计算机通信网基础课后习题参考解答

1 计算机通信网复习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 张炜 田鹤 第一章复习题 .................................................................................................................................................. 3 1 解释三个概念 计算机通信 计算机通信网 计算机网络 它们之间的相互关系是什么 ..... 3 2 为什么要将计算机通信网划分为通信子网和资源子网 两者之间有什么样的关系 ................. 3 3 通信子网具有哪些主要功能 包括哪些组成部分 ......................................................................... 4 5 请分别解释这两组名词 INTERNET INTERNET INTERCONNECTION INTERNETWORKING ........ 4 7 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 的概念是什么 怎样理解协议在计算机通信网中的地位和作用 ......................................... 5 8 如何理解和认识分层次的协议体系结构 为什么说体系结构是抽象的 ..................................... 5 9 OSI/RM 设置了哪些层次 每个层次的作用和功能是什么 .......................................................... 6 11 什么是 TCP/IP 模型 各层的主要功能是什么 ............................................................................. 9 12 考虑 三军问题 中提高可靠性的一个 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ............................................................................. 11 13 在 OSI/RM 中 各层都有差错控制的 机制 综治信访维稳工作机制反恐怖工作机制企业员工晋升机制公司员工晋升机制员工晋升机制图 请指出 以下几种差错发生在 OSI 的哪些层 . 11 第二章复习题 ................................................................................................................................................ 11 2 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 以下三个概念之间的联系和区别 实系统环境 OSI 环境 网络环境 ........................... 11 4 OSI/RM 的三个核心概念是什么?对它们作简要的说明 .............................................................. 12 5 协议的三个要素是什么 它们之间有何关系 ............................................................................... 14 6 数据单元共分为哪几种 画图说明它们的组成以及相互之间的关系 ....................................... 14 9 什么是服务原语 服务原语可分为哪几类 它们的时序关系如何表示 ................................... 15 12 在(N)层内 (N)连接与(N-1)连接具有哪几种映射关系 ............................................................. 17 14 试以服务原语的交互时序图说明连接常规释放 有序释放和异常释放这三种情况 ............. 17 第三章复习题 ................................................................................................................................................ 18 1 说明数据报 虚电路和逻辑信道的含义 ...................................................................................... 18 4 假设两个用户之间的传输线路由 3 段链路组成 2 个中间节点 .............................................. 19 5 在一条共享的线路上复用 15 个 9600B/S 的信道 如果忽略控制开销 ...................................... 20 6 令 M 表示报文平均长度 H 为报文被分割成分组后的分组头长度 .......................................... 20 11 ATM 采用的信元长度为 53 字节 这个数值比一般的分组长度短得多 请分析其原因 ...... 20 14 ATM 的业务类型有哪些 各有何特点 ....................................................................................... 21 第四章复习题 ................................................................................................................................................ 22 1 数据链路和物理链路的含义是什么 这两者有何区别 ............................................................... 22 2 用于数据传输链路的两个最基本的差错控制方法是什么 最常用的是哪个 为什么 ........... 22 6 试证明二维奇偶校验中利用算法 A 和算法 B 分别得到的块校验位的不同结果 ..................... 22 7 试推导式(4-26) (4-27)和(4-28) .................................................................................................... 23 8 一个信道的速率为 4KB/S 传播时延为 20MS 若采用等待式 ARQ 方案 ............................... 26 9 考虑一个无差错的 64KB/S 卫星信道 在一个方向上传送 512 字节的数据帧 ......................... 27 10 假设在长度为 100 公里 传输速率为 20MB/S 的链路上传输 ................................................ 27 13 设信道的误码率为 10-5 帧长为 10K 比特 1 若差错为相互独立的单个错 则在该信道 . 28 第五章复习题 ................................................................................................................................................ 28 2 1 在由一个中央控制站和 N 个数据站组成的查询系统中 .............................................................. 28 2 N 个站共享一条 56KB/S 的纯 ALOHA 信道 每一站平均每 100 秒发送 ..................................... 29 4 若时隙 ALOHA 系统有 10%的时隙是空闲的 问 .......................................................................... 29 5 设时隙 ALOHA 系统有两个站和一个主机 两个站都要和主机通信 ....................................... 29 6 有 16 个站利用自适应查询竞争使用一条共享信道 如果地址为质数 PRIME NUMBER 的 .... 30 7 一组 n2 个站利用自适应查询来决定对一条共享信道的接入 ..................................................... 31 8 一个 1 公里长 10MB/S 的 CSMA/CD 局域网 其传播速率为 200 米/微秒 ............................... 31 9 请解释为什么 CSMA/CD 中参数 A 必须很小 .............................................................................. 31 15 试推导 CSMA 方式中有关性能的几个结论 即式(5-22) (5-23) (5-25)和(5-26) ................ 34 第六章复习题 ................................................................................................................................................ 34 1 如图所示的网络由五个 LAN(LAN1-LAN5) 用六个源路由网桥(B1-B6)互联而成 ................ 34 5 路由选择一般有哪几种实现方法 试比较其优缺点 ................................................................... 36 6 流量控制在通信网中具有什么意义 流量控制与路由选择的相互关系是什么 ....................... 41 8 一个网络采用热土豆法和静态路由相结合的路由选择机制 ....................................................... 42 第七章复习题 ................................................................................................................................................ 42 1 网络互联可分为哪几个层次 各层中互联设备的主要功能是什么 ........................................... 42 7 如果运用图 7-14 所示的互联结构 为了缓解广域网和局域网不匹配引起的问题 .................. 43 13 请说明 MAC 地址和 IP 地址之间的关系 .................................................................................... 44 第八章复习题 ................................................................................................................................................ 44 4 试画出传输连接成功和不成功的服务原语时序图 ....................................................................... 45 5 为什么要划分传输层功能的协议类别 每个协议类别的特征和功能是什么 ........................... 46 6 请对以下两种 OSI 传输层设计方案作出评价 .......................................................................... 48 3 第一章复习题 1 请解释以下三个概念 计算机通信 计算机通信网 计算机网络 它们之间的相互关系是 什么 为了协同工作的目的 在两台或多台 自治的 计算机之间经由数据通路 包括通信网络 进行的信息交换 通常称作计算机通信 关于 自治 可理解为如果一台计算机能够强迫启动 关闭或控制另一台计算机 则它们不是自治的计算机 所谓计算机通信网是指能够互换信息且独 立自治的计算机及通信子网的集合 可以形式化地描述为 { }信子网互连自治的主机按协议经通协议计算机主机 通信子网计算机通信网 |≡ 与计算机通信网类似的概念是计算机网络 在计算机网络中 人们关心的是如何共享网络 中的资源 这也是当初把计算机互连成网的主要目的 在计算机通信和计算机网络的发展过程 中 人们也从不同侧面给出了有关的解释 但至今尚未对这两个概念给出过确切的定义 以下简 要地说明这些解释与本书中讨论的计算机通信网之间的关系 从信息传输的广义观点出发 将计算机网络的概念解释为 以计算机之间传输信息为目的而 相互连接起来 实现远程信息处理的系统 这种观点不仅包括端计算机 主机 而且也包括用 于处理通信和控制主机的计算机 如集中器 复用器 终端控制单元等 因此其涵盖面超出了本 书所要讨论的计算机通信网的范畴 从资源共享的观点出发 计算机网络被解释为 以能够相互共享资源 硬件 软件和数据 的方式连接起来 并且各自具备独立功能的计算机系统的集合体 这种观点不着眼于通信本身 主要考虑的是计算机系统的互连和共享资源的管理 网络中的资源由网络操作系统统一管理 网络操作系统为用户提供了操纵网络 共享资源的统一接口 而网络操作系统是在计算机通信 网之上运行的 因此比单机应用环境中的操作系统要复杂得多 从这个角度说 计算机通信 给计算机网络的运作提供了支撑 为其创造了信息互通和资源共享的环境 从数据通信的角度出发 计算机网络可认为是 由一个网络操作系统自动管理用户任务所需 的资源 而使整个网络就象对广大用户是透明的计算机大系统 这种观点较接近于面向终端的 分布式计算机系统 即多台主机连接多个远程或本地终端 但近来已经不属于计算机通信网的 研究范畴了 2 为什么要将计算机通信网划分为通信子网和资源子网 两者之间有什么样的关系 图1-2表示了计算机通信的基本要素 图 1-2 计算机通信的要素 计算机 B 计算机 A 应用进程 AP 通信子系统 应用进程 AP 通信子系统 计算机到计算机的通信 用户到用户的通信 数据通信系统 计算机到网络的通信 通信网 环境 4 计算机的通信子系统是核心的要素 它包括了计算机的通信功能 通信子系统的功能之一是 决定数据发送/接收的方式 数据的封装/拆卸 传输速率等 从而将不同类型的数据转换为双方 相互认可的形式 这项功能是面向应用进程的 通信子系统的另一项更重要的功能是面向网络的 它为信息的传输确定了合适的数据通路或网络路径 包括通路的建立 维护和撤消 无差错数据 传输 差错控制 网络中的路由选择与速率匹配 流量控制 以及网络之间的互连等 这些内 容也是计算机通信网中所涉及的主要问题 我们将通信子系统之间对应的信息交互称为计算机到 计算机的通信 数据通信系统为计算机之间的信息交互提供了传输媒介 并提供可靠的数据传送能力 数据 通信系统既可以是单条的直接传输通路 如双绞线 同轴电缆 光纤 或无线信道 也可以是 互连的多条传输通路 即通信网络 应用进程的作用是为用户提供网络服务 更多地依赖于用户 业务 应用进程之间的通信称为用户到用户的通信 在应用进程与通信子系统之间必须提供相应 的接口 其作用类似于操作系统中的系统调用功能 基于以上对计算机通信之要素的分析 我们将计算机通信网按照其功能划分为信息交换和信 息处理两部分 即相应地由通信子网和资源子网两部分组成 如图1-3所示 图中通信子网的边 界 虚线所示 以内的部分属于通信子网 边界之外的部分属于资源子网 通信子网负责数据的 无差错和有序传递 包括通信处理器 集中器 复用器 路由器 网桥等设备 传输媒介可以是 电话线路 有线电缆 包括数据传输电缆 有线电视信号传输电缆等 光纤 无线 微波 卫 星等 其处理功能包括差错控制 流量控制 路由选择 网络互连等 资源子网是计算机通信的 本地系统环境 包括主机 终端和应用程序等 资源子网的主要功能是 用户资源配置 数据的 处理和管理 软件和硬件共享以及负载均衡等 当然 还必须包括一个合适的接口 以保证主机 能无缝地(seamless)接入一个通信子网 如果我们从计算机通信网的物理组成来看 网络的组成元素可分为网络节点和通信链路两部 分 网络节点又分为端节点和交换节点两种 端节点指通信的源和宿节点 例如用户主机和用户 终端 交换节点指网络通信过程中起控制 暂存和转发信息作用的节点 例如程控交换机 集中 器 路由器 网桥等 端节点是用户数据的发源地和归宿地 而交换节点本身不向用户提供新的 数据 只是对用户数据进行搬运和转移 通信链路指传输信息的通路 即通信子网中的传输媒介 其作用是在机器之间传送比特 因此 通信子网主要由交换节点 包括驻留其中的通信软件 和 通信链路组成 而资源子网中主要包括拥有资源的用户主机和请求资源的用户终端 它们都是端 节点 但是必须明确 通信子网和资源子网是从计算机通信网的功能上进行划分的 而节点和链 路则是从物理组成角度来分类的 应该说 端节点 如用户主机 中所包含的通信子系统 参见 图1-2 是属于通信子网的范畴 综上所述 计算机通信网就是一个由通信子网承载的 传输和共享资源子网的各类信息的系 统 3 通信子网具有哪些主要功能 包括哪些组成部分 见上题 注意通信子系统并不是通信子网 它只是通信子网的一部分 5 请分别解释这两组名词 internet Internet interconnection internetworking 互连的网络集合就称为互联网(internet) 常见的互联网是通过WAN连接起来的LAN集合 需 要说明的是 互联网(internet)这个词通常只代表一般的网络互联意思 而Internet 译为因 特网 是指特定的世界范围的互联网 它被广泛地用于连接大学 政府机关 公司和个人用户, 是互联网的一个著名例子 5 还需要说明的重要一点是 互连 interconnection)和 互联 internetworking)这两 个概念的区别 从网络的角度来看 互联主要指网络之间逻辑上的连接 这种连接是通过应用 软件和协议体现出来的 互连则是网络之间实实在在的物理连接 是指通过传输介质的连接以 及连接的级联 从本质上来看 互联就是不同协议的转换 这种协议的转换必须在对等的层次 之间实现 7 协议的概念是什么 怎样理解协议在计算机通信网中的地位和作用 所谓通信协议 简称协议 是指相互通信的双方 或多方 对如何进行信息交换所一致同 意的一整套规则 这正如人们交谈时要使用相同的语言一样 一个网络有一系列的协议 每一个 协议都规定了一特定任务的完成 总的来说 协议的作用是完成计算机之间有序的信息交换 一 个完整的计算机系统除了要有构成它的硬件设备之外 还必须有设计良好的软件才能够有序地 流畅地运行 同样 计算机通信网除了要有必要的硬件系统之外 还必须有良好的网络软件系统 才能使计算机系统之间进行信息交流 要实现计算机之间有序的信息流动 相互之间必须形成默 契 遵守一系列的规则 下面我们以完成两个端用户之间的有效通路为例 来说明建立一次连接所要遵守的一些规 则 这些规则也就是通信网设计时所要考虑的主要问题 1 为了能在两个硬件设备之间建立起连接 在该通路的各条链路上要执行某种协议 无论是模拟的还是数字的通信设备 调制解调器和数字适配器的状态必须由接到节点上的设备来 控制 这里必定有一个物理的或电气的接口来执行这种功能 执行某种适当的协议来达到这一控 制目的 2 多路接入技术必须与所使用的设备配合 也必须执行某种协议 3 将传输的比特组合成字符 帧 分组或报文等 并提供自动的差错处理 以保证所接 收到的比特流是所发送的比特流的精确复制 以上这些功能的完成 也都是由两个端设备之间运 行的协议来处理的 4 必须保证消息抵达正确的目的地 一些寻址和路由协议用来处理这项功能 5 在端节点或交换节点上存储所收到的信息 直至这些信息能够得到服务或再转发出去 缓冲器的大小 所希望的快速响应时间 对输入的信息流所需做的差错检验而无须额外的重发时 间 这些都已导致了将长报文分割成分组 并再从分组组合成一个完整的报文的技术 为了达到 这一点 两个端设备之间也要有良好的默契 6 必须进行流量控制 以避免缓冲器溢出 防止过分地拥挤 从而产生了流量控制协议 流控协议可能在网络的若干个层次上存在 7 必须保证接入通路能与用户的特性相协调一致 例如消息的格式 字符编码 器件控 制和数据库接入等 通常必须提供协议转换功能 以便处理这些不同的特性 并提供正确的数据 表达形式 应该指出 上面提到的这些功能 在通信的双方都必须具备 也就是说功能是成对的 而且 每一对的两个相同功能之间才相互通信 在某一处由协议加上去的额外的位 称为overhead 由 另一处的相应协议加以解释 例如 寻址和路由所用的数据仅仅是为了寻找目的地址和路由控制 与其他功能无关 所以只在相应的协议之间才进行对等的通信(peer-to-peer communication) 8 如何理解和认识分层次的协议体系结构 为什么说体系结构是抽象的 计算机通信网的整套协议是一个庞大复杂的体系 为了便于对协议的描述 设计和实现 现在都采用分层的体系结构 所谓体系结构 architecture 是指计算机通信网的分层 各 6 层协议和层间接口的集合 也就是通信网及其部件所应完成的功能的精确定义 因此体系结构 是计算机通信网的一种抽象的 层次化的功能模型 分层的协议体系结构将庞大复杂的协议分成不同的层次 每一层的功能是不同的 低层功 能主要用来对用户提供通信连接 而高层功能保证数据以正确的形式进行互换并有序地处理数 据 分层结构的基本思想是把整套协议体系分成一些小块 层 如同结构化程序设计中的子 程序模块 下一层对其上一层提供服务 每一层本身的功能与下层提供的服务迭加到一起 从 而使最高层能为用户提供完整的一组服务 以便实现通信或分布应用 例如 专门完成两个端 系统中对等实体之间的连接对话关系的功能集合 可划分为一个服务层 会话层 分层的基本原则是定义每一层向上一层提供的服务 来保证每层的功能相互独立 但不规 定如何完成这些服务 这样就允许每一层能改变其实现所规定的服务的方法 但要求提供的服 务不变 而且不影响其他层次 相反 若不采用分层式结构 某些细小的变化往往会要求变动 整套网络软件 9 OSI/RM设置了哪些层次 每个层次的作用和功能是什么 OSI/RM的体系结构有七层 各层的名称和功能简述如下 1 物理层 physical layer 物理层是OSI的最低层 是整个开放系统的基础 物理层保证通信信道上传输原始比特流 用以建立 维持和释放数据链路实体间的连接 物理层协议被设计来控制传输媒介 规定传输 媒介本身及与其相连接接口的机械 电气 功能和过程特性 以提供传输媒介对计算机系统的 独立性 传输媒介可以是双绞线 同轴电缆 光纤 通信卫星和微波等 它们并不包括在OSI 的七层之内 其位置处在物理层的下面 这些接口和传输媒介必须保证发送和接收信号的一致 性 即发送的信号是比特 1 时 接收的信号也必须是 1 反之亦然 计算机和调制解调 器的串行接口RS-232C标准就是物理层协议的一个例子 图 1-10 OSI/RM 的体系结构 应用层 数据链路层 表示层 会话层 传输层 网络层 物理层 主机 A 4 3 2 1 7 6 5 层次 应用层 数据链路层 表示层 会话层 传输层 网络层 物理层 主机 B 交换单元名字 TPDU 分组 帧 比特 APDU PPDU SPDU 数据链路层 网络层 物理层 交换节点 数据链路层 网络层 物理层 交换节点 通信子网边界 表示协议 会话协议 应用协议 传输协议 内部子网协议 网络层主机 交换节点协议 数据链路层主机 交换节点协议 物理层主机 交换节点协议 7 物理层要考虑的典型问题是用多大的电压表示比特 1 或 0 一个比特持续多少微秒 传输是否在两个方向上同时进行 最初的连接如何建立 以及完成通信后连接如何终止 网络 接插件有多少引脚以及各引脚的用途 物理层的功能之一是为数据终端设备提供传送数据的通路 数据通路可以是一个物理媒 体 也可以是多个物理媒体连接而成 物理连接并非永远在物理媒体上存在的 它要靠物理层 来激活 维持和去活 一次完整的数据传输 包括激活物理连接 传送数据 去活物理连接 所谓激活 就是不管有多少物理媒体参与 都要在通信的两个数据终端设备间建立连接 并形 成一条通路 物理连接使比特流透明地通过 对比特透明是指只认比特 而不管比特组成的字 符或多字符组成的帧的含义 物理层的另一个功能是传输数据 物理层包含了适合数据传输需要的实体 为数据传送服 务 一是要保证数据能在其上正确通过 二是要提供足够的带宽 以减少信道上的拥塞 2 数据链路层 data link layer 在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错 数据链路层的功能 是加强物理层原始比特流的传输功能 建立 维持和释放网络实体之间的数据链路连接 使之 对网络层呈现为一条无差错通路 数据链路层的基本任务就是数据链路的激活 保持和去活 以及对数据的检错与纠错 数据链路层中对应的传输单元是帧 将数据封装在不同的帧中发送 并处理接收端送回的 确认帧 协议不同 帧的长短和分界也有差别 但无论如何必须对帧进行定界 因此 该层通 过在帧的开头和结尾附加上特殊的二进制编码来产生和识别帧界 相邻节点之间的数据交换应 保证帧同步和各帧的顺序传送 对损坏 丢失和重复的帧应能进行处理 这种处理过程对网络 层是透明的 差错检测可以采用奇偶校验码和循环冗余码来检测信道上数据的误码 而帧丢失 或重复则用序号检测 发生错误后的修复常靠反馈重发机制来完成 另外 数据链路层必须保 证相邻节点之间发送和接收速度的匹配 因此 该层协议还完成流量控制的工作 数据链路层将本质上不可靠的传输媒介变成可靠的传输通路提供给网络层 在IEEE 802.3 标准中 数据链路层分成了两个子层 一个是逻辑链路控制 LLC 另一个是介质接入控制 MAC 独立的数据链路层产品中最常见的是网卡 网桥也是链路层上的网络互连产品 Modem的 某些功能有人认为属于链路层 对此还有争议 3 网络层 network layer 网络层完成对通信子网的运行控制 它通过网络连接交换传输层实体发出的数据 使得高 层的设计考虑不依赖于数据传送技术和中继或路由 同时也使数据传送和高层隔离 网络层提 供交换和路由功能 以激活 保持和终止网络层连接 为了在一条数据链路上复用多条网络连 接 大多采取异步复用技术 包括逻辑信道和虚电路 网络层把高层发来的数据组织成分组在通信子网的节点之间交换传送 交换过程中要解决 的关键问题是选择路径 路径既可以是固定不变的 通过静态路由表实现 也可以是根据网 络的负载情况动态变化的 在广播式网络中 例如以太网 由于不存在路由选择问题 因此其 网络层功能较弱 在选择路由时要考虑解决的问题是流量控制 防止网络中出现局部的拥挤或 全面的阻塞 此外 网络层还应有统计功能 以便根据通信过程中交换的分组数 或字符数 比特数等 收费 网络层具备服务选择的功能 该层协议分别向高层提供面向连接方式和无连接方式网络服 务 当传送的分组需要跨越一个网络的边界时 网络层应该对不同网络中分组的长度 寻址方 8 式 通信协议进行转换 使得异种网络能够互联 在具有开放特性的网络中的数据终端设备 都要配置网络层的功能 网络层的设备主要有路由器和网关 4 传输层 transport layer 传输层 也称运输层 只存在于端开放系统中 是OSI协议体系结构中很关键的一层 也 是第一个事实上的端到端层次 因为它是源端到目的端对数据传送进行控制从低到高的最后一 层 并把实际使用的通信子网与高层应用分开 提供源端和目的端之间的可靠无误且经济有效 的数据传输 传输层提供端到端的控制以及应用程序所要求的服务质量(QoS)的信息互换 当 网络层服务质量不能满足要求时 它将服务加以提高 以满足高层的要求 当网络层服务质量 较好时 它只承担很少的任务 有一个既存事实 即世界上各种通信子网在性能上存在着很大差异 例如电话交换网 分 组交换网 局域网等通信子网都可互连 但它们提供的吞吐量 传输速率 数据延迟 通信费 用等各不相同 对于高层 会话层 来说 却要求有一性能恒定的界面 传输层就承担了这一 功能 它在低层服务的基础上提供一种通用的传输服务 会话实体利用这种透明的数据传输服 务而不必考虑低层通信网络的工作细节 传输层还可进行复用 即在一个网络连接上创建多个逻辑连接 采用分流/合流 复用/解 复用技术优化网络的传输性能 当会话实体要求建立一条传输连接时 传输层就为其建一个对 应的网络连接 如果要求较高的吞吐量 传输层可能为其建立多个网络连接 分流 如果要 求的传输速率不很高 单独创建和维持一个网络连接不合算 则传输层就可考虑把几个传输连 接多路复用到一个网络连接上 这样的多路复用和分流对传输层以上是透明的 传输层的服务可能是提供一条无差错按顺序的端到端连接 也可能是提供不保证顺序的独 立报文传输 或多目标广播与组播 这些服务可由会话实体根据具体情况选用 传输连接在其 两端进行流量控制 以免高速主机发送的信息流淹没低速主机 传输协议是真正的源端到目的 端的协议 传输层以下的功能层协议都是通信子网中的协议 5 会话层 session layer 会话层 也称会晤层 提供两个互相通信的应用进程之间的会话机制 即建立 组织和协 调双方的交互 interaction 并使会话获得同步 会话层 表示层 应用层构成开放系统的 高三层 对应用进程提供分布处理 会话管理 信息表示 修复最后的差错等 会话层要担负 应用进程的服务要求 弥补传输层不能完成的剩余部分工作 该层的主要功能是对话管理 数 据流同步和重新同步 会话层服务之一是管理对话 除单程 只有一方 对话以外 还可以允许双程同时对话或 双程交替对话 若属于后者 会话层将记录此时该轮到哪一方了 另一类会话服务是控制两个表示层实体间的数据交换过程 例如分界 同步等 会话层提 供一种同步点 也称作校验点 机制 可使通信会话在通信失效时从同步点继续恢复通信 这 种能力对于传送大的文件极为重要 如果网络平均每小时出现一次故障 而两台计算机之间要 进行的文件传输需要两小时 若每一次传输中途失败后 不得不重新传输整个文件 那么当网 络再次出现故障时 又将半途而废了 为了解决这个问题 会话层在数据流中插入同步点 这 样仅需要重传最后一个同步点之后的所有数据即可 此外 会话层还提供了隔离功能 即会话用户可以要求在数据积累到一定数量之前 不把 数据传送到目的地 在某一点以前或一个合法的进程之后所到达的数据都是无意义的 6 表示层 presentation layer 表示层的作用之一是为异种主机通信提供一种公共语言 以便能进行互操作 这种类型的 服务之所以需要 是因为不同的计算机系统使用的数据表示法不同 例如 IBM主机使用EBCDIC 9 编码 而大部分PC机使用的是ASCII码 在这种情况下 便需要表示层来完成这种转换 通过前面的介绍 我们可以看出 包括会话层在内的下面五层完成了端到端的数据传送 并且是可靠无差错的有序传送 但是数据传送只是手段而不是目的 最终是要实现对数据的使 用 由于各种系统对数据的定义并不完全相同 最易明白的例子是键盘 其上的某些键的含义 在许多系统中都有差异 这自然给利用其它系统的数据造成了障碍 表示层和应用层就担负了 消除这种障碍的任务 对于用户数据来说 可以从两个侧面来分析 一个是数据含义被称为语义 另一个是数据 的表示形式 称做语法 像文字 图形 声音 文种 压缩 加密等都属于语法范畴 表示层 中定义了一种抽象语法 ASN.1 及其编码规则 包括三类15种功能单位 其中表示上下文 presentation context 管理功能单位就是允许用户选择语法和转换 用来沟通用户间的数 据编码规则 以便双方有一致的数据形式 能够互相认识 表示层协议的主要功能有 1 为用户提供执行会话层服务的手段 2 提供描述数据结 构的方法 3 管理当前所需的数据结构集 4 完成数据的内部格式与外部格式间的转换 另外 为了提高通信效率 压缩/解压 增强安全性 加密/解密 等数据语法转换也是表示 层的工作 7 应用层 application layer 应用层是开放系统体系结构的最高层 这一层的协议直接为应用进程提供服务 应用层管 理开放系统的互连 包括系统的启动 维持和终止 并保持应用进程间建立连接所需的数据记 录 其他层都是为支持这一层的功能而存在的 一个应用是由一些合作的应用进程组成的 这 些应用进程根据应用层协议相互通信 应用进程是数据交换的最终的源和宿 在OSI/RM中不作 为应用层的实体 应用层的作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时 完成一系列业务处理所需的服 务 这些服务按其向应用程序提供的特性分成组 称为服务元素 有些服务元素可由多种应用 程序共同使用 称为公用服务元素 CASE 有些则为特定的一种应用程序使用 称为专用服 务元素 SASE 总而言之 低三层属于通信子网 涉及为用户间提供透明连接 操作主要以每条链路 hop-by-hop 为基础 在节点间的各条数据链路上进行通信 由网络层来控制各条链路上的 通信 但要依赖于其他节点的协调操作 高三层属于资源子网 主要涉及保证信息以正确可理 解的形式传送 传输层是高三层和低三层之间的接口 它是第一个端到端的层次 保证透明的 端到端连接 满足用户的服务质量 QoS 要求 并向高三层提供合适的信息形式 11 什么是TCP/IP模型 各层的主要功能是什么 当卫星和无线网络出现以后 已有的协议在和它们互连时出现了问题 所以需要一种新的 图 1-12 TCP/IP 模型与 OSI/RM 的对应 OSI/RM 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 TCP/IP 应用层 传输层 网络互联层 主机 网络层 网络接口 在模型中 不存在 通信子网 资源子网 10 参考体系结构 因此能无缝隙地连接多个网络的能力就成为主要的设计目标 1982年开发了一 簇新的协议 其中最主要的就是TCP和IP IP协议用来给各种不同的通信子网或局域网提供一 个统一的互连平台 TCP协议则用来为应用程序提供端到端的通信和控制功能 这个体系结构 被称为TCP/IP协议模型 从字面上看 TCP/IP包括两个协议 传输控制协议(TCP)和网络互联协议(IP) 两者都是 非基于任何特定硬件平台的网络协议 既可用于局域网(LAN) 又可用于广域网(WAN) 但TCP/IP 实际上是一组协议 它包括上百个具有不同功能且互为关联的协议 而TCP和IP是保证数据完 整传输的两个基本的重要协议 有的文献中也称为TCP/IP协议簇 而不单单是TCP/IP TCP/IP协议模型从更实用的角度出发 形成了具有高效率的四层体系结构 即主机 网络 层 网络互联层 IP层 传输层 TCP层 和应用层 网络互联层和OSI网络层在功能上非常 相似 图1-12表示了TCP/IP和OSI参考模型的对应关系 1 主机 网络层 TCP/IP模型中的主机 网络层与OSI/RM的物理层 数据链路层以及网络层的一部分相对 应 该层中所使用的协议大多是各通信子网固有的协议 例如以太网802.3协议 令牌环网802.5 协议或分组交换网X.25协议等 主机 网络层的作用是传输经网络互联层处理过的信息 并提 供一个主机与实际网络的接口 而具体的接口关系则可以由实际网络的类型所决定 2 网络互联层 IP层 网络互联层是TCP/IP模型的关键部分 它的功能是使主机可以把分组发往任何网络 并使 各分组独立地传向目的地 中途可能经由不同的网络 这称为数据报 datagram 方式的信 息传送 这些分组到达的顺序和发送的顺序可能不同 因此当需要按顺序发送和接收时 高层 必须对分组排序 分组路由和拥塞控制是IP层的主要设计问题 所以其功能与OSI网络层功能 很近似 网络互联层所使用的协议是IP协议 它把传输层送来的消息组装成IP数据报文 并把IP数 据报文传递给主机 网络层 IP协议提供统一的IP数据报格式 以消除各通信子网的差异 从 而为信息发送方和接收方提供透明的传输通道 IP协议可以使用广域网或局域网技术 以及高 速网和低速网 无线网和有线网 光纤网等几乎所有类型的计算机通信技术 网络互联层的主要任务是 为IP数据报分配一个全网唯一的传送地址 称为IP地址 实 现IP地址的识别与管理 IP数据报的路由机制 发送或接收时使IP数据报的长度与通信子网所 允许的数据报长度相匹配 例如 以太网所传输的帧长为1500字节 而ARPANET所传输的数据 包长度为1008字节 当以太网上的数据帧通过网络互联层IP协议转发给ARPANET时 就要进行 数据帧的分解处理 顺便指出 这里的 数据报 和以前提到的 数据包 packet 是不同的概念 数据包 是指分块的传输数据 它被用于早期的计算机通信网的文献中 而目前则普遍使用的 分组 一词 而数据报则是分组的一种传送方式或网络提供的一种无连接服务 在TCP/IP模型中 数 据报亦可指使用数据报服务来传送的具有一定格式的分组 3 传输层 传输层为应用程序提供端到端通信功能 和OSI/RM中的传输层相似 该层协议处理网络互 联层没有处理的通信问题 保证通信连接的可靠性 能够自动适应网络的各种变化 传输层主 要有两个协议 即传输控制协议 TCP 和用户数据报协议 UDP TCP协议是面向连接的 以建立高可靠性的消息传输连接为目的 它负责把输入的用户数 据 字节流 按一定的格式和长度组成多个数据报进行发送 并在接收到数据报之后按分解顺 序重新组装和恢复用户数据 TCP协议与任何特定网络的特征相独立 对分组没有太多的限制 11 但一般TCP的实现均以网络中可承载的适当大小作为数据单元 称为TCP段 的长度 最大长度 为65K字节 很大的分组将在IP层进行分割后传送 为了完成可靠的数据传输任务 TCP协议具 有数据报的顺序控制 差错检测 校验以及重发控制等功能 TCP还要处理流量控制 以避免 快速的发送方 淹没 低速的接收方而使接收方无法处理 UDP是一个不可靠的 无连接的协议 主要用于不需要TCP的排序和流量控制能力 而是自 己完成这些功能的应用程序 它被广泛地应用于端主机和网关以及Internet网络管理中心等的 消息通信 以达到控制管理网络运行的目的 或者应用于快速递送比准确递送更重要的应用程 序 例如传输语音或视频图象 4 应用层 位于传输层之上的应用层包含所有的高层协议 为用户提供所需要的各种服务 主要的服 务有 远程登录 Telnet 用户可以使用异地主机 文件传输 FTP 用户可在不同主机之 间传输文件 电子邮件 SMTP 用户可通过主机和终端相互发送信件 Web服务 HTTP 发 布和访问具有超文本格式HTML的各种信息 域名系统 DNS 把主机名映射到网络地址 这里值得指出 TCP/IP模型中的应用层与OSI/RM中的应用层有较大的差别 它不仅包括了 会话层及上面三层的所有功能 而且还包括了应用进程本身在内 因此 TCP/IP模型的简洁性 和实用性就体现在它不仅把网络层以下的部分留给了实际网络 而且将高层部分和应用进程结 合在一起 形成了统一的应用层 12 考虑 三军问题 中提高可靠性的一个方案 如果红方甲一次同时派出N个通信兵 假设 单个通信兵被捕获的事件相互独立 且顺利通过黑方地区的概率为p 若只要一名通信兵安 全到达 即认为可以发起进攻 试确定红方部队同时发起进攻的概率 )(11 pP N−−= 13 在OSI/RM中 各层都有差错控制的机制 请指出 以下几种差错发生在OSI的哪些层 (1)噪声使传输线路上的一个比特0变成比特1 (2)一个分组被传送到错误的目的站 (3)收到一个序号错误的帧 (4)分组交换网交付给一个终端的分组的序号错误 (5)一个打印机正在打印 突然收到一个错误的指令要打印头回到本行的开始位置 (6)在一个半双工的会话中 正在发送数据的用户突然收到对方发来的数据 1 物理层 只有该层的传输单元是比特 2 网络层 负责路由选择 3 数据链路层 只有该层的传输单元是帧 4 传输层 网络层并不提供对分组的排序 该功能交由高层处理 5 表示层 负责为异种主机通信提供一种公共语言 以便能进行互操作 6 会话层 负责建立 组织和协调双方的交互 interaction 并使会话获得同步 第二章复习题 2 说明以下三个概念之间的联系和区别 实系统环境 OSI环境 网络环境 12 计算机中执行与通信功能有关的要素称为通信子系统 按通信子网和资源子网的观点 通 信子系统的层次可以认为执行两大类功能 即面向网络 与网络有关 的功能及面向应用的功 能 从而就提出了三种不同的运行环境 分别称为网络环境 开放系统互连环境和实系统环境 如图2-3所示 1 网络环境 涉及与不同类型数据通信网有关的协议与标准 网络环境由通信子系统 中面向网络的那部分和数据通信网所组成 2 开放系统互连环境 即OSI环境 OSIE 由网络环境中除去具体传输媒介之后的其 余部分 再加上通信子系统中面向应用的那部分所组成 在OSI环境中 端系统 计算机 能 以开放的方式相互通信 计算机通信网必须依赖于OSI环境的支撑 开放系统互连环境包括了所有与互连有关的部分 所有与互连无关的部分不属于OSI环境 更详细的描述可参见图2-4所示 3 实系统环境 建立在OSI环境之上 包括通信子网和资源子网 它涉及某一特定的厂 商本身的软件 并已被开发来执行某特定的分布信息处理任务 4 OSI/RM的三个核心概念是什么?对它们作简要的说明 图 2-3 计算机的运行环境 面向网络功能 面向应用功能 AP 面向网络功能 面向应用功能 AP 数据通信网络 或系统 网络环境 计算机 A 计算机 B OSI 环境 实系统环境 互连通信 图 2-4 开放系统互连环境的示意图 应用层 会话层 表示层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 会话层 表示层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 AP AP 物理媒介 物理媒介 中继开 放系统 OSI 环境 端开放实系统 端开放系统 端实系统 端开放实系统 端开放系统 端实系统 连接 网络环境 13 OSI参考模型有三个核心概念 1 服务 2 接口 3 协议 OSI最大的贡献可能是使 这三个概念之间的区别更清楚了 每一层为它的上一层执行某种服务 服务的定义告知这一层做些什么 而不管这层上面的 实体如何访问它或这一层如何工作 某一层的接口告诉这一层上面的进程如何访问它 它说明了参数是什么以及期望有什么结 果 但它不说明在层内部如何工作 最后 一层中使用的对等协议是层本身的事情 它可以采用它所要的任何协议 只要它能 完成任务 即提供承诺的服务 它也可根据需要改变这些协议而不影响上层的软件 关于协议 接口与服务的相互关系可归纳为如图2-10所示的那样 图中的水平虚线表示各 层之间的协议 层与层之间的双向箭头表示在层接口处服务原语的交互 而空心箭头表示向上 提供服务 服务和协议是完全不同的两个概念 如图2-9所示 服务是一层为了上一层用户的需要而 执行的一组操作 但并不规定这些操作是如何实现的 服务是 垂直的 它与两层之间的接 口有关 下层是服务提供者 上层是服务用户 而协议则是为了达到服务的目的和要求 在对 等实体之间交换数据单元 帧 分组 报文等 时对其格式和意义所制定的一套规则 所以协 议是 水平的 实体在实现其服务时必须遵守协议 但是只要不改变对用户而言可见的服务 对等实体可以选择或改变其协议 图 2-10 服务 接口与协议的关系 7 6 5 4 3 2 1 物理媒体 7 6 5 4 3 2 1 协议 原语交互 提供服务 层接口 提供服务 图 2-9 协议与服务的概念 (N+1)实体 (N)实体 提 供 服务 开放系统 A (N+1)层 (N)层 (N-1)层 (N+1)实体 (N)实体 提 供 服务 开放系统 B 提供(N)服务 提供(N-1)服务 (N)协议 (N+1)协议 通过(N-1)连接进行通信 (N)服务提供者 (N)服务用户 14 5 协议的三个要素是什么 它们之间有何关系 该题为第一章内容 通信协议具有和计算机语言几乎完全相同的定义 即协议为传输的 信息定义严格的格式 语法 和传输顺序 时序或同步 而且 协议还定义所传输信息的词 汇表和这些词汇所表示的意义 语义