通信网络基础期末复习-第一章和第二章-概论和端到端的传输协议
寫在前面：本課程授課教師為韓彥芳。本文僅供個人復習學習、構建知識體系所用。
文章目錄
- 第1章 通信網絡概述及數學基礎
- 1.1 通信網絡的基本構成
- 1.2 協議體系及分層的概念
- 1.2.1分層的概念
- 1.2.2 OSI參考模型
- 1.2.3 TCP/IP協議體系結構
- 1.2.4 混合的分層協議
- 1.3 通信網絡的基本理論問題(可能有填空題！)
- 第2章 端到端的傳輸協議
- 2.1組幀技術
- 2.1.1 面向字符的組幀技術
- 2.1.2面向比特的組幀技術
- 2.1.3 采用長度計數的組幀技術
- 2.2鏈路層的差錯控制
- 2.2.1 流量控制
- 2.2.2 差錯檢測
- 2.2.3 ARQ協議
- 2.3標準數據鏈路控制(DLC)協議
- 2.3.1標準數據鏈路控制協議
- 2.3.2 數據鏈路層協議的初始化
- 1.主從模式下的鏈路初始化
- 2.平衡模式下的初始化
- 3.有故障節點的初始化
- ABM填圖題
- 2.4網絡層和傳輸層的點對點傳輸協議
- 2.4.1網絡層(子網層)的點對點傳輸協議
- 1.會話過程和分組的編號
- 2.網絡層的差錯控制
- 3.網絡層的流量控制
- 4.X.25網絡層標準
- 2.4.2網際層(互連層)的傳輸協議--IP協議
- 2.4.3運輸層的點對點傳輸協議
- 1.TCP中的尋址與復接
- 2.TCP中的差錯控制
- 3.TCP的流量控制
第1章 通信網絡概述及數學基礎
1.1 通信網絡的基本構成
1.1通信網絡的基本構成
一個基本的通信網絡通常由用戶通信終端、物理傳輸鏈路（通道）和鏈路的匯聚點（網絡結點）組成。
出題：給定英文簡寫，寫出對應的中文意思。比如ATM是什么？
常用通信網絡
ATM(Asynchronous Transfer Mode,異步傳輸模式)
X.25分組網
PSTN(Public Switched Telephone Network,公用電話交換網)/ISDN(Integrated Service Digital Network，綜合業務數字網)
移動通信網/衛星通信網
FDDI(Fiber Distributed Data Interface,光纖分布式數據接口)環網
局域網及高速骨干核心網
以太網系列標準
IEEE根據以太網特性制定了表格所示的一系列標準。人們通常所說的以太網是指這個表格中的第一行，也就是速率為10Mbit/s的標準。表中，10BASE-T中的T指的是UTP（Unshielded Twisted Pair），全稱是非屏蔽雙絞線，是以太網中常用的線纜類型，第三行中的X，指的是光纖
數據傳輸鏈路
概念：所謂數據傳輸鏈路是指在物理傳輸媒介（如雙絞線、同軸電纜、光纖、微波傳輸系統、衛星傳輸電路等）上利用一定的傳輸標準（通常規定了電氣接口、調制解調方式、數據編碼的方式、比特同步、幀格式和復分接的方式等）形成的傳輸規定速率（和格式）的數據比特傳輸通道。
數據傳輸鏈路的分類
一類是用戶到網絡結點（路由器或交換機）之間的鏈路，簡稱為接入鏈路
一類是網絡結點（路由器或交換機）到網絡結點（路由器或交換機）之間的鏈路，簡稱為網絡鏈路
數據傳輸網絡
基本功能：數據傳輸網絡的基本功能是通過網絡的交換機(或路由設備)為運載用戶業務的分組，選擇合適的傳輸鏈路，從而使這些分組迅速可靠地傳送到目的用戶。
路徑(路由)：一個分組經過的所有傳輸鏈路的集合。
消息（message）：在數據傳輸網絡中，要傳送的基本內容稱為消息。消息可以是一份Email，也可以是文件、圖像等。
會話過程（Session）：在要進行交互操作的場合，如：A可以發一個消息給B，B可以發一個應答給A，雙方需要交互多次才可以完成信息交換過程，或者說，雙方需要按照一定的順序交換大量的消息。稱這樣一個消息的序列為一個會話過程。
典型的數據傳輸網絡有：分組交換網、電路交換網和ATM網。
A分組交換網
在分組交換網中，將消息分成許多比較短的格式化的數據塊稱為分組（Packet）進行傳輸和交換。每一個分組由若干比特數據組成。每一個分組通常包括一個附加的分組頭。分組頭指明該分組的目的結點及其他網絡控制信息。
在每一個網絡結點中采用存儲轉發的工作方式來將輸入的分組送到選定的輸出鏈路上（這種按照一定的規則（路由算法）將輸入分組送到選定的輸出鏈路上的過程稱為交換）。
分組交換網中如何選擇一條合適的路由？主要有兩種基本的路由選擇方式：虛電路方式和數據報方式
B 電路交換網
在電路交換網絡中，在雙方通信之前，需要建立一條直接的物理通路，在通信結束后，需要拆除該物理鏈路。在通信過程中，收發雙方獨占該物理鏈路。
在電路交換方式中，信息的傳輸具有很短的時延，且可以保持收發雙方嚴格的同步關系。但與分組交換相比，鏈路利用率較低。
電路交換適用于：連接時間長、批量大的實時數據傳輸，如數字話音、傳真等業務。對于經常性長期連接的用戶之間，可以使用永久性連接線路或租用線路，進行固定連接，即不存在呼叫建立和拆除線路這兩個階段，避免了相應的時延。
分組交換和電路交換比較
分組交換中數據報和虛電路的比較
C ATM網絡
ATM(Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式)是在傳統電話網使用的電路交換以及分組交換網基礎上發展起來的一種交換技術，可以較好地支持不同速率、不同種類的寬帶信息交換。
ATM網絡與分組交換的差別是采用一個全網統一的固定長度的分組（稱為信元）進行傳輸和交換。ATM網絡中，信元的長度是53字節，其中5個字節是信元頭，48個字節用來運載信息。
好處：由于信元格式和長度固定，可用硬件電路對信元進行處理，因而縮短了每個信元的處理時間。
ATM網絡接口
ATM信元格式
網絡的互聯
前面兩個小節討論的是一個子網內的問題，這時所有的鏈路具有相同的特性，采用某種數據傳輸鏈路協議和尋址方式，通過交換設備來實現子網內的路由選擇和信息交換。
網絡互聯：是指利用網絡互聯設備及相應的技術措施和協議把兩個以上的計算機網絡連接起來，使不同網絡上的用戶能互相通信和交換信息。
物理層設備：中繼器和集線器
數據鏈路層設備：網橋和交換機
網絡層設備：路由器
路由器區別于交換機的關鍵特征是它可連接使用不同物理傳輸媒介、具有不同傳輸協議的數據鏈路。
全網互聯的基本條件：一是全網統一編址，而是路由算法。
1.2 協議體系及分層的概念
第一章第二部分
設備之間要進行通信，必須遵循一套相同的標準，而這個標準就是協議。
1.2.1分層的概念
基本概念
1.2.2 OSI參考模型
OSI參考模型共7層，從下往上分別為：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。
物理層
數據鏈路層
網絡層
傳輸層
會話層
表示層
應用層
OSI參考模型整體圖
1.2.3 TCP/IP協議體系結構
TCP/IP協議族的通信任務組織成五個相對獨立的層次：應用層，傳輸層，互聯網層，網絡接入層，物理層。（沒有OSI七層模型中的表示層和會話層）。
網絡接口層
網際層（互聯網層）
傳輸層
應用層
OSI和TCP/IP模型的異同
1.2.4 混合的分層協議
數據的封裝與解封裝
1.3 通信網絡的基本理論問題(可能有填空題！)
第一章涉及到的主要知識點
第2章 端到端的傳輸協議
物理層是為鏈路層提供一組虛擬的比特通道，本章將討論在這樣的比特管道上如何形成一條可靠的業務通道為上層提供可靠的服務。
為了形成可靠的業務通道，首先解決如何標識高層送下來的數據塊（分組）的起止位置。接著就要解決如何發現傳輸中的比特錯誤。最后要解決的就是發現這些錯誤后，如何消除這些錯誤。
2.1組幀技術
2.1.1 面向字符的組幀技術
面向字符的組幀技術是指物理層傳輸的基本單元是一個字符（通常用一個字符表示一個字節），并在此基礎上形成具有一定格式的字符。
Internet網中常用的面向字符的組幀技術的協議有SLIP（Serial Line Internet Protocol）和PPP（Point to Point Protocol）
SLIP協議
為了防止IP數據報中出現相同的END字符而使收端錯誤地終止一幀的接收，SLIP中使用了轉義字符ESC。當IP數據報中出現END字符時，就轉換成ESC和ESC-END（其中ESC-END=DCH）兩個字符。當IP數據報中出現ESC時，就轉換成為ESC和ESC-ESC（其中ESC-ESC=DDH）兩個字符。
收端只要收到END字符即表示一幀的開始或結束。每當遇到ESC字符就進行字符轉換，恢復IP報文中的原有的END和ESC字符。這樣就可以完全以一個IP數據報的形式向IP層提交數據。
PPP協議
上述幀格式均支持數據的透明傳輸，這些幀結構在處理時非常簡單，但缺點是效率較低，插入了許多轉義字符。另外，數據長度必須以字節為單位。
2.1.2面向比特的組幀技術
2.1.3 采用長度計數的組幀技術
2.2鏈路層的差錯控制
2.2.1 流量控制
2.2.2 差錯檢測
2.2.3 ARQ協議
停等式ARQ（Stop-and-Wait ARQ）基本思想是在開始下一幀傳送以前必須確保當前幀已被正確接收
例題
設有三種物理鏈路：一條是衛星鏈路，其信道速率為64kbps，傳播時延為Tp=270ms，一條是經過電話網的呼叫接續構成的5000km的鏈路，其信道速率為9600bps，傳播時延Tp=25ms；一條是由同軸電纜提供的長為500m鏈路，其信道速率為10Mbps，傳播時延Tp=2.5μs。試求幀長為K=1000時和K=10000bit時停等式ARQ的鏈路最大平均利用率U，最大平均吞吐量S（分組/秒）和平均分組時延D（ms）
解答暫無；
設有物理1種鏈路衛星鏈路是，其信道速率為64kbps，傳播時延為Tp=270ms，試求幀長為K=1000時，誤幀率p=0.1時，停等式ARQ的鏈路最大平均利用率U，最大平均吞吐量S（分組/秒）？
解答
返回n-ARQ的基本思路是：發端在沒有收到對方應答的情況下，可以連續發送n幀。收端僅接收正確且順序連續的幀，其應答中的RN表示RN以前的所有幀都已經正確接收。
從圖中可以看出，如果收端能及時返回應答，則發端可以連續不斷地全速發送幀。如果減緩應答返回的速率，則可以控制發端發送幀的速率，從而達到速率控制的目的。
幀損壞的情況
丟失幀的情況
確認幀的損壞
返回n幀的圖示
返回n幀ARQ的窗口長度
選擇重發式ARQ
選擇重發式ARQ是對返回n-ARQ的改進。
在返回n-ARQ中，如果前向傳輸的某一個幀出錯，則在收到對方的否定應答后，該幀及其后續的幀都要重傳，而不管這些后續是否傳輸正確。選擇重發式ARQ的思路與返回ｎ－ＡＲＱ相同，其窗口仍為ｎ，但僅僅重發有錯的幀。
返回n幀ARQ和選擇重傳ARQ的比較填圖作業題
作業題答案
2.3標準數據鏈路控制(DLC)協議
2.3.1標準數據鏈路控制協議
目前常用的標準數據鏈路控制(DLC)協議有：IBM提出的SDLC，ISO建議的HDLC，ANSI規定的ADCCP和CCITT建議的LAPB。
HDLC是為多種物理鏈路設計的。這些鏈路包括多址鏈路、點對點鏈路、全雙工鏈路和半雙工鏈路。它包括三種工作模式：正常相應模式（NRM），異步響應模式（ARM），異步平衡模式（ABM）。
正常響應模式（NRM）用于主從式鏈路。即鏈路的一端是主站，另一端是從站。主站負責控制和協調雙方的通信過程。典型的應用場合是一個計算機與多個外設之間的鏈路。采用輪詢（polling）機制，實現主站與從站之間的通信。
異步響應模式（ARM）也是采用主從方式，但對從站沒有嚴格的限制，該方式未被廣泛采用，后面將不再討論。
異步平衡模式（ABM）用于全雙工點對點的鏈路，鏈路兩端的節點具有相同的責任進行鏈路控制。這是應用最廣泛的協議之一。
標準DLC協議的幀結構
標志字段
地址域
地址域在常用情況下為一個字節（8bit），它用于多用戶共享一條鏈路時區分不同的節點。在不同的工作方式下，地址域的功能可以不同。例如“在ＮＲＭ方式中，地址域總是從站的地址。當用于點對點通信時，地址域沒有作用。
控制域
控制域用來區分不同的幀類型。它有三種格式：信息幀（I），控制幀（S）和無編號幀（U）。
信息幀采用模8的返回n-ARQ方式進行傳輸，它對應的控制包括SN和RN。監控幀用于在無數據傳輸時返回ARQ的信息或加速返回ACK和NAK信息。無編號幀用于鏈路的建立和終止以及附加信息的傳輸。
控制信息種類的區分是靠控制域的第１和２比特來區分的。第１比特為０
表示為信息幀，第１和２比特為“１０”表示監控幀，第１和２比特為“１１”表示為無編號幀。控制域中的第５個比特為查詢／結束（Ｐ／Ｆ）比特，在查詢時稱為Ｐ比特，在響應時稱為Ｆ比特。
監控幀（S幀）
監控幀(S)有4種類型
通過控制域中第3和第4比特來進行區分(下圖中00，01等表示的就是第3、4比特)
無編號幀(U幀)
無編號幀用于鏈路的建立、拆除和特殊控制。
2.3.2 數據鏈路層協議的初始化
通信雙方對使用的通信協議進行初始化是通信過程中的基本問題，如果鏈路中有節點故障或者鏈路故障存在，初始化問題是挺復雜的。
以鏈路故障為例，當鏈路出現故障一段時間后，為了保證端到端的傳輸可靠性，網絡層或傳輸層通常會采取一定的措施，另外選擇一條新的鏈路來傳輸在舊鏈路上未傳送的分組。當舊鏈路恢復工作以后，高層會在該鏈路中建立一條新的通路來傳輸新的分組流。
1.主從模式下的鏈路初始化
在NRM工作過程中，地址域總是從站的地址，主站在發出命令和數據時，使用從站的地址，從站用自己的地址予以響應或傳輸數據
主從模式下，簡化的鏈路初始化如下圖所示，方便起見，采用mod2的停等式ARQ協議。
過程解析：
Ａ節點為主站，Ｂ節點為從站。Ａ決定何時進行建立連接和拆除連接。Ａ 首先發送初始化命令(INIT(SN=1))進行鏈路初始化，Ｂ 收到INIT后ACKI(RN=0)予以應答。只有當Ａ 收到Ｂ 的應答后，初始化才能結束。Ａ如果在規定的時間內未收到Ｂ 的應答，Ａ 會重發ＩＮＩＴ 命令，直至收到Ｂ 的應答。當Ａ決定拆除鏈路時，Ａ發拆線命令ＤＩＳＣ（ＳＮ＝０），Ｂ收到Ａ的命令后，用ACKD予以應答。
HDLC鏈路的初始化
在HDLC協議中，SNRM幀對應于上述INIT幀，DISC幀對應上述DISC幀，ACK幀對應上述的ACKI和ACKD。
由于在HDLC協議中，對SNRM和DISC都是采用相同的UA幀予以應答，因而會出現無法區分對SNRM的應答還是對DISC的應答，因而可能會導致不正確的操作（如分組丟失）。
過程解析：
假定傳輸時延大于發端等待應答的時延。在圖中，Ａ 發送三次ＳＮＲＭ 才收到對方Ｂ的應答。Ａ 收到Ｂ的應答后，發送數據序號為ＳＮ＝０的分組Ｄ０。Ａ在發送Ｄ０后等待一段時間后仍未收到對方的應答，則認為鏈路已不工作，進而發送ＤＩＳＣ命令拆除連接。第二個ＡＣＫ（對應于第二次ＳＮＲＭ的應答）到達Ａ，使Ａ 認為是對ＤＩＳＣ的應答，從而使Ａ 認為鏈路已拆除。Ａ在一定的時延后，決定重新初始化該鏈路，發出ＳＮＲＭ 命令。第三個ＡＣＫ（對應于第三次ＳＮＲＭ 的應答）使得Ａ認為鏈路初始化結束，進而發送新的ＳＮ＝０的數據分組Ｄ′０，此時對分組Ｄ０的應答（ＲＮ＝０）到達Ａ，使Ａ認為Ｄ′０已被正確接收。如果Ｄ′０傳輸出錯，將導致Ｄ′０的丟失。該圖從概念上說明由于ＨＤＬＣ應答機制的不完善，將有可能導致鏈路傳輸出錯。因此在進行通信協議設計時，必須對初始化問題進行認真考慮，它可能使你設計的協議不能正常工作。
2.平衡模式下的初始化
上圖分為三個過程：A與B建立連接，A和B同時傳輸數據和A拆除連接。在這些過程中，任何一方發送數據和要求對方應答時使用對方的地址，應答時使用自己的地址。
平衡模式中，通信雙方是平等的，即當Ａ站發送數據時，Ａ是主站，Ｂ是從站；當Ｂ站發送數據時，Ｂ是主站，Ａ是從站。因而這相當于有兩個主從協議在工作。
平衡模式下的初始化過程如下圖所示。該過程中，應答是嵌入在發送命令之中的。圖中符號的含義與HDLC鏈路初始化圖中符號的含義相同。鏈路ＵP／ＤＯＷＮ 狀態（即Ａ→Ｂ及Ｂ→Ａ 的狀態）是由Ａ 和Ｂ 共同確定的。例如Ｂ 在收到對方的ＩＮＩＴ 命令并發出初始化ＩＮＩＴ 命令后，只有收到對方（Ａ）發來的ＡＣＫＩ時，才能認定鏈路為ＵＰ狀態。又如，當Ａ發出ＤＩＳＣ后，只有在收到對方的ＤＩＳＣ命令后，才能認定鏈路為ＤＯＷＮ 狀態。而在前面的主從協議中，鏈路的狀態是由主站確定的。
3.有故障節點的初始化
節點故障意味著所有與之相連的鏈路都出現故障。節點有故障時，不接受任何輸入，也不產生任何輸出，不發生任何操作。如果節點故障時能記憶其狀態，則可以看成數據傳輸丟失，或高層已將數據改走其他鏈路，它與鏈路故障情況相同。當節點恢復工作時，所有相鄰鏈路都需要進行初始化。如果節點故障時狀態丟失，則此時的問題要復雜得多。
過程解析：
假定采用主從式初始化協議，節點故障時丟失其狀態信息，每次節點從故障狀態恢復時，都進行初始化。假定節點故障的時間和恢復工作的時間與來回傳輸時延屬同一個量級。節點故障及其初始化的過程如下圖所示。在該圖中，Ａ 節點多次出現短時間的故障狀態，Ｂ 無法判定Ａ 是否故障。Ａ 開始發送ＩＮＩＴ后出現故障。Ａ 從故障恢復后再次發送ＩＮＩＴ進行初始化，并收到Ｂ 的應答（該應答是對第一次ＩＮＩＴ 的應答）后，Ａ 認為對方已收到本次ＩＮＩＴ 命令，便開始發送數據分組Ｄ０。Ａ再次出現故障，當Ａ從故障再次恢復后，又發送ＩＮＩＴ命令。Ａ在收到Ｂ的應答（該應答是對第二次ＩＮＩＴ 的應答）后，發送數據分組Ｄ′０。當Ａ 收到對Ｄ０的應答后，會誤認為是對Ｄ′０的應答，如果Ｄ′０傳輸出錯，則會導致Ｄ′０的丟失。
為了解決節點故障后的初始化問題，可以采用以下幾種辦法：
（１） 采用非易失性的存儲器來保存鏈路的工作狀態。
（２） 如果鏈路有一個最大的傳播時延，則可以設計一個足夠長的定時器，來避免上述初始化問題。
（３） 采用一個隨機數的方法來區分不同正常運行期的操作，從而使得發生不正常操作的概率很小。
ABM填圖題
2.4網絡層和傳輸層的點對點傳輸協議
前一節研究了兩個相鄰節點的數據傳輸的協議，這里要討論一個會話過程(session)跨越一個網絡中多條鏈路，或跨越多個網絡的不同傳輸鏈路時的分組編號、差錯恢復、流量控制和編址等問題，以保證任意兩個網絡節點或兩個應用進程之間可靠的數據傳輸。
2.4.1網絡層(子網層)的點對點傳輸協議
1.會話過程和分組的編號
對于網絡中的一條鏈路而言，它通常被通過該條鏈路的若干會話過程所共享。也就是說，不同會話過程的分組要共享同一鏈路。如果要將裝載在物理幀中的分組送達不同的目的地或區分來自不同源的分組，這就必須對不同會話過程的分組進行標識。
對于虛電路(VC)方式，對于不同的會話過程，采用虛電路號進行標識，即每個分組含有一個虛電路號。
對于數據報方式，通常在分組頭中包括：源節點的地址和目的結點的地址以及相同節點中不同會話過程的標識。利用這些信息，就可以將任一節點中的任一會話過程中的分組送到任一節點中相應的會話過程。
在這兩種標識方式中，數據報方式中的分組頭開銷較大；而虛電路方式中分組頭的開銷較小，但需要有虛電路的建立過程。
在虛電路方式中，不同會話過程的區分方法如下圖所示
過程解析：
圖中節點３與７之間同時存在兩個session(A和B)，sessionＡ由鏈路（３，５）中的ＶＣ７，鏈路（５，８）中的ＶＣ４ 和鏈路（８，７）中的ＶＣ１１ 組成；sessionＢ 由鏈路（３，５）中的ＶＣ１３，鏈路（５，８）中的ＶＣ７和鏈路（8，7）中的ＶＣ６組成。節點６與２之間有一個sessionＣ，它由鏈路（６，５），（５，８）和（８，２）中的ＶＣ３、ＶＣ３和ＶＣ７組成。
不同session的分組可以在不同的幀中獨立傳輸，也可以將多個session的分組復接在一幀中進行傳輸。不同session的分組復接在一幀中傳輸的示意圖如下圖所示。它包括幀頭和各個session的分組及相應的session頭。session頭用于區分不同session的分組。
前面討論了如何區分不同session的分組，那么對于同一session中的分組是否需要進行標識或編號呢？
對于數據報方式和虛電路方式，答案都是肯定的。
在數據報方式中，同一session分組可能會經過不同的路徑，這樣到達目的節點的順序就會不同于源節點發出分組的順序，另外一方面分組在傳輸的過程中，因鏈路擁塞、傳輸錯誤、節點或鏈路故障等原因會引起分組丟失。因此，就必須提供一種方式來使目的節點發現上述問題。解決方法就是對同一session發送的分組進行編號。
在虛電路方式中，可能會有下列原因導致分組丟失或傳輸出錯：
（１） 虛電路號錯誤導致不正確的幀通過了CRC校驗，而把不正確幀誤認為是一個正確的幀；
（２） 當數據分組中的傳輸錯誤未能被CRC檢查出來；
（３） 節點或鏈路故障可能導致部分分組丟失，如果沒有分組編號，目的節點就不可以發現丟失的分組。
因此，在虛電路方式中，同樣需要對同一session中發送的分組進行編號。
2.網絡層的差錯控制
網絡層的差錯控制方式與數據鏈路層的差錯控制方式類似，采用ＡＲＱ 方
式，發端有發送序號ＳＮ，收端應答有接收序號ＲＮ。ＡＲＱ 的方式可為返回式ＡＲＱ 或選擇重發式ＡＲＱ。
網絡層的差錯控制與數據鏈路層差錯控制的主要差別在于：
（１） 使用的位置不同。數據鏈路層的差錯控制是用于一條物理鏈路的兩端，而網絡層的差錯控制是用于網絡中的任意兩節點之間。通常網絡中的任意兩個節點之間的傳輸路徑會由多條鏈路串聯而成。
（２）分組編號的方式不同。在網絡層是對一個session中的分組（或者字節，或者消息）進行統一編號。而在鏈路層上是對不同session中所有分組進行順序編號。
（３） 傳輸順序的差別。在鏈路層，所有的幀都是按順序傳輸的；而在網絡層中，相同源和目的節點的分組可能會經過不同的路徑，分組的傳輸可能會出現亂序現象。
（４） 時延不同。在鏈路層，傳輸時延（包括傳播時延、處理時延、幀傳輸的時延）在小范圍內變化；而在網絡層，傳輸時延會在大范圍內變化。
前面已經提到，在鏈路層為了檢測傳輸錯誤，使用了ＣＲＣ 校驗序列；在網絡層為了檢測出子網中的傳輸錯誤和鏈路層中的未檢測出來的錯誤，也需要使用某種形式的校驗序列。
3.網絡層的流量控制
前面討論的ARQ協議（返回ｎ-ARQ和選擇重發式ARQ 等）主要用于點對點的差錯控制。這里討論ARQ協議如何用于流量控制。
上述采用延遲應答來減小擁塞的方法，對于減少子網內部和目的節點處的擁塞都是非常有效的。這種減少擁塞的方法是將流控功能附在應答的傳輸過程中。但這也帶來了一些限制，即發端無法區分下列三種情況。
解決上述問題的方法是設法將應答和流控的功能適當分開。
4.X.25網絡層標準
X.25標準是由CCITT(現稱為ITU-T）制定的外部設備（稱為數據終端設備,DTE）到網絡節點（稱為數據通信設備,DCE）之間的標準接口。其物理層標準稱為X.21，其數據鏈路層標準稱為LAPB。X.25網絡層標準有時稱為分組層標準。
X.25分組有兩種：一種是數據分組，另一種是控制分組。其通用格式和數
據分組格式如圖２－２７（ａ）和（ｂ）所示。其分組頭由三個字節組成：第一個字節的高四位是總格式標識（GFI），第一個字節的低四位和第二個字節是虛信道號；第三個字節是分組類型標識。
下面對各個控制比特的含義進行解釋：
X.25的分組交換過程
X.25的分組交換過程如圖２-28所示。它分為呼叫建立階段、數據傳輸階
段和呼叫清除階段，其數據傳輸過程類似于數據鏈路層。呼叫建立階段用于確定通信的邏輯通路和通信使用的參數以及初始化雙方的工作狀態。呼叫清除階段用于拆除邏輯通路。實際系統的工作情況要比圖２－２８復雜。例如，當子網內部因為負載太重而不能建立虛電路時，或者目的節點不愿接受呼叫時，這時網絡或目的節點將會向主叫節點發送呼叫清除請求分組，此次呼叫被拒絕。
2.4.2網際層(互連層)的傳輸協議–IP協議
IP協議有兩個主要版本，IPv4和IPv6。IPv4中的地址長度為32bit，IPv6中的地址長度為128bit。IPv4的報頭是可變長的，而在IPv6中報頭是固定長度的。
在IP中，數據報的原始長度主要是根據用戶的方便來選擇的，但不同的網絡對分組的長度有不同的限制，因此要將一個數據報分成若干較小的段（fragment）。這些小的數據段在網絡中自由地傳輸，到達目的節點后，再組裝成IP分組上交給應用層。如果一個或多個數據段在傳輸過程中丟失，則該數據報中其他到達的數據段在一定時間后將被丟棄。整個數據段將由發端重發。盡管這種做法效率不高，但實現簡單。如果要提高傳輸效率，網際層就必須采用差錯恢復機制。
通過上述四個參數，就可以確定某一分段數據屬于哪一個數據報以及它在數據流中所處的位置和長度。
2.4.3運輸層的點對點傳輸協議
1.TCP中的尋址與復接
通常在TCP之上有很多的用戶（或進程），為了區分這些用戶（或進程），就需要對它們進行編址。TCP 中將TCP之上的每一個用戶（或進程）稱為一個端口（port）（用１６比特表示）。一些常用的TCP 端口為：SMTP（25），FTP（21），TELNET（23）；一些常用的UDP 端為：RPC（111），SNMP（161）和TFTP（69）。因此，在TCP中，一個完整的地址應當由三部分組成：網絡號、主機號、端口號，它們被稱為一個套接口（socket）。在TCP中，僅將端口號包括在TCP頭中，而以參數的形式將網絡號和主機號（ＩＰ地址）告知ＩＰ層，ＩＰ 層將ＩＰ地址放入ＩＰ頭中。對于具有相同源和目的節點的不同端口的消息將復接在ＩＰ分組中傳輸。而ＩＰ本身并不關心TCP提交的信息內容。
2.TCP中的差錯控制
在TCP中，差錯恢復主要解決兩方面的問題，一是重傳問題，二是連接建立
和拆除時錯誤。
TCP中采用了一種自適應算法來確定重發間隔。該算法采用下式來確定報文的平均往返時延Ｔ（往返時延指報文發送時刻到發端接收到相應應答的時刻之間的時延。）
通過上面的討論，得到TCP的報文格式
分析
在圖中：源端口和目的端口是運輸層向高層提供的服務接口，采用16bit表示。數據偏移占４bit，表示在該報文中數據開始點離TCP報文段起始點的距離，它實際上是TCP報文頭的長度。控制域用６個比特表示，它用于建立和釋放連接、應答和報文提交方式等動作的控制。
其中：
URG比特＝１ 表示此報文應盡快發送，它與緊急指針配合使用，指明緊急數據的長度；
ACK比特＝１表示確認序號字段有意義；
PSH 比特＝１ 表示請求遠端TCP將本報文段立即傳送給其應用層；
RST比特＝１表示要重新建立連接；
SYN 比特和ACK比特組合使用用于表示發送建立連接請求和應答，SYN比特＝１及ACK比特＝０表示建立連接的請求報文，SYN比特＝１及ACK 比特＝１表示同意建立連接的應答報文；
FIN比特＝１表示要釋放一個連接。
窗口占兩個字節，表示收窗口的大小，即告訴對方在未收到應答前可發送的最大數據節長度。
校驗和是對報文頭的校驗。緊急指針指明在報文段中，緊急數據的最后一個字節的序號。
3.TCP的流量控制
為了解決接收者緩沖區溢出問題，在TCP中采用了窗口允許機制。TCP報文格式中，采用了16bit的窗口域，該窗口稱為通知窗口（advertised window），它用來通知發端在未收到應答以前可以發送的最多字節數，即發端可以發送序號從ＲＮ到ＲＮ 加窗口值之間的數據字節。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的通信网络基础期末复习-第一章和第二章-概论和端到端的传输协议的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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