正文 第九章 計算機網絡(一)(2 / 3)

如1997年5月,中央電視台報道:哈爾濱大學的4位學生將通過因特網學習美國大學課程,成為不出國門的留學生。又如,l997年5月,北京l01中學開通了我國第一條遠程教育網,使學生無論在什麼地方都可以接受一流教師的輔導和授課。

5.電子銀行、

電子銀行是銀行提供的基於計算機網絡的新型金融服務係統。這種係統為人們的生活帶來了極大的方便,如自動存取款、銀行的通存通取、電子貨幣等,無一不是計算機網絡為人類帶來的便利。

6.計算機集成製造係統

隨著計算機網絡技術的日益成熟,在工業生產領域中的應用也El趨完善,成為工業自動化的主流。計算機集成製造係統逐漸發展並趨於成熟。

CIMS具有提高生產率,縮短生產周期,減少再製品等一係列優點,逐漸成為製造工業的發展趨勢。CIMS中采用的許多新的生產組織原理和高新技術,如成組技術、分布式數字控製等,使它成為未來工廠自動化的方向。

9.2計算機網絡通信協議

將多個位於不同地點的計算機設備通過各種通信設備互連起來,使其能協同工作,以便於用戶的應用進程交換信息和共享資源。要使通信成功,它們必須具有同樣的語言,交流什麼、如何交流以及何時交流,都必須遵循某種互相都能接受的一組規則,這些規則的集合稱為協議。遵循相同通信協議的兩台計算機方能互相通信,交流信息。

9.2.1開放係統互連基本參考模型

開放係統互連基本參考模型是國際標準化組織製定的標準化開放式計算機網絡層次結構模型,又稱為0S1模型。圖中PH、DL、N、T、S、P和A分別表示物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層、會話層、表示層和應用層七個層次。

OSl參考模型是一種將異構係統互連的分層結構,提供了互連係統交互規則的標準框架,定義的是抽象的結構,而不是標準的具體實現。對等層之間的虛通信必須遵循相應層次的協議,如T層協議、A層協議等。

在層次結構模型中,數據的實際傳遞過程如圖9.5所示。發送進程發送給接收進程的數據實際上是經過發送方各層從上到下傳到物理媒體,經物理媒體傳輸到接收方,再經過接收方從下到上各層的傳遞,最後到達接收進程。發送方從上到下逐層傳遞過程中每層均要加上相應的控製信息,即H7,H6,H5,Hl,可以統稱為報頭,至最下層後,把其當作比特數據流轉換成電信號傳送至接收方。接收方在向上傳遞時,要逐層剝去相應層上的控製信息,正好是傳送端的逆過程。

1.物理層

物理層的作用是在物理媒體上傳輸原始的數據比特流。為了確保當一方發送二進製比特電信號代表0、1比特的持續時間應有多長、每個插針或每條線傳輸的信號的含意,它們之間應按什麼順序升起或落下,最初的連接應如何建立、傳輸完成後連接又如何終止等,在傳輸的雙方間要有一致的約定,這就是物理層的協議。物理層的功能是實現原始數據在通信通道上的傳輸,它是數據通信的基礎功能。

2.數據鏈路層

這一層的一個主要功能是通過校驗、確認和反饋重發等手段將原始的可能發生差錯的物理連接改造成無差錯的數據鏈路。另外,物理層傳輸的是比特流,並不關心其意義和結構,而在數據鏈路層則將比特組合在一起成為幀,在一幀中,把數據分成控製信息、校驗碼和數據三部分。數據鏈路層還有一個作用就是流量控製,即防止高速的發送方發的數據過快而“淹沒”慢的接收方。

3.網絡層.

網絡層關心的是通信子網的運行控製,主要解決路由問題,即選擇什麼路徑把網絡協議數據單元從源傳輸到目的地。如圖9.6所示,從主機X到主機Y,可選的路徑有:A—B—C、A—D—C、A—D—E—C等,選擇路徑的方法可以固定不變,也可以是動態的,根據網絡情況動態確定。

如果同時在通信子網中出現過多的分組,就會造成阻塞,防止阻塞也是網絡層協議的功能,稱為阻塞控製。另外,當分組要跨越多個不同的通信子網才能到達目的地時,還要解決網際互連的問題。

4.運輸層

運輸層是第一個端對端層次,也即主機對主機的層次。運輸層間的虛通信是不通過中繼係統而直接在主機之間進行的。有了運輸層,高層用戶就可以利用運輸層的服務直接進行端對端的數據傳輸,而不必知道通信子網的存在。通信子網的變化通過運輸層的屏蔽將不被高層用戶看到。

通常,運輸層在高層用戶請求建立運輸虛通信連接時就通過網絡層在通信子網中建立一條獨立的網絡通信連接,但如果需要較高的吞吐量,運輸層也可以建立多條網絡連接來支持一條運輸連接,這就是分流;另外,為了節省費用,運輸層也可以將多個運輸通信合用一條網絡連接,這稱為複用。運輸層還要處理端到端的差錯控製和流量控製的問題。

概括起來,運輸層為其上層,最終是為網絡用戶提供端對端的透明化的數據傳輸服務。

5.會話層

會話層允許不同主機上各進程之間進行會話,是進程到進程間的層次。會話層組織並同步進程問的會話。它管理對話,允許雙向同時進行,或任何時刻隻能一個方向進行。單向會話時,會話層提供一種令牌管理來控製誰有權發送數據,從而使會話有序進行。會話層還要提供同步服務,若兩個進程間要進行長時間的文件傳輸,而通信子網的故障率又較高,對運輸層來說,每次傳輸中間失敗後必須從頭開始重新傳送,而會話層則在數據流中插入同步點,出現故障後,隻要傳送最近一個同步點以後的數據,不必從頭開始。

6.表示層

表示層為上層用戶提供共同需要的數據或信息語法表示變換。通常,用戶並非僅交換隨機的比特數據,而是要交換如地址、日期、報表等之類的信息,這些信息是用字符串、整型數、浮點數以及由簡單類型組合而成的數據結構來表示的。但不同的計算機采用的字符編碼方式和碼製各不相同,對各種數據類型和數據結構的表示方法也不一樣,為使計算機互連後能相互理解,要有一套標準的編碼和表示方式,這就是表示層要完成的工作。另外,在需要時,數據壓縮/解壓縮、加密/解密等表示形式的變換也可由表示層完成。

7.應用層

這是開放係統互連環境的最高層。使用網絡環境的用戶應用程序直接使用應用層提供的服務。從這個角度看,應用層可以說是網絡環境的應用程序接口。由於網絡應用的多樣性.應用層也就相應的有多種,不同的應用層類型為特定的網絡應用提供訪問OSl環境的手段。網絡環境下不同主機間的文件傳送、訪問和管理;網絡環境中傳送標準電子郵件的報文處理係統;為網絡環境中用戶提供按名查地址的服務等等,都是特定的應用層側子。

9.2.2局域網協議

隨著微機的大量應用和工廠自動化、辦公自動化的發展,局域網的應用日益普遍。為適應需要,IEEE成立了專門的標準委員會,製訂了一係列標準,總稱為IEEE802標準,這組標準已被國際標準化組織采納,成為局域網的國際標準,稱為IS08802標準。

根據局域網的特性,局域網的參考模型和0S1模型的相應關係。由圖可見,0S1的物理層和數據鏈路層在局域網模型中分為物理層、媒體訪問控製層和邏輯鏈路控製層三層。

物理層是必須的,負責處理物理設備機械、電氣方麵的特性。

數據鏈路層也是必須的,負責把不可靠的傳輸信道變成可靠的,傳送帶有校驗和的數據幀,采用差錯和幀確認技術。但是局域網中多個設備共享公共傳輸媒體,在設備之間傳送數據之前,首先要解決由哪些設備占用媒體的問題。所以數據鏈路層必須有媒體訪問控製能力,這就是MAC層。由於媒體的多樣性,對應的訪問控製方法也有多種,為使數據幀傳送獨立於所采用的媒體,IEEE802標準特意單獨設立一個邏輯鏈路控製層,使LLC與媒體無關,而MAC則依賴物理媒體。