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網(wǎng)絡協(xié)議棧基本概念網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!21.5.2計算機網(wǎng)絡模型(續(xù)1)1、OSI模型(7)應用層(6)表示層(5)會話層(4)傳輸層(3)網(wǎng)絡層(2)數(shù)據(jù)鏈路層(1)物理層網(wǎng)絡服務平臺。面向通信的功能。用戶服務平臺。面向用戶的應用進程，使得一些無關的軟件具有互操作性。網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!31.5.2計算機網(wǎng)絡模型(續(xù)2)數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡層主機A主機B應用層協(xié)議表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議主機網(wǎng)絡層-路由器協(xié)議路由器路由器通信子網(wǎng)層間接口層次7654321主機物理層-路由器協(xié)議主機數(shù)鏈層-路由器協(xié)議通信子網(wǎng)內(nèi)部協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層網(wǎng)絡協(xié)議棧基本概念共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!41.5.2計算機網(wǎng)絡模型(續(xù)3)2、TCP/IP參考模型(4)應用層該層向用務提供一組常用的應用程序，為不同主機上的進程或應用之間提供通信。(3)傳輸層該層提供端對端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送服務。(2)互聯(lián)網(wǎng)層該層使用網(wǎng)際協(xié)議實現(xiàn)穿越多個網(wǎng)絡的路由選擇功能。(1)網(wǎng)絡接入層該層是端系統(tǒng)和通信子網(wǎng)之間的接口，實現(xiàn)端系統(tǒng)與其相連的網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!51.5.3若干重要概念(續(xù)20)2、實體、協(xié)議、服務和服務訪問點實體(entity)指任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進程。實體通常指一個特定的軟件模塊。協(xié)議(protocol)是控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則的集合。協(xié)議的語法定義了所交換信息的結(jié)構(gòu)或格式；協(xié)議的語義定義了源端和目的端所要完成的操作。在協(xié)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(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務。網(wǎng)絡協(xié)議棧基本概念共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!61.5.3若干重要概念(續(xù)22)2、實體、協(xié)議、服務和服務訪問點(續(xù)2)服務(service)指同一開放系統(tǒng)中某一層向它的上一層提供的操作，但不涉及這些操作的具體實現(xiàn)。協(xié)議和服務是兩種截然不同的概念。協(xié)議是不同開放系統(tǒng)的對等實體之間進行虛通信所必須遵守的規(guī)定。服務是下一層向本層通過層間接口提供的“看得見”的功能。本層的服務用戶只能看見服務而無法看見下面的協(xié)議。亦即下面的協(xié)議對上面的服務用戶是透明的。協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對等實體之間通信的規(guī)則。服務是“垂直的”，即服務是由下層向上層通過層間接口提供的。網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!71.5.3若干重要概念(續(xù)24)2、實體、協(xié)議、服務和服務訪問點(續(xù)4)相鄰兩層之間的關系協(xié)議交換原語交換原語服務用戶提供服務服務提供者第n

層第n+1層服務用戶SAPSAP網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!83.4.2爭用訪問技術(shù)(續(xù)5)2、CSMA（CarrierSenseMultipleAccess)技術(shù)CSMA是對用于有線信道ALOHA系統(tǒng)的一種改進，它要求每個站都設置一硬件(即載波監(jiān)聽裝置，“載波”是指在公用信道上傳輸?shù)男盘枴?，用來在發(fā)送數(shù)據(jù)之前監(jiān)聽同一信道上其他站是否也在發(fā)送數(shù)據(jù)。如果該站監(jiān)聽到有別的站正在發(fā)送，就暫不發(fā)送數(shù)據(jù)，從而減少發(fā)送沖突的可能性，也提高了整個系統(tǒng)的吞吐量和信道利用率。

網(wǎng)絡協(xié)議棧基本概念共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!

99.2.2CSMA/CD協(xié)議以太網(wǎng)采用一種協(xié)調(diào)工作機制，稱為載波監(jiān)聽多點接入/沖突檢測CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection)協(xié)議?！拜d波監(jiān)聽”指加接在以太網(wǎng)上的每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先要檢測總線上是否有其他站正在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，就暫時不發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生沖突(常稱“碰撞”)?！拜d波監(jiān)聽”只是用來表明檢測總線上信號存在與否的一種技術(shù)手段。“多點接入”指計算機以多點接入的方式連接到同一根總線上?！皼_突檢測”指計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測總線上信號電壓的變化情況。

網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!

109.2.2CSMA/CD協(xié)議(續(xù)2)檢測到?jīng)_突后怎么辦？當信號發(fā)生沖突時，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴重的失真，接收站就無法從中恢復出有用的信息。每一個正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費網(wǎng)絡資源，然后等待一段隨機時間后再重新執(zhí)行發(fā)送操作。網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!

119.2.2CSMA/CD協(xié)議(續(xù)4)傳播時延對載波監(jiān)聽的影響1kmABt碰撞t=2

A檢測到發(fā)生碰撞t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測到發(fā)生碰撞t=t=0為單程端到端傳播時延注：電磁波在電纜中的傳播速度只是在自由空間中的65％，即1km長電纜的傳播時延約為5s。

5s網(wǎng)絡協(xié)議棧基本概念共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!

129.2.2CSMA/CD協(xié)議(續(xù)6)幾點結(jié)論使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信(半雙工通信)。每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，一定存在著遭遇信號沖突的可能性。這種發(fā)送的不確定性使得整個以太網(wǎng)的平均通信量遠小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!

139.2.2CSMA/CD協(xié)議(續(xù)8)CSMA/CD強化沖突的示意圖(B也能檢測到?jīng)_突，但圖中未繪出B發(fā)送的干擾信號)數(shù)據(jù)幀干擾信號TJABTBtB發(fā)送數(shù)據(jù)A檢測到?jīng)_突出現(xiàn)沖突信道占用時間A發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測到?jīng)_突網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!9.2.2CSMA/CD協(xié)議(續(xù)10)爭用期(續(xù))爭用期的長短與發(fā)送速率有關。以太網(wǎng)的爭用期為51.2s。對于10Mb/s以太網(wǎng)，爭用期內(nèi)可發(fā)送512bit(64字節(jié))稱為最短有效幀長。否則將作為無效幀處理。以太網(wǎng)還規(guī)定了幀間最小間隔為9.6s，相當于96比特時間。這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來得及清理，做好接收下一幀的準備。

14網(wǎng)絡協(xié)議棧基本概念共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!

159.2.2CSMA/CD協(xié)議(續(xù)12)截斷二進制指數(shù)退避算法①確定基本退避時間，它就是爭用期。②從整數(shù)集合｛0，1，…，2k-1｝中隨機取一整數(shù)，記為r。重傳被推遲的時間是r倍的爭用期。整數(shù)集合中的參數(shù)k，可按下式計算：

k=Min［重傳次數(shù)，10］(9-1)此式表明，當重傳次數(shù)不超過10時，參數(shù)等于重傳次數(shù)；當重傳次數(shù)超過10時，參數(shù)就不再增大而一直等于10。③當重發(fā)次數(shù)達到16次仍不能成功時，則丟棄該幀，并向高層報告差錯情況。網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!

169.2.2CSMA/CD協(xié)議(續(xù)14)CSMA/CD協(xié)議的要點：(1)適配器從網(wǎng)絡層獲得一個分組，加上首部和尾部，組成以太網(wǎng)幀，放入適配器的緩存中，準備發(fā)送。(2)若適配器檢測到信道空閑，就發(fā)送幀。若檢測到信道忙，則繼續(xù)檢測并等待信道轉(zhuǎn)為空閑，然后發(fā)送幀。(3)在發(fā)送過程中繼續(xù)檢測信道。若檢測到碰撞，則在發(fā)送干擾信號后就中止數(shù)據(jù)的發(fā)送。(4)在中止發(fā)送后，適配器就執(zhí)行指數(shù)退避算法，等待

r倍爭用時間(512比特時間)后，返回到步驟(2)。網(wǎng)絡協(xié)議棧基本概念共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!1.5.2計算機網(wǎng)絡模型(續(xù)4)OSI與TCP/IP的比較17TCP/IP模型應用層傳輸層互聯(lián)網(wǎng)層網(wǎng)絡接口層會話層應用層物理層OSI模型數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層應用層表示層會話層網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!181.5.3若干重要概念(續(xù)21)2、實體、協(xié)議、服務和服務訪問點(續(xù)1)協(xié)議是很復雜的通信規(guī)則，必須將各種不利的條件事先都估計到，而不能假定一切情況都是很理想和很順利的。必須非常仔細地檢查所設計協(xié)議能否應付所有的不利情況。應注意：事實上難免有極個別的不利情況在設計協(xié)議時并沒有預計到。在出現(xiàn)這種情況時，協(xié)議就會失敗。因此，協(xié)議往往只能應付絕大多數(shù)的不利情況。網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!191.5.3若干重要概念(續(xù)23)2、實體、協(xié)議、服務和服務訪問點(續(xù)3)服務訪問點SAP(ServiceAccessPoint)指同一開放系統(tǒng)中相鄰層的實體提供服務的交互處。是位于相鄰層的界面上，也就是相鄰層實體交互的邏輯接口。又稱端口(port)。在OSI模型中，對等層實體傳送數(shù)據(jù)的單元，稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU(ProtocolDataUnit)。相鄰層實體間傳送數(shù)據(jù)的單元，稱為服務數(shù)據(jù)單元SDU(ServiceDataUnit)。相鄰層實體通過SAP一次交互信息的數(shù)據(jù)單元，稱為接口數(shù)據(jù)單元IDU(interfaceDataUnit)。SDU可以與PDU不一樣，既可以是多個SDU合成一個PDU，也可以是一個SDU劃分為幾個PDU。網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!201.5.3若干重要概念(續(xù)35)5、服務原語在OSI模型中，相鄰層之間的服務可用原語(primitive)和參數(shù)(parameter)來表示。原語是相鄰層實體交互時所交換的一些必要信息，定義了所執(zhí)行的操作，其具體實現(xiàn)是通過中斷、函數(shù)調(diào)用、系統(tǒng)調(diào)用或OS提供的進程控制機制完成的。參數(shù)用于傳遞數(shù)據(jù)和控制信息。一個服務由一組原語操作來描述，用戶進程通過原語操作來訪問該服務。兩種服務所用的原語是不同的。一個完整的服務原語由名字、類型和參數(shù)組成。網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!213.4.2爭用訪問技術(shù)(續(xù)6)根據(jù)每個站所采用的載波監(jiān)聽策略，CSMA可分為以下幾種類型：

①非堅持CSMA如果進行載波監(jiān)聽時發(fā)現(xiàn)信道空閑，則將準備好的幀發(fā)送出去；如果監(jiān)聽到信道忙，就不再繼續(xù)堅持聽下去，而根據(jù)協(xié)議的算法延遲一個隨機時間再重新監(jiān)聽。②1堅持CSMA當監(jiān)聽到信道空閑時，就立即發(fā)送幀；如果監(jiān)聽到信道為忙，則繼續(xù)監(jiān)聽下去，一直堅持到信道變成空閑為止。③P堅持CSMA

當監(jiān)聽到信道為空閑時，以概率p立即發(fā)送幀，而以概率(1-p)延遲一段時間τ(端─端傳播時延)再重新監(jiān)聽信道；當監(jiān)聽到信道為忙時，則繼續(xù)監(jiān)聽下去，一直堅持到信道空閑為止。CSMA也可以采用時隙式，同樣有上述三種類型。

網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!

229.2.2CSMA/CD協(xié)議(續(xù)1)如何進行沖突檢測？“沖突檢測”就是計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小的變化情況。當幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的信號電壓擺動值將會增大(互相疊加)。當一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時，就認為總線上至少有兩個站同時在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了發(fā)送沖突。所謂“沖突”就是信號發(fā)生了碰撞。因此“沖突檢測”也稱為“碰撞檢測”。網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!

239.2.2CSMA/CD協(xié)議(續(xù)3)電磁波在總線上的產(chǎn)生沖突的原因是有限的傳播速率當某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非真正是空閑的。A向B發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時間后才能傳送到B。B若在A發(fā)送的信息到達B之前發(fā)送自己的幀(因為這時B的載波監(jiān)聽檢測不到A所發(fā)送的信息)，則必然要在某個時間和A發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。碰撞的結(jié)果是兩個幀都變得無用。網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!

24為單程端到端傳播時延t=

B檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t=

/2發(fā)生碰撞AABABt=0A檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABBt=B檢測到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt=2

A檢測到發(fā)生碰撞STOPAB1kmABt碰撞t=2

A檢測到發(fā)生碰撞t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測到發(fā)生碰撞t=t=0網(wǎng)絡協(xié)議?；靖拍罟?9頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!

259.2.2CSMA/CD協(xié)議(續(xù)7)強化沖突實現(xiàn)沖突檢測的方法很多，如基于模擬技術(shù)的接收信號電平比較法、信號編碼波形特征鑒別法和發(fā)/收同時進行的逐位比較法等。在實際應用中還要采用一種強化沖突的措施。當發(fā)送幀的站監(jiān)聽到?jīng)_突時，除了立即停止正常發(fā)送之外，還要繼續(xù)發(fā)送若干比特(通常為32比特或48比特)的人為干擾信號(jammingsignal)