1、中 国 人 民 解 放 军 信 息 工 程 大 学 教 案计算机网络 （ 20082009 学年 1 学期）主讲教员： 王文娟 所在单位： 电子技术学院 303 教研室 课程性质： 考试 课程学时： 50 授课对象： 本科 使用教材： 计算机网络谢希仁 著 信息工程大学训练部制表计算机网络第 5、6 次课章节名称 第一章、计算机网络概述 第五、六讲目的要求掌握计算机网络体系中的重要术语、协议与服务的区别和联系、面向连接和无连接服务的特点。序 号 主要内容 时间概算1 网络体系中的术语和概念 23 分2 协议与服务的区别和联系 7 分3 面向连接和无连接服务的特点 10 分4 OSI 体系结构5
2、 TCP/IP 体系结构6 OSI 与 TCP/IP 的比较789 小结 10 分主要内容与时间概算共 计 100 分重点难点重点：1、网络体系结构中的重要术语 2、协议与服务的区别和联系 3、面向连接与无连接的特点难点：网络体系结构中的重要术语、方法手段 讲解、图示、启发（续表）课 堂 提 问 OSI 与 TCP/IP 体系结构的区别？本 次 课 内 容 总 结 网络体系结构中的重要术语 协议与服务的区别和联系 面向连接与无连接的特点 OSI 与 TCP/IP 体系结构的区别思考题作业题课后思考： 网络体系结构原理在生活中有何应用？ 服务、实体、协议等基本概念的理解课后作业：1-1、1-7、
3、1-10、1-13参考资料参考教材计算机网络清华大学出版社填表说明：1.该表供主讲教员备课使用，每次课均应按表中所列内容填写，各次课构成一门课教案的整体；2.表中相关项目内容的详略程度由主讲教员酌情掌握；3.该表可书写或电脑录入，书写字迹应工整，电脑录入应按格式中显示的字体、字号（仿宋 GB2312 小四）填写，外语可用 Times New Roman 字体。授 课 内 容第五讲 网络体系结构中的重要术语教学内容: 一、网络体系结构中的术语与概念二、协议与服务的区别与联系三、面向连接与无连接的特点重点：二与三一、 网络体系结构中的术语与概念为了便于理解，我们结合下面这个图给大家作解释。在这个图
4、中，用三种不同的颜色表示三个不同的系统，或者说三个不同的计算机；另外，为了避免对每一层都进行相似的描述，我们用 N、N1、N1 表示三个相邻的层。首先看几个具体的术语：幻灯实体：（它可以说是分层结构中最基本的元素，具体是指）每一层中的活动元素，即任何可发送或接收信息的硬件或软件进程，包括终端、应用软件、通信进程等（如大家所熟悉的 IE 浏览器就是属于应用层的实体） 。显然，不同系统中的每一层都有很多实体。N 层中的活动元素通常称为 N 层实体。幻灯对等实体：处于不同系统中同一层中的实体（这个定义中需要注意两点，第一，对等实体一定是在不同的系统中；第二，它们必须是在同一层。因此，我们经常说，对等
5、实体总是成对出现的） 。在这个图中，红色 N 层实体和蓝色 N 层实体属于对等实体。幻灯协议：控制两个对等实体进行通信的规则的集合。从图中可以看出，对等实体间就是通过协议（或者说在协议的控制下）进行通信的。由于对等实体在同一层，所以协议是水平的。在 N 层控制两个对等实体进行通信的规则的集合叫 N 层协议，如果 N 层是传输层，那就称传输层协议。幻灯服务：下层实体为上层实体提供它们间进行通信的能力。比如说，N 层实体就要为 N+1 层实体提供它们间进行通信的能力，即提供服务，在这种情况下，N 层被称为服务提供者，N+1 层是服务用户。可以看出，服务是垂直方向的。不同于协议。幻灯服务原语：上层使
6、用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令就称为服务原语。幻灯接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的原语操作及下层对上层的服务。在这个图中，同一系统中的层与层之间交互的界面就是接口。接口仅在相邻层之间存在。服务就是通过接口提供给其相邻上层。直观上看，接口是一个面的概念。幻灯服务访问点（SAP）：在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方。我们看这个图，N 层的服务访问点就是 N+1 层可以访问 N 层服务的地方，或者说 N 层向 N+1 层提供服务的地方。这些服务访问点都是在接口上，与接口之间可以说是点和面的关系。一个接口上有多个服务访问点，就像一个面上可以有
7、多个点一样。另外，对于每一个SAP 来说，都有一个唯一能够标识它的地址，我们称之为 SAP 地址。总结出分层结构包括以下几个含义：幻灯第 N+1 层的实体在实现自身定义的功能时只使用 N 层提供的服务。（这主要是因为服务是通过接口提供的，而接口仅在相邻层之间存在，所以说上层的实体只能使用与它相邻的下层所提供的服务。但是从这个图中我们又可以看出，下层又会使用更下层的服务，所以，又得出下面这个含义：）幻灯N 层向 N+1 层提供服务，此服务不仅包括 N 层本身所执行的功能，还包括由下层服务提供的功能总和。幻灯最低层只提供服务，是提供服务的基础；最高层只是用户，是使用服务的最高层；中间各层既是下一层
8、的服务用户，又是上一层的服务提供者。 比如，三层结构的邮政层次模型。我们用户属于最高层，只享受服务；运送部门是最底层，提供运输服务；邮政局属于中间层，既向用户提供服务，又使用运送部门提供的服务。既是服务提供者又是使用者。幻灯仅在相邻层间有接口，且下层所提供服务的具体实现细节对上层完全屏蔽。（如在上节所讲的邮政系统中，发信人只需将信投入到邮箱中，至于邮局是如何盖上邮戳、拣信将信送到运输部门以及运输部门是如何将信运走的（无论空运还是铁路运输） ，这些过程对于发信人来说是屏蔽的，也就是说下层所提供服务的具体实现细节对上层完全屏蔽。也就是“透明”的）数据单元数据单元的概念这里所谓的数据单元就是幻灯数据
9、在传送的过程中根据其传送范围的不同被冠以的不同名称。如：UD：用户数据；PCI：协议控制信息PDU：协议数据单元ICI：接口控制信息IDU：接口数据单元SDU：服务数据单元下面我们就来解释各种数据单元及其形成过程。幻灯图首先，发方要给收方传送一些数据，这些数据就称之为用户数据（UD） ，当然这些数据也不是凭空传送的，而是要依靠它的下一层也就是N+1 层的实体提供一定的服务，把它们传送给收方的 N1 层对等实体，然后再上交给收方。用户数据到了 N1 层之后，N1 层实体要在它前面加上一些附加的信息，我们称之为协议控制信息（PCI） ，或者称为协议头，这样就形成该层的一个协议数据单元（PDU） 。
10、这个协议控制信息的作用是为了协调对等实体之间的共同操作，即实现本层的对等协议。它所包含的内容是根据该层所要完成任务的不同而制定的，比如说，到了某一层之后，我们就可以在这个协议控制信息中加入源和目标地址，以此来识别发方和收方。所以我们经常说，PDU 是被对等实体用来执行对等协议的，其实这主要还是协议控制信息的功劳。当然这个协议数据单元要想到达收方的 N1 层，同样也要依靠它的下层也就是 N 层的实体提供一定的服务，把它们传送给收方的 N 层对等实体，再交给收方的 N1 层。前面已经说过，服务是在服务访问点提供的，所以 N1 的实体要想把这些协议数据单元交给 N 层的实体，就必须通过服务访问点与
11、N 层进行交互，而服务访问点都是在接口上的，因此 N+1 层实体与 N 层实体通过服务访问点传递的数据单元就称为接口数据单元（IDU） 。IDU 就是由上层的协议数据单元和另外一些附加的信息组成。这些附加的信息就称为接口控制信息（ICI） ，它的作用是为了协调上层与下层实体之间的共同操作，并不是发送给收方的内容，它只要完成接口上的数据传递之后，就不复存在了。从图中我们可以看出，到了下层之后，接口控制信息已经不复存在了，真正要跨越网络传送给收方 N 层对等实体的是接口数据单元的数据部分，即上层的协议数据单元。但在这个时候，上层的协议数据单元又被起了另外一个名称，叫做服务数据单元（SDU） 。这主
12、要是为了体现下层为上层提供服务这个思想。所以我们可以这样说，上层的协议数据单元对于下层来说就是它的服务数据单元。这时数据已经到了 N 层，同样为了执行本层的对等协议，N 层实体又在这个服务数据单元前面加上协议控制信息，形成该层的协议数据单元。接下来的过程就与上面一样了，数据就这样一层层的向下传递，直到最低层，通过下面的传输媒体到达收方的最低层，这里我们用虚线表示，然后再一层层的向上传递。对于收方的每一层来说，它收到的都是与发方对等层保持一致的数据，也就是协议数据单元。只不过收方的每一层在收到协议数据单元之后，都要根据协议头执行对等协议，完成之后再把这个协议头给剥去，然后将剩余的数据部分通过接口
13、传递给上一层。这样数据到了收方的 N1 层时，就与发方 N1 层的数据一模一样了，此时再执行本层的对等协议，然后剥去协议头，恢复成原始的用户数据上交给收方。这就是整个数据传送的过程，从中我们可以看出，发方是在逐层对数据进行封装，而收方则是逐层解封，由此可见，收方的过程与发方的过程是相逆的。在这个过程中，要非常注意两个问题：第一个问题就是：接口控制信息与协议控制信息之间的区别另外一个问题就是：协议数据单元与服务数据单元之间的关系下面我们就用一个简单的例子幻灯动态的图给大家演示一下，这个图是以五层混合模型为例，对于其它模型来说过程也是一样的。假定主机 1 的 AP1 向主机 2 的 AP2 发送数
14、据。AP1 先将数据交给第 5 层，第 5 层加上必要的控制信息 H5 就变成下一层的数据单元，第 4 层收到这个数据单元后加上本层的控制信息 H4，再交给第 3 层，成为第 3 层的数据单元。依次类推，到了第 2 层数据链路层，控制信息分为两部分，分别加到数据单元的首部和尾部，以后章节中提到。第 1 层是比特率传送，不再加控制信息。注意，比特流应从首部开始传送。当这一串比特流离开主机 1 到主机 2 时，就从主机 2 的第一层依次上升到第 5 层。每一层根据控制信息进行操作，然后将控制信息剥去，将剩下的数据单元交给更高一层。如图。最后把应用程序 AP1 的数据交给应用进程 AP2。二、服务与
15、协议的区别和联系区别：应该指出，服务和协议是完全不同的概念，但二者又常常被混淆在一起。它们之间的区别是如此重要，以至于我们在此必须再强调一次。（从定义上可以看出）幻灯服务是下层实体为上层实体提供它们间进行通信的能力，具体是通过原语操作实现的。服务是由下层向上层通过层间接口提供的，上层是服务用户，下层是服务提供者。服务是“垂直”的。另外，并非在一个层内完成的全部功能都称为服务，只有那些能够被高一层看得见的功能才能称之为服务。协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。协议是“水平”的。幻灯尽管服务定义了该层能够为它的上层完成的操作，但丝毫未涉及这些操作是如何完成的。本层的服务用户只能看见服务而无
16、法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是“透明的” 。体现了各层之间是独立的优点，即某一层并不需要知道它的下层是如何实现的，而仅仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务。幻灯实体利用协议来实现它们的服务定义。只要不改变提供给用户的服务，实体可以任意地改变它们的协议。这样，服务和协议就被完全地分离开来。体现了灵活性好，即当任何一层发生变化时，只要层间的接口关系保持不变，则在这层以上或以下各层均不受影响。由这三方面可以看出，服务和协议是两个完全不同的概念。尽管如此，两者还是有着密切联系的。它们之间的联系可以从两方面来看，一方面：简单说就是服务的提供要利用协议。另一方面：简单说就是协议的实现也
17、要使用服务。联系：幻灯实体利用协议来实现它们的服务定义，在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。协议的实现保证了能够向上一层提供服务。要实现本层的协议，还需要使用下面一层提供的服务。服务和协议是既是相互独立、相互分离，又是相互利用、相辅相成的。三、面向连接服务与无连接服务通信服务类型从网络协议的数据传输过程、效率和可靠性保证机制的角度，通信服务与协议可以分为两类：幻灯面向连接服务和无连接服务所谓连接，就是两个对等实体为进行数据通信而进行的一种结合。面向连接服务是基于电话系统模型的。它主要具有以下三个特点：面向连接服务：【特点】幻灯数据传输过程必须经过连接建立、数据传输
18、和连接释放三个阶段。类似打电话的拨号、通话、挂机的过程。数据传输过程中，各分组不需要携带目的结点的地址，数据按序传送。传输的可靠性高，但协议复杂，通信效率不高。面向连接服务的传输连接类似一个通信管道，发送者在一端放入数据，接收者从另一端取出数据。面向连接数据传输的收发数据顺序不变，因此传输的可靠性好，但协议复杂。面向连接服务比较适合于在一定期间内要向同一目的地发送许多报文的情况。如：文件传输。文件传输要求传输的可靠性高，因为可能只是一个符号的错误就可能导致整个文件的意思大相径庭。对于发送很短的零星报文，面向连接服务的开销就显得过大了。因为面向连接的服务要求必须首先建立连接，而建立连接需要一定的开销，如果只是零星的数据可能建立连接的开销要远远大于发送数据的开销。无连接服务：
