【正文】 下數(shù)據(jù)必須重傳或丟棄 。 在許多情況下 ， 實(shí)體就是一個(gè)特定的軟件模塊 。 在文獻(xiàn)中常見術(shù)語 “ 協(xié)議棧 ” (Protocol Stack)，這是因?yàn)閹讉€(gè)層次畫在一起很像一個(gè)堆棧 。 這就是所謂的“ 對(duì)等層 ” （ Peer Layers） 之間的通信 。 一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程發(fā)送的數(shù)據(jù)要經(jīng)過復(fù)雜處理過程才能送到對(duì)方的應(yīng)用進(jìn)程 ， 但對(duì)用戶來說 ， 這些復(fù)雜過程都被以下各層屏蔽掉了 ， 以致應(yīng)用進(jìn)程 AP1覺得好像是直接把數(shù)據(jù)交給了應(yīng)用進(jìn)程 AP2。 AP1先將數(shù)據(jù)交給第 5層，第 5層加上必要的控制信息 H5變成這一層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元 PDU,交給下一層，第 4層收到這個(gè)單元后也加上本層的控制信息 H4形成本層的 PDU，再交給第 3層，依次類推，到了第 2層 (數(shù)據(jù)鏈路層 )控制信息分成兩部分，加在首部 H2和尾部 T2。最后把應(yīng)用信息進(jìn)程 AP1的數(shù)據(jù)交給目的主機(jī)的應(yīng)用進(jìn)程 AP2。 計(jì)算機(jī) 1AP4321AP 254321物 理 傳 輸 媒 質(zhì)計(jì)算機(jī) 2應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H 5H4H 3H 2 2T數(shù) 據(jù) 部 分?jǐn)?shù) 據(jù) 部 分?jǐn)?shù) 據(jù) 部 分?jǐn)?shù) 據(jù) 部 分1010011 ? 比 特 流 ? 010111010首部尾部51交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換16 數(shù)據(jù)在各層之間的傳遞過程 假定兩個(gè)主機(jī)是直接相連的 ， 計(jì)算機(jī) 1的應(yīng)用進(jìn)程AP1向計(jì)算機(jī) 2的應(yīng)用進(jìn)程 AP2傳送 數(shù)據(jù) 。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換15 (5) 應(yīng)用層 (Application Layer) 在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中 ， 應(yīng)用層和運(yùn)輸層合稱為 高層 ；網(wǎng)絡(luò)層 、 數(shù)據(jù)鏈路層和物理層合稱為 低層 。 應(yīng)用層不僅要提供應(yīng)用進(jìn)程所需要的信息交換和遠(yuǎn)程操作 ， 而且還要作為互相作用的應(yīng)用進(jìn)程的用戶代理(User Agent)， 來完成一些為進(jìn)行語義上有意義的信息交換所必須的功能 。 為了實(shí)現(xiàn)可靠傳送 ， 運(yùn)輸層要完成端到端的連接控制 、 差錯(cuò)控制 、 流量控制和擁塞控制等功能 。 運(yùn)輸層根據(jù)通信子網(wǎng)的特性最佳地利用網(wǎng)絡(luò)資源 ，并以可靠和經(jīng)濟(jì)的方式 ， 透明地傳送報(bào)文 。 在運(yùn)輸層 ， 信息的傳送單位是 報(bào)文(Message)。 網(wǎng)絡(luò)層為它的上一層提供 面向連接 的服務(wù)或 無連接的 服務(wù) 。 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳送的基本單位是 分組 (Packet)， 又稱為包 。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換12 (2) 數(shù)據(jù)鏈路層 (Data Link Layer) 網(wǎng)絡(luò)層的 基本任務(wù) 是將數(shù)據(jù)從源 (結(jié) )點(diǎn)傳送到目的 (結(jié) )點(diǎn) 。 鏈路層可為上一層提供兩種服務(wù)方式 ， 面向連接方式和無連接方式 。 在每一幀所包括的控制信息中 ， 有用于幀同步 、 尋址 、 差錯(cuò)控制以及流量控制等的信息 。 幀有兩種類型：數(shù)據(jù)幀和控制幀 。 物理層要規(guī)定與 信道 （ 傳輸媒質(zhì) ） 的接口 ， 包括接口的電氣特性 、 機(jī)械特性 、 功能特性和工作時(shí)序 。 實(shí)際信道對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)是有損傷的 ， 其中最主要的損傷是信號(hào)波形發(fā)生畸變和加入了噪聲 ， 從而使傳輸比特發(fā)生差錯(cuò) 。 傳輸信息利用的物理信道是以雙絞線 、 同軸電纜 、 光纖 、 微波無線電等傳輸媒質(zhì)為基礎(chǔ)的信號(hào)通路 。 物理層的 任務(wù) 就是利用物理信道 “ 透明 ” 地傳輸比特流 。 應(yīng)用層 運(yùn)輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換10 根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) ， 特別是互聯(lián)網(wǎng)( Inter ) 的建設(shè) 、 發(fā)展和運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn) ， 將復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能分為如右圖所示的五層是比較適當(dāng)?shù)?。 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 。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是這個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件應(yīng)完成的功能的精確定義 。 ? 第三類工作是網(wǎng)絡(luò)接入，負(fù)責(zé)做網(wǎng)絡(luò)接口細(xì)節(jié)為上層提供服務(wù)。兩個(gè)模塊之間的虛線表示兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)文件交換的一些命令等 ? 第二類工作設(shè)立一個(gè)通信模塊，用來保證文件和文件傳送命令能可靠地在兩端系統(tǒng)之間交換。 (5) 能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。 (3) 結(jié)構(gòu)上可分割開 。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換7 網(wǎng)絡(luò)層次劃分 通 信 網(wǎng) 絡(luò)計(jì) 算 機(jī) 1 計(jì) 算 機(jī) 2文 件 傳 送 模 塊通 信 服 務(wù) 模 塊網(wǎng) 絡(luò) 接 入 模 塊網(wǎng) 絡(luò)接 口網(wǎng) 絡(luò)接 口文 件 傳 送 模 塊通 信 服 務(wù) 模 塊網(wǎng) 絡(luò) 接 入 模 塊與 通 信 有 關(guān) 的 報(bào) 文文 件 及 文 件 傳 送 命 令采用分層的好處： (1) 各層之間是相對(duì)獨(dú)立的 。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下三個(gè)要素組成： (1) 語法 ， 即數(shù)據(jù)和控制信息的格式和編碼； (2) 語義 ， 即各種控制信息的含義及相應(yīng)的控制操作； (3) 同步 ， 即速率適配 、 事件出現(xiàn)順序的控制等 。 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)事件發(fā)生的時(shí)序 。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換4 傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由兩大部分組成 ， 它們是：通信子網(wǎng) （ 骨干網(wǎng) ） 和 用戶 （ 資源 ） 子網(wǎng) 。 分組交換計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)原理 開放系統(tǒng)互連參考模型 TCP/IP體系結(jié)構(gòu) 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換3 本節(jié)的主要內(nèi)容 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 計(jì)算機(jī)為什么要連成網(wǎng)絡(luò) ？ 計(jì)算機(jī)連網(wǎng)的主要 目的 是： （ 1） 實(shí)現(xiàn)資源共享 ，提高資源的利用率 ， 這些資源包括計(jì)算資源 、 存儲(chǔ)資源和通信資源等； （ 2） 實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分擔(dān) ， 加強(qiáng)計(jì)算機(jī)之間的互助合作； （ 3） 構(gòu)成分布式處理系統(tǒng) ， 提高處理能力和可靠性 。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換2 分組交換 (Packet Switching)也稱為包交換 ， 它是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)基礎(chǔ) 。 1 關(guān)于“分組交換” 現(xiàn)代交換技術(shù)基本上分為電路交換和分組交換 ， 這一章我們先先介紹采用分組交換技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其體系結(jié)構(gòu)；然后討論分組交換的基本原理及關(guān)鍵技術(shù) 。 難點(diǎn)：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā) ， 尋址與路由問題 。 （ 3） 掌握分組交換網(wǎng)的路由選擇 。交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換第 5 章 分組交換 教學(xué)大綱要求： （ 1） 掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成和 OSI協(xié)議體系結(jié)構(gòu) 。 （ 2） 掌握分組交換原理 。 、 難點(diǎn) 重點(diǎn)：分組交換原理 ， 路由選擇方法 ， 特別是自適 應(yīng)路由選擇策略 。 以分組交換原理為主線 ， 適當(dāng)介紹相關(guān)內(nèi)容 。 本章主要涉及傳統(tǒng)的分組交換 ， 而新型分組交換將在后續(xù)的章節(jié)中討論 。 為了掌握分組交換的功能 、 原理及其關(guān)鍵技術(shù) ， 必須首先對(duì) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 有一個(gè)概括的了解 。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義： 通過通信網(wǎng)絡(luò)互連 、 按統(tǒng)一協(xié)議 （ 規(guī)則 ） 工作的多臺(tái)計(jì)算機(jī)的集合 。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成 交 換 技 術(shù) 第 5 章分 組 交 換5 HC H HL A N 用 戶 子 網(wǎng) 通 信 子 網(wǎng) L H N HHNNNL A NHHLLLLH計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 通信子網(wǎng) (信息傳送 ) 用戶子網(wǎng) (信息處理 ) 鏈路 L（用戶線和中繼線） 結(jié)點(diǎn) N（端結(jié)點(diǎn)和轉(zhuǎn)移結(jié)點(diǎn)） 主機(jī) H 數(shù)據(jù)集中器 C 局域網(wǎng) LAN 實(shí)際傳送信息的通信子網(wǎng)有多個(gè) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)原理 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或規(guī)約 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各計(jì)算機(jī)之間要交流信息 ， 就必須遵守一些事先約定好的規(guī)則 。 對(duì)不同系統(tǒng)的實(shí)體之間的信息交流進(jìn)行控制的一組規(guī)則或約定 ， 稱為 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或規(guī)約 。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換6 假如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間要通過一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)傳送文件 ， 如何實(shí)現(xiàn) ？ 對(duì)于非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 ， 經(jīng)驗(yàn)表明最好采用分層 （ 模塊 ） 結(jié)構(gòu) ， 如下圖所示 。 (2) 靈活性好 。 (4) 易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。 ? 可以將通過網(wǎng)絡(luò)傳送文件的工作分為三類： ? 第一類工作與傳送文件直接相關(guān)，例如確信對(duì)方做好接受準(zhǔn)備，文件格式轉(zhuǎn)換等。而且它還可以為別的比如郵件提供可靠通信服務(wù)。 我們將網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合 ， 稱為網(wǎng)絡(luò)的 體系結(jié)構(gòu) （ Architecture） 。 需要強(qiáng)調(diào)的是 ， 這些功能究竟是用何種硬件或軟件完成 ， 則是一個(gè)遵循這種體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)（ implementation） 的問題 。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換9 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 一 、 分層 分層就是將一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)功能劃分為若干相對(duì)獨(dú)立的子功能；每層完成一個(gè)子功能；下層為上層服務(wù) ， 上層是下層的用戶 。 這五層分別是：應(yīng)用層 、 運(yùn)輸層 、 網(wǎng)絡(luò)層 、 數(shù)據(jù)鏈路層和物理層 。 在物理層上所傳數(shù)據(jù)的基本單位是 比特 。 “ 透明地傳輸比特流 ” 表示經(jīng)實(shí)際信道可以傳輸任意的比特組合 。物理層就是要盡可能地減小這些損傷 ， 達(dá)到 “ 透明 ” 傳輸 。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換11 (1) 物理層 (Physical Layer) 數(shù)據(jù)鏈路層的 基本任務(wù) 是在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)之間的鏈路上實(shí)現(xiàn)以 幀 (Frame)為單位的 “ 無誤 ” 數(shù)據(jù)傳輸 。 數(shù)據(jù)幀包含數(shù)據(jù)和必要的控制信息；控制幀主要包含控制信息 ， 但也可搭載少量數(shù)據(jù)信息 。 數(shù)據(jù)鏈路層的具體功能包括 鏈路連接控制 、 差錯(cuò)控制 (ARQ)和流量控制 (收發(fā)速率適配 )等 。 鏈路連接控制只在有連接方式下采用 。 在源點(diǎn)與目的點(diǎn) (或稱終點(diǎn) )之間可能要經(jīng)過許多個(gè)結(jié)點(diǎn)和鏈路 ， 還可能要經(jīng)過好幾個(gè)不同的子網(wǎng) 。 因此 ， 網(wǎng)絡(luò)層的主要功能就是實(shí)現(xiàn)分組交換 ， 即根據(jù)分組首部所提供的尋址信息 ， 選擇合適的 路由 ， 使數(shù)據(jù)分組經(jīng)過沿途結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)準(zhǔn)確無誤地到達(dá)終點(diǎn) 。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換13 (3) 網(wǎng)絡(luò)層 (Network Layer) 運(yùn)輸層的 基本任務(wù) 是實(shí)現(xiàn)主機(jī)進(jìn)程與主機(jī)進(jìn)程之間的信息傳送 。 當(dāng)報(bào)文較長時(shí) ， 先要把它分割成若干段 ，然后再交給下一層 （ 網(wǎng)絡(luò)層 ） 進(jìn)行傳送 。 運(yùn)輸層根據(jù)應(yīng)用層的需要向上一層提供 面向連接 的可靠數(shù)據(jù)傳送服務(wù)或 無連接 非可靠的數(shù)據(jù)傳送服務(wù) 。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換14 (4) 運(yùn)輸層 (Transport Layer) 應(yīng)用層確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要 。 典型的應(yīng)用層協(xié)議 有支持文件傳送的 FTP協(xié)議 、 支持電子郵件的 SMTP 協(xié)議 、 支持萬維網(wǎng) (WWW)的HTTP協(xié)議 。 主機(jī)或端系統(tǒng)要完成所有各層的功能；而通信子網(wǎng)的各個(gè)結(jié)點(diǎn)和子網(wǎng)之間的路由器中只需完成低層功能 。 協(xié)議數(shù)據(jù)單元 PDU（ Protocol Data Unit） 當(dāng)計(jì)算機(jī) 2接收到一串比特流的時(shí)候，就從第 1層開始往上傳，每一層都會(huì)根據(jù)頭部控制信息作些必要的操作，再往上傳一層就剝離該層的PDU控制信息。 假定計(jì)算機(jī) 1的應(yīng)用進(jìn)程 AP1向計(jì)算機(jī) 2的應(yīng)用進(jìn)程 AP2傳送數(shù)據(jù)。最后通過物理信道以比特流的形式傳輸?shù)綄?duì)方。 同理 ， 任何兩個(gè)同樣的層次 （ 圖中的水平虛線所示 ） 之間 ， 也好像將數(shù)據(jù)通過水平虛線直接傳遞給對(duì)方 。 所謂各層協(xié)議 ， 實(shí)際上就是在各個(gè)對(duì)等層