移动IP技术指南02.pdf

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第2章计算机网络教程

本章讨论计算机通信的特点和机制。首先介绍ISO参考模型，并将其与因特网通信模型进
行对比。接下来考察一下路由技术的概念和因特网在各个子网间传送信息的原理。这些练习
是为后面的章节作准备的。在那些章节中，我们将看到为什么在因特网的选路体系中需要移
动PI这样的技术。
不管怎样，本章不可能完整论述计算机通信，要想更全面地了解这方面的技术可以参阅
[Tane96]69enTa[]59，emoC[]49或vetS[。如果你已经对计算机连网和PI路由技术有了基本了解，就可
以跳过本章直接转入下一章。

2.1计算机是如何进行通信的

计算机通过在网络上发送和接收数字信息进行通信，这些信息包括二进制数字，称为比
特，它们的取值只能是0或1。比特被分为8个一组，称为字节，多个字节又捆扎在一起构成帧
或数据包，在后面我们还将对数据包作更详细的描述。
两台计算机交换数据包之前，它们首先必须通过某种物理媒介连接起来，例如铜线、光
纤或者电磁波。在少数情况下，两台计算机由同一段不中断的物理线路或无线链路直接连接，
这时，它们也就可以直接互相发送数据包了。但是在大多数情况下，计算机发出的数据包通
常要经过一个或者多个中间交换设备才能到达它们的目的地。
在实际环境中，两台计算机互相通信可能会变得非常困难，尤其是在它们使用不同的
硬件、不同的操作系统、不同的应用软件时。要使两台计算机能互相通信必须解决下面的
问题：
1)计算机互相通信的速率以及使用什么样的物理媒介？
2)如果使用的通信媒介是多台计算机共享的，如何决定在某一个时刻该由哪台计算机发
送数据包？
3)如何对计算机进行编址，以便唯一地区分开每个数据包的发送者和接收者？
4)4如果两台计算机不是直连在一起的，数据包如何选出一条从起点到目的地的合适
通路？
5)如何检测通信过程中的错误，检测到错误后又如何去校正错误？
6)通信过程中使用什么数字格式来表示数据？
计算机科学中研究上述这些问题的分支通常称为计算机连网技术，或者简单称为连网技
术。由于同时解决上述所有问题非常困难，计算机科学家们将它们分解成可以分别独立解决
的若干子问题，每个子问题就构成了通信中的一个层，每个层由严格限定的一组原则和规程
来定义。

2.1.1协议层

图1-2所示为国际标准化组织OSI（InternationalOrganizationforStandardization）为计算
第2章计算机网络教程使用7
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机连网所定义的开放系统互连模型OSI(OpenSystemInterconnection)。七层中的每一层都完
成一组特定的功能，从而为上一层提供一定的服务。规定各层如何操作的那些原则和规程就
称为协议。
从理论上来说，这个模型中每一层的协议都与它的上层或下层的协议无关。这使得每一
层可以独立地采用新技术，而不影响其他层，只要这些新技术提供的服务不少于原来的协议
就可以了。这只是理论上的情况，从本书后面的章节中我们可以看出，考虑到效率等因素，
各层之间多多少少有些关联。

2.1.2每一层的功能

图1-2所示各层的功能如下：
1.物理层
它通过通信设施或媒介把比特流从一个地方传到另一个地方。物理层协议定义了传输媒
介的电气和机械特性，如比特率、电平等等。
2.数据链路层
这一层利用物理层提供的比特传送功能，在同一条链路的相邻两台计算机之间传送数据
帧。一个帧由网络层数据包加上一个较短的数据链路层帧头构成。数据链路层协议确保数据
帧的可靠传送，并在多台计算机共享同一个媒介的情况下，在各台计算机之间作出访问媒介
的仲裁。
3.网络层
这一层利用数据链路层提供的帧传送功能，在通信的源和目的之间传送数据包(可能需要
经过一条或多条中间链路)。数据包由高层数据加上一个较短的网络层报头构成。网络层协议
规定了一台网络设备如何才能找到网络中的另一台网络设备，并规定了如何选择路由将数据
包送到它的目的地。
4.传输层
传输层使得网络层提供的端到端的包传送功能是可靠的。送入传输层，并通过可靠的
端到端传输功能到达对端，然后从对端传输层送出的数据称为数据流。传输层将数据流分
批传送，传输层每一次能传送的一段数据称为数据段，由高层协议数据加上一个较短的传
输层报头构成。因此，一个数据段构成了网络层数据包的净负荷。传输层协议规定了检错
和纠错方法。
5.会话层
会话层接收从传输层送来的可靠的数据流，并向高层提供非富的、面向应用的服务。例
如，有的会话层提供周期性的检测点，使得网络发生灾难性的故障后通信仍能恢复，当通过
不可靠的网络来传送一个大文件时，这种功能是非常有用的。由于网络故障，在文件的绝大
部分已经传送完时，又不得不从头开始传送，这是对网络资源的极大浪费。
6.表示层
这一层定义