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第 14 章 数据通信协议_图文

第14章 数据通信协议 章
14.1 14.2 14.3 14.4 通信协议及开放系统互连参考模型 数据链路传输控制规程 CCITT的X.25建议 分组装/拆(PAD)相关协议 14.5 TCP/IP协议

14.1 通信协议及开放系统互连参考模型
14.1.1 通信协议的一般概念 14.1.2 开放系统互连(OSI)参考模型

14.1.1 通信协议的一般概念
通信是在各种类型的用户终端和计算机之 间以及在同一型号的计算机之间进行的,其通 信控制复杂得多,因此必须有一系列行之有效 的、共同遵守的通信约定,用来协调网络的运 行,以达到互通、互控和互换的目的。我们通 常将这些约定的集合定义为通信协议或通信规 程。

14.1.2 开放系统互连 开放系统互连(OSI)参考模型 参考模型
1. 基本概念 2. 各层功能概述 图14.1 OSI参考模型 3. OSI结构的数据传输过程

图14.1 OSI参考模型 参考模型
计算机 计算机

层次

开放系统 应用层

应用层协议

开放系统 2 应用层

层次

7

7

6

表示层协议 表示层 表示层

6

对话层协议

5

对话层

对话层

5

传输层协议

4

传输层 通信子网

传输层

4

3

网络层 入协议 网络接

网络层 部协议 子网内

网络层 入协议 网络接

网络层

3

2

链路层 入协议 网络接

链路层 子网内部协议 物理层

链路层 网络接 入协议

链路层

2

1

物理层

物理层

物理层

1

中继开放系统

14.2 数据链路传输控制规程
14.2.1 14.2.2 14.2.3 14.2.4 基本概念 面向字符型的传输控制规程 面向比特型的传输控制规程 数据链路传输控制规程比较

14.2.1 基本概念
1. 数据链路的概念 图14.4 站的概念 2. 数据链路控制规程的功能 1) 帧控制 2) 透明传送 3)差错控制 4) 流量控制 5)链路管理 6)异常状态的恢复 3. 数据链路控制规程的分类 根据帧格式,数据链路控制规程有两种: 面向字符型和面向比特型。

图14.4 站的概念
主站 信息或命令 信息或命令 从站 组合站 信息或命令 组合站

(a)点对点数据链路中的站
命令 控制站 响应 控制站 辅助站 辅助站 信息 主站 辅助站 中性站 辅助站 从站

(b)点对多点数据链路中的站

14.2.2 面向字符型的传输控制规程
1. 规程基本特征
(1) 字符编码采用CCITT建议的国际5号编码表。 (2) 以字符为最小控制单位,它规定了10个控制字符 用于传输控制。如表14.1所示。 (3) 通信方式为双向交替型(半双工)。 (4) 可采用起止式的异步传输方式和同步传输方式。 (5) 检错采用行列监督码。 (6) 差错控制方式采用检错重发(ARQ)的纠错方式。

2. 报文格式

表14.1 控制字符
类 别 名 称 字符(英文名称) SOH (Start of Head) 功 表 表 表 能 ( ( ( ) ) )

格 式 字 符

STX (Start of Text) ETX (End of Text) ETB (End of Transmission Block) ENQ (Enquiry)

基 本 控 制 字 符

END (End of Transmission) ACK (Acknownledge) NAK (Negative Acknownledge) SYN (Synchronous Idle) DLE (Data Link Escape)



字符

控制

14.2.3 面向比特型的传输控制规程
1. HDLC链路工作方式 2. HDLC规程类别 3. HDLC数据链路信道状态 4. HDLC帧结构 图14.6 HDLC帧格式 5. 异常状态的报告和恢复 6. HDLC传输过程举例

图14.6 HDLC帧格式 帧格式
n位

I 信息帧: S 管理帧: U 无编号帧: 无编号代码 M

14.2.4 数据链路传输控制规程比较
与字符型控制规程相比较,HDLC规程有 以下特点。 1) 透明传输 2) 可靠性高 3) 传输效率高 4) 应用广泛,适应力强 5) 结构灵活

14.3 CCITT的X.25建议 的 建议
14.3.1 X.25建议概述 14.3.2 X.25数据链路层及其建议 14.3.3 X.25的分组层

14.3.1 X.25建议概述 建议概述
X.25建议是原CCITT关于在公用数据网上 以分组方式工作的数据终端设备(DTE)和数据 电路设备(DCE)之间的接口建议。DTE通常是 主计算机、个人计算机、智能终端等分组终端。 DCE是MODEM或线路耦合器等。但从X.25建 议的意义上讲,DCE是与DTE连接的网络中的 分组交换机,即入口节点或节点交换机。因此, 如果DTE与交换机节点之间的传输线路采用模 拟线路,则DCE也把安装在用户住宅内的调制 解调器包括在内,如图14.13所示。

环境下的DTE和DCE 图14.13 X.25环境下的 环境下的 和
接口 X.25 DTE DCE

信源 信宿 主机

通信处理器 调制解调器 前端处理器 网络

交换或入口 节点机

智能终端 主处理器

14.3.2 X.25数据链路层及其建议 数据链路层及其建议
本层的基本功能是实现分组在终端和分组 交换网之间的无差错传输。X.25建议的链路层 采用HDLC规程种的异步平衡(SABM),相应 的规程为LAPB。LAPB是HDLC规程的一个子 集,其帧结构和使用术语完全符合HDLC建议。 LAPB通过SABM命令要求建立链路。用LAPB 建立链路只要由两个站中的任意的一个发出 SAMB命令,另一站发出UA响应即可建立双 向链路。

14.3.3 X.25的分组层 的分组层
1. 分组层概述 2. 分组类型及格式 图14.16 X.25分组格式 3. 数据传输过程

图14.16 X.25分组格式 分组格式
I FCS F HDLC帧格式

分组头

数据

X.25分组格式

通用格式标识

逻辑信道组号

QDEG

逻辑信道组号

逻辑信道组号 分组类型标识符
P(R)

逻辑信道号 M P(S) 0

(a) X.25一般分组 格式

(b) X.25数据分组头

14.4 分组装 拆(PAD)相关协议 分组装/拆 相关协议
原CCITT制定了分装/拆(PAD)标准,其中 包括X.3、X.28和X.29建议。3个建议提供了建 议转换和非分组终端的PAD功能,X.3是公用 数据网分组组装和拆卸标准,X.28是起止式数 据终端进入公用数据网PAD的DTE/DCE接口, X.29是PAD与分组终端(PT)或另一个PAD之间 的交换控制信息和用户数据的建议,它们和 X.25的关系如 图14.20所示。

图14.20 分组交换网与不同终端建议
X.29

数据网 PT DCE

PAD

NPT

X.25

X.3 X.28

14.5 TCP/IP协议 协议
14.5.1 TCP/IP协议的结构与组成 14.5.2 网际协议IP 14.5.3 传输控制协议TCP

14.5.1 TCP/IP协议的结构与组成 协议的结构与组成
图14.21 TCP/IP参考模型及各层执行的部分协议 Q3 1. 物理层 2. 数据链路层 3. 网络层 4. 传输层 5. 应用层

图14.21 TCP/IP参考模型及各层执行 参考模型及各层执行 的部分协议

网络层次 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层

执行的协议 FTB,Telnet,SMTP,MIME,HTTP, NFS,SNMP,TFTP,RPC,DNS, Kerberos,DNS 专用协议 UDP TCP IP,ICMP,IGMP HDLC,PPP,SLIP,Ethernet,X.25,FDDI,TokenRing RS-232,V.35,10Base,FiberOptic

14.5.2 网际协议 网际协议IP
1. IP协议的作用 2. IP协议的功能 3. IP数据包格式 IP数据包分为标题区和数据区两部分,具体 格式如 图14.23所示。 4. IPv4和IPv6

图14.23 IP数据包格式 数据包格式
8 7 6 5 4 3 2 1 版本号 报头长度 服务类型 总长度 标识符 标记 分段移位 生存期 协议标识 报头检验

标 题 区

源地址

目的地址

任选项填充 数据区

14.5.3 传输控制协议 传输控制协议TCP
TCP协议位于传输层。IP协议解决了不同网络的逐 级之间的通信问题。但是IP不能保证通信是可靠的, 比如当网络中传送的数据包数目超过了其处理能力, 路由器会自动丢弃一些数据包,而IP协议无法检测这 一丢失,更不能恢复丢失的数据包。这些工作是由 TCP承担的。可以说TCP协议保证了接到Internet上计 算机能够可靠、无差错地通信。 TCP协议是面向连接的。所谓连接,是指进行数据 通信之前,通信的双方必须先建立连接,才能进行通 信,而在通信结束后,终止他们的连接。由于在整个 通信过程中,信息发送者与接收者之间的连接始终存 在,因此具有高可靠性。