网络iso协议及语义语法时序详解.docx
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网络iso协议及语义语法时序详解
网络协议的三要素
在计算机网路中，通信发生在不同系统的实体之间，，实体（entity）是能够发送和接收信息的任何事物。
然而，两个实体间仅发送比特流就指望能相互理解是不可能的。
要实现通信，实体之间必须遵循协议，协议是用来管理数据通信的一组规则。
协议规定了通信的内容，通信的方式，和通信的时间。
协议的核心要素是语法，语义和时序。
1）语法（syntax）。
语法指的是数据格式的结构，即它们是以何种顺序 表示的。
例如，一个简单的协议可能将一个8位的作为发送者的地址，第二个8位作为接收者的地址。
信息流的其余部分作为报文本身。
2）语义 （semantics）。
“语义”指的是每一个比特片段的含义：
如何解释一个特别的位模式，基于该解释应该采取什么操作？
例如：
地址是否标志了路由，是否标志了报文的最终目的地址。
3）“时序”（timing）指的是两个特性：
报文发送的时间和发送的速率。
例如，如果发送者以100Mbps的速率发送而接收者只能以1Mbps的速率处理数据，那么传输中会使接收者过载而造成数据的大量丢失。
网络协议的三要素是什么？
答：
网络协议3要素：
语法、语义和时序。
语法：
确定协议元素的格式，即规定数据与控制信息的结构和格式；
语义：
确定协议元素的类型，即规定通信双方要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答；
时序：
规定事件实现顺序的详细说明，即确定通信状态的变化和过程，如通信双方的应答关系。
协议，相比较而言，就是一些规则的集合。
这些规则规定了“包”或者“消息”的格式与意义，而所说的包与消息就是在网络模型的一层内由对等实体所发出并进行交换的。
实体通过协议来实现它们的定义好的服务。
如果它们把提供的服务转为对用户透明，它们就可以任意改变它们之间通信的协议。
如此，服务和协议之间可以完全分离。
换句话说，服务关系到层于层之间的接口，就如Fig. 1-19所描述的。
相反，协议关系到在不同机器上的实体之间包的传送。
不混淆这两个概念是很重要的。
类似于编程语言，一个服务就像一个绝对的数据类型或面向对象语言中的一个对象。
它定义了对象中能执行的功能，而不是指明这些功能是如何实现的。
协议就是这个服务的实现，同样的，对于这个服务的用户来说是透明的。
OSI-RM
OSI（OpenSystemInterconnect）开放式系统互联。
一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互联模型。
国际标准化组织ISO发布的最著名的标准是ISO/iIEC7498，又称为X.200协议。
该体系结构标准定义了网络互连的七层框架，即ISO开放系统互连参考模型。
在这一框架下进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和应用的可移植性。
开放系统OSI标准定制过程中所采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题，这就是分层的体系结构方法。
在OSI中，采用了三级抽象，即体系结构、服务定义和协议规定说明。
OSI参考模型定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包含的可能的服务。
它是作为一个框架来协调和组织各层协议的制定，也是对网络内部结构最精练的概括与描述。
OSI的服务定义详细说明了各层所提供的服务。
某一层的服务就是该层及其下各层的一种能力，它通过接口提供给更高一层。
各层所提供的服务与这些服务是怎么实现的无关。
同时，各种服务定义还定义了层与层之间的接口和各层的所使用的原语，但是不涉及接口是怎么实现的。
OSI标准中的各种协议精确定义了应当发送什么样的控制信息，以及应当用什么样的过程来解释这个控制信息。
协议的规程说明具有最严格的约束。
ISO/OSI参考模型并没有提供一个可以实现的方法。
ISO/OSI参考模型只是描述了一些概念，用来协调进程间通信标准的制定。
在OSI范围内，只有在各种的协议是可以被实现的而各种产品只有和OSI的协议相一致才能互连。
这也就是说，OSI参考模型并不是一个标准，而只是一个在制定标准时所使用的概念性的框架。
在历史来看，在制定计算机网络标准方面起着很大作用的两大国际组织是CCITT和ISO。
CCITT与ISOTC97的工作领域是不同的，CCITT主要是从通信角度考虑一些标准的制定，而ISO的TC97则关心信息的处理与网络体系结构。
但是随着科学技术的发展，通信与信息处理的界限变得比较模糊了。
于是，通信与信息处理就都成为了CCITT与TC97共同关心的领域。
CCITT的建议书X.200就是开放系统互连的基本参考模型，它和ISO7498基本是相同的。
最早的时候网络刚刚出现的时候，很多大型的公司都拥有了网络技术，公司内部计算机可以相互连接。
可以却不能与其它公司连接。
因为没有一个统一的规范。
计算机之间相互传输的信息对方不能理解。
所以不能互联。
ISO为了更好的使网络应用更为普及，就推出了OSI参考模型。
其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。
这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。
提供各种网络服务功能的计算机网络系统是非常复杂的。
根据分而治之的原则，ISO将整个通信功能划分为七个层次，划分原则是：
（1）网路中各结点都有相同的层次；
（2）不同结点的同等层具有相同的功能；
（3）同一结点内相邻层之间通过接口通信；
（4）每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；
（5）不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。
其内容如下：
第7层应用层：
OSI中的最高层。
应用层确定进程之间通信的性质，以满足用户的需要。
应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作，而且还要作为应用进程的用户代理，来完成一些为进行信息交换所必需的功能。
它包括：
文件传送访问和管理FTAM、虚拟终端VT、事务处理TP、远程数据库访问RDA、制造业报文规范MMS、目录服务DS等协议；
第6层表示层：
主要用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式。
它包括数据格式交换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能；
第5层会话层：
—在两个节点之间建立端连接。
此服务包括建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设置，尽管可以在层4中处理双工方式；
第4层传输层：
—常规数据递送－面向连接或无连接。
包括全双工或半双工、流控制和错误恢复服务；
第3层网络层：
—本层通过寻址来建立两个节点之间的连接，它包括通过互连网络来路由和中继数据；
第2层数据链路层：
—在此层将数据分帧，并处理流控制。
本层指定拓扑结构并提供硬件寻址；
第1层物理层：
处于OSI参考模型的最底层。
物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明的传送比特流。
数据发送时，从第七层传到第一层，接受方则相反。
上三层总称应用层，用来控制软件方面。
下四层总称数据流层，用来管理硬件。
数据在发至数据流层的时候将被拆分。
在传输层的数据叫段，网络层叫包，数据链路层叫帧，物理层叫比特流，这样的叫法叫PDU（协议数据单元）
OSI中每一层都有每一层的作用。
比如网络层就要管理本机的IP的目的地的IP。
数据链路层就要管理MAC地址（介质访问控制）等等，所以在每层拆分数据后要进行封装，以完成接受方与本机相互联系通信的作用。
如以此规定。
OSI模型用途相当广泛。
比如交换机、集线器、路由器等很多网络设备的设计都是参照OSI模型设计的。
OSI参考模型中,各层的功能
OSI各层的功能：
物理层
物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。
该层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体。
在这一层，数据的单位称为比特（bit）。
属于物理层定义的典型规范代表包括：
EIA/TIARS-232、EIA/TIARS-449、V.35、RJ-45等。
数据链路层
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。
该层的作用包括：
物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
在这一层，数据的单位称为帧（frame）。
数据链路层协议的代表包括：
SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。
网络层
网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。
网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。
在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。
网络层协议的代表包括：
IP、IPX、RIP、OSPF等
传输层
传输层是第一个端到端，即主机到主机的层次。
传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。
此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。
在这一层，数据的单位称为数据段（segment）。
传输层协议的代表包括：
TCP、UDP、SPX等。
会话层
会话层管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话。
会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。
表示层
表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。
表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。
应用层
应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。
应用层协议的代表包括：
Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。
OSI中的若干概念
上面我们简单的说明了7层体系的OSI参考模型，为了方便起见，我们常常把上面的7个层次分为低层与高层。
低层为1~4层，是面向通信的，高层为5~7层，是面向信息处理的。
开放系统互连是使世界范围内的应用进程能开放式（而不是封闭式）的进行信息交换。
目前形成的开放系统互连基本参考模型的正式文件是ISO7498国际标准，又记为OSI/RM，笼统的称为OSI，我国的相应标准是GB9387。
为了更好的理解OSI参考模型以及日后更深入的学习OSI的各个层次，我们将先对一些容易混淆的概念进行阐述，然后对ISO7498中最重要的基本概念进行阐述。
首先，在上面我们已经说起过体系结构的问题，并且已经知道体系结构是抽象的，而实现是具体的。
在一般情况下，"系统"是指实际运作的一组物体或物件，而在"OSI系统"这种说法中，"系统"具有其特殊含义（即参考模型），为了区别起见，我们用"实系统"表示在现实世界中能够进行信息处理或信息传递的自治整体，它可以是一台或多台计算机以及这些计算机相关的软件、外部设备、终端、操作员、信息传输手段的集合。
若这种实系统和在和其他实系统通信时遵守OSI标准，则这个实系统就叫做开放实系统。
但是，一个开放实系统的各种功能都不一定和互连有关，而我们以后要讨论的开放系统互连参考模型中的系统，只是在开放实系统中和互连有关的部分，我们把这部分系统称为开放系统。
现在我们就来看看ISO7498中最重要的基本概念吧。
在OSI标准的制定过程中，所采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个较容易处理的范围较小的问题，在OSI中，问题的处理采用了自上而下逐步求精的方法。
先丛最高一级的抽象开始，这一级的约束很少，然后逐渐更加精细的进行描述，同时加上越来越多的约束，在OSI中，采用了图3-1的三级抽象，这三级抽象分别是：
体系结构、服务定义和协议规范，规范也称规格说明。
OSI体系结构也就是OSI参考模型，它是OSI所制定的标准中最高一级的抽象。
用比较形式化的语言来讲，体系结构相当于对象或客体的类型，而具体的网络则相当于对象的一个实例。
OSI参考模型正是描述了一个开放系统所要用到的对象的类型，它们之间的关系以及这些对象类型与这些关系之间的一些普遍的约束。
比OSI参考模型更低一级的抽象是OSI的服务定义。
服务定义较详细的定义了各层所提供的服务。
某一层的服务就是该层及其一些各层的一种能力，它通过接口提供给更高的一层，各层所提供的服务与这些服务是怎样实现的无关。
此外，各种服务还定义了层与层之间的抽象接口，以及各层为进行层与层之间的交互而用的服务原语。
但这并不涉及到这个接口是怎样实现的。
OSI标准中最低层的抽象是OSI协议规范，各层的协议规范精确的定义：
应当发送什么样的控制信息，以及应当用什么样的过程来解释这个控制信息。
协议的规范具有最严格的约束。
最后需要知道的是，在制定计算机网络标准方面起着很大作用的两大国际组织CCITT和ISO。
许多问题都是他们共同商议决定的。
从历史上看，CCITT与ISO的TC97工作领域是很不相同的，CCITT原来是从通信的角度考虑一些标准的制定，而TC97则关心信息处理。
但随着科学技术的发展，通信与信息处理的界限越来越模糊了，于是通信与信息处理就成为CCITT和TC97所共同关心的领域。
CCITT的建议书X．200就是关于开放系统互连参考模型的，它和上面提到的ISO7498基本上是相同的。
主要缺点
OSI模型的层次数量与内容不是最佳的，会话层和表示层这两层几乎是空的，而数据链路层和网络层包含内容太多，有很多的子层插入，每个子层都有不同的功能。
OSI模型以及相应的服务定义和协议极其复杂，它们很难实现，有些功能，如缟址、流量控制和差错控制，都会在每一层上重复出现，降低了系统的效率。
分层原则
ISO将整个通信功能划分为7个层次,分层原则如下:
网络中各结点都有相同的层次；不同结点的同等层具有相同的功能；同一结点内相邻层之间通过接口通信；
每一层使用下层提供的服务,并向其上层提供服务；不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。
1物理层
数据单位——比特，传输方式一般为串行
功能：
①提供物理链路所需的机械（设备）、电气（信号）、功能和规程（单工、半双工、全双工）
②为数据链路层提供服务，从数据链路层接收数据，并按规定形式的信号和格式将数据发送。
③向数据链路层提供数据（把比特流还原为数据链路层可以理解的格式）和电路标识、故障状态及服务质量参数等等
2数据链路层
为网络层提供服务，从源开放系统的网络层向目的开放系统的网络层传输数据，屏蔽了物理层的特征。
数据单位：
帧数据链路层完成从物理层到网络层的过度、准备工作
功能：
①传输管理：
为网络层提供低出错率、高可靠性的数据链路
▲②流量控制：
协调主机和通信设备之间的数据传输率
此处流量控制相邻节点之间的数据链路层的流量控制
控制对象：
数据帧
3网络层
处理与寻址和传输有关的管理问题（这里所说的传输有关问题是指提供传输基础、准备工作）同一LAN内可以省略该层。
数据单位：
分组
功能：
①路由选择与中断
②控制分组传送系统的操作
▲③控制流量，以防网络过于拥挤
此处流量控制是源节点到目的节点之间整个通信子网的流量，对进入分组交换网的通信量进行控制。
控制对象：
数据分组
④建立和撤销网络连接————点对点的连接
⑤对传输层屏蔽低层的传输细节
⑥对数据分段合段，对数据惊醒差错检测和恢复，向传输层报告未恢复的错误
⑦根据传输层的要求来选择服务，实现单链上的多网络连接复用
4传输层
数据核对和初步整理。
数据单位：
报文
功能：
①建立、维护和撤销传输连接————端对端的连接
▲②控制流量，差错控制（使高层受到的数据几乎完整无差错）
此处的流量控制是源主机到目的主机之间传输实体端到端的流量控制。
控制对象：
传输协议数据单元（TPDU）
③选择合适的网络层服务以实现其功能
④提供数据的编号、排序、拼接以及重同步功能
5会话层
数据传输的“中间商”角色，负责数据传输的“售后服务”
功能：
①提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能
②管理会话（三种数据流的控制，即一路交互、两路交互和两路同时会话）
③同步，在数据中插入同步点
传输层和会话层一般结合使用
6表示层
隐藏不同硬件间的差异，使不同计算机互联数据的最终处理，供用户使用
功能：
①代表应用层协商数据表示
②完成对传输数据的转化，如格式化、加/解密、压缩/解压
7应用层
提供OSI用户服务，如事务处理、文件传输、数据检索、网络管理、加密
会话层、表示层、应用层合称高层，数据单位：
报文
OSI/RM中数据的实际传输过程
数据从发送端进程到接收端进程，实际上是经过发送方各层从上到下传递到物理介质，从上到下逐层传递的过程中，每层都要加上适当的控制信息，称为报头。
到最底层成为由“0”或“1”组成的数据比特流，然后转换为电信号通过物理介质传输到接收方。
接收方向上逐层剥去发送方相应层加上的控制信息，最后到达接收进程。
网络通信协议
摘要
“网络通信协议”是计算机网络的一个重要组成部分，是不同网络之间通信、“交流”的公共语言。
有了它，使用不同系统的计算机或网络之间才可以彼此识别，识别出不同的网络操作指令，建立信任关系。
目录
1简要概述
2作用与组成
3分类介绍
简要概述
网络通信协议（NetworkCommunicationProtocol，通常简称为“网络协议”（NetworkProtocol））就是对计算机之间通信的信息格式、能被收/发双方接受的传送信息内容的一组定义。
为了实现OSI七层参考模型功能，各层都有许多负责各个不同方面，解决不同问题的通信协议，如有物理层中的物理接口通信协议（如RS-232、RS-449和V.35等），数据链路层的数据链接协议（如CSMA/CD、SDLC和HDLC等），网络层则有许多路由层协议（如IP、RIP、OSPF和IGRP等）,传输层则有许多传输控制协议（如TCP、FTP和TFFP等），同样会话层、表示层和应用都有许多相应的的网络协议（如应用层的POP3、SMTP、SNMP和DNS等）。
就是在这些许许多多的通信协议的共同作用下，网络的七层模型才能全部正常工作，确保网络通信的正常。
作用与组成
网络协议所起的主要作用和所适用的应用环境各不相同，有的是专用的，如IPX/SPX就专用于Novell公司的NetWare操作系统，而NetBEUI协议则专用于微软公司的Windows系统；有的则是通用的（当然是相对的），如TCP/IP协议就适用于几乎所有的系统和应用环境。
在这么多的网络协议中，一般网络用户只需要着重掌握几种常用和主要的协议即可。
网络协议包括语义、语法和时序三个组成部分。
语义是对协议元素的含义进行解释，不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。
语法是将若干个协议元素和数据组合在一起用来表达一个完整的内容所应遵循的格式，也就是对信息的数据结构做一种规定。
时序是对事件实现顺序的详细说明。
例如在双方进行通信时，发送点发出一个数据报文，如果目标点正确收到，则回答源点接收正确；若接收到错误的信息，则要求源点重发一次。
分类介绍
网络协议是一种特殊的软件，是计算机网络实现其功能的最基本机制。
网络协议的本质是规则，即各种硬件和软件必须遵循的共同守则。
但网络协议又不是一套单独的软件，它通常融合在其他软件系统中。
网络协议遍及OSI通信模型的各个层次，从我们非常熟悉的TCP/IP、HTTP、FTP协议，到OSPF、IGP等高级路由协议都可以认为是网络协议，有上千种之多。
在所有常用的网络协议中，又可以分常用的基础型协议和常用的应用型协议。
TCP/IP、IPX/SPX、NetBEUI属于常用的基础型协议；而HTTP、PPP、FTP则属于常用的应用型协议。
基础型协议用来提供网络连接服务，它在网络连接和通信活动中必不可少；应用型协议对于网络来说不是必需的，而是在具体应用到网络服务时才需要。
如HTTP协议只在进行因特网应用时才需要，FTP协议则只用于文件传输活动中。
RS-232-C
RS-232-C是OSI基本参考模型物理层部分的规格，它决定了连接器形状等物理特性、以0和1表示的电气特性及表示信号意义的逻辑特性。
RS-232-C是EIA发表的，是RS-232-B的修改版。
本来是为连接模拟通信线路中的调制解调器等DCE及电传打印机等DTE拉接口而标准化的。
现在很多个人计算机也用RS-232-C作为输入输出接口，用RS-232-C作为接口的个人计算机也很普及。
RS-232-C的如下特点：
采用直通方式，双向通信，基本频带，电流环方式，串行传输方式，DCE-DTE间使用的信号形态，交接方式，全双工通信。
RS-232-C在ITU建议的V.24和V.28规定的25引脚连接器在功能上具有互换性。
RS-232-C所使用的连接器为25引脚插入式连接器，一般称为25引脚D-SUB。
DTE端的电缆顶端接公插头，DCE端接母插座。
RS-232-C所用电缆的形状并不固定，但大多使用带屏蔽的24芯电缆。
电缆的最大长度为15m。
使用RS-232-C在200K位/秒以下的任何速率都能进行数据传输。
RS-449
RS-449是1977年由EIA发表的标准，它规定了DTE和DCE之间的机械特性和电气特性。
RS-449是想取代RS-232-C而开发的标准，但是几乎所有的数据通信设备厂家仍然采用原来的标准，所以RS-232-C仍然是最受欢迎的接口而被广泛采用。
RS-449的连接器使用ISO规格的37引脚及9引脚的连接器，2次通道（返回字通道）电路以外的所有相互连接的电路都使用37引脚的连接器，而2次通道电路则采用9引脚连接器。
RS-449的电特性，对平衡电路来说由RS-422-A规定，大体与V.11具有相同规格，而RS-423-A大体与V.10具有相同规格。
V.35
V.35是通用终端接口的规定，其实V.35是对60-108kHz群带宽线路进行48Kbps同步数据传输的调制解调器的规定，其中一部分内容记述了终端接口的规定。
V.35对机械特性即对连接器的形状并未规定。
但由于48Dbps-64Kbps的美国Bell规格调制解调器的普及，34引脚的ISO2593被广泛采用。
模拟传输用的音频调制解调器的电气条件使用V.28（不平衡电流环互连电路），而宽频带调制解调器则使用平衡电流环电路。
X.21
X.21是对公用数据网中的同步式终端（DTE）与线路终端（DCE）间接口的规定。
主要是对两个功能进行了规定：
其一是与其他接口一样，对电气特性、连接器形状、相互连接电路的功能特性等的物理层进行了规定；其二是为控制网络交换功能的网控制步骤，定义了网络层的功能。
在专用线连接时只使用物理层功能，而在线路交换数据网中，则使用物理层和网络层的两个功能。
X.21接口用的连接器引脚也只用15引脚电气特性分别参照V系列接口电气条件的V.10和V.11。
数字网的同步都是从属于网络主时钟的从属同步。
HDLC（高级数据链路控制规程）
HDLC是可靠性高，高速传输的控制规程。
其特点如下：
可进行任意位组合的传输；可不等待接收端的应答，连续传输数据；错误控制严密；适合于计算机间的通信。
HDLC相当于OSI基本参照模型的数据链路层部分的标准方式的一种。
HDLC的适用领域很广，近代协议的数据链路层大部分都是基于HDLC的。
SDLC（同步数据链路控制）
是IBM公司制定的协议，并成为SNA的数据链路控制层协议。
实
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