数据与计算机通信01-02 概论

分类:Data Communication, 发布于:2019-04-16 14:05:26, 更新于:2019-04-28 22:30:36。 评论

1.1 现代企业的数据通信和网络构成

三股来自不同方向的推动数据通信和网络设施发展的力量:

  • 通信量的上升
  • 新服务的发展
  • 技术的进步

企业通信的三层模型:

  • 应用
  • 企业服务
  • 基础设施

1.2 通信模型

模型中包含以下要素:

  • 源点(source)
  • 发送器(transmitter)
  • 传输系统(transmission system)
  • 接收器(receiver)
  • 终点(destination)

通信的任务:

  • 传输系统的利用
  • 寻址
  • 接口
  • 路由选择
  • 产生信号
  • 恢复
  • 同步
  • 报文的格式化
  • 交换的管理
  • 安全措施
  • 差错检测和纠正
  • 网络管理
  • 流控制

1.3 数据通信

  • 传输和传输媒体
  • 通信技术
  • 传输效率

1.4 网络

  • 广域网
    • 电路交换
    • 分组交换
    • 帧中继
    • 异步传递方式(ATM)
    • 以太网和网际协议(IP)
  • 局域网
  • 无线网络

1.5 因特网

由ARPANET演变而来,最终迎来了传输控制协议(TCP)和IP协议,为最终的TCP/IP协议族奠定了基础。

要素:

  • 主机
  • 网络
  • 路由器
  • IP数据报/IP分组
  • IP地址

体系结构:

  • 交换局(Central Office, CO)
  • 用户驻地设备(CPE)
  • 因特网服务提供者(ISP)
  • 网络接入点(NAP)
  • 网络服务提供者(NSP)
  • 汇接点(POP)

2.1 协议体系结构的必要性

两个著名的协议体系结构:

  • TCP/IP协议族
  • 开放互联系统(OSI)参考模型

通信双方具有互相对应的层次,或者说对等层,两个通信系统之间才能完成通信。对等层之间的通信受限于一组规则或规约的格式化数据块完成,这些规则或规约称为协议。协议有以下几个关键要素:

  • 语法:考虑有关数据块的格式
  • 语义:包含用于相互协调及差错处理的控制信息
  • 定时关系:包含速率匹配和数据排序

2.2 简单的协议体系结构

三个相对独立的通信任务的层次:

  • 网络接入层:关心计算机与所连网络之间的数据交换
  • 运输层:确保所有数据能顺利到达目的应用程序,并且在到达时与它们在发送时的顺序是一致的
  • 应用层:包含用于支持各种不同的用户应用程序的逻辑

在这个三层模型中,需要使用两级地址。网络上的每台计算机都必须有一个唯一的网络地址,它的作用是让网络能够将数据递交到正确的计算机上。计算机上的每个应用程序也必须有一个在计算机内部唯一的地址,它的存在使运输层能够在一台计算机上支持多个应用程序。后一种地址称为服务访问点(SAP)或端口,言外之意就是每个应用程序都要单独访问运输层的服务。

在每一层,互相协作的对等实体只关心它们相互之间的通信。

为了控制着易操作过程,除了用户数据之外,还必须传送一些控制信息。运输层会为数据块加上运输首部,其中的内容是协议控制信息。为数据附上控制信息的过程称为封装。来自上一层的数据和控制信息结合在一起称为协议数据单元(PDU),此时被称为运输PDU,通常也称为报文段。在这个首部中可能存放有以下几部分内容:

  • 源端口:指向发送数据的应用程序
  • 目的端口:目的运输层收到报文段后知道应该交付给哪个应用程序
  • 序号:即使数据不按顺序到达目的运输实体也可以按序重排
  • 差错检测码:也称为检验和帧检验序列

接下来运输层将每个报文段分别递交给网络层,并命令网络层将其传输到目的计算机。此时,网络接入协议(NAP)在运输层送来的数据上附加一个网络接入首部,从而生成网络接入PDU,通常也称为分组。这个首部中的大致内容有:

  • 源计算机地址
  • 目的计算机地址
  • 功能请求:NAP希望网络使用某种特殊功能,如优先级

2.3 TCP/IP协议体系结构

TCP/IP中将网络分为5个相对独立的层:

  • 物理层:双绞线、光纤、卫星、地面微波
  • 网络接入层/数据链路层:以太网、WiFi、ATM、帧中继
  • 网际层:使用网际协议(IP):IPv4/IPv6、ARP
  • 主机对主机层/运输层:TCP/UDP
  • 应用层:SMTP、FTP、SSH、HTTP等

除了TCP之外,TCP/IP协议族中还有一个常用的运输层协议:用户数据报协议(User Datagram Protocol, UDP)。UDP不保证交付的正确性,不维护到达时的顺序,也不管是否有重复到达。UDP让一个进程可以做到通过最少的协议机制向另一个进程发送报文。

具体介绍完全是常识,略。

2.4 协议体系结构内的标准化

较低的层次需要考虑更多的细节问题,而较高的层次则与这些细节无关。每一层都向上一层提供服务,并要实现与另一个系统上的对等层交互的一套协议。每一层所要求的标准化工作的本质包括3个关键元素:

  • 协议规约(protocol specification):位于不同系统中的同一层的两个实体之间通过协议互相合作并且交互作用
  • 服务定义(service definition):除了在指定的某一层上操作的一个或多个协议之外,每一层提供给上一层的服务也需要标准化
  • 寻址(addressing):每一层都向上一层的多个实体提供多种服务。这些实体的引用需要通过端口或者服务访问点(SAP)。

服务原语:

  • 请求:由用户发出的服务原语将调用某些服务,并传递必要的参数来指明所请求的服务
  • 指示:由服务提供者发出的服务原语,用于一下两者之一:
    • 指示连接上的对等服务用户已调用了某规程,并提供了相关的参数
    • 向服务用户通知一个由提供者激活的动作
  • 响应:由服务用户发出的服务原语,用于应答或完成某些规程,这些规程在早些时候已经由向该用户发出的指示调用
  • 证实:由服务提供者发出的服务原语,用于应答或完成某些规程,这些规程在早些时候已经由服务用户的请求调用

2.5 传统的基于因特网的应用程序

  • 简单邮件传送协议(SMTP)
  • 文件传送协议(FTP)
  • 安全外壳(SSH)

2.6 多媒体

多媒体术语:

  • 媒体:信息的格式,包括文本、图像、音频、视频
  • 多媒体:涉及到文本、图形、话音和视频的人机交互,也指保存多媒体内容的存储设备
  • 流媒体:指来自因特网或Web的,一经计算机接收就立刻开始播放,或在几秒内开始播放的多媒体文件

多媒体应用:

  • 信息管理
  • 娱乐
  • 电信
  • 信息出版/发布

多媒体技术:

  • 压缩
  • 通信/网络技术
  • 协议
  • 服务质量(QoS)

2.7 套接字编程略

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