夠向上一層提供服務。使用本層服務的實體只能看見服務而無法看見下面的協議。也就是說,下面的協議對上面的實體是透明的。其次,協議是「水平的」,即協議是控制對等實體之間通信的規則。但服務是「垂直的」,即服務是由下層向上層通過層間介面提供的。另外,並非在一個層內完成的全部功能都稱為服務。只有那些能夠被高一層實體「看得見」的功能才能稱之為「服務」。上層使用下層所提供的服務必須通過與下層交換一些命令,這些命令在OSI中稱為服務原語。在同一系統中相鄰兩層的實體進行交互(即交換信息)的地方,通常稱為服務訪問點SAP (Service Access Point)。
Ⅷ 計算機網路體系結構的ISO/OSI網路體系結構
國際標准化組織ISO(International Standards Organization)在80年代提出的開放系統互聯參考模型OSI(Open System Interconnection),這個模型將計算機網路通信協議分為七層。這個模型是一個定義異構計算機連接標準的框架結構,其具有如下特點:
①網路中異構的每個節點均有相同的層次,相同層次具有相同的功能。
②同一節點內相鄰層次之間通過介面通信。
③相鄰層次間介面定義原語操作,由低層向高層提供服務。
④不同節點的相同層次之間的通信由該層次的協議管理,
⑤每層次完成對該層所定義的功能,修改本層次功能不影響其它層、
⑥僅在最低層進行直接數據傳送。
⑦定義的是抽象結構,並非具體實現的描述。
在OSI網路體系結構中、除了物理層之外,網路中數據的實際傳輸方向是垂直的。數據由用戶發送進程發送給應用層,向下經表示層、會話層等到達物理層,再經傳輸媒體傳到接收端,由接收端物理層接收,向上經數據鏈路層等到達應用層,再由用戶獲取。數據在由發送進程交給應用層時,由應用層加上該層有關控制和識別信息,再向下傳送,這一過程一直重復到物理層。在接收端信息向上傳遞時,各層的有關控制和識別信息被逐層剝去,最後數據送到接收進程。
現在一般在制定網路協議和標准時,都把ISO/OSI參考模型作為參照基準,並說明與該參照基準的對應關系。例如,在IEEE802區域網LAN標准中,只定義了物理層和數據鏈路層,並且增強了數據鏈路層的功能。在廣域網WAN協議中,CCITT的X.25建議包含了物理層、數據鏈路層和網路層等三層協議。一般來說,網路的低層協議決定了一個網路系統的傳輸特性,例如所採用的傳輸介質、拓撲結構及介質訪問控制方法等,這些通常由硬體來實現;網路的高層協議則提供了與網路硬體結構無關的,更加完善的網路服務和應用環境,這些通常是由網路操作系統來實現的。 物理層建立在物理通信介質的基礎上,作為系統和通信介質的介面,用來實現數據鏈路實體間透明的比特 (bit) 流傳輸。只有該層為真實物理通信,其它各層為虛擬通信。物理層實際上是設備之間的物理介面,物理層傳輸協議主要用於控制傳輸媒體。
(1)物理層的特性
物理層提供與通信介質的連接,提供為建立、維護和釋放物理鏈路所需的機械的、電氣的、功能的和規程的特性,提供在物理鏈路上傳輸非結構的位流以及故障檢測指示。物理層向上層提供位 (bit) 信息的正確傳送。
其中機械特性主要規定介面連接器的尺寸、芯數和芯的位置的安排、連線的根數等。電氣特性主要規定了每種信號的電平、信號的脈沖寬度、允許的數據傳輸速率和最大傳輸距離。功能特性規定了介面電路引腳的功能和作用。規程特性規定了介面電路信號發出的時序、應答關系和操作過程,例如,怎樣建立和拆除物理層連接,是全雙工還是半雙工等。
(2)物理層功能
為了實現數據鏈路實體之間比特流的透明傳輸,物理層應具有下述功能:
①物理連接的建立與拆除
當數據鏈路層請求在兩個數據鏈路實體之間建立物理連接時,物理層能夠立即為它們建立相應的物理連接。若兩個數據鏈路實體之間要經過若干中繼數據鏈路實體時,物理層還能夠對這些中繼數據鏈路實體進行互聯,以建立起一條有效的物理連接。當物理連接不再需要時,由物理層立即拆除。
②物理服務數據單元傳輸
物理層既可以採取同步傳輸方式,也可以採取非同步傳輸方式來傳輸物理服務數據單元。
③物理層管理
對物理層收發進行管理,如功能的激活 (何時發送和接收、異常情況處理等)、差錯控制 (傳輸中出現的奇偶錯和格式錯)等。 數據鏈路層為網路層相鄰實體間提供傳送數據的功能和過程;提供數據流鏈路控制;檢測和校正物理鏈路的差錯。物理層不考慮位流傳輸的結構,而數據鏈路層主要職責是控制相鄰系統之間的物理鏈路,傳送數據以幀為單位,規定字元編碼、信息格式,約定接收和發送過程,在一幀數據開頭和結尾附加特殊二進制編碼作為幀界識別符,以及發送端處理接收端送回的確認幀,保證數據幀傳輸和接收的正確性,以及發送和接收速度的匹配,流量控制等。
(1)數據鏈路層的目的
提供建立、維持和釋放數據鏈路連接以及傳輸數據鏈路服務數據單元所需的功能和過程的手段。數據鏈路連接是建立在物理連接基礎上的,在物理連接建立以後,進行數據鏈路連接的建立和數據鏈路連接的拆除。具體說,每次通信前後,雙方相互聯系以確認一次通信的開始和結束,在一次物理連接上可以進行多次通信。數據鏈路層檢測和校正在物理層出現的錯誤。
(2)數據鏈路層的功能和服務
數據鏈路層的主要功能是為網路層提供連接服務,並在數據鏈路連接上傳送數據鏈路協議數據單元L-PDU,一般將L-PDU稱為幀。數據鏈路層服務可分為以下三種:
①無應答、無連接服務。發送前不必建立數據鏈路連接,接收方也不做應答,出錯和數據丟失時也不做處理。這種服務質量低,適用於線路誤碼率很低以及傳送實時性要求高的 (例如語音類的)信息等。
②有應答、無連接服務。當發送主機的數據鏈路層要發送數據時,直接發送數據幀。目標主機接收數據鏈路的數據幀,並經校驗結果正確後,向源主機數據鏈路層返回應答幀;否則返回否定幀,發送端可以重發原數據幀。這種方式發送的第一個數據幀除傳送數據外,也起數據鏈路連接的作用。這種服務適用於一個節點的物理鏈路多或通信量小的情況,其實現和控制都較為簡單。
③面向連接的服務。該服務一次數據傳送分為三個階段:數據鏈路建立,數據幀傳送和數據鏈路的拆除。數據鏈路建立階段要求雙方的數據鏈路層作好傳送的准備;數據傳送階段是將網路層遞交的數據傳送到對方;數據鏈路拆除階段是當數據傳送結束時,拆除數據鏈路連接。這種服務的質量好,是ISO/OSI參考模型推薦的主要服務方式。
(3)數據鏈路數據單元
數據鏈路層與網路層交換數據格式為服務數據單元。數據鏈路服務數據單元,配上數據鏈路協議控制信息,形成數據鏈路協議數據單元。
數據鏈路層能夠從物理連接上傳輸的比特流中,識別出數據鏈路服務數據單元的開始和結束,以及識別出其中的每個欄位,實現正確的接收和控制。能按發送的順序傳輸到相鄰結點。
(4)數據鏈路層協議
數據鏈路層協議可分為面向字元的通信規程和面向比特的通信規程。
面向字元的通信規程是利用控制字元控制報文的傳輸。報文由報頭和正文兩部分組成。報頭用於傳輸控制,包括報文名稱、源地址、目標地址、發送日期以及標識報文開始和結束的控制字元。正文則為報文的具體內容。目標節點對收到的源節點發來的報文,進行檢查,若正確,則向源節點發送確認的字元信息;否則發送接收錯誤的字元信息。
面向比特的通信規程典型是以幀為傳送信息的單位,幀分為控制幀和信息幀。在信息幀的數據欄位 (即正文)中,數據為比特流。比特流用幀標志來劃分幀邊界,幀標志也可用作同步字元。 廣域網路一般都劃分為通信子網和資源子網,物理層、數據鏈路層和網路層組成通信子網,網路層是通信子網的最高層,完成對通信子網的運行控制。網路層和傳輸層的界面,既是層間的介面,又是通信子網和用戶主機組成的資源子網的界限,網路層利用本層和數據鏈路層、物理層兩層的功能向傳輸層提供服務。
數據鏈路層的任務是在相鄰兩個節點間實現透明的無差錯的幀級信息的傳送,而網路層則要在通信子網內把報文分組從源節點傳送到目標節點。在網路層的支持下,兩個終端系統的傳輸實體之間要進行通信,只需把要交換的數據交給它們的網路層便可實現。至於網路層如何利用數據鏈路層的資源來提供網路連接,對傳輸層是透明的。
網路層控制分組傳送操作,即路由選擇,擁塞控制、網路互連等功能,根據傳輸層的要求來選擇服務質量,向傳輸層報告未恢復的差錯。網路層傳輸的信息以報文分組為單位,它將來自源的報文轉換成包文,並經路徑選擇演算法確定路徑送往目的地。網路層協議用於實現這種傳送中涉及的中繼節點路由選擇、子網內的信息流量控制以及差錯處理等。
(1)網路層功能
網路層的主要功能是支持網路層的連接。網路層的具體功能如下:
①建立和拆除網路連接
在數據鏈路層提供的數據鏈路連接的基礎上,建立傳輸實體間或者若干個通信子網的網路連接。互連的子網可採用不同的子網協議。
②路徑選擇、中繼和多路復用
網際的路徑和中繼不同與網內的路徑和和中繼,網路層可以在傳輸實體的兩個網路地址之間選擇一條適當的路徑,或者在互連的子網之間選擇一條適當的路徑和中繼。並提供網路連接多路復用的數據鏈路連接,以提高數據鏈路連接的利用率。
③分組、組塊和流量控制
數據分組是指將較長的數據單元分割為一些相對較小的數據單元;數據組塊是指將一些相對較小的數據單元組成塊後一起傳輸。用以實現網路服務數據單元的有序傳輸,以及對網路連接上傳輸的網路服務數據單元進行有效的流量控制,以免發生信息堵塞現象。
④差錯的檢測與恢復
利用數據鏈路層的差錯報告,以及其他的差錯檢測能力來檢測經網路連接所傳輸的數據單元,檢測是否出現異常情況。並可以從出錯狀態中解脫出來。
(2)數據報和虛電路
網路層中提供兩種類型的網路服務,即無連接服務和面向連接的服務。它們又被稱為數據報服務和虛電路服務。
①數據報 (Datagram)服務
在數據報方式,網路層從傳輸層接受報文,拆分為報文分組,並且獨立地傳送,因此數據報格式中包含有源和目標節點的完整網路地址、服務要求和標識符。發送時,由於數據報每經過一個中繼節點時,都要根據當時情況按照一定的演算法為其選擇一條最佳的傳輸路徑,因此,數據報服務不能保證這些數據報按序到達目標節點,需要在接收節點根據標識符重新排序。
數據報方式對故障的適應性強,若某條鏈路發生故障,則數據報服務可以繞過這些故障路徑而另選擇其他路徑,把數據報傳送至目標節點。數據報方式易於平衡網路流量,因為中繼節點可為數據報選擇一條流量較少的路由,從而避開流量較高的路由。數據報傳輸不需建立連接,目標節點在收到數據報後,也不需發送確認,因而是一種開銷較小的通信方式。但是發方不能確切地知道對方是否准備好接收、是否正在忙碌,故數據報服務的可靠性不是很高。而且數據報發送每次都附加源和目標主機的全網名稱降低了信道利用率。
②虛電路 (Virtue Circuit) 服務
在虛電路傳輸方式下,在源主機與目標主機通信之前,必須為分組傳輸建立一條邏輯通道,稱為虛電路。為此,源節點先發送請求分組Call-Request,Call-Request包含了源和目標主機的完整網路地址。Call-Request途徑每一個通信網路節點時,都要記下為該分組分配的虛電路號,並且路由器為它選擇一條最佳傳輸路由發往下一個通信網路節點。當請求分組到達目標主機後,若它同意與源主機通信,沿著該虛電路的相反方向發送請求分組Call-Request給源節點,當在網路層為雙方建立起一條虛電路後,每個分組中不必再填上源和目標主機的全網地址,而只需標上虛電路號,即可以沿著固定的路由傳輸數據。當通信結束時,將該虛電路拆除。
虛電路服務能保證主機所發出的報文分組按序到達。由於在通信前雙方已進行過聯系,每發送完一定數量的分組後,對方也都給予了確認,故可靠性較高。
③路由選擇
網路層的主要功能是將分組從源節點經過選定的路由送到目標節點,分組途經多個通信網路節點造成多次轉發,存在路由選擇問題。路由選擇或稱路徑控制,是指網路中的節點根據通信網路的情況 (可用的數據鏈路、各條鏈路中的信息流量),按照一定的策略 (傳輸時間最短、傳輸路徑最短等)選擇一條可用的傳輸路由,把信息發往目標節點。
網路路由選擇演算法是網路層軟體的一部分,負責確定所收到的分組應傳送的路由。當網路內部採用無連接的數據報方式時,每傳送一個分組都要選擇一次路由。當網路層採用虛電路方式時,在建立呼叫連接時,選擇一次路徑,後繼的數據分組就沿著建立的虛電路路徑傳送,路徑選擇的頻度較低。
路由選擇演算法可分為靜態演算法和動態演算法。靜態路由演算法是指總是按照某種固定的規則來選擇路由,例如,擴散法、固定路由選擇法、隨機路由選擇法和流量控制選擇法。動態路由演算法是指根據拓撲結構以及通信量的變化來改變路由,例如,孤立路由選擇法、集中路由選擇法、分布路由選擇法、層次路由選擇法等 從傳輸層向上的會話層、表示層、應用層都屬於端一端的主機協議層。傳輸層是網路體系結構中最核心的一層,傳輸層將實際使用的通信子網與高層應用分開。從這層開始,各層通信全部是在源與目標主機上的各進程間進行的,通信雙方可能經過多個中間節點。傳輸層為源主機和目標主機之間提供性能可靠、價格合理的數據傳輸。具體實現上是在網路層的基礎上再增添一層軟體,使之能屏蔽掉各類通信子網的差異,向用戶提供一個通用介面,使用戶進程通過該介面,方便地使用網路資源並進行通信。
(1) 傳輸層功能
傳輸層獨立於所使用的物理網路,提供傳輸服務的建立、維護和連接拆除的功能;選擇網路層提供的最適合的服務。傳輸層接收會話層的數據,分成較小的信息單位,再送到網路層,實現兩傳輸層間數據的無差錯透明傳送。
傳輸層可以使源與目標主機之間以點對點的方式簡單地連接起來。真正實現端一端間可靠通信。傳輸層服務是通過服務原語提供給傳輸層用戶(可以是應用進程或者會話層協議),傳輸層用戶使用傳輸層服務是通過傳送服務埠TSAP實現的。當一個傳輸層用戶希望與遠端用戶建立連接時,通常定義傳輸服務訪問點TSAP。提供服務的進程在本機TSAP埠等待傳輸連接請求,當某一節點機的應用程序請求該服務時,向提供服務的節點機的TSAP埠發出傳輸連接請求,並表明自己的埠和網路地址。如果提供服務的進程同意,就向請求服務的節點機發確認連接,並對請求該服務的應用程序傳遞消息,應用程序收到消息後,釋放傳輸連接。
傳輸層提供面向連接和無連接兩種類型的服務。這兩種類型的服務和網路層的服務非常相似。傳輸層提供這兩種類型服務的原因是因為,用戶不能對通信子網加以控制,無法通過使用通信處理機來改善服務質量。傳輸層提供比網路層更可靠的端一端間數據傳輸,更完善的查錯糾錯功能。傳輸層之上的會話層、表示層、應用層都不包含任何數據傳送的功能。
(2)傳輸層協議類型
傳輸層協議和網路層提供的服務有關。網路層提供的服務於越完善,傳輸層協議就越簡單,網路層提供的服務越簡單,傳輸層協議就越復雜。傳輸層服務可分成五類:
0類:提供最簡單形式的傳送連接,提供數據流控制。
1類:提供最小開銷的基本傳輸連接,提供誤差恢復。
2類:提供多路復用,允許幾個傳輸連接多路復用一條鏈路。
3類:具有0類和1類的功能,提供重新同步和重建傳輸連接的功能。
4類:用於不可靠傳輸層連接,提供誤差檢測和恢復。
基本協議機制包括建立連接、數據傳送和拆除連接。傳輸連接涉及四種不同類型的標識:
用戶標識:即服務訪問點SAP,允許實體多路數據傳輸到多個用戶。
網路地址:標識傳輸層實體所在的站。
協議標識:當有多個不同類型的傳輸協議的實體,對網路服務標識出不同類型的協議。
連接標識:標識傳送實體,允許傳輸連接多路復用。 會話是指兩個用戶進程之間的一次完整通信。會話層提供不同系統間兩個進程建立、維護和結束會話連接的功能;提供交叉會話的管理功能,有一路交叉、兩路交叉和兩路同時會話的3種數據流方向控制模式。會話層是用戶連接到網路的介面。
(1)會話層的主要功能
會話層的目的是提供一個面向應用的連接服務。建立連接時,將會話地址映射為傳輸地址。會話連接和傳輸連接有三種對應關系,一個會話連接對應一個傳輸連接;多個會話連接建立在一個傳輸連接上;一個會話連接對應多個傳輸連接。
數據傳送時,可以進行會話的常規數據、加速數據、特權數據和能力數據的傳送。
會話釋放時,允許正常情況下的有序釋放;異常情況下由用戶發起的異常釋放和服務提供者發起的異常釋放。
(2)會話活動
會話服務用戶之間的交互對話可以劃分為不同的邏輯單元,每個邏輯單元稱為活動。每個活動完全獨立於它前後的其他活動,且每個邏輯單元的所有通信不允許分隔開。
會話活動由會話令牌來控制,保證會話有序進行。會話令牌分為四種,數據令牌、釋放令牌、次同步令牌和主同步令牌。令牌是互斥使用會話服務的手段。
會話用戶進程間的數據通信一般採用互動式的半雙工通信方式。由會話層給會話服務用戶提供數據令牌來控制常規數據的傳送,有數據令牌的會話服務用戶才可發送數據,另一方只能接收數據。當數據發完之後,就將數據令牌轉讓給對方,對方也可請求令牌。
(3)會話同步
在會話服務用戶組織的一個活動中,有時要傳送大量的信息,如將一個文件連續發送給對方,為了提高數據發送的效率,會話服務提供者允許會話用戶在傳送的數據中設置同步點。一個主同步點表示前一個對話單元的結束及下一個對話單元的開始。在一個對話單元內部或者說兩個主同步點之間可以設置次同步點,用於會話單元數據的結構化。當會話用戶持有數據令牌、次同步令牌和主同步令牌時就可在發送數據流中用相應的服務原語設置次同步點和主同步點。
一旦出現高層軟體錯誤或不符合協議的事件則發生會話中斷,這時會話實體可以從中斷處返回到一個已知的同步點繼續傳送,而不必從文件的開頭恢復會話。會話層定義了重傳功能,重傳是指在已正確應答對方後,在後期處理中發現出錯而請求的重傳,又稱為再同步。為了使發送端用戶能夠重傳,必須保存數據緩沖區中已發送的信息數據,將重新同步的范圍限制在一個對話單元之內,一般返回到前一個次同步點,最多返回到最近一個主同步點。 應用層作為用戶訪問網路的介面層,給應用進程提供了訪問OSI環境的手段。
應用進程藉助於應用實體 (AE)、實用協議和表示服務來交換信息,應用層的作用是在實現應用進程相互通信的同時,完成一系列業務處理所需的服務功能。當然這些服務功能與所處理的業務有關。
應用進程使用OSI定義和通信功能,這些通信功能是通過OSI參考模型各層實體來實現的。應用實體是應用進程利用OSI通信功能的唯一窗口。它按照應用實體間約定的通信協議 (應用協議),傳送應用進程的要求,並按照應用實體的要求在系統間傳送應用協議控制信息,有些功能可由表示層和表示層以下各層實現。
應用實體由一個用戶元素和一組應用服務元素組成。用戶元素是應用進程在應用實體內部,為完成其通信目的,需要使用的那些應用服務元素的處理單元。實際上,用戶元素向應用進程提供多種形式的應用服務調用,而每個用戶元素實現一種特定的應用服務使用方式。用戶元素屏蔽應用的多樣性和應用服務使用方式的多樣性,簡化了應用服務的實現。應用進程完全獨立於OSI環境,它通過用戶元素使用OSI服務。
應用服務元素可分為兩類,公共應用服務元素 (CASE)和特定應用服務元素 (SASE)。公共應用服務元素是用戶元素和特定應用服務元素公共使用的部分,提供通用的最基本的服務,它使不同系統的進程相互聯系並有效通信。它包括聯系控制元素、可靠傳輸服務元素、遠程操作服務元素等;特定應用服務元素提供滿足特定應用的服務。包括虛擬終端、文件傳輸和管理、遠程資料庫訪問、作業傳送等。對於應用進程和公共應用服務元素來說,用戶元素具有發送和接收能力。對特定服務元素來說,用戶元素是請求的發送者,也是響應的最終接收者。
Ⅸ 網路層的服務訪問點是什麼
177.在OSI參考模型中,上層協議實體與下層協議實體之回的邏輯介面叫做服務訪問點(SAP)。在Intenet中,網路層的服務訪問點是( D )。
A.MAC地址 B.LLC地址 C.IP地址 D.埠號