【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 /s。則時(shí)延帶寬積為 20?103?10?106=20?105 bit 。 52 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo) (續(xù) 13) 利用率 ?利用率分為信道利用率和網(wǎng)絡(luò)利用率。 ?信道利用率 指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)信道上用于傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間比例。完全空閑的信道的利用率是零。 ?網(wǎng)絡(luò)利用率 指全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。 ?信道利用率并非越高越好。 53 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo) (續(xù) 14) 時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)利用率的關(guān)系 ?根據(jù)排隊(duì)論的理論，當(dāng)某信道的利用率增大時(shí)，該信道引起的時(shí)延也就迅速增加。 ?若令 D0 表示網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)的時(shí)延， D 表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時(shí)延，則在適當(dāng)?shù)募俣l件下，可以用下面的簡(jiǎn)單公式表示 D 和 D0之間的關(guān)系： UDD?? 10U 是網(wǎng)絡(luò)的利用率，數(shù)值在 0 到 1 之間。 54 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo) (續(xù) 15) 時(shí)延 D 利用率 U 1 0 D0 時(shí)延 急劇 增大 時(shí)延與利用率的關(guān)系 55 第 1 章：內(nèi)容提綱 通信系統(tǒng)模型 模擬通信、數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 標(biāo)準(zhǔn)及其制定機(jī)構(gòu) ? 56 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) ?本節(jié)講述分層次的體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最基本的概念，這些概念雖然較為抽象，但它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)內(nèi)容。因此，大家一定要很好地掌握這些基本概念，這將對(duì)今后的學(xué)習(xí)和提高大有幫助。 57 層次型的體系結(jié)構(gòu) ?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。相互通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須 高度協(xié)調(diào)工作 才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當(dāng)復(fù)雜的。以兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互相傳送文件為例，除兩者之間必須有一條物理鏈路外，還涉及到許多工作要做，如： ?源端用命令“激活”一條數(shù)據(jù)通路； ?源端確認(rèn)連接正常，目的端已做發(fā)接收準(zhǔn)備； ?源端與目的端傳輸文件的格式必須一致； ?當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)有適當(dāng)措施來(lái)保證目的端能夠正確接收到文件。 58 層次型的體系結(jié)構(gòu) (續(xù) 1) ?這些工作需要通信雙方密切配合和協(xié)同工作。在具體工程實(shí)現(xiàn)上，是將它分解成若干個(gè)子任務(wù)，然后再獨(dú)立實(shí)現(xiàn)每個(gè)子任務(wù)。這就“ 分層 ”設(shè)計(jì)的思想。 ?早在設(shè)計(jì) APRANET時(shí)就提出了分層的方法，“ 分層 ”可將龐大而復(fù)雜的問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問(wèn)題，而這些較小的局部問(wèn)題就比較易于研究和處理。 59 層次型的體系結(jié)構(gòu) (續(xù) 2) 劃分層次的概念 ?假設(shè)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送文件。 ?可以將要做的工作劃分為如下三類： (1)第一類工作與傳送文件直接有關(guān)。 o 確信對(duì)方已做好接收和存儲(chǔ)文件的準(zhǔn)備。 o 雙方協(xié)調(diào)好一致的文件格式。 兩個(gè)計(jì)算機(jī)將 文件傳送模塊 作為最高的一層，剩下的工作由下面的模塊負(fù)責(zé)。 (2)第二類工作與通信服務(wù)有關(guān)，設(shè)立 通信服務(wù)模塊 。便于上層模塊利用它所提供的通信服務(wù)。 (3)第三類工作與網(wǎng)絡(luò)接入有關(guān)，構(gòu)造 網(wǎng)絡(luò)接入模塊 。負(fù)責(zé)與網(wǎng)絡(luò)接口細(xì)節(jié)有關(guān)的工作，并向上層提供服務(wù)。 60 層次型的體系結(jié)構(gòu) (續(xù) 3) 設(shè)計(jì)一個(gè)交換文件模塊 文件傳送模塊 計(jì)算機(jī) 1 計(jì)算機(jī) 2 文件傳送模塊 只看這兩個(gè)文件傳送模塊 好像文件及文件傳送命令 是按照水平方向的虛線傳送的 把文件交給下層模塊 進(jìn)行發(fā)送 把收到的文件交給 上層模塊 61 層次型的體系結(jié)構(gòu) (續(xù) 4) 設(shè)計(jì)一個(gè)通信服務(wù)模塊 文件傳送模塊 計(jì)算機(jī) 1 計(jì)算機(jī) 2 文件傳送模塊 只看這兩個(gè)通信服務(wù)模塊 好像可直接把文件 可靠地傳送到對(duì)方 把文件交給下層模塊 進(jìn)行發(fā)送 把收到的文件交給 上層模塊 通信服務(wù)模塊 通信服務(wù)模塊 62 層次型的體系結(jié)構(gòu) (續(xù) 5) 再設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入模塊 文件傳送模塊 計(jì)算機(jī) 1 計(jì)算機(jī) 2 文件傳送模塊 通信服務(wù)模塊 通信服務(wù)模塊 網(wǎng)絡(luò)接入模塊 網(wǎng)絡(luò)接入模塊 通信網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) 接口 網(wǎng)絡(luò) 接口 網(wǎng)絡(luò)接入模塊負(fù)責(zé)做與網(wǎng)絡(luò)接口細(xì)節(jié)有關(guān)的工作 例如，規(guī)定傳輸?shù)膸袷?，幀的最大長(zhǎng)度等。 63 層次型的體系結(jié)構(gòu) (續(xù) 6) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 ?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的各主機(jī)之間要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù)， 必須遵循事先約定好的規(guī)則 。 ?這些 規(guī)則 明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問(wèn)題（同步含有時(shí)序的意思）。 ?為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定即 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 (work protocol)，簡(jiǎn)稱為 協(xié)議 。 64 層次型的體系結(jié)構(gòu) (續(xù) 7) ?網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下三個(gè)要素組成： (1)語(yǔ)法 數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。 (2)語(yǔ)義 需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng) 作以及做出何種響應(yīng)。 (3)同步 事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。 ?協(xié)議有兩種類型：一種是文字描述，另一種是程序代碼。無(wú)論哪種協(xié)議都需對(duì)交換的信息作出精確解釋。 65 層次型的體系結(jié)構(gòu) (續(xù) 8) 分層的原則 ?當(dāng)需要有一個(gè)不同等級(jí)的抽象時(shí)，就應(yīng)當(dāng)有一個(gè)相應(yīng)的層次。 ?每一層的功能應(yīng)當(dāng)是非常明確的。 ?層與層的邊界應(yīng)該選擇得使通過(guò)這些邊界的信息量盡量地少些。 ?難點(diǎn) ：層次太少會(huì)使每一層協(xié)議太復(fù)雜，太多則在描述和綜合各層的系統(tǒng)工程任務(wù)時(shí)產(chǎn)生較大困難。 66 層次型的體系結(jié)構(gòu) (續(xù) 9) 分層的好處 ?各層之間是獨(dú)立的。 ?靈活性好。 ?結(jié)構(gòu)上可分割開。 ?易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。 ?能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。 層數(shù)的確定 ?若層數(shù)太少，就會(huì)使每一層的協(xié)議太復(fù)雜。 ?層數(shù)太多又會(huì)在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務(wù)時(shí)遇到較多的困難。 67 層次型的體系結(jié)構(gòu) (續(xù) 10) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) ?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的 體系結(jié)構(gòu) (architecture)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。換句話說(shuō)，體系結(jié)構(gòu)就是這個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的 精確定義 。 ?實(shí)現(xiàn) (implementation)是在遵循這種體系結(jié)構(gòu)的前提下，用何種硬件或軟件完成這些功能的問(wèn)題。 ?體系結(jié)構(gòu)是 抽象 的，而實(shí)現(xiàn)則是 具體 的，是真正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。 68 OSI參考模型 ?1974年， IBM公司最先宣布了按照分層方法制訂的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) SNA(System Network Architecture)。 ?1977年， ISO專門研究不同體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)互連問(wèn)題，并成立專門機(jī)構(gòu)。 ?1983年，形成了開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM的正式文件，即 ISO 7498國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 ?只要遵循 OSI 標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、也遵循這同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。 ?20世紀(jì) 80年代，許多大公司和一些國(guó)家政府機(jī)構(gòu)都支持 OSI。 69 OSI參考模型 (續(xù) 1) 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 網(wǎng)絡(luò)層 運(yùn)輸層 會(huì)話層 表示層 應(yīng)用層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 網(wǎng)絡(luò)層 主機(jī) A 主機(jī) B 應(yīng)用層協(xié)議 表示層協(xié)議 會(huì)話層協(xié)議 運(yùn)輸層協(xié)議 主機(jī)網(wǎng)絡(luò)層 路由器協(xié)議 路由器 路由器 通信子網(wǎng) 層間接口 層次 7 6 5 4 3 2 1 主機(jī)物理層 路由器協(xié)議 主機(jī)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(luò)層 運(yùn)輸層 會(huì)話層 表示層 應(yīng)用層 70 OSI參考模型 (續(xù) 2) OSI模型有七個(gè)層次 (7)應(yīng)用層 (6)表示層 (5)會(huì)話層 (4)運(yùn)輸層 (3)網(wǎng)絡(luò)層 (2)數(shù)據(jù)鏈路層 (1)物理層 低層，構(gòu)成開放的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)面向通信的功能。 高層，面向用戶的應(yīng)用進(jìn)程，進(jìn)行分布式信息處理。 71 TCP/IP參考模型 因特網(wǎng)使用的 TCP/IP參考模型 應(yīng) 用 層 傳 輸 層 互 聯(lián) 網(wǎng) 層 網(wǎng)絡(luò)接入層 1 2 3 4 72 TCP/IP 參考模型 (續(xù) 1) TCP/IP參考模型有四個(gè)層次 (4)應(yīng)用層 該層向用務(wù)提供一組常用的應(yīng)用程 序，為不同主機(jī)上的進(jìn)程或應(yīng)用之間提供通信。 (3)傳輸 層 該層提供端對(duì)端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。 (2)互聯(lián)網(wǎng) 層 該層使用網(wǎng)際協(xié)議實(shí)現(xiàn)穿越多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由選擇功能。 (1)網(wǎng)絡(luò)接入層 該層是端系統(tǒng)和通信子網(wǎng)之間的接口，實(shí)現(xiàn)端系統(tǒng)與其相連的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 73 OSI與 TCP/IP 的比較 74 OSI與 TCP/IP 的比較 (續(xù) 1) OSI與 TCP/IP參考模型的相同點(diǎn) ?均采用層次結(jié)構(gòu)； ?均以協(xié)議棧為基礎(chǔ)； ?棧中協(xié)議彼此相互獨(dú)立； ?各層功能大體相似。 75 OSI與 TCP/IP 的比較 (續(xù) 2) OSI與 TCP/IP參考模型的不同點(diǎn) ?對(duì)服務(wù)、接口和協(xié)議這三個(gè)概念的處理上， OSI非常明確，但 TCP/IP且未加區(qū)分，這使得 OSI中的協(xié)議具有更好的隱蔽性。 ?OSI 是模型在先協(xié)議在后，這意味著模型具有通用性，而 TCP/IP卻相反。這使得后者未必能夠適合其他的協(xié)議棧。 ?OSI和 TCP/IP的層次不同。 ?OSI的網(wǎng)絡(luò)層同時(shí)支持面向連接和無(wú)連接服務(wù)，但運(yùn)輸層只支持面向連接服務(wù)。而 TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)層只有一種無(wú)連接服務(wù)模式，但在運(yùn)輸層同時(shí)支持兩種服務(wù)模式。 ?TCP/IP較早就有較好的網(wǎng)絡(luò)管理。 OSI后來(lái)才考慮網(wǎng)管問(wèn)題。 76 OSI與 TCP/IP 的比較 (續(xù) 3) ?到 20世紀(jì) 90年代初，整套 OSI國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)都制訂出來(lái)了，但卻幾乎找不到有什么廠家生產(chǎn)出符合 OSI標(biāo)準(zhǔn)的商用產(chǎn)品。因?yàn)橐蛱鼐W(wǎng)搶先覆蓋了世界相當(dāng)大的范圍。這說(shuō)明： OSI雖獲得了一些理論研究的成果，但在市場(chǎng)化方面已失去了競(jìng)爭(zhēng)能力。 ?OSI失敗的原因可歸納為： o OSI 標(biāo)準(zhǔn)的制定周期太長(zhǎng)，無(wú)法及時(shí)進(jìn)入市場(chǎng)，使得按 OSI 標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的設(shè)備失去了良好的投資時(shí)機(jī)。 o OSI 的層次劃分并也不太合理，有些功能在多個(gè)層次中重復(fù)出現(xiàn)。 o OSI模型及相應(yīng)服務(wù)和協(xié)議過(guò)于復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)，即便實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行效率也很低。 o 主管機(jī)構(gòu)未能把握正確的發(fā)展方向，運(yùn)用技術(shù)簀略不當(dāng)。 o OSI本身存在的不足。 77 OSI與 TCP/IP 的比較 (續(xù) 4) ?兩種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) (1)法律上的 (de jure)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) OSI ，但沒有得到市場(chǎng)的認(rèn)可。