計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-ISO體系結(jié)構(gòu)分析

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)--ISO體系結(jié)構(gòu)分析第3章ISO體系結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，要實(shí)現(xiàn)具有不同軟硬件支撐環(huán)境的用戶間的信息交換，提供不同類型的應(yīng)用服務(wù)請(qǐng)求，支持異型網(wǎng)絡(luò)間的資源共享，必須建立一種大家都能接受并遵循的規(guī)則，這種用以確定交換信息的組織方式、交換方式、功能定義及其實(shí)現(xiàn)所建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)和約定統(tǒng)稱為通信協(xié)議。一個(gè)好的通信協(xié)議應(yīng)滿足三個(gè)基本目標(biāo)：協(xié)議簡單；通道的有效利用率較高；對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各站點(diǎn)用戶公平合理。此外，協(xié)議的開放性和兼容性也越來越受到重視3.1網(wǎng)絡(luò)體系的分層結(jié)構(gòu)

為了完成網(wǎng)絡(luò)中各主機(jī)間的通信合作，使網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議具有更強(qiáng)的可移植性、可維護(hù)性和可擴(kuò)充性，把計(jì)算機(jī)互連的功能劃分成定義明確的層次，各層次功能相對(duì)獨(dú)立，層次之間通過接口實(shí)現(xiàn)連接，相鄰的功能層次間具有服務(wù)與依賴關(guān)系，即在第i層匯聚的功能中，每一項(xiàng)功能的完成都依賴于下面i-1層功能所提供的服務(wù)，同時(shí)又為第i+1層提供相應(yīng)的服務(wù)，如圖3-1所示。

HostAHostB

第1層…第i-1層第i層第i+1層…第n層第1層…第i-1層第i層第i+1層…第n層虛通信第i+1層協(xié)議第i層協(xié)議第i-1層協(xié)議i/i+1層接口i層服務(wù)i-1/i層接口物理介質(zhì)實(shí)通信圖3-1網(wǎng)絡(luò)體系的分層結(jié)構(gòu)分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要在于：每一層只需完成一組特定的功能，各層次相對(duì)獨(dú)立。所以，每一層的功能簡單，易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)；當(dāng)對(duì)某一層進(jìn)行修改時(shí)，只要不改變它與上、下層的接口服務(wù)關(guān)系，其他層次不受影響，具有很大的靈活性。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層次劃分及定義網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指為完成計(jì)算機(jī)間的通信合作，把各個(gè)計(jì)算機(jī)互連的功能劃分成定義明確的獨(dú)立層次，并對(duì)各同層次進(jìn)程間進(jìn)行通信的協(xié)議以及相鄰層次之間的接口和提供的服務(wù)所進(jìn)行的規(guī)定。我們將網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)、協(xié)議棧和相鄰層間的接口以及服務(wù)統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)及其協(xié)議的集合。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，它是網(wǎng)絡(luò)邏輯功能定義的集合。?實(shí)體：每一層中的活動(dòng)元素。在不同的節(jié)點(diǎn)間，構(gòu)成對(duì)應(yīng)層的實(shí)體稱為同層實(shí)體，相應(yīng)的通信進(jìn)程稱為同層進(jìn)程或?qū)Φ葘?shí)體。?虛通信：不同的節(jié)點(diǎn)只能通過同層進(jìn)程進(jìn)行會(huì)話，會(huì)話通過同層協(xié)議進(jìn)行（不同實(shí)體間沒有直接通信的能力），它們之間只能是邏輯上的通信，即不產(chǎn)生真正的數(shù)據(jù)交換，它代表了系統(tǒng)的協(xié)議處理能力，反映網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的橫向特征。?服務(wù)訪問點(diǎn)SAP（ServiceAccessPoint）：在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的垂直分層模型中，第i層實(shí)體向第i+1層實(shí)體提供的通信能力稱為第i層服務(wù)，它是i層以下各層服務(wù)的綜合。即i層是i-1層的用戶，同時(shí)也是i+1層的服務(wù)提供者。每一個(gè)高層操作都是通過相鄰的低層及其以下各層的操作間接完成的，這種依賴/服務(wù)關(guān)系稱為接口關(guān)系，它是以過程調(diào)用形式提供的一組服務(wù)原語。（i）SAP表示（i）實(shí)體與（i+1）實(shí)體之間的邏輯接口。一個(gè)（i）SAP只能由一個(gè)（i）實(shí)體提供。（i+1）層（i+1）實(shí)體（i）服務(wù)（i）SAP（i）層（i）實(shí)體（i-1）服務(wù)（i-1）SAP（i-1）層（i-1）實(shí)體圖3-2實(shí)體、服務(wù)訪問點(diǎn)、多路復(fù)用和分流?實(shí)通信：最底層的同層實(shí)體通過與之連接的物理媒介直接通信。?多路復(fù)用和分流：一個(gè)（i）實(shí)體可以提供多個(gè)（i）SAP，向多個(gè)（i+1）實(shí)體提供服務(wù)，稱為多路復(fù)用；另一方面，一個(gè)（i+1）實(shí)體也可以利用多個(gè)（i）SAP為其服務(wù)，稱為分流，如圖3—2所示。

3.2開放系統(tǒng)互連參考模型

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究大大加快了網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。為了統(tǒng)一各工業(yè)組織和廠商創(chuàng)立的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和模型，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1979年提出了開放系統(tǒng)互連OSI（OpenSystemInterconnection）參考模型（記為ISO/OSI模型），對(duì)異種計(jì)算機(jī)互連的標(biāo)準(zhǔn)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定義，為連接分布式應(yīng)用處理的“開放”系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)，成為被廣泛接受和遵循的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.1ISO/OSI模型結(jié)構(gòu)OSI采用分層的結(jié)構(gòu)化技術(shù)，將計(jì)算機(jī)互連及通信功能從邏輯上分解為七個(gè)層次，每一層完成一組獨(dú)立的功能。其結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。圖3-3ISO/OSI模型結(jié)構(gòu)圖

主機(jī)A物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層協(xié)議表示層協(xié)議會(huì)話層協(xié)議傳輸層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議物理層協(xié)議Application6/7層接口Presentation5/6層接口Session4/5層接口Transport3/4層接口Network2/3層接口Data_link1/2層接口Physical物理介質(zhì)主機(jī)BISO/OSI參考模型的主要特性為：⑴它是一種將異構(gòu)系統(tǒng)互連的分層結(jié)構(gòu)，提供了控制互連系統(tǒng)通信規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)框架，定義了一種抽象結(jié)構(gòu)，而非具體實(shí)現(xiàn)的描述。⑵同層實(shí)體間的通信（稱為虛擬通信或邏輯通信）必須遵守該層的協(xié)議。⑶相鄰層間的接口定義了原語操作和低層向高層提供的服務(wù)。⑷直接的數(shù)據(jù)傳送僅在最低層實(shí)現(xiàn)。⑸所提供的公共服務(wù)是面向連接的或無連接的數(shù)據(jù)通信服務(wù)。3.3物理層（Physicallayer）

物理層位于OSI模型的最底層，它建立在物理媒介上，其作用是：⑴激活、維護(hù)和釋放物理連接；⑵為在物理鏈路上傳輸物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元（即非結(jié)構(gòu)的比特流）提供機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程方面的手段；⑶物理故障檢測(cè)；⑷路由標(biāo)識(shí)；⑸中繼轉(zhuǎn)發(fā)等。

OSI模型的物理層協(xié)議不針對(duì)具體的物理連接部件，而只對(duì)物理連接的特性作出定義，這樣可以向DL層盡可能屏蔽不同物理設(shè)備之間的差異，使其只關(guān)注如何完成本層協(xié)議功能和服務(wù)。物理層的特性1．機(jī)械特性：對(duì)數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)電路端接DCE之間的物理連接時(shí)所采用物理部件的規(guī)格指標(biāo)、物理尺寸、交換信號(hào)的插針排列、接插栓鎖措施以及安全措施等進(jìn)行定義。2．電氣特性：對(duì)DTE和DCE間接口電路上信號(hào)發(fā)生器與接收器在進(jìn)行二進(jìn)制位流傳輸時(shí)電信號(hào)的特性和對(duì)應(yīng)的邏輯表示進(jìn)行定義，包括電壓高低、阻抗匹配、傳輸速率、傳輸距離、傳輸時(shí)延等。3．功能特性：對(duì)DTE和DCE間連接部件每個(gè)引腳的名稱、數(shù)據(jù)傳送、控制、定時(shí)和接地等幾類引線的功能作出定義。4．規(guī)程特性：規(guī)定了DTE和DCE間接口電路所使用的規(guī)程，即對(duì)信號(hào)時(shí)序的應(yīng)答關(guān)系的操作規(guī)程進(jìn)行定義，包括在連接的建立、傳輸以及終止的過程中各信號(hào)線的工作規(guī)程和先后順序。3.4數(shù)據(jù)鏈路層

(Data_linklayer)

數(shù)據(jù)鏈路層位于ISO/OSI的第二層。實(shí)際的物理鏈路是不可靠的，數(shù)據(jù)鏈路層通過校驗(yàn)、確認(rèn)和反饋重發(fā)等手段，將相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間有差錯(cuò)的物理鏈路轉(zhuǎn)換成為一條對(duì)網(wǎng)絡(luò)層而言是無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。DL層傳輸?shù)膮f(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU稱為“幀”。DL層的功能是通過對(duì)數(shù)據(jù)幀邏輯鏈路的連接與控制，使沒有檢錯(cuò)/糾錯(cuò)能力的物理二進(jìn)制位流變?yōu)榫哂袡z錯(cuò)/糾錯(cuò)能力的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)流，再經(jīng)流量控制向高層提供一條透明的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。數(shù)據(jù)鏈路層向上一層（網(wǎng)絡(luò)層）提供的服務(wù)主要有：⑴在物理層提供服務(wù)的基礎(chǔ)上，建立、維護(hù)和拆除數(shù)據(jù)鏈路；⑵數(shù)據(jù)的合段/分段，即將物理層傳來的數(shù)據(jù)幀（Frame）封裝成數(shù)據(jù)包（Packet）交給網(wǎng)絡(luò)層，或?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)層傳來的數(shù)據(jù)包分解成數(shù)據(jù)幀送往物理層；綜上可知，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議主要完成的工作有：鏈路管理；數(shù)據(jù)幀同步；差錯(cuò)控制以及流量控制。⑶數(shù)據(jù)幀的定界與同步；⑷差錯(cuò)檢測(cè)、糾正和報(bào)告；⑸流量控制，協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率；⑹提供數(shù)據(jù)鏈路的管理及服務(wù)質(zhì)量參數(shù)商定。數(shù)據(jù)鏈路層模型如圖3-4所示。圖3-4數(shù)據(jù)鏈路層模型數(shù)據(jù)幀頭地址控制校驗(yàn)幀尾PH層

DL層

高層數(shù)據(jù)包

PH層

DL層

高層幀數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議bit流數(shù)據(jù)包

數(shù)據(jù)幀

數(shù)據(jù)幀

3.4.1數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)及功能1．鏈路管理功能：鏈路的管理包括連接的建立、維護(hù)和釋放三個(gè)過程。數(shù)據(jù)鏈路層提供如下三種服務(wù)：⑴無應(yīng)答、無連接服務(wù)：源主機(jī)的DL層可在任何時(shí)刻向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送任何長度的信息，發(fā)送時(shí)不必事先建立鏈路連接，信息以存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)方式逐節(jié)點(diǎn)傳送，直至到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。接收方不作任何應(yīng)答，傳輸出錯(cuò)和數(shù)據(jù)丟失也不做處理。即這種服務(wù)是一種報(bào)文交換方式，它提供的是一種無連接、無流控、無差控的低質(zhì)量服務(wù)。它支持單目、多目及廣播傳輸，協(xié)議簡單，傳輸效率高，適用于線路誤碼率低而傳輸實(shí)時(shí)性要求高的服務(wù)，如語音傳輸服務(wù)等。⑵有應(yīng)答、無連接服務(wù)：發(fā)送方在任何時(shí)刻按幀發(fā)送，中間節(jié)點(diǎn)在收到幀后對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)，并將校驗(yàn)結(jié)果對(duì)上游節(jié)點(diǎn)予以應(yīng)答。上游節(jié)點(diǎn)依據(jù)收到的應(yīng)答幀確定是否重發(fā)。若傳輸出錯(cuò)，接收方放棄錯(cuò)誤幀，而對(duì)于正確幀則按某種策略向下一節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，直至到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。這種服務(wù)提供檢錯(cuò)和幀排序功能，傳輸延遲小，成功概率高，實(shí)現(xiàn)和控制簡單，是一種數(shù)據(jù)報(bào)交換方式。⑶面向連接的服務(wù)：收發(fā)雙方通過“二次握手”的對(duì)話機(jī)制建立一條邏輯鏈路，所有幀沿該鏈路按序傳送。在整個(gè)傳輸過程中，始終對(duì)鏈路進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控、中斷恢復(fù)、故障處理等鏈路維護(hù)，通信結(jié)束拆除鏈路。這是一種虛電路交換方式，它只能提供點(diǎn)到點(diǎn)的連接，服務(wù)質(zhì)量好，是ISO/OSI推薦的主要服務(wù)方式。由于它在鏈路級(jí)提供了完整的傳輸協(xié)議，所以高層協(xié)議和應(yīng)用軟件較簡單。2．幀同步功能幀同步的目的是在統(tǒng)一收發(fā)雙方定時(shí)信號(hào)的同時(shí)，提供數(shù)據(jù)幀的邊界劃分方法。常見的有：⑴字符填充法：以特定的字符——定界符對(duì)幀的起始、終止以及字段進(jìn)行標(biāo)注。為了防止原始數(shù)據(jù)與定界符相同，通常在定界符前填充一個(gè)特殊的控制字符，如填充字符為DLE，如DLE.SOH—序始、DLE.STX—文始等，稱為DLE字符填充技術(shù)，適用于面向字符的同步傳輸。⑵位填充法：以一組特定的比特模式來標(biāo)注數(shù)據(jù)幀的起始和終止，一般采用位串01111110作為填充模式。為防止原始信息與填充位串發(fā)生沖突，發(fā)送方在發(fā)送時(shí)對(duì)信息中連續(xù)出現(xiàn)的5個(gè)“1”后自動(dòng)插入1個(gè)“0”，接收方則以其逆操作使數(shù)據(jù)還原，這個(gè)方法稱為“0插入法”，適用于面向比特的同步傳輸。⑶字節(jié)記數(shù)法：以一個(gè)特殊的控制字符標(biāo)注幀的起始，同時(shí)在幀內(nèi)增加一個(gè)字段用以記錄幀的長度，達(dá)到為幀的結(jié)束定界的目的，這種方法適用于同步傳輸模式。⑷違例編碼法：采用某些不使用的特殊編碼——違例碼作為同步符，這種方法僅適用于采用特殊編碼的數(shù)據(jù)傳輸。3．差錯(cuò)控制功能數(shù)據(jù)在傳輸過程中，差錯(cuò)是難以完全避免的。通過差錯(cuò)控制功能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正傳輸差錯(cuò)，是數(shù)據(jù)鏈路層向上層提供的重要功能。差錯(cuò)控制可以由接收端通過糾錯(cuò)碼實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾錯(cuò)，如海明碼、CRC校驗(yàn)碼等。由于糾錯(cuò)碼的冗余編碼較多，所以傳輸效率較低，它主要用于某些傳輸延遲較大（如衛(wèi)星傳輸）的傳輸服務(wù)請(qǐng)求。這種糾錯(cuò)技術(shù)稱為“前向糾錯(cuò)”。對(duì)于傳輸時(shí)延較小的網(wǎng)絡(luò)，如局域網(wǎng)，一般通過檢錯(cuò)碼對(duì)收到的信息進(jìn)行檢測(cè)，并通過糾錯(cuò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤的糾錯(cuò)。常見的糾錯(cuò)技術(shù)有：⑴反饋檢測(cè)法：又稱“回聲法”，主要用于面向字符的異步傳輸。⑵應(yīng)答法：接收方根據(jù)校驗(yàn)碼對(duì)收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)，若正確則回送一個(gè)確認(rèn)信息ACK，否則回送否認(rèn)應(yīng)答NAK，信源端根據(jù)應(yīng)答信號(hào)確定是否重發(fā)該幀。這種方法又稱為停-等協(xié)議。應(yīng)答法又可有下述兩種改進(jìn)方法：ⅰ)正向應(yīng)答法：接收端只對(duì)正確幀予以應(yīng)答，幀丟失或錯(cuò)誤幀利用超時(shí)機(jī)制重發(fā)原幀。該方法可靠性較高，當(dāng)傳輸正確時(shí)因無須等待超時(shí)而響應(yīng)速度快，適用于線路誤碼率較低的服務(wù)；但由于對(duì)正確的傳輸需要大量回送應(yīng)答幀，所以網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)目刂菩畔⒘髁枯^大。這種方式具有廣泛的應(yīng)用。ⅱ)負(fù)向應(yīng)答法：僅當(dāng)收到受損的幀，接收端才返回否定應(yīng)答。這種方式發(fā)送的應(yīng)答幀數(shù)量很少，但下一幀的發(fā)送需通過超時(shí)獲知，響應(yīng)速度慢，可能產(chǎn)生幀丟失，較少使用。⑶自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求法ARQ（AutomaticRepeatreQuest）：又稱連續(xù)重發(fā)請(qǐng)求CRQ（ContinuousRepeatreQuest），為了減少等待時(shí)間，提高信道利用率，發(fā)送方可不必等待應(yīng)答而連續(xù)發(fā)送若干個(gè)幀，接收端逐一對(duì)收到的幀進(jìn)行校驗(yàn)并應(yīng)答。為防止幀丟失，源端對(duì)發(fā)送出去的幀先存入緩沖區(qū)，待收到確認(rèn)應(yīng)答后再將傳輸正確的幀釋放。一旦傳輸出錯(cuò)，必須重發(fā)出錯(cuò)幀以后的若干個(gè)幀。如圖3-5所示。┉98765432876543210發(fā)送幀序號(hào)接收幀序號(hào)10EDDDDDD8765432超時(shí)間隔超時(shí)重發(fā)ACK0ACK1ACK2ACK3ACK4ACK5ACK6ACK7出錯(cuò)丟失圖3-5

4．流量控制功能常用的方案有兩種：⑴XON/XOFF方案：當(dāng)接收方發(fā)生數(shù)據(jù)過載時(shí)，向發(fā)送方發(fā)送XOFF字符，發(fā)送方收到XOFF字符后，暫停發(fā)送數(shù)據(jù)。在目的端的過載恢復(fù)后，再向源端發(fā)送一個(gè)XON字符，通知源端恢復(fù)發(fā)送。⑵窗口機(jī)制：也稱窗口滑動(dòng)協(xié)議。在管道協(xié)議中，為防止傳輸出錯(cuò)及數(shù)據(jù)丟失，發(fā)送端需要將已發(fā)送出去而未被確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀送緩沖區(qū)暫存，此緩沖區(qū)稱為重發(fā)表。允許連續(xù)發(fā)送的最大幀數(shù)稱為窗口尺寸，窗口中最早發(fā)送且未被確認(rèn)的幀序號(hào)稱為窗口下沿，而允許發(fā)送的最大幀序號(hào)稱為窗口上沿。為了簡化算法，重發(fā)表被設(shè)計(jì)成循環(huán)隊(duì)結(jié)構(gòu)。接收端也有類似的循環(huán)隊(duì)，它是一個(gè)允許接收幀的序號(hào)表，稱為接收表。如果信道傳輸延遲時(shí)間為R，傳輸速率為B，幀的平均長度為L，則一幀的傳輸時(shí)間（稱為一幀時(shí)）為：F=L/B由此可知，發(fā)送端從發(fā)出一個(gè)幀至收到接收方的應(yīng)答信號(hào)所需時(shí)間的幀數(shù)為：K≥2*傳輸延遲/幀傳輸時(shí)間+1=2R/F+1=2RB/L+1顯然，K就是發(fā)送窗口的最小尺寸。即發(fā)送方發(fā)出的第i幀的應(yīng)答幀將滯后K個(gè)幀，若此時(shí)仍未收到應(yīng)答，則可能傳輸出錯(cuò)，發(fā)送端在超時(shí)等待后將重發(fā)窗口中的K個(gè)幀。例：假設(shè)發(fā)送端到接收端的電纜長度為5120m，傳輸速率為10Mbps，信號(hào)在信道中的傳輸速度為200m/μs，幀長度為512bit，問最小窗口尺寸K應(yīng)是多少幀？解：傳輸延遲R=電纜長度/傳輸速度=5120/200=25.6μs∵傳輸速率為10Mbps，即每bit的傳輸時(shí)閾為0.1μs∴幀傳輸時(shí)間F=0.1μs*512bit=51.2μs于是，K≥2R/F+1=2*25.6/51.2+1=2答：最小窗口尺寸應(yīng)不小于2幀。圖3-6示出了窗口滑動(dòng)協(xié)議的工作示意圖。重發(fā)表和接收表的長度均為8（發(fā)送和接收幀的序號(hào)為0~7），窗口尺寸為3。ACK0ACK1ACK2信源端信宿端012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567

初始狀態(tài)發(fā)送0幀發(fā)送1幀發(fā)送2幀發(fā)送3幀發(fā)送4幀接收0幀接收1幀接收2幀接收3幀應(yīng)答0幀應(yīng)答1幀應(yīng)答2幀圖3-6

3.5網(wǎng)絡(luò)層（Networklayer）網(wǎng)絡(luò)層位于通信子網(wǎng)的最高層，其作用是通過路由選擇算法為分組通過通信子網(wǎng)選擇最適當(dāng)?shù)穆窂剑⑻峁砣刂?、網(wǎng)絡(luò)互連等功能。

3.5.1網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)及功能網(wǎng)絡(luò)層向端系統(tǒng)提供的服務(wù)包括虛電路服務(wù)模型和數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)模型兩類。兩種服務(wù)方式比較如表3-2所示：由主機(jī)負(fù)責(zé)不需要排序分組排序由主機(jī)負(fù)責(zé)由通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)流量控制由主機(jī)負(fù)責(zé)由通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)差錯(cuò)控制收發(fā)順序未必一致收發(fā)順序一致分組的順序每個(gè)數(shù)據(jù)分組都需要建立連接時(shí)需要目標(biāo)地址不需要需要端—端的連接和釋放數(shù)據(jù)報(bào)虛電路項(xiàng)目表3-2“”網(wǎng)絡(luò)層的功能主要有：⑴激活和終止網(wǎng)絡(luò)連接；⑵路由選擇與中繼，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)際互連；⑶錯(cuò)誤檢測(cè)與恢復(fù)；⑷流量控制；⑸擁塞控制；⑹特殊數(shù)據(jù)的快速傳送；⑺網(wǎng)絡(luò)層管理。3.5.2路由選擇算法簡介在虛電路服務(wù)模型中，僅在建立網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)通過呼叫/應(yīng)答方式選擇一次路由，稱為會(huì)話路由選擇；在數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)模型中，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)對(duì)每一個(gè)到達(dá)的分組都需要進(jìn)行路由選擇，以確定轉(zhuǎn)發(fā)出口。理想的路由選擇算法應(yīng)具有如下基本特性：⑴正確性：能夠正確而迅速地將分組從源節(jié)點(diǎn)送達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；⑵簡單性：實(shí)現(xiàn)方便，軟件開銷?。虎墙研裕耗軌蜻m應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓ㄈ绻?jié)點(diǎn)損壞、增加或退出等）和流量變化；⑷穩(wěn)定性：算法可靠，對(duì)網(wǎng)絡(luò)變化既不能因?yàn)榉磻?yīng)太快產(chǎn)生振蕩，也不因反應(yīng)遲緩而使網(wǎng)絡(luò)長時(shí)間不能趨于穩(wěn)定，即算法應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)變化趨于穩(wěn)定時(shí)迅速收斂于一個(gè)確定的解；⑸公平性：算法對(duì)所有節(jié)點(diǎn)公平；⑹最優(yōu)性。1．靜態(tài)路由選擇算法⑴擴(kuò)散式路徑上的各節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的分組進(jìn)行復(fù)制，并向相鄰節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，直至到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，如圖3-7所示。擴(kuò)散式又稱全路發(fā)送選擇算法，其優(yōu)點(diǎn)是算法簡單、成功率高、支持多目或廣播傳輸、能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化缺點(diǎn)是線路利用率低、吞吐量小、容易引起“廣播風(fēng)暴”，甚至造成系統(tǒng)癱瘓，故又稱洪泛式。為了避免分組在轉(zhuǎn)發(fā)過程中的無限膨脹，常使用選擇擴(kuò)散式和計(jì)數(shù)法加以控制。其中選擇擴(kuò)散式是指僅選擇那些最接近信宿的鄰接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的算法。而計(jì)數(shù)法則是在每一個(gè)分組中增加一個(gè)計(jì)數(shù)字段，其初值設(shè)定為信源到信宿的最大路徑長度（即路徑上最多的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)數(shù)），分組在轉(zhuǎn)發(fā)過程中，每轉(zhuǎn)發(fā)一次，計(jì)數(shù)減1。若計(jì)數(shù)為0的分組仍未到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，則自動(dòng)丟棄該分組。信源信宿圖3-7

⑵隨機(jī)式由收到分組的節(jié)點(diǎn)隨機(jī)地選擇一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)出去。

⑶固定式單路路由算法每個(gè)節(jié)點(diǎn)事先都裝有一張人工計(jì)算得到的路由表，表中給出該節(jié)點(diǎn)到其它所有目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)出口（即鄰接轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)）的對(duì)應(yīng)關(guān)系。節(jié)點(diǎn)在收到分組后，通過查找路由表決定轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)并將分組發(fā)送出去，直至到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。這種方法的健壯性較差。如圖3-8所示。ABCDEF334442466圖3-8(b)全路由表圖3-8(a)通信子網(wǎng)—（4，F(xiàn)）（4，F(xiàn)）（8，D）（6，A）（4，F(xiàn)）F（4，E）—（3，E）（7，D）（6，E）（8，F(xiàn)）E（4，D）（3，D）—（4，D）（7，C）（8，F(xiàn)）D（8，D）（7，D）（4，C）—（3，C）（5，B）C（6，A）（6，B）（7，C）（3，B）—（2，B）B（4，A）（8，F(xiàn)）（8，F(xiàn)）（5，B）（2，A）—A宿ABCDEF源

⑷固定式多路路由算法在單路由算法的基礎(chǔ)上，增加多個(gè)出口選擇，分別對(duì)應(yīng)最佳、次佳、再次等多種選擇方案，并分別以一個(gè)優(yōu)先權(quán)數(shù)表示。如對(duì)于圖3-8（a）所示的通信子網(wǎng)，節(jié)點(diǎn)A的多路路由表可以構(gòu)造如圖3-9。

0.33（14，C）0.33（12，B）0.34（4，F(xiàn)）F0.13（13，C）0.24（8，B）0.63（8，F(xiàn)）E0.23（10，C）0.33（9，B）0.44（8，F(xiàn)）D0.13（12，F(xiàn)）0.32（6，C）0.65（5，B）C0.16（14，F(xiàn)）0.21（9，C）0.63（2，B）B優(yōu)先權(quán)轉(zhuǎn)發(fā)出口優(yōu)先權(quán)轉(zhuǎn)發(fā)出口優(yōu)先權(quán)轉(zhuǎn)發(fā)出口第三選擇第二選擇第一選擇信宿圖3-9節(jié)點(diǎn)A的多路路由表

⑸孤立式路由選擇算法

孤立式算法是指節(jié)點(diǎn)在作路由選擇時(shí)，不與其它節(jié)點(diǎn)交換信息，僅依據(jù)自身掌握的網(wǎng)絡(luò)信息對(duì)分組的輸出端口作出選擇。顯然，孤立式算法具有最小的信息交換量，信道的有效傳輸率較高，算法簡單，軟件開銷小。常見的算法主要有：ⅰ)熱土豆法(Hotpotato)：節(jié)點(diǎn)在收到分組后，立即將其置于最短的輸出隊(duì)列中，而不論去向，以期盡快出手。這種方法具有最短的輸出等待時(shí)間，但所選擇的未必是最佳路徑。ⅱ)自學(xué)習(xí)法（BackwardLearning）：在分組的報(bào)頭部分增加源節(jié)點(diǎn)地址和計(jì)數(shù)字段。分組從信源節(jié)點(diǎn)出發(fā)后，每轉(zhuǎn)發(fā)一次，計(jì)數(shù)便加1，由此可知源點(diǎn)到達(dá)本站點(diǎn)的傳輸路徑長度，以此為依據(jù)與原路由表進(jìn)行比較，以最小者更新路由表，達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。這種方法不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化，通常采用定期（如30秒鐘）恢復(fù)原始路由表的方法來解決。

2．動(dòng)態(tài)路由選擇算法

⑴最短通路路由選擇算法所謂最短通路是指從信源機(jī)到信宿機(jī)之間的一條具有最小傳輸代價(jià)的傳輸路徑。為此需對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各段鏈路的傳輸代價(jià)進(jìn)行測(cè)量和標(biāo)注，作為該段鏈路的權(quán)。狄克斯特拉（Dijkstra）于1959年提出了從一個(gè)頂點(diǎn)到其余所有頂點(diǎn)的最短路徑的計(jì)算方法，其思想簡述為：按照路徑長度遞增的順序依次求出從源點(diǎn)v到其余每一個(gè)頂點(diǎn)的最短通路及其長度。首先求出v到每一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的路徑長度并從中選出最小者vi，以vi作為新增的中間節(jié)點(diǎn)；修改所有與vi相鄰的節(jié)點(diǎn)的路徑長度，即求出從v出發(fā)經(jīng)vi到達(dá)的所有節(jié)點(diǎn)的路徑長度，再從中選取最小者，將其加入中間節(jié)點(diǎn)，以此類推，直至v到所有節(jié)點(diǎn)的路徑長度均被求出，算法結(jié)束。例：從頂點(diǎn)A出發(fā)到其它頂點(diǎn)的最短路徑ABEGFCDH信源22222733614ABEGFCDH（2,A）（6,A）（∞,-）（∞,-）（∞,-）

（∞,-）

（∞,-）ABEGFCDH（2,A）

（6,A）（9,B）（4,B）（∞,-）（∞,-）

（∞,-）ABEGFCDH（2,A）（5,E）（9,B）（4,B）（6,E）（∞,-）

（∞,-）（2,A）ABEGFCDH（5,E）（9,B）（4,B）（6,E）（∞,-）

（9,G）ABEGFCDH（2,A）（5,E）（9,B）（4,B）（6,E）（∞,-）

（8,F）ABEGFCDH（2,A）（5,E）（9,B）（4,B）（6,E）（10,H）（8,F）從A到D的最短通路為：D→H→F→E→B→A⑵集中式路由選擇算法在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一個(gè)路由控制中心RCC(RoutingControlCenter),通過定期向各節(jié)點(diǎn)采集網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，并按照某種策略為各節(jié)點(diǎn)計(jì)算出一張最佳路由表，然后發(fā)送到各個(gè)節(jié)點(diǎn)，更新原路由表。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：RCC可以及時(shí)地動(dòng)態(tài)掌握網(wǎng)絡(luò)的全局信息，集中調(diào)度，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。缺點(diǎn)是對(duì)RCC性能要求較高，靠近RCC的線路上通信量過于集中，可能對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生影響；此外，各節(jié)點(diǎn)收到新路由表的時(shí)間不同，更新期間分組的延遲更大，甚至造成分組丟失或網(wǎng)絡(luò)阻塞。⑶分布式路由選擇算法網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)定期（如30秒鐘）或不定期地與相鄰的所有節(jié)點(diǎn)交換路由信息，從中選取到各節(jié)點(diǎn)的最佳路徑并更新路由表。這種方法能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浼傲髁孔兓?，具有較強(qiáng)的健壯性，但大量的信息交換需占用一定的信道資源，故它主要用于一些規(guī)模不太大的網(wǎng)絡(luò)。3.5.3流量控制與擁塞控制擁塞是指到達(dá)通信子網(wǎng)某一部分的分組數(shù)量過多，致使該部分網(wǎng)絡(luò)來不及處理，引起網(wǎng)絡(luò)部分或整體性能下降的現(xiàn)象。常見的如路由器緩沖區(qū)過小、CPU處理速度過慢、出口帶寬太小等都可能引起網(wǎng)絡(luò)阻塞。防止和解決擁塞的有效方法是流量控制和擁塞控制。1．流量控制⑴停—等方式：通過調(diào)整發(fā)送窗口和接收窗口的尺寸可以對(duì)信道上的傳輸流量進(jìn)行控制。⑵緩沖區(qū)預(yù)約方式：對(duì)于面向連接的服務(wù)，當(dāng)信宿節(jié)點(diǎn)忙碌時(shí)，整個(gè)虛電路起到了數(shù)據(jù)緩沖的作用，直至虛電路被拆除；在無連接服務(wù)方式中，源主機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)前需要事先向目標(biāo)主機(jī)預(yù)約緩沖區(qū)，在收到目的端的肯定應(yīng)答后再發(fā)送數(shù)據(jù)。傳輸過程中，若信宿端來不及處理，則各分組將暫存在不同的節(jié)點(diǎn)中，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都起到數(shù)據(jù)緩沖的作用。在ISO/OSI通信子網(wǎng)的多個(gè)協(xié)議層中都提供流量控制功能，不同協(xié)議層次根據(jù)服務(wù)要求實(shí)現(xiàn)不同的流量控制功能：網(wǎng)關(guān)間的數(shù)據(jù)流量通過傳輸層協(xié)議控制；自治系統(tǒng)內(nèi)部源節(jié)點(diǎn)至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)間的流量由網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議控制；相鄰節(jié)點(diǎn)間的信息流量由數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議控制；而信關(guān)與源節(jié)點(diǎn)間則通過數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議（直接相連）或網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（間接相連）進(jìn)行控制，如圖3-10所示。圖3-10源節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)間由N協(xié)議控制信關(guān)信宿節(jié)點(diǎn)相鄰節(jié)點(diǎn)間由DL協(xié)議控制信關(guān)與源節(jié)點(diǎn)間由DL/N協(xié)議控制多個(gè)自治系統(tǒng)間由T協(xié)議控制信源節(jié)點(diǎn)中間節(jié)點(diǎn)信關(guān)中間節(jié)點(diǎn)

2.擁塞控制

⑴分組丟棄法：對(duì)于無連接服務(wù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路較忙時(shí)，子網(wǎng)自動(dòng)丟棄發(fā)來的包，以減少發(fā)往該方向的數(shù)據(jù)分組數(shù)量，被丟棄的分組由于發(fā)送端不能獲得確認(rèn)而超時(shí)重發(fā)，因而不會(huì)產(chǎn)生信息丟失，但會(huì)增加延遲；而對(duì)于面向連接的服務(wù)，則被丟棄的分組將被保留在鏈路的某處，待擁塞消除后重發(fā)。⑵定額控制法：通過計(jì)算子網(wǎng)的通信能力，發(fā)行適量的“許可證”分組?！霸S可證”是一種特殊的控制分組，它們隨機(jī)地在網(wǎng)絡(luò)中巡航流動(dòng)，任何節(jié)點(diǎn)必須在獲得“許可證”后方可發(fā)送數(shù)據(jù)。這種方法可能因?yàn)榈却霸S可證”而產(chǎn)生新的延遲，稱為網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)場(chǎng)延遲（AdmissionDelay），此外還會(huì)部分降低子網(wǎng)的帶寬利用率。

⑶阻塞分組法：節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)新收到的分組前，先檢查輸出線路是否處于“告警”狀態(tài)，是則向源端發(fā)送一個(gè)阻塞分組（也稱抑制分組），請(qǐng)求減慢發(fā)送速度，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)的分組加注阻塞標(biāo)記，以防止其后各節(jié)點(diǎn)重復(fù)發(fā)送抑制報(bào)文。源端在收到抑制分組后，按一定比例減少發(fā)往該方向的通信量，過一定時(shí)間后，若再次被抑制，則繼續(xù)按比例減少通信量，……。當(dāng)擁塞恢復(fù)后，若在一定時(shí)間內(nèi)未收到阻塞分組，則源端按比例逐漸恢復(fù)數(shù)據(jù)發(fā)送速率。在實(shí)際應(yīng)用中，通常將幾種方法結(jié)合使用。如在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，首先采用阻塞分組法，若仍不能消除阻塞，再采用分組丟棄法。也可以在丟棄分組的同時(shí)發(fā)送抑制報(bào)文，以期盡快消除擁塞。

3.6傳輸層（Transportlayer）傳輸層是ISO/OSI模型的第四層，位于通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)之間，用以屏蔽不同子網(wǎng)的細(xì)節(jié)（如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、所采用的協(xié)議等），解決子網(wǎng)本身不能克服的差錯(cuò)，改善和優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量等。即傳輸層的主要功能有兩個(gè)：一是向下提供端進(jìn)程間的可靠通信，二是向上提供獨(dú)立于通信子網(wǎng)的傳輸服務(wù)。傳輸層提供的服務(wù)主要包括：⑴根據(jù)通信子網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量選擇不同等級(jí)的傳輸協(xié)議；⑵建立、維護(hù)和拆除傳輸連接；⑶提供不同端進(jìn)程之間的信息傳輸，包括多路復(fù)用及分流；⑷提供端到端的錯(cuò)誤恢復(fù)及流量控制；⑸安全保密服務(wù)。傳輸協(xié)議與通信子網(wǎng)所提供的服務(wù)有關(guān)，子網(wǎng)服務(wù)越完善，傳輸協(xié)議也就越簡單，反之則越復(fù)雜。3.6.1傳輸層提供的服務(wù)及功能1．服務(wù)類型傳輸層提供的服務(wù)類型包括面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)兩類，前者具有流量控制、差錯(cuò)控制、序列控制等功能。后者所提供的是一種端到端的不可靠信道，在傳送數(shù)據(jù)前不需要建立連接，數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸過程中不具有按序、無丟失和無重復(fù)的特性，但仍具有無差錯(cuò)特性。2．服務(wù)等級(jí)針對(duì)通信子網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量的差異，傳輸層協(xié)議為傳輸實(shí)體間的通信提供了不同等級(jí)的服務(wù)：⑴可靠的面向連接協(xié)議⑵不可靠的無連接協(xié)議⑶語音傳輸協(xié)議（需定時(shí)、定序、可靠性要求較低）⑷實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（需快速、可靠性要求較高）3．用戶接口傳輸層提供的服務(wù)通過用戶接口來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)接口稱為端口（Port），也就是傳輸服務(wù)訪問點(diǎn)TSAP。即端口唯一對(duì)應(yīng)用進(jìn)程進(jìn)行標(biāo)識(shí)。如圖3-13所示，應(yīng)用層的源進(jìn)程將報(bào)文發(fā)送給傳輸層的某個(gè)端口，而目的進(jìn)程則從端口接收?qǐng)?bào)文。圖3-13端口在進(jìn)程之間的通信中所起的作用網(wǎng)絡(luò)層端口1端口2傳輸層應(yīng)用進(jìn)程1應(yīng)用進(jìn)程2應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層端口1端口2傳輸層應(yīng)用進(jìn)程1應(yīng)用進(jìn)程2應(yīng)用層NSAPNSAPNSAPNSAP端口是一個(gè)16bit的地址，稱為端口號(hào)。網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)至多可有216=64K個(gè)端口號(hào)。端口號(hào)可以分為兩類：一類是由因特網(wǎng)號(hào)碼公司ICANN為一些常用的應(yīng)用程序分配的固定端口，稱為熟知端口（well-knownport）。其值一般為0—1023。例如，F(xiàn)TP用21，TELNET用23，SMTP用25，DNS用53，HTTP用80，SNMP用161等等；另一類稱為一般端口，用以隨時(shí)分配給請(qǐng)求通信的客戶進(jìn)程。不同的主機(jī)可以有相同的端口號(hào)，為了在通信時(shí)不致發(fā)生混亂，就必須把主機(jī)的IP地址和端口號(hào)結(jié)合起來（共48bit）使用，稱為套接字或插口（socket），即套接字的構(gòu)成為：

（<IP地址，><端口號(hào)>）一個(gè)連接由它的兩個(gè)端點(diǎn)唯一標(biāo)識(shí)，每一個(gè)端點(diǎn)使用一個(gè)唯一的插口。例如，主機(jī)A的IP地址為3，主機(jī)B的IP地址為5,主機(jī)A有兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程使用簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP與主機(jī)B通信，這兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程分別分配一般端口1500和1501，它們與主機(jī)B的連接需要使用目的主機(jī)的熟知端口25（SMTP)，這樣，源主機(jī)與目標(biāo)主機(jī)間的兩個(gè)虛連接（即邏輯連接）對(duì)應(yīng)的兩對(duì)插口分別是：（3,1500）和（5,25）（3,1501）和（5,25）主機(jī)A主機(jī)B端口號(hào)：1500端口號(hào)：1501進(jìn)程1進(jìn)程2IP地址：3IP地址：5熟知端口：25進(jìn)程4．?dāng)?shù)據(jù)傳輸在兩個(gè)傳輸實(shí)體間傳送用戶數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，一般采用全雙工（或半雙工）分組交換。傳輸層收到高層用戶送來的數(shù)據(jù)后，按照傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元TPDU(TransportProtocolDataUnite)的大小和格式進(jìn)行分裝并傳輸。TPDU的傳送是經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)的，所以，TPDU應(yīng)將其按NPDU格式進(jìn)行數(shù)據(jù)組織。⑴分段與組裝當(dāng)TPDU的長度大于NPDU時(shí)，需將TPDU信包分解成若干個(gè)NPDU分組進(jìn)行傳送；而接收端則將收到的若干個(gè)NPDU分組組裝成一個(gè)TPDU交給傳輸進(jìn)程。⑵拼接與分割若TPDU的長度小于NPDU，則源端可將多個(gè)TPDU拼接成一個(gè)NPDU進(jìn)行傳送，這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)傳輸次數(shù)，降低傳輸費(fèi)用；接收方進(jìn)行相反的操作，對(duì)收到的分組分割還原，依次交給傳輸進(jìn)程。⑶多路復(fù)用與分流當(dāng)傳輸進(jìn)程請(qǐng)求傳送的信息流量較少時(shí)，可將多個(gè)傳輸連接請(qǐng)求映射到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接上，以便充分利用通信子網(wǎng)的傳輸能力，減少傳輸連接個(gè)數(shù)，降低費(fèi)用。接收機(jī)將同一邏輯電路上收到的數(shù)據(jù)按傳輸?shù)刂贩炙徒o不同的目標(biāo)傳輸進(jìn)程。這樣一種傳送方式稱為多路復(fù)用，適用于在一對(duì)主機(jī)間有多個(gè)傳輸連接的情況。與之相反，當(dāng)一個(gè)傳輸進(jìn)程發(fā)送的信息量大于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接所能傳輸?shù)男畔⒘繒r(shí)，該用戶的傳輸連接可以通過地址映射打開多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分流傳送，有效利用信道帶寬，提高傳輸效率。圖3-14給出了多路復(fù)用和分流的邏輯示意圖。圖3-14進(jìn)程1進(jìn)程2進(jìn)程3高層T層N層DL層PH層

網(wǎng)絡(luò)連接（虛電路）傳輸?shù)刂?/p>

TSAP網(wǎng)絡(luò)地址

NSAP通信處理機(jī)(a)多路復(fù)用（b）分流進(jìn)程5.狀態(tài)報(bào)告?zhèn)鬏攲酉蛴脩籼峁﹤鬏攲訉?shí)體及傳輸連接的狀態(tài)報(bào)告，主要包括：連接建立時(shí)延、連接建立失敗概率、吞吐率、傳送時(shí)延、殘留誤碼率、傳送失敗率、連接釋放時(shí)延、數(shù)據(jù)傳輸保護(hù)能力、優(yōu)先級(jí)等，反映本層所提供的服務(wù)質(zhì)量。6.安全保密傳輸層向高層用戶提供的安全保密措施主要有：對(duì)發(fā)送者和接收者的身份確認(rèn)，數(shù)據(jù)的加密和解密，鏈路、節(jié)點(diǎn)及路由等的保密服務(wù)。3.6.2傳輸層協(xié)議類型由于通信子網(wǎng)提供的服務(wù)質(zhì)量存在較大的差異，按照通信子網(wǎng)的可靠程度，可將通信子網(wǎng)的服務(wù)等級(jí)劃分為3類：⑴A型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：提供可靠的面向連接的完善服務(wù)，具有指示和恢復(fù)故障功能，分組丟失、重復(fù)和失序等錯(cuò)誤少到可以忽略不計(jì)，無須通過網(wǎng)絡(luò)復(fù)位進(jìn)行錯(cuò)誤恢復(fù)（即A類服務(wù)是一種無網(wǎng)絡(luò)復(fù)位的完善服務(wù)）。僅見于局域網(wǎng)。⑵B型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：所提供的服務(wù)分組丟失很少；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部擁塞、硬件或軟件故障引發(fā)的系統(tǒng)崩潰性錯(cuò)誤，可通過N—RESET原語實(shí)現(xiàn)重建連接、重新同步、廢棄已傳送的數(shù)據(jù)、恢復(fù)正常傳送（即B類服務(wù)為具有網(wǎng)絡(luò)故障復(fù)位功能的完備服務(wù)）。常見于廣域網(wǎng)，如X.25虛電路公用網(wǎng)。⑶C型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：有分組丟失、重份和失序，無故障恢復(fù)功能。常見于無線分組交換網(wǎng)、網(wǎng)際網(wǎng)等單純提供數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的廣域網(wǎng)(即C類服務(wù)提供的是一種不可靠的服務(wù))。針對(duì)上述三類不同的子網(wǎng)服務(wù)，ISO/OSI把傳輸協(xié)議分為五個(gè)等級(jí)：⑴TP—0：提供最簡單的傳輸服務(wù)，是專為A型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的。主要功能包括連接的建立、維護(hù)和拆除；數(shù)據(jù)的分段/合段等，不提供排序和流控功能（由子網(wǎng)實(shí)現(xiàn)）。⑵TP—1：除TP—0的服務(wù)外，TP—1還提供基本差錯(cuò)恢復(fù)功能，是針對(duì)B型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)崩潰的復(fù)位處理時(shí)，為避免由此產(chǎn)生的分組丟失，由傳輸協(xié)議TP—1恢復(fù)從傳輸中斷處開始重新傳送，不需提供流控、差控功能。⑶TP—2：面向A型網(wǎng)絡(luò)，具有在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接上復(fù)用多個(gè)傳輸連接的能力，提供具有流控和無流控的傳輸連接服務(wù)，不提供檢錯(cuò)和錯(cuò)誤恢復(fù)功能。⑷TP—3：面向B型網(wǎng)絡(luò)，它集中了TP—1和TP—2協(xié)議的特點(diǎn)，具有差錯(cuò)恢復(fù)和多路復(fù)用的功能。⑸TP—4：專為C型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，提供故障（分組丟失、失序、重份、殘缺等）檢測(cè)及恢復(fù)功能，具有增加吞吐量（多路復(fù)用）的能力。即TP—4是在TP—3的基礎(chǔ)上增加檢錯(cuò)功能的集合。3.6.3傳輸層的連接及傳輸管理與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議不同，傳輸層建立在更高的層次上，實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)傳輸。即信息從端點(diǎn)A到端點(diǎn)B，其間可能跨越多個(gè)網(wǎng)段，正常的傳輸時(shí)延與分組丟失超時(shí)很難區(qū)分，這就造成了偽超時(shí)現(xiàn)象。因此，按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的“兩次握手”機(jī)制已不能滿足傳輸連接的建立/拆除管理，它可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的連接（垃圾進(jìn)程）或信息丟失。例圖3-11所示。A端B端連接請(qǐng)求啟動(dòng)定時(shí)器超時(shí)重發(fā)啟動(dòng)定時(shí)器偽超時(shí)收到呼叫請(qǐng)求應(yīng)答n次超時(shí)撤消連接請(qǐng)求收到無請(qǐng)求應(yīng)答不響應(yīng)圖3-11(a)建立連接∶垃圾進(jìn)程斷連請(qǐng)求啟動(dòng)定時(shí)器發(fā)送數(shù)據(jù)圖3-11(b)釋放連接A端B端超時(shí)重發(fā)啟動(dòng)定時(shí)器∶n次超時(shí)執(zhí)行斷連操作數(shù)據(jù)丟失收到請(qǐng)求斷連應(yīng)答垃圾進(jìn)程收到無請(qǐng)求應(yīng)答不響應(yīng)偽超時(shí)一個(gè)因傳輸時(shí)延增大而遲到的分組，由于超時(shí)被認(rèn)為已經(jīng)丟失的現(xiàn)象。為了解決上述問題，傳輸協(xié)議采用了“三次握手”（Three_wayhandshake）機(jī)制：⑴A端發(fā)出連接的建立/拆除請(qǐng)求DR，進(jìn)行傳輸服務(wù)訪問點(diǎn)TSAP（TransportServiceAccessPoint，又稱傳輸?shù)刂罚┡c網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問點(diǎn)NSAP（又稱網(wǎng)絡(luò)地址）的轉(zhuǎn)換，等待B端確認(rèn)；⑵B端收到請(qǐng)求后，產(chǎn)生中斷，通過服務(wù)原語喚醒相應(yīng)進(jìn)程，并向A端發(fā)送確認(rèn)應(yīng)答幀DC；⑶A端收到B端的應(yīng)答分組后，建立/釋放連接，并向B端再次發(fā)出確認(rèn)應(yīng)答ACK，B端收到確認(rèn)分組后執(zhí)行連接/斷連操作。無論A端或是B端，若在傳輸過程中發(fā)生分組丟失或偽超時(shí)，通過定時(shí)器超時(shí)重發(fā)，當(dāng)經(jīng)n次重發(fā)仍不成功時(shí)，嘗試執(zhí)行相應(yīng)操作。圖3-12以釋放連接為例給出了分組丟失時(shí)的各種操作過程。DC到達(dá)，釋放連接發(fā)送ACK

A端B端ACK到達(dá)釋放連接發(fā)送斷連請(qǐng)求DR啟動(dòng)定時(shí)器DR到達(dá)回送DC啟動(dòng)定時(shí)器圖3-12(a)正常的“三次握手”執(zhí)行過程圖3-12（b）ACK應(yīng)答丟失時(shí)的執(zhí)行過程n次重發(fā)收不到ACK應(yīng)答超時(shí)斷連發(fā)送斷連請(qǐng)求DR啟動(dòng)定時(shí)器DR到達(dá)回送DC啟動(dòng)定時(shí)器A端B端DC到達(dá)，釋放連接發(fā)送ACK

丟失∶n次超時(shí)嘗試斷連發(fā)送斷連請(qǐng)求DR啟動(dòng)定時(shí)器DR到達(dá)回送DC啟動(dòng)定時(shí)器A端B端超時(shí)重發(fā)啟動(dòng)定時(shí)器丟失∶丟失∶∶超時(shí)斷連∶∶∶圖3-12(c)DR、DC應(yīng)答丟失時(shí)的執(zhí)行過程本例闡述的傳輸連接管理控制機(jī)制對(duì)于偽超時(shí)的情況同樣適用，某一端產(chǎn)生的垃圾進(jìn)程或丟失的數(shù)據(jù)，會(huì)因?yàn)槭詹坏絹碜粤硪欢说腁CK確認(rèn)應(yīng)答而自動(dòng)撤消。

3.7會(huì)話層（Sessionlayer）

會(huì)話層使用傳輸層提供的服務(wù)，向上一層（表示層）提供會(huì)話服務(wù)功能，主要有：⑴為不同的會(huì)話進(jìn)程間建立、維護(hù)和釋放會(huì)話連接；⑵提供會(huì)話管理功能，即會(huì)話模式，可以是一路交互—單工、兩路交替—半雙工和兩路同時(shí)會(huì)話—全雙工通信模式；⑶在傳輸數(shù)據(jù)流中插入同步點(diǎn)，以便在發(fā)生傳輸故障時(shí)從最近的同步點(diǎn)重發(fā)而無須從頭開始發(fā)送。會(huì)話層在所有七個(gè)層次中是最“薄”的一層，功能很少。它是由ISO/OSI提出的，在此之前的網(wǎng)絡(luò)中幾乎沒有該層設(shè)置。3.7.1建立會(huì)話連接會(huì)話連接是通過傳輸連接實(shí)現(xiàn)的，會(huì)話連接和傳輸連接有三種對(duì)應(yīng)關(guān)系：⑴一對(duì)一：會(huì)話時(shí)先建立傳輸連接，會(huì)話結(jié)束釋放傳輸連接；⑵多對(duì)一：同一傳輸連接實(shí)現(xiàn)多個(gè)會(huì)話連接，同一時(shí)刻，傳輸連接只能為一個(gè)會(huì)話連接所使用；⑶一對(duì)多：一個(gè)會(huì)話連接對(duì)應(yīng)多個(gè)傳輸連接，當(dāng)會(huì)話連接中途失效時(shí)，在不廢棄原會(huì)話的基礎(chǔ)上重建傳輸連接。映射關(guān)系如圖3-15所示。其中：表示建立連接表示釋放連接(c)一對(duì)多圖3-15會(huì)話連接傳輸連接(a)一對(duì)一(b)多對(duì)一3.7.2數(shù)據(jù)令牌、對(duì)話控制和數(shù)據(jù)交換會(huì)話用戶間的數(shù)據(jù)通信通常以半雙工方式進(jìn)行。會(huì)話協(xié)議采用數(shù)據(jù)令牌實(shí)現(xiàn)對(duì)會(huì)話實(shí)體間交互活動(dòng)的管理和控制，只有持有令牌的用戶可以發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方只能接收數(shù)據(jù)。令牌在會(huì)話雙方間傳遞，以此實(shí)現(xiàn)會(huì)話的交替順序進(jìn)行。除常規(guī)數(shù)據(jù)外，ISO/OSI也支持其他特殊類型數(shù)據(jù)的傳送，它們不受對(duì)話控制的約束，主要有：?特權(quán)數(shù)據(jù)：為控制報(bào)文、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和系統(tǒng)管理提供的一類數(shù)據(jù)，它不受令牌控制，但受流量控制的約束；?加速數(shù)據(jù)：一種對(duì)傳送速度要求較高的數(shù)據(jù)類型，其傳輸不受令牌和流量控制的限制；?能力數(shù)據(jù)：用于會(huì)話層自身管理的一類數(shù)據(jù)，可通過協(xié)商修改會(huì)話的參數(shù)，對(duì)會(huì)話能力進(jìn)行更改，只有同時(shí)持有數(shù)據(jù)令牌、同步令牌和活動(dòng)令牌時(shí)才能發(fā)送。3.7.3會(huì)話管理會(huì)話管理把一次會(huì)話過程劃分為多個(gè)不同的邏輯單元，每個(gè)邏輯單元完成完整的邏輯功能，稱為一個(gè)活動(dòng)，每個(gè)活動(dòng)獨(dú)立于其他活動(dòng)。為防止兩