【正文】 數(shù)據(jù)通信原理 第 5章 通信協(xié)議 第 5 章 通信協(xié)議 ? 協(xié)議參考模型 ? 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（ OSIRM） ? TCP/IP分層模型 ? 原理體系結(jié)構(gòu) ? 物理層協(xié)議 ? 物理層協(xié)議基本概念 ? 物理接口標(biāo)準(zhǔn)的基本特性 ? 幾種常見的物理接口協(xié)議 ? 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 ? 數(shù)據(jù)鏈路傳輸控制規(guī)程 第 5 章 通信協(xié)議（續(xù)） ? 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 ? 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 ? ? IP協(xié)議（ IPv4） ? 下一代網(wǎng)際協(xié)議 IPv6 ? 運(yùn)輸層協(xié)議 ? OSI參考模型的運(yùn)輸層協(xié)議 ? TCP/IP模型的運(yùn)輸層協(xié)議 第 5 章 通信協(xié)議（續(xù)） ? 應(yīng)用層協(xié)議 ? 文件傳送協(xié)議 ? 遠(yuǎn)程終端協(xié)議 ? 電子郵件 ? 動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議 協(xié)議參考模型 (OSIRM) 1977年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ ISO）提出了開放系統(tǒng)互連參考模型 (OSIRM)，并于 1983年春定為正式國際標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也得到了國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì) CCITT的支持。 開放系統(tǒng)互連基本概念 ?開放系統(tǒng) 開放系統(tǒng)是指能遵循 OSI參考模型實(shí)現(xiàn)互連通信的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 ?實(shí)體 OSI模型的每一層都是若干功能的集合，可以看成它由許多功能塊組成，每一個(gè)功能塊執(zhí)行協(xié)議規(guī)定的一部分功能，具有相對(duì)的獨(dú)立性，稱之為實(shí)體。 開放系統(tǒng)互連基本概念 ?服務(wù)訪問點(diǎn) SAP 在同一系統(tǒng)中，一個(gè)第（ N）層實(shí)體和一個(gè)第（ N+1）層實(shí)體相互作用時(shí)，信息必須穿越上下兩層之間的邊界。 ?（ N）服務(wù) OSI中的服務(wù)是指某一層及其以下各層通過接口提供給上層的一種能力。開放系統(tǒng)互連體系結(jié)構(gòu)包含一系列的服務(wù)，而每個(gè)服務(wù)則是通過某一個(gè)或某幾個(gè)協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。 OSIRM的分層結(jié)構(gòu) OSI參考模型涉及的是為完成一個(gè)公共 (分布的 )任務(wù)而相互配合的系統(tǒng)能力及開放式系統(tǒng)之間的信息交換，但它不涉及系統(tǒng)的內(nèi)部功能和與系統(tǒng)互連無關(guān)的其他方面，也就是說系統(tǒng)的外部特性必須符合 OSI的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，而其內(nèi)部功能不受此限制。采用分層結(jié)構(gòu)的開放系統(tǒng)互連大大降低了系統(tǒng)間信息傳遞的復(fù)雜性。應(yīng)當(dāng)理解 OSI參考模型僅僅是一個(gè)概念性和功能性結(jié)構(gòu)，它并不涉及任何特定系統(tǒng)互連的具體實(shí)現(xiàn)、技術(shù)或方法。 OSI參考模型共分 7層。這 7個(gè)功能層自下而上分別是：①物理層；②數(shù)據(jù)鏈路層；③網(wǎng)絡(luò)層；④運(yùn)輸層；⑤會(huì)話層；⑥表示層；⑦應(yīng)用層 。 OSI參考模型是將計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信全過程的所有功能邏輯上分成若干層，每層對(duì)應(yīng)有一些功能，完成每一層功能時(shí)應(yīng)遵照相應(yīng)的協(xié)議，所以 OSI參考模型是功能模型 ， 也是協(xié)議模型。 OSIRM各層功能及協(xié)議概述 ?物理層 ? 物理層傳送數(shù)據(jù)的基本單位是比特。 ? 物理層典型的協(xié)議有 RS232C， RS449/422/423， V． 24， V． 28，X． 20和 X． 21等。 ?數(shù)據(jù)鏈路層 ? 數(shù)據(jù)鏈路層的一個(gè)功能就是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和拆除。 ? 數(shù)據(jù)鏈路層傳送數(shù)據(jù)的基本單位一般是幀。 ? 數(shù)據(jù)鏈路層常用的協(xié)議有基本型傳輸控制規(guī)程和高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程 (HDLC)。 ?網(wǎng)絡(luò)層 ? 網(wǎng)絡(luò)層傳送數(shù)據(jù)的基本單位是分組。 ? 網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議是 。 ?運(yùn)輸層 ? 其功能包括端到端的順序控制、流量控制、差錯(cuò)控制及監(jiān)督服務(wù)質(zhì)量。 ? 運(yùn)輸層傳送數(shù)據(jù)的基本單位是報(bào)文。 ?會(huì)話層 ? 為了兩個(gè)進(jìn)程之間的協(xié)作，必須在兩個(gè)進(jìn)程之間建立一個(gè)邏輯上的連接，這種邏輯上的連接稱之為會(huì)話。會(huì)話層作為用戶進(jìn)入運(yùn)輸層的接口，負(fù)責(zé)進(jìn)程間建立會(huì)話和終止會(huì)話，并且控制會(huì)話期間的對(duì)話。提供諸如會(huì)話建立時(shí)會(huì)話雙方資格的核實(shí)和驗(yàn)證，由哪一方支付通信費(fèi)用，及對(duì)話方向的交替管理、故障點(diǎn)定位和恢復(fù)等各種服務(wù)。 ? 會(huì)話層及以上各層中，數(shù)據(jù)的傳送單位一般都稱為報(bào)文，但與運(yùn)輸層的報(bào)文有本質(zhì)的不同。 ?表示層 ? 表示層提供數(shù)據(jù)的表示方法，其主要功能有：代碼轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)等。 ?應(yīng)用層 ? 應(yīng)用層是 OSI參考模型的最高層，它直接面向用戶以滿足用戶的不同需求，是利用網(wǎng)絡(luò)資源唯一向應(yīng)用進(jìn)程直接提供服務(wù)的一層。 ? 應(yīng)用層的功能是確定應(yīng)用進(jìn)程之間通信的性質(zhì)，以滿足用戶的需要。同時(shí)應(yīng)用層還要負(fù)責(zé)用戶信息的語義表示，并在兩個(gè)通信用戶之間進(jìn)行語義匹配。 信息在 OSIRM各層的傳遞過程 TCP/IP分層模型 TCP/IP分層模型 ●網(wǎng)絡(luò)接口層 —— 對(duì)應(yīng) OSI參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層； ●網(wǎng)絡(luò)層 —— 對(duì)應(yīng) OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層； ●運(yùn)輸層 —— 對(duì)應(yīng) OSI參考模型的運(yùn)輸層； ●應(yīng)用層 —— 對(duì)應(yīng) OSI參考模型的 7層。 TCP/IP模型各層功能及協(xié)議概述 TCP/IP模型各層功能 ?運(yùn)輸層 TCP/IP運(yùn)輸層的作用是提供應(yīng)用程序間（端到端）的通信服務(wù)，確保源主機(jī)傳送的數(shù)據(jù)正確到達(dá)目的主機(jī)。 ?傳輸控制協(xié)議 TCP：負(fù)責(zé)提供高可靠的、面向連接的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，主要用于一次傳送大量報(bào)文，如文件傳送等。 ?用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDP：負(fù)責(zé)提供高效率的、無連接的服務(wù)，用于一次傳送少量的報(bào)文，如數(shù)據(jù)查詢等。 運(yùn)輸層的數(shù)據(jù)傳送單位是 TCP報(bào)文段或 UDP報(bào)文（統(tǒng)稱為報(bào)文段） 。 TCP/IP模型各層功能 ?網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層的作用是 提供主機(jī)間的數(shù)據(jù)傳送能力 ，其數(shù)據(jù)傳送單位是 IP數(shù)據(jù)報(bào)。 網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議是 IP協(xié)議。它提供的是不可靠、無連接的 IP數(shù)據(jù)報(bào)傳送服務(wù)。 網(wǎng)絡(luò)層的輔助協(xié)議主要有： ①地址轉(zhuǎn)換協(xié)議 ARP ②逆向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議 RARP ③ Inter控制報(bào)文協(xié)議 ICMP ④ Inter組管理協(xié)議 IGMP TCP/IP模型各層功能 ?網(wǎng)絡(luò)接口層 網(wǎng)絡(luò)接口層的數(shù)據(jù)傳送單位是物理網(wǎng)絡(luò)幀 （ 簡稱物理幀或幀 ） 。 ① 發(fā)端負(fù)責(zé)接收來自網(wǎng)絡(luò)層的 IP數(shù)據(jù)報(bào) ， 將其封裝成物理幀并且通過特定的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸； ② 收端從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀 ， 抽出 IP數(shù)據(jù)報(bào) ， 上交給網(wǎng)絡(luò)層 。 網(wǎng)絡(luò)接口層沒有規(guī)定具體的協(xié)議 。 TCP/IP模型的網(wǎng)絡(luò)接口層對(duì)應(yīng) OSI參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層 ， 不同的物理網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議 。 TCP/IP模型中各層協(xié)議 原理體系結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)通信網(wǎng) （ 或計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) ） 的體系結(jié)構(gòu)是 各層功能及其協(xié)議的集合 ，即體系結(jié)構(gòu)就是協(xié)議分層模型 。 由上述可知 ， OSI參考模型有 7層（ 物理層 、 數(shù)據(jù)鏈路層 、 網(wǎng)絡(luò)層 、 運(yùn)輸層 、 會(huì)話層 、 表示層 、 應(yīng)用層 ） ， TCP/IP模型包括 4層 （ 網(wǎng)絡(luò)接口層 、 網(wǎng)絡(luò)層 、 運(yùn)輸層 、 應(yīng)用層 ） 。 由于 OSI參考模型的會(huì)話層 、 表示層 、 應(yīng)用層與 TCP/IP模型的應(yīng)用層相對(duì)應(yīng) ， OSI參考模型的物理層 、 數(shù)據(jù)鏈路層與 TCP/IP模型的網(wǎng)絡(luò)接口層相對(duì)應(yīng) 。 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 5 應(yīng)用層 4 運(yùn)輸層 3 網(wǎng)絡(luò)層 2 數(shù)據(jù)鏈路層 1 物理層 物理層協(xié)議 ?物理接口的位置 物理層是 OSI參考模型中的最低層，它建立在物理媒體的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與物理媒體的接口。通過物理媒體來建立、維持和斷開物理連接，為數(shù)據(jù)終端鏈路層提供比特流的同步和全雙工傳輸。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中物理接口指的是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（主要包括計(jì)算機(jī)）與物理線路的接口，其實(shí)就是第 1章介紹的 DTE與 DCE之間的接口。 物理層協(xié)議 ? 物理接口標(biāo)準(zhǔn)的概念 為了使不同廠家的產(chǎn)品能夠互換和互連，物理接口處插接方式、引線分配、電氣特征和應(yīng)答關(guān)系上均應(yīng)符合統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，稱為物理接口標(biāo)準(zhǔn)（或規(guī)程或協(xié)議）。其實(shí)此標(biāo)準(zhǔn)就是物理層協(xié)議。 ? 物理接口標(biāo)準(zhǔn)的分類 ? ISO制定的物理接口標(biāo)準(zhǔn) ISO系列物理接口標(biāo)準(zhǔn)，主要包括 ISO117 2110和 ISO4902等。 ? CCITT制定的物理接口標(biāo)準(zhǔn) CCITT制定了通過電話網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?V系列建議、通過公用數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?X系列建議及有關(guān)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的 I系列建議。具體有 、 、 、 、 。 ? EIA制定的物理接口標(biāo)準(zhǔn) EIA提出的是 RS系列物理接口標(biāo)準(zhǔn)，如 RS232C、 RS449等。 物理接口標(biāo)準(zhǔn)的基本特性 物理接口標(biāo)準(zhǔn)描述了物理接口的四種基本特性：機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。 ?機(jī)械特性 機(jī)械特性描述連接器即接口接插件的插頭 (陽連接器 )、插座 (陰連接器 )的規(guī)格、尺寸、針的數(shù)量與排列情況等。 （ 1） ISO 2110—— 規(guī)定 25芯 DTE/DCE接口接線器及引線分配。用于串行和并行音頻調(diào)制解調(diào)器、公用數(shù)據(jù)網(wǎng)接口、電報(bào)網(wǎng)接口和自動(dòng)呼叫設(shè)備。 （ 2） ISO 2593—— 規(guī)定 34芯高速數(shù)據(jù)終端設(shè)備備用接口接線器和引線分配。用于 CCITT V． 35的寬帶調(diào)制解調(diào)器。 （ 3） ISO 4902—— 規(guī)定 37芯和 9芯 DTE/DCE接線器及引線分配。用于音頻調(diào)制解調(diào)器和寬帶調(diào)制解調(diào)器。 （ 4） ISO 4903—— 規(guī)定 15芯 DTE/DCE接線器及引線分配。用于 CCITT建議 X． 20， X． 21和 X． 22所規(guī)定的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)接口。 ?電氣特性 接口的電氣特性描述接口的電氣連接方式 (不平衡型 、 半平衡型和平衡型 )和電氣參數(shù) ， 如信號(hào)源側(cè)和負(fù)載側(cè)的電壓 (或電流 )值 、 阻抗值和等效電路 、 分布電容值 、 信號(hào)上升時(shí)間等 。 相關(guān)建議有 CCITT V． 28， V． 35， V． 10/X． 26， V． 11/X． 27。 ?功能特性 接口的功能特性描述了接口電路的名稱和功能定義 。 主要有兩個(gè)建議 V． 24和 X． 24。 ?規(guī)程特性 接口的規(guī)程特性描述了接口電路間的相互關(guān)系 、 動(dòng)作條件 ，及在接口傳輸數(shù)據(jù)需要執(zhí)行的事件順序 。 相關(guān)協(xié)議有 CCITT V． 24， V． 55， V． 54。 幾種常見的物理接口協(xié)議 ?CCITT V． 24/RS232C建議 （ 1）功能特性