书城教材教辅管理信息系统原理
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第15章 网络与通信(2)

②为数据端设备提供传送数据的通路,数据通路可以是由一个物理媒体,也可以是由多个物理媒体连接而成。一次完整的数据传输,包括激活物理连接、传送数据、终止物理连接。

③传输数据。物理层要形成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。传输数据的方式应能满足点到点、一点到多点、串行或并行、半双工或全双工的需要。

属于物理层定义的典型规范代表包括:EIA/TIARS232、V.35、RJ45等。

(2)数据链路层

(DataLinkLayer)。

数据通信提供传输媒体及其连接。媒体在连接生存期内,收发两端可以进行若干次数据通信,每次通信都要经过建立通信联络和拆除通信联络两个过程。这种建立起来的数据收发关系就叫做数据链路。而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,为了弥补物理层上的不足,为上层提供无差错的数据传输,就要能对数据进行检错和纠错。数据链路的建立、维护和释放,以及对数据的检错、纠错,是数据链路层的基本任务。

链路层应具备如下功能。

①负责链路连接的建立、维护和释放。

②顺序控制、帧定界和帧同步。

③差错检测和恢复,还有链路标识、流量控制等。差错检测多用奇偶码校验和循环码校验,而帧丢失等用序号检测。各种错误的恢复一般都依靠反馈后重发这种方式来完成。

数据链路层协议的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。

(3)网络层

网络层(NetworkLayer)是通信子网与高层结构的界面,是通信子网的最高层,为建立网络连接和为上层提供服务。当数据终端增多时,它们之间有中继设备相连,此时会出现一台终端能和多台终端通信的情况,这就产生了把任意两台数据终端设备的数据连接起来的问题,也就是路由或者叫寻径。另外,当一条物理信道建立之后,被一对用户使用,往往有许多空闲时间被浪费掉。人们自然会利用逻辑信道技术和虚拟电路技术来让多对用户共用一条链路。

在具有开放特性的网络中,数据终端设备都要配置网络层的功能。现在市场上的网络设备主要有网关和路由器等。

网络层应具备以下主要功能。

①路由选择和中继实施。

②在一条数据链路上复用多条网络连接。

③差错检测、排序和流量控制。

④服务选择和网络管理。

网络层协议的代表包括:IP、IPX、RIP、OSPF等。

(4)传输层

传输层(TransportLayer)是为两个端系统(源站到目的站)的会话层间建立一条运输连接,可靠、透明地传送报文(该层运输的都是报文),执行端到端的差错控制,管理多路复用(即在一个网络连接上创建多个逻辑连接)等。传输层尚需具备差错恢复、流量控制等功能,以此对会话层屏蔽通信子网在这些方面的细节与差异。传输层面对的数据对象已不是网络地址和主机地址,而是其和会话层的界面端口。

传输层最主要的功能是为会话提供可靠无误的数据传输。传输层的服务一般要经历传输连接建立、数据传送、传输连接释放3个阶段才算完成一个完整的服务过程。而在数据传送阶段又分为一般数据传送和加速数据传送两种。传输层多类型的服务,可以满足对传送质量、传送速度、传送费用的各种不同需要。

传输层协议的代表包括:TCP、UDP、SPX等。

(5)会话层

会话层(SessionLayer)提供的服务可使应用建立和维持会话,可对会话实施管理、整,。

续恢复通信(该能力对于传送大的信息文件极为重要)。

会话层、表示层、应用层构成开放系统的高三层,面对应用进程需提供分布处理、对话管理、信息表示及最后的差错恢复等。会话层同样要担负应用进程服务,并弥补、完成运输层不能完成的那部分工作。会话层主要功能介绍如下。

①为会话实体间建立连接。为给两个对等会话服务用户建立一个会话连接,应该完成将会话地址映射为运输地址,选择需要的运输服务质量参数,对会话参数进行协商,识别各个会话连接和传送有限的透明用户数据。

②数据传输阶段。该阶段是在两个会话用户之间实现有组织的同步数据传输。

③连接释放。连接释放是通过“有序释放”、“废弃”、“有限量透明用户数据传送”等功能单元来释放会话连接的。

④故障性重发。若在会话过程中出现故障,会话层的同步功能能够标记会话中断的位置,并从这个位置开始重新发送。

(6)表示层

表示层(PresentationLayer)向应用层提供数据变换服务。变换服务涉及数据的代码变换、形式变换、数据加密和解密、数据压缩和还原等工作,可为异种机通信提供一种公共语言,以便能进行相互操作。

(7)应用层

应用层(ApplicationLayer)是OSI参考模型中的最高层,也是最主要的一层,可向应用程序提供各种服务(如文件传输、电子邮件、远程登录、作业传送、银行事务、订单输入和资源管理等),这些服务按所提供应用程序的特性分组,有些可为多种应用程序共同使用,有些则为某类特定应用程序使用。

应用层协议的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

虽然OSI是国际标准化组织制定的标准,但在市场化方面它却失败了。从现在来看,OSI没有获得市场的认可,主要原因有以下几点。

①OSI的协议实现起来过分复杂,且运行效率很低。

②OSI标准的制定周期太长,因而使得按OSI标准生产的设备无法及时进入市场。

③OSI的层次划分不太合理,有些功能在多个层次中重复出现。

5.TCP/IP参考模型

TCP/IP参考模型的层次数比OSI参考模型少,仅包括应用层(ApplicationLayer)、传输层(TransportLayer)、网际层(Internet)和网络接口层(NetworkInterfaceLayer)四层。应用层协议支持文件传输、电子邮件、远程登录、网络管理、Web浏览等应用。传输层的两项主要功能:流量控制和可靠传输。传输层提供了TCP和UDP两种传输协议。

TCP是面向连接的、可靠的传输协议,它把报文分解为多个段进行传输,在目的站再重新装配这些段,必要时重新发送没有收到的段;而UDP是无连接的,由于对发送的段不进行校验和确认,因此它是“不可靠”的。网际层的主要功能是寻找一条能够把数据报送到目的地的路径。网络接口层的主要功能是负责通过网络发送和接收IP数据报。TCP/IP其实并没有实际去定义这一层的具体协议,而只是定义了一个接口,可以使用其他的局域网协议(如Ethernet、TonekenRing、X.25等)。当这种物理网被用作传送IP数据包的通信时,就。

TCP/IP参考模型如图38所示。

OSITCP/IP

Application()

(X.400,FTAM,VT)

Presentation()

Session()

Transport()

Network()

DataLink()

Physical()

Applications(

(SMTP,TELNET,FTP)

Transport(

(TransmissionControlProtocol)

()

Internet(

(InternetProtocol)

()

NetworkInterface

()

图38TCP/IP参考模型示意图

TCP/IP参考模型与OSI参考模型相比而言,相似之处很多,如都采用了分层的概念。

然而由于OSI参考模型与TCP/IP模型制定所基于的出发点不同,OSI参考模型作为国际标准,不得不全面兼顾,造成OSI参考模型大而全,协议的数量和复杂性都远高于TCP/IP模型,以至于成熟的产品推出缓慢;而TCP/IP模型作为美国军用网ARPANET设计的体系结构,开始就考虑了很多特殊要求,且又通过实践环节的不断改进和完善,从而一举发展成为Internet的主要网络协议。

在层次间的关系方面,OSI参考模型要求严格按照层次关系来处理,不能越层。而TCP/IP则不同,它允许跃层直接使用更低层次所提供的服务,这种能力实际上减少了一些不必要的开销,提高了协议的效率。概而言之,OSI参考模型与TCP/IP模型各具不同特点,都有着广阔的发展空间,并在计算机网络中都发挥着十分重要的作用。

不可否认,TCP/IP参考模型也存在相当的缺点:没有明显地区分出协议、接口和服务的概念;不通用,只能描述它本身;网络层只是个接口;不区分物理层和数据链路层;有缺陷的协议很难被替换。

目前,出身并非国际标准的TCP/IP参考模型获得了广泛的应用,已经成为了事实上的国际标准。

6.计算机网络协议

在网络中,那些为进行数据通信而建立的规则、标准或约定称为网络协议,它是一组使网络中的不同设备能进行数据通信而预先制定的一整套通信双方相互了解和共同遵守的格式和约定。

网络协议是网络通信的语言,是通信的规则和约定。通过协议,可以在物理线路的基础,,、

终端及其他设备之间直接进行数据交换。

网络协议由语义、语法、时序三个要素构成。语法是指数据或控制信息的格式或结构形式。语义是指构成协议元素的含义,包括需要发出何种控制信息、完成何种动作及作出何种应答。时序即事件执行的顺序及其详细说明。

语义规定通信双方准备“讲什么”,确定协议元素的种类;语法规定通信双方“如何讲”,确定数据的格式、信号电平;时序说明了事件出现与执行的先后顺序。

3.3局域网

局域网是计算机网络的重要组成部分,局域网建立的主要目的就是为了更好地实现资源共享与内部信息的迅速有效传播。它的范围可以是一幢建筑内、一个企业内、一个校园内、或者几十公里直径范围内的一个区域。

1.局域网的概念

局域网(LocalAreaNetwork)即计算机局部区域网,是在一个局部地区范围内,把各种计算机、外围设备、数据库等相互连接起来组成的计算机通信网。局域网还可以通过数据通信网或专用的数据电路,与其他局域网、数据库或处理中心等相连接,构成一个大范围的信息处理系统。

局域网具有以下一些主要优点。

①资源共享。如办公室里有若干台计算机,只有一台打印机与其一台计算机相连,这样就只有这台计算机才能使用打印功能。如果计算机连接成局域网,那么每台计算机都能使用打印功能。此外,还有半成品车间和成品车间的数据共享等。

②快速通信。如决策部门的有关决定文件,能迅速地发送到各相关部门的计算机上,企业单位内部之间信息沟通方便、可靠、快速。

③分布处理。采用网络技术共享每台计算机上的信息资源,从而降低了企业单位的成本,提高了工作效率。

④传输速率高。局域网的数据传输速率一般为10~1000Mbps,能支持计算机之间的高速通信。

⑤误码率低。因近距离传输,所以误码率很低,一般在传输几兆位数据才会错1位。

2.局域网的拓扑结构

网络中的计算机等设备要实现互连,就需要以一定的结构方式进行连接,这种连接方式称为“拓扑结构”(Topology)。它是指网络中的通信线路和各节点之间的连接构型与几何排列,用于表示网络的物理布局,可以形象地描述网络的安排和配置,同时也反映了各个结点间的结构关系。目前常见的网络拓扑结构主要有以下四大类。

(1)星型结构

这种结构是目前在局域网中应用得最为普遍的一种,在企业网络中几乎都是采用这一方式,如图39所示。星型网络几乎是Ethernet(以太网)网络专用,它是因网络中的各工作站节点设(),。

图39星型结构示意图

这种拓扑结构网络的基本特点主要有如下几点。

①容易实现。它所采用的传输介质一般都是采用通用的双绞线,这种传输介质相对来说比较便宜,如目前正品五类双绞线每米也仅0.8元左右,而同轴电缆最便宜的也要2.00元/米左右,光缆就更不用说了。

②节点扩展、移动方便。节点扩展时只需要从集线器或交换机(huB/switch)等集中设备中拉一条线即可,而要移动一个节点只需要把相应节点设备移到新节点即可,而不会像环型网络那样“牵一发而动全身”。

③维护容易。一个节点出现故障不会影响其他节点的连接,可任意拆走故障节点。

④采用广播信息传送方式。任何一个节点发送信息,在整个网中的节点都可以收到,这在网络方面存在一定的隐患,但这在局域网中使用影响不大。

⑤网络传输数据速度快。这一点可以从目前最新的1000Mbps以太网接入速度看出。

(2)环型结构