1、网络体系结构,1 网络体系结构概述,计算机网络中，将计算机系统的分层、各层协议和层间接口的集合称为网络体系结构。如何分层、分为几层，各层的功能是什么，每一层采用什么协议进行通信是计算机网络体系结构必须解决的问题，而且应当是标准化的。这样才能保证计算机系统之间的互通。,一致同意，一致认可的规则,1.1 层次划分,分层的好处： 各层之间是独立的。 灵活性好。 结构上可分割开。 易于实现和维护。 分层原则： 若层次过少，各层的任务就多，实现困难 若层次过多，总的服务开销也就增大 类似的功能尽可能集中在一个层内实现 各层的功能要相对独立,1.2 网络协议,进行层次划分之后，对应层实体之间进行通信而建立
2、的规则、标准或约定称为网络协议，一个网络协议主要由以下三个要素组成： 语法：数据与控制信息的结构或格式 “讲什么” 语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及作出何种反应 “如何讲” 时序 (也称语序、定时或同步) ：通信中各事件实现顺序的详细说明“讲的速度、顺序”,1.3 层间接口,在层与层之间的接口定义了下层向上层提供的服务。第N层使用第N-1层提供的服务，并同时向第N+1层提供服务。,2 两种参考模型,ISO/OSI参考模型,TCP/IP参考模型,OSI首先提出了分层、接口和服务分离的思想，是网络系统设计的基本指导原则，具有通用性 TCP/IP是事实上的标准，但TCP/IP模型没有区分
3、物理层和数据链路层，而这两层是完全不同的。 在学习计算机网络体系结构时往往采取折衷的办法，采用一种原理体系结构，它有五层。,主要的标准化组织,ISO：国际标准化组织 开放系统互联OSI参考模型 IETF：因特网工程任务组 TCP/IP协议族 IEEE：电气与电子工程师协会 局域网标准：IEEE 802系列 ITU-T：国际电信联盟 广域网标准,3 物理层,3.1 物理层的功能 3.2 EIA RS-232C标准,3.1 物理层功能,利用机械的、电气的、功能的和规程的特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、维持和拆除功能。DTE数据终端设备：是具有一定数据处理能力及发送和接收数据能力的设备
4、。 如：计算机或终端，I/O 设备DCE数据电路短接设备：交换机以及其他一些中间设备的集合 。,1）机械特性：考虑接线器的尺寸、引线数目和排列。 2）电气特性：考虑信号波形和参数。如信号电平、调制方式、脉冲宽度等。3）功能特性：考虑每一条线路的作用和操作要求。接口信号线按其功能一般可分为接地线、数据线、控制线和定时线等几类。 4）规程特性：传输比特流的整个过程和执行先后顺序。如怎样建立和拆除物理线路的连接、全双工还是半双工操作等。,用于DTE/DCE之间的串行二进制通信，数据传输速率为020kbps。 （1）机械特性：使用25针的连接器。,3.2 RS-232标准,（2）电气特性：用+5V+1
5、5V的电压表示逻辑“0”（无信号） ，-5V-15V的电压表示逻辑“1”（有信号） 。 （3）功能特性：规定了什么电路应当连接到25根引脚中的哪一根以及该引脚信号线的作用。 （4）规程特性：规定各信号线在建立、维持和拆除物理连接及传输比特信号时的时序要求。,最常用的10根引脚信号线的作用,调制解调器,利用模拟信道传输数字数据时，预先要进行数/模转换，这一过程称为调制，在接收端要把模拟信号转换成脉冲序列，这一过程称为解调。将调制和解调功能结合在一起就构成了调制解调器。 用户通过电话网接入Internet就必须采用调制解调器，但这一接入方式只能提供56kb/s的传输速率，被称为窄带接入。,ADSL
6、宽带接入技术,ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）称为非对称数字用户线路，它是数字用户线路的一种技术，其 下行信道速率远大于上行信道速率。,ADSL在一条电话线上同时提供了电话和高速数据服务，电话与数据服务互不影响。,4 数据链路层,将不可靠的物理链路变成可靠的数据链路。 主要功能： 1）组帧。把从网络层收到的封装成帧。 2）物理编址：明确帧的发送端和接收端 3）流量控制 4）差错控制 5）接入控制。当多个设备连接在同一条链路时，如何控制设备对共享链路的访问。,通信控制规程有两大类： 面向字符型的通信控制规程:IBM的二进制同步通信规程（BSC）IS
7、O的IS1745 PPP 面向比特型的通信控制规程:IBM的SNA使用的数据链路协议SDLC； ANSI修改SDLC，提出ADCCP； ISO修改SDLC，提出HDLC； CCITT修改HDLC，提出LAP作为X.25网络接口标准的一部分，后来改为LAPB。,HDLC协议不依赖于任何一种字符编码集而是面向比特链路控制规程，有较高的数据链路传输效率，传输可靠性高。目前网络设计普遍使用HDLC数据链路控制协议。 HDLC涉及三种类型的站： 主站：发送命令（包括数据），接收响应，负责整个链路的控制（如系统的初始、流控、差错恢复等）； 次站：接收命令，发送响应，配合主站完成链路的控制； 复合站：同时具
8、有主、次站功能，既发送又接收命令和响应，并负责整个链路的控制。 两种数据链路结构： 平衡方式：由两个复合站以点到点方式连接而成； 非平衡方式：由一个主站和多个次站通过一条链路连接而成。,4.1 高级数据链路控制HDLC,HDLC的基本操作模式 正规响应模式 NRM非平衡构型。只有当主站向次站发出探询后，次站才能获得传输帧的许可。 异步响应模式 ARM非平衡构型。次站可以随时传输帧，不必等待主站的探询。 异步平衡模式 ABM平衡构型，也采用异步响应，双方具有同等能力。,HDLC帧格式,1 ）标志F：用01111110来标志一帧的开始和结束。信息位中如果出现与标志相同的比特串，使用位插入填充。 2
9、 ）地址字段A：对于命令帧，该字段为对方的站地址，对于响应帧，该字段为本站的站地址。 3 ）帧校验序列：用于差错检测，采用16位CRC校验码。 4）控制字段C：定义了三种帧类型，即信息帧I、监督帧S和无编号帧U。,HDLC的帧类型,信息帧I、监督帧S和无编号帧U 。,(1)信息帧(I帧) 信息帧中包括信息字段，是用来传输用户数据的。 N(S)和N(R)段均为3位， N(S)为发送的帧序号，N(R)指示下一个要接收的帧号，确认已正确接收到N(R)-1个帧。 P/F位为轮询/结束位，主站置P“1”表示主站请求次站发送信息或作出响应；次站用F“1”来表示响应或表示这是最后的帧。,(2)监控帧(S帧)
10、用于面向连接的数据传输过程，监视链路上的常规操作。S帧可告知发送方有关接收方的接收情况。 S字段（2位）定义了四种不同的S帧： 00接收准备好(RR), 接收方已经准备好接收第N(R)帧，并表示已正确接收第N(R)-1号帧以前的所有帧； 01接收未准备好(RNR), 表示接收方暂时不能接收第N(R)帧，但第N(R)-1号帧及以前各帧均已正确接收； 10拒绝接收(REJ) ：请发送方将第N(R)帧及以后各帧重新发送，并表示第N(R)-1号帧及以前各帧均已正确接收； 11选择拒绝(SREJ)：请发送方只将第N(R)帧重新发送，并表示第N(R)-1号帧及以前各帧均已正确接收。,(3)无编号帧(U帧)
11、提供无连接的数据传输和链路控制功能，如设置工作方式、拆除链路等。U帧本身不带编号，即无N(S)和N(R)，它是用5个比特的M来定义了19种不同的U帧类型。不同的U帧类型详见表2.2,4.2 流量控制,流量控制是一种协调发送端的发送速率和接收端 的接收速率一致性的数据传输同步技术。 发送速率：生成和发送帧的速率，以f/s为单位。 接收速率：从接收缓冲区取出帧进行处理的速率。,发送速率接收速率：接收缓存溢出，数据丢失发送速率接收速率：信道空闲，资源浪费 需要流量控制来协调收、发双方的速率,4.2.1 理想的数据传输,理想化的数据传输基于以下两个假定：,假定 1： 链路是理想的传输信道，所传送的任何
12、数据 既不会出差错也不会丢失。,假定 2：不管发方以多快的速率发送数据，收方总是 来得及收下，并及时上交主机。,4.2.2 停止-等待协议,假设传输信道是无差错的理想信道，但是不能保证接收速率永远不低于发送速率。可以通过接收方来控制发送方的数据流，这是计算机网络中流量控制的一个基本方法。,最简单的流量控制的思想： 发送端将数据帧发送出去后停下来等待，直到收到来自接收端的确认后再将下一个数据帧发送出去。接收端将收到的数据帧交付给主机，发送一信息给发送端表明任务完成。停止等待协议。,注意：这里的确认只是表明接收方已经接收到了这个数据帧，但并不保证其正确性。,不能充分利用介质带宽，通信效率低！,4.
13、2.3 带差错控制的停止等待协议,实际的传输信道并不理想，所传送的数据可能出现差 错或者丢失。通过差错检测机制来检测数据帧在传输 中出现的差错。,停止等待协议中加入差错控制策略而更具有实用性。,1奇偶校验码 在原始数据后增加一个附加比特位，使结果中1的个数为奇数(奇校验)或偶数(偶校验)。增加的位称为奇偶校验位。例：原始数据=1110001，采用偶校验。则增加校验位后的数据为11100010 采用偶校验，而接收到的数据中1的个数为奇数个，就说明传输中出现了错误。,1）差错检测,2循环冗余码 （CRC，Cyclic Redundancy Code） 循环冗余码校验是目前在计算机网络通信及存储器中
14、应用最广泛的一种校验编码方法 检错思想：收发双方约定一个生成多项式G(x)，发送方在帧的末尾加上冗余码，使带冗余码的帧的多项式能被G(x)整除。接收方收到后，用G(x)除多项式，若有余数，则传输有错。,CRC校验示例,待校验数据：1101,0110,11 G(x) = x4+x+1 , 即10011,1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0,1 0 0 1 1,1 1 0 0 0 0 1 0 1 0,1 0 0 1 1,1 0 0 1 1,1 0 0 1 1,0 0 0 0 1 0 1 1 0,1 0 0 1 1,1 0 1 0 0,1 0 0 1 1,1 1 1 0,余数,传送
15、序列T(x)=1101,0110,1111,10,2）差错纠正。 目前基本上都采用反馈重发纠错法。 其工作原理是：接收端收到数据后，经校验没有错误，则发送一个肯定应答ACK，通知发送端发送下一个数据帧。当接收出现错误时，接收端可以用否定应答NAK来通知发端重发该帧。,发送端在发送一数据帧后，必须在发送缓存中暂时 保留这个数据帧的副本。只有确认对方收到这个数 据帧才可以清除这个副本。,发送端对出错的数据帧进行重传是自动进行的，因而这种差错控制体制常简称为自动请求重传ARQ (Automatic Repeat reQuest)。,死锁,发送端要收到接收端的确认后才发送下一个数 据帧，在信道不理想的
16、情况下，数据帧或是应答帧 在传输中可能出现丢失，在这样的情况下，会出现 什么结果？,解决死锁问题 超时定时器的引入,在发送端A发送完一个数据帧时启动一个超时计时器。 若到了重传时间 Tout而仍收不到接收端B 的任何确认， A 就自动重传前面所发送的数据帧。,思考：重传时间该如何设置？,重复帧问题,确认帧丢失，接收端会收到重发的相同的数据帧， 就表明出现了重复帧。这时应丢弃重复帧。,让每一个数据帧带上不同的编号来排除重复帧， 保持数据帧的唯一性。带编号的应答帧可以指出它 是对哪一个数据帧的应答。,帧的编号问题,任何一个编号系统的序号所占用的比特数是有限的。 每发送一个新的数据帧就把它的发送序号
17、加 1。 因此，经过一段时间后，发送序号就会重复。,停止等待协议中，每发送一个数据帧就停止等待， 因此用一个比特来编号就够了。数据帧中的发送序号 以 0 和 1 交替的方式出现在数据帧中。,带差错控制的停等协议,总结：停止等待协议的优缺点,优点：简单,缺点：通信信道的利用率不高。,4.2.4 滑动窗口协议,滑动窗口协议采用多帧一应答的方式。接收端的缓存区中可以存放n 帧；因此发送方可以连续发送n 帧后等待收端回送确认，再继续发送 为了有效地进行多帧应答，要对每个帧顺序地进行编号。帧序号一般用n个二进制位表示，取值范围0 2n 1。 在发送端和接收端分别设置发送窗口和接收窗口。窗口内的帧的序号不
18、能重复，因此，窗口的最大尺寸为2n 1。,1.发送端 发送窗口尺寸：发送端在没有收到对方应答帧的情况下能够连续发送帧的最大数目；发送窗口上界跟踪最后发送的帧的序号，下界表示未收到应答帧的最小编号。每发送一帧，窗口上界+1，当（上界 - 下界=发送窗口尺寸）时，发送端必须停下来等待接收对方的应答。收到应答后，窗口下界相应的向前滑动；,1.发送端,2.接收端,接收窗口尺寸：允许连续接收的帧的最大个数；接收端只处理接收窗口中的数据帧。接收窗口内的所有帧全部处理完后，才发送应答帧。应答帧的序号为n，表示前n-1个帧已经正确接收，希望接受的是从n开始的帧，并按接收窗口尺寸m向前滑动m个窗口。,2.接收端
19、,举例：发送窗口尺寸取值为2。接收窗口尺寸为1。,与停等协议相比，滑动窗口协议提高了介质利用率， 被广泛的应用于面向连接通信协议中的。,滑动窗口协议又分为固定窗口法和动态窗口法， 前者实现简单但灵活性差，后者能自适应网络 负载的变化，能更有效地利用介质带宽，但实现 较为复杂。,4.2.5 带差错控制的滑动窗口协议,在滑动窗口协议中，允许发送端可以连续发送多个数据帧后再停下来等待接收端发来的应答，如果在这些帧的只有某一个数据帧出现了错误，发送端在进行重发时可采用两种策略来纠正差错 a）后退n帧 b）选择重传,4.2.5 带差错控制的滑动窗口协议,a）后退n帧：发送窗口大于等于1 接收窗口尺寸为1
20、 当帧的编号与接收窗口序号不一致，或者出现帧传输错误，则不发送应答帧，且丢弃出错帧以及后续的所有帧。发送端超时重传从出错帧开始的所有帧。,重传从出错帧开始的所有帧，在高差错率的情况下，信道带宽因重传大量的重复帧而被白白浪费了，信道的有效利用率比较低。,4.2.5 带差错控制的滑动窗口协议,b）选择重传：发送窗口大于等于1 接收窗口尺寸大于1 接收端有足够的缓存空间，在发现出错帧时，只丢弃出错帧而保留出错帧以后的正确帧；而发送端也只重传出错帧。,只重发出错帧，由接收节点缓存后续正确的帧。信道利用率高，但需要较大的缓存空间。,数据链路层小结,HDLC 流量控制 差错控制,5 网络层,为实现互连网络
21、上的数据传输，网络层协议定义了两类节点：,端节点：即主机，是具有通信功能的计算机系统。其中，源端节点需要完成数据分段和地址解析功能，而目的端节点要将数据组装成原始数据提交给上层协议。,中间节点：指路由器或交换机，为端到端的数据通信提供数据转发、路由选择服务并进行拥塞控制。,网络层协议的核心技术：数据传输服务 路由选择 拥塞控制,5.1 数据传输服务,网络层的传输单位是分组（packet）。,分组头部中包含了寻址信息和说明信息。寻址信息指出通信双方的网络层服务访问点NSAP地址，对IP协议而言，NSAP即为IP地址。 说明信息描述了数据传输时的某些性能，如服务类型，生存期等,逻辑地址与物理地址,
22、IP分组的首部格式,5.2 路由选择算法,网络层可以提供面向连接的网络服务或无连接的网络服务：,在面向连接的传输方式中，中间节点中建立连接时 确定路由，以后每个分组都沿着该路由进行传输；,无连接的传输方式中，中间节点为每一个分组选择 路由，每个分组沿着不同的传输路径到达目的端节点。,应用得最为广泛的是无连接的网络层协议，如IP协议。,中间节点使用路由表来记录有关路由信息。在转发分组时，路由器根据分组头部的目的地址信息来查找路由表，确定最佳路由后按照该路由将分组转发出去。管理这些路由表并作出路由选择的算法被称为路由选择算法，大致可以分为静态算法和动态算法两大类。,静态路由算法：预先计算好路由表,
23、在路由器启动时加载到路由器中。路由表在路由器工作过程中保持不变。最短路径选择算法基于流量的路由选择算法,特点：算法简单，适应性差，一旦网络拓扑或网络 参数发生变化，必须重新计算路由表信息，并重新 加载到路由器中。,最短路径选择算法,最短路径算法是根据线路的加权值寻找出最短的路径。 权值可以用线路长度、信道带宽、线路延时等来计算。 最短路径算法是一种搜索算法，其过程是：,设在第m步已经搜索到一个最短路径，该路径上有n个距离源节点最近的节点，它们构成节点集合N； 第m+1步，搜索不属于N的距离源节点最近的节点，并将搜索到的节点加入N； 继续搜索，直到达到目地节点，N中的节点集合便是从源节点到目的节
24、点的最短路径集合。,动态路由算法,根据网络当前的拓扑结构和流量特点更新路由表； 距离矢量路由选择算法 链路状态路由选择算法适应性强,算法复杂,实现难度大,动态路由选择算法中，路由器之间通过交换路由信息来更新和维护路由表，交换信息使用的所使用的协议就是路由协议。Internet中的路由协议RIP基于距离矢量路由算法开发；而开放最短路径优先协议OSPF使用的是链路状态路由算法。,距离矢量路由选择算法DVR,工作原理：每个路由器维护一张路由表，每隔一段时间，路由器就与相邻路由器相互交换信息来不断更新路由表。路由表中记录了通往目的节点的输出线路和到达目地节点的距离或所需时间的估算值，估算值的度量标准可
25、以是节点数、时间延迟、队列长度等。,距离矢量路由选择算法的基本思想,距离矢量算法选择路由时没有考虑线路带宽，在获取 路由信息时需要耗费很多时间，适用于小范围网络。,链路状态路由选择算法LSR,路由器发送hello分组来发现与其相邻的路由器每个路由器都要测量自己到相邻路由器的延迟或链路开销。路由器可以利用回应（Echo）分组来测量到各个相邻路由器的延迟。,创建链路状态LS分组，并将其扩散到其他路由器。LS分组可以周期性地发送，也可以在网络发生重大事件时发送（如链路断掉或某一个节点停机时）。相邻路由器将新的LS分组中的信息加入路由表，丢弃过时或重复的LS分组。路由器定期检查记录的LS分组的生存期，
26、并减1。如果LS分组的生存期为0，则删除该分组信息，避免了无效或出错的链路状态信息长期占据路由器存储空间。,4. 由于各路由器之间频繁地交换链路状态信息，因此网络中的所有路由器最终都能建立一个链路状态数据库，这个数据库实际上就是全网的拓扑结构图。利用拓扑结构图和最短路径优先算法，计算自己到达各个网络的最短路径,链路状态路由选择算法的基本思想,路由协议,在动态路由算法中，路由器之间通过交换路由信息来更新和维护路由表，交换路由信息所使用的协议就是路由协议。 路由协议包括ISO路由协议和Internet路由协议。,Internet路由协议,Internet由大量的自治系统AS互连而成。 AS内部的路
27、由选择算法称为内部网关协议IGP。OSPF被作为内部网关协议的标准。 AS之间的路由选择算法称为外部网关协议EGP。常用的是边界网关协议BGP,开放最短路径优先OSPF,为了使 OSPF 能够用于规模很大的网络，OSPF 将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫作区域。 每个AS都有一个主干区域，标识符规定为0。其他区域都要与主干区域相连，并通过主干区域交换信息,区域内部路由器：R1，R2等 区域边界路由器：R3，R4等 主干路由器： R3，R4，R5等 AS边界路由器：R6,划分区域的好处就是将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整个的自治系统，这就减少了整个网络上的通信
28、量。 在一个区域内部的路由器具有相同的链路状态数据库，并运行相同的最短路径算法，计算本区域的最短路径，但也可以通过区域边界路由器对信息的传递进行区域间的路由。,OSPF的五种消息,问候(Hello)分组用于邻居发现。 链路状态更新(Link State Update)分组用洪泛法对全网更新链路状态。 链路状态确认(Link State Acknowledgment)分组对Link State Update分组的确认 链路状态请求(Link State Request)分组相邻路由器之间相互发送，以请求获得相应的链路状态信息 数据库描述(Database Description)分组对Link
29、State Request分组的应答,边界网关协议BGP,内部网络协议侧重的是如何高效地选择路由来转发分组；但外表网络协议侧重的是路由策略问题。路由选择策略往往和政治、军事、国防或经济安全问题有关。 边界网关协议BGP 是不同自治系统AS的路由器之间交换路由信息的协议,BGP的基本思想源于距离矢量算法，但却有别于RIP所采用的算法，有时被称为基于路径向量路由算法。在RIP中路由器记录的只是到达目的网络的输出线路及其度量值，而没有记录完整路径；而在BGP 路由器中，要给出到达目的路由器的完整路径。这条路径指出了分组到达目的路由器所必须经过的AS序列。,R1的BGP路由表,5.3 拥塞控制,计算机
30、网络设备的通信能力都有一定的范围，当大量的主机向网络发送数据的总量接近网络通信容量的上限时，数据会在网络中积聚，导致网络性能下降。这种情况称为拥塞。 造成拥塞的原因：接收节点存储空间不足，线路拥挤以及带宽不足等；,1）拥塞控制设计网络中所有的路由器及主机，是一种全局性的行为，它要确保进入网络的数据量不超出网络的处理能力。 2）流量控制针对发送方和接收方之间点到点的流量，流量控制所要做的就是抑制发送端的发送速率，以便使接收端来得及接收。 之所以容易混淆这两者，是因为拥塞控制和流量控制都可以通过反馈机制来抑制源节点的发送速率。,拥塞控制与流量控制,拥塞控制的方法开环(open loop)方法：通过
31、对系统进行精心设计来确保拥塞不会出现，实际操作起来比较困难；闭环方法(closed loop)：建立在反馈的基础上,通过实时监测并在拥塞出现时采取积极的应对措施来解决拥塞,监测系统，检测拥塞在何时、何处发生。可根据丢包率、平均队列长度、超时重发的分组数量、平均分组延迟等基准参数，当其超过临界值时，则意味着可能发生了网络拥塞。,闭环控制算法的关键技术,2. 将拥塞信息传递到能够采取行动的地方：显示反馈：检查点向控制点反馈警告分组； 隐式反馈：控制点通过观察应答分组的返回时间进行推断,闭环控制算法的关键技术,3. 调整网络系统的运行以解决出现的问题。 控制点降低分组的发送速率 检查点丢弃一些分组（
32、负载脱落） 增加系统资源，如提供链路带宽，采用多径路由等,闭环控制算法的关键技术,5.3.1 面向虚电路的拥塞控制,在建立连接时，发送者、路由器和接收者通过在建立连接请求分组中携带流量说明信息（如最大传输速率、最大分组长度等）协商该连接的流量传输模式，并在数据传输过程中，路由器根据该模式对流量进行调整，即流量（交通）整形，使数据按照协商好的传输模式进行，避免突发数据量产生的拥塞。,流量整形的两种算法漏桶算法 令牌桶算法,漏桶算法,漏桶是由一个有限队列构成的。当分组到达时，如果漏桶中还有空间的话，则它被添加到队列的末尾，否则，该分组被丢弃。每隔一个时间节拍，队列中的一个分组被发送出去支持恒定速率
33、主机系统也可以使用该算法来调整分组的发送，将从上层应用进程中不均匀的数据流整形成均匀的分组流向网络发送。,令牌桶算法,每隔T秒生成一个令牌，而漏桶可以保留这些令牌。如果要发送分组，必须首先抓住一个令牌，在发送分组后令牌被销毁。令牌桶算法允许将数据的发送权保留起来，直到到达桶的最大尺寸,从而允许输出的分组流有一些突发性，并且对那些输入流的突发性提供更快的响应。,5.3.2 面向数据报的拥塞控制,数据报是一种无连接的传输方式。当路由器发现拥塞时，它向源主机发送抑制分组。源主机收到抑制分组后减少发送给特定目的地的通信量。一段时间以后，当主机没收到抑制分组时，认为拥塞解除，再逐步恢复发送速率。主机可以
34、通过改变发送窗口尺寸或漏桶输出速率来调整发送速率。 在Internet的网际层，就采用了抑制分组的方法来解决网络拥塞问题。,完全由远程源主机减少通信量缓解拥塞的方法在广域网环境下并不十分有效。一种改进的方法是让抑制分组途径的每个路由器都进行通信量的抑制，使拥塞得到迅速控制，但这是以增大路由器的缓冲区为代价的。 路由器还可以使用负载脱落的方法来缓解拥塞。路由器将按照某种策略来丢弃分组，如按先来先服务的规则丢弃后到的分组，或按分组的优先等级来丢弃分组等。,6 传输层,服务点编址：Internet通信的最终目的是实现进程间的通信，例如PC1和PC2使用Telnet通信。因此需要一种编址来识别不同的进
35、程，即传输服务点编址，在TCP中被称作端口地址。 分段与重装：将一个长报文划分成若干个可以传输的报文段segment，每个报文段用序号进行标识。利用报文段序号，接收端的传输层可以将报文重装起来。 连接控制：传输层可以提供面向连接的服务，也可以提供无连接的服务。 流量控制和差错控制：传输层的流量控制和差错控制是在端到端意义上实现的。,连接控制,面向连接的服务：提供可靠、有序的数据传输服务，一次通信需要历经建立连接、数据传输和拆除连接三个阶段。 无连接的服务：不可靠的数据传输，旨在提供一种简单而快捷的通信机制。 在Internet中，网络层的IP协议使用的是无连接的数据报服务，传输层的TCP协议使
36、用的则是面向连接的服务来处理分组丢失、报文重复等问题。,传输层建立连接所面临的问题,单向连接：传输实体A发送一个连接请求CR分组，传输实体B收到CR分组后，响应连接应答CA分组，A收到应答后认为连接建立，可以传输数据了。 面临的问题：在传输层，CR分组要经过子网进行传输，时延较大。如果发送端超时重传CR分组，就会在网络中存在重复的CR分组这样相当于对同一个会话建立了多次连接。实例：客户转账业务 延迟的重复的CR分组不能够保证数据交换的安全性和可靠性,三次握手法建立连接,正常情况下： 1）1向2发送序号为i的CR分组，请求建立连接； 2） 2返回连接应答分组CA，同时请求建立反向连接j ； 3）
37、1发送数据，并捎带反向连接j的应答。,正常情况,有延迟的重复CR 1）重复的序号为i的CR分组到达2； 2）2返回连接应答分组CA，同时请求建立反向连接j； 3）1已经确认了序号为j的连接，因此拒绝建立这个虚假的连接，2收到这个拒绝分组后就放弃该连接。,建立连接的特殊情况,有延迟的重复CR,始终无法建立连接,建立连接的特殊情况,释放连接,正常情况下： 1）1向2发送序号为i的REL分组，请求释放连接； 2）2请求释放反向连接j，同时携带给i的应答； 3）1收到给它的确认之后释放连接，同时返回应答ACK给2，以便释放反向连接j。,应答分组丢失,释放连接的特殊情况,反向释放丢失,释放连接的特殊情况
38、,流量控制,流量控制(flow control)就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。 传输层流控制的典型做法是，接收方告诉发送方当前接收缓存区的大小，发送方根据接收缓存区的大小调整数据的发送。 实现：在传输层的分组头部中设有一个“窗口”字段，接收端利用该字段向发送方通知接收窗口的尺寸。 传输层的流量控制是在端到端意义上实现的，而不是在一条链路上实现。,传输层的多路复用,多个用户进程可以利用不同的传输层服务访问点TSAP地址（TCP、UDP协议中的端口号）同时使用单一的传输层实体进行通信。 区别：物理信道上的多路复用,应用层,应用层提供了对多种服务的支持。 每个应用层协议都是为了解决某一类应用问题，而问题的解决又往往是通过位于不同主机中的多个应用进程之间的通信和协同工作来完成的。应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议。例如web服务器和web浏览器之间采用HTTP协议进行通信。 应用层的许多协议都是基于客户服务器方式。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。,END,
