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第2章计算机网络的协议与体系结构网络协议Note:9/3/2022•哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院(威海)通信工程系占据两个山顶的蓝军与驻扎在山谷的白军作战。力量对比是：一支蓝军打不过白军，但两个支蓝军协同作战就可战胜白军。蓝军1队拟

于次日正午向白军发起攻击。于是发送电文给另一山顶上的友军。但通信线路很不好，电文出错的可能性很大。因此要求收到电文的友军必须发送确认电文。但确认电文也可能出错。试问能否设计出一种协议，使得蓝军能实现协同作战因而一定(即100%)取得胜利？一个著名的例子明日正午进攻

，如何？同意收到“同意”收到：收到“同意”………………这样的协议无法实现！9/3/2022•哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院(威海)通信工程系这样无限循环下去，两边的蓝军都始终无法确定自己最后发出的电文对方是否已经收到。没有一种协议能够蓝军

能100%获胜。思考有没有更加合适的方案？结论和进一步思考人相互交流的协议和通信协议之间的对比HiHiWhat’sthetime?2:00请求连接传送文件：xxxxx.xxx<文件>time连接确认9/3/

2022•哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院(威海)通信工程系语义对协议中各协议元素的含义的解释，例如：在HDLC协议中，标志Flag(7EH)表示报文的开始和结束在BSC协议中，SOH(01H)表示报文

的开始，STX(02H)表示报文正文的开始，ETX(03H)表示报文正文的结束语法协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如：时序通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则FlagAddressCtrlDataFCSSFlagSOHHEADSTXTEXTETXBCCBSCHDLC通信网络协

议的三要素确认释放连接释放确认释放确认连接确认数据连接请求连接确认tt时序例释放连接数据传输建立连接网络协议分层思想Note:9/3/2022•哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院(威海)通信工程系划分

层次的概念举例计算机1向计算机2通过网络发送文件。可以将要做的工作进行如下的划分。第一类工作与传送文件直接有关。确信对方已做好接收和存储文件的准备。双方协调好一致的文件格式。两个计算机将文件传送模块作为最高的一层。剩下的工作由下面的模块负责。两个计

算机交换文件文件传送模块计算机1计算机2文件传送模块只看这两个文件传送模块好像文件及文件传送命令是按照水平方向的虚线传送的把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块再设计一个通信服务模块文件传送模块计算机1计算机2文件传送模块只看这两

个通信服务模块好像可直接把文件可靠地传送到对方把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块通信服务模块通信服务模块再设计一个网络接入模块文件传送模块计算机1计算机2文件传送模块通信服务模块通信服务模块网络接入模块网络接入模块通信网络网络接口网络接口网络接入模块负责做与网络接口

细节有关的工作例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。层间服务Note:9/3/2022•哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院(威海)通信工程系层间服务模型协议交换原语交换原语服务用户提供服务服务提供者第n层第n

+1层服务用户SAPSAP理解下层对上层是“透明的”。即某一层实体只能看到本层服务，而看不到下层的协议到底是如何工作的。协议是“水平的”。即协议是控制对等实体之间通信的规则。服务是“垂直的”。即服务是由下

层向上层通过层间接口提供的。层间服务对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信；下层向上层提供服务；上层依赖下层提供的服务来与其他主机上的对等层通信；实际通信在最底层完成。对等层通信的实质对等通信例：两个人收发信件想一想：收信人与发信人之间、邮局之

间，是在直接通信吗？邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？信件内容邮件地址货物地址发信人邮局运输系统信件内容邮件地址货物地址收信人对信件内容的共识对信件如何传递的共识对货物如何运输的共识P3P2P1公路，铁路，航空邮局运输系统网络体系结构No

te:9/3/2022•哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院(威海)通信工程系应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI的体系结构ISO的OSI模型应用层(applicationlayer)表示层(presentationlayer

)会话层(sessionlayer)运输层(transportlayer)–网络层(networklayer)数据链路层(datalinklayer)物理层(physicallayer)应用层(applicationlayer)运输层(transportlayer)网络层

(networklayer)数据链路层(datalinklayer)物理层(physicallayer)数据链路层5应用层4运输层3网络层2数据链路层1物理层五层协议的体系结构各层功能1．应用层(applicationlayer)应用层是原理体系结构中的最

高层。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要(这反映在用户所产生的服务请求)。应用层直接为用户的应用进程（应用程序）提供服务应用层协议包括：HTTP，SMTP，FTP，TELNET等2．运输层(transportlayer)运输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信，其数

据传输的单位是报文段(segment)。因特网的运输层可使用两种不同协议。即面向连接的传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol)和无连接的用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)。各层功能

3．网络层(networklayer)网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。在网络层，数据的传送单位是分组或包。在TCP/IP体系中，分组也叫作IP数据报，或简称为数据报。各层功能4．数据链路层（datalinklayer）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。数据链路层有时也常简称为链路层。数据链路层就把一条有可能出差错的实际链路，转变成为让网络层向下看去好像是一条不出差错的链路。各层功能5．物理层（physicallayer）物理层的任务就是透明地传送比特流。

“透明”是一个很重要的术语。它表示：某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。各层功能5432154321H3物理传输媒体数据部分数据部分数据部分数据部分10100110100101比特流11010111010T2计算机1H5H4H2首部尾部……AP2AP1应

用程序数据计算机2比特帧IP数据报IP分组TCP报文段UDP报文段各层功能9/3/2022•哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院(威海)通信工程系在OSI参考模型中，在对等层次上传送的数据，其单位都称为该层的协议数据单元PDU(Proto

colDataUnit)；而把上层来的数据称为服务数据单元SDU(ServiceDataUnit)在文献中也还可以见到术语“协议栈”(protocolstack)。这是因为几个层次画在一起很像一个栈(stack)。各层功

能计算机1向计算机2发送数据5432154321计算机1AP2AP1计算机2应用程序数据应用层首部H510100110100101比特流110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应用程序数据H5应用程序数据H4H

5应用程序数据H3H4H5应用程序数据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部计算机1向计算机2发送数据5432154321计算机1AP2AP1计算机210100110100101比特流110101

110101计算机2的物理层收到比特流后交给数据链路层H2T2H3H4H5应用程序数据H3H4H5应用程序数据计算机1向计算机2发送数据5432154321计算机1AP2AP1计算机2数据链路层剥去帧首部和帧

尾部后把帧的数据部分交给网络层H2T2H3H4H5应用程序数据H4H5应用程序数据H3H4H5应用程序数据计算机1向计算机2发送数据5432154321计算机1AP2AP1计算机2网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层H5应用程序数据H4H5应用程序数据计算机1向计算机

2发送数据5432154321计算机1AP2AP1计算机2运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层应用程序数据H5应用程序数据计算机1向计算机2发送数据5432154321计算机1AP2AP1计算机2应用层剥去应

用层PDU首部后把应用程序数据交给应用进程计算机1向计算机2发送数据5432154321计算机1AP2AP1计算机2我收到了AP1发来的应用程序数据！应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI的体系结构应用层网络接口层网际层IP(各种应用层协议如T

ELNET,FTP,SMTP等)运输层(TCP或UDP)TCP/IP的体系结构无连接分组交付服务传输服务(可靠或不可靠)各种应用服务TCP/IP的三个服务层次OSI模型与TCP/IP体系结构对应关系应用层运输层网际层网络接口层主机A主机B路由器网络2网络1应用层运输层网际层网络接口层网际层网络接口

层4321TCP/IP四层协议栈表示方法沙漏计时器形状的TCP/IP协议族HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP网际层网络接口层运输层应用层………网络接口1网络接口2网络接口3EverythingoverIPIP可为各式各样的应用程序提供服务IPoverEverythingIP可应用到各

式各样的网络上