CN_计算机网络体系结构概念@IP数据报(分组)结构@各层报文(PDU)之间的关系@PDU协议数据单元

文章目录

  • 计算机网络的组成
    • 组成部分角度
    • 工作方式角度
    • 功能组成
  • 计算机网络数据单元基本联系
    • 基本概念
      • 实体
      • 对等层
      • 对等实体
    • 协议@接口@服务
      • 协议
      • 接口
        • 服务访问点SAP
      • 服务
        • 服务原语
    • 报文(协议数据单元PDU)
      • SDU
      • PCI
      • PDU
        • OSI model PDU
        • Internet protocol suite PDU
        • 关系
      • review
        • 传输层@网络层
        • 网络层@数据链路层
        • 数据链路层@物理层
    • 用户数据在各层的封装

计算机网络的组成

组成部分角度

  • 硬件
    • 主机(端系统)
    • 通信链路(光纤/双绞线)
    • 交换设备(路由器,交换机)
  • 软件
    • 实现资源共享的软件
    • 方便用户使用的各种工具软件
      • 网络操作系统
      • 邮件收发程序
      • FTP程序
      • 聊天程序
  • 协议
    • 计算机网络的核心部分
    • 规定了网络传输时遵循的规范

工作方式角度

  • 边缘部分
    • 所有连接到Internet上,供用户直接使用的主机组成
      • 用来进行通信和资源共享
  • 核心部分
    • 大量的网络和链接这些网络的路由器组成

功能组成

  • 通信子网
    • 包括
      • 各种传输介质
      • 通信设备
      • 相应的网络协议组成
    • 使得网络具有
      • 数据传输
      • 交换
      • 控制
      • 存储的能力
      • 实现联网计算机之间的数据通信
  • 资源子网
    • 实现资源共享设备及其软件的集合
      • 向网络用户提供其他计算机上的
        • 硬件资源
        • 软件资源
        • 数据资源

计算机网络数据单元基本联系

基本概念

实体

  • 任何可以发送或接受信息的
    • 硬件
    • 软件进程
    • 通常是一个软件模块

对等层

  • 不同机器上的同一层称为对等层

对等实体

  • 同一层的不同实体称为对等实体

  • 第n层(下层)实体实现的服务为第n+1层(上层)提供服务

协议@接口@服务

  • CN_计算机网络体系结构概念@IP数据报(分组)结构@各层报文(PDU)之间的关系@PDU协议数据单元_第1张图片

协议

  • 规则的集合
    • 具有线路管理
    • 差错控制
    • 数据转换等功能
  • 由3部分组成
    • 语法
      • 规定传输格式
    • 语义
      • 定义功能
        • 控制信息
        • 动作
        • 应答
    • 同步
      • 事件执行顺序的详细说明
      • 规定执行动作的条件和时序

接口

  • 相邻层间接口

    • 系统层次的上下层之间进行通信的接口
    • 本层(第N层)的SAP是其上层(第N+1层)可以访问本层(第N层)(提供的)服务的地方
  • 同一结点内,相邻两层间交换信息的连接点

  • 每层只能为紧邻的层次之间定义接口,不能跨层定义接口

  • 同一结点相邻层的实体通过SAP(service access point)进行交互

    • SAP,not SPA
  • 服务是通过SAP提供给上层使用的

服务访问点SAP

  • 分层 SAP(向相邻上层提供的服务访问点)
    应用层 用户界面
    传输层 端口号
    网络层 IP地址
    数据链路层 网卡地址
    物理层 网卡接口
    • 例如:
      • 用户通过应用层的SAP:用户界面使用应用层的服务
      • 应用层使用传输层的SAP:端口号,来使用传输层提供的服务
      • 数据链路层通过使用物理的SAP:网卡接口,来调用物理层的服务

服务

  • 下层为紧邻的上层提供功能调用(垂直)

服务原语

  • 服务原语MAP(Service Primitive; primitives; MAP)
    • 请求(Request)
    • 指示(Indication)
    • 响应(Response)
    • 证实(Confirmation)
  • 对于有应答服务,包括全部4类原语
  • 无应答那服务,只有请求和指示两类原语
    • 响应和证实都是应答服务的范畴

报文(协议数据单元PDU)

  • 体系结构的各层的报文(PDU)都包含两个部分
    • 数据部分SDU
    • 控制信息部分PCI

SDU

  • 服务数据单元SDU(Service data unit:)为完成用户要求的功能而传送的数据,可以具体地把第n层的SDU记为: n − S D U n-SDU nSDU

PCI

  • 协议控制信息:控制协议操作的信息,可以具体地把第n层的PCI记为: n − P C I n-PCI nPCI

PDU

  • 对等层之间传送的数据单位,称为该层的PDU(Protocol data unit ),具体把第n层的PDU记为: n − P D U n-PDU nPDU
  • 为了书写结构清晰,将不同层的PDU用前缀LayerName@表示
    • 例如:物理层@PDU表示物理层的服务数据单元
  • 每层的协议数据单元都有通俗的名称:
    • 传输层@PDU称为报文段
      • 对于TCP/IP模型而言
        • 采用TCP协议时PDU称为(segment)
        • 采用UDP协议时PDU称为报文(datagram)
    • 网络层@PDU称为分组/包(packet)
      • 对于TCP/IP模型中网际层使用的IP协议,其协议数据单元PDU可以称为IP Datagram(IP数据报)
        • 和传输层UDP协议的datagram不一样
      • packet:网络释义:
        • 封包;分组;小包
    • 物理层@PDU称为比特(bit)
    • 数据链路层@PDU称为

OSI model PDU

Protocol data units of the OSI model are:[1]

  • The Layer 4: transport layer PDU is the segment or the datagram.(段/报文,统称报文段)

  • The Layer 3: network layer PDU is the packet.(分组(包))

  • The Layer 2: data link layer PDU is the frame.(帧)

  • The Layer 1: physical layer PDU is the bit or, more generally, symbol.(比特)

  • Given a context pertaining to a specific OSI layer, PDU is sometimes used as a synonym for its representation at that layer.

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Internet protocol suite PDU

Protocol data units for the Internet protocol suite are:

  • The transport layer PDU is

    • the TCP segment for TCP ,
    • the datagram for UDP
  • The Internet layer PDU is the packet.

  • The link layer PDU is the frame.

  • On TCP/IP over Ethernet, the data on the physical layer is carried in Ethernet frames.

关系

  • S D U + P C I = P D U SDU+PCI=PDU SDU+PCI=PDU
    • 为了书写结构清晰,将上述的n-前缀用n@表示
      • n @ S D U + n @ P C I = n @ P D U n@SDU+n@PCI=n@PDU n@SDU+n@PCI=n@PDU
      • 另外,由层间关系,可以知道
        • n @ P D U = ( n − 1 ) @ S D U n@PDU=(n-1)@SDU n@PDU=(n1)@SDU
          • 也就是说,上一层(n)的PDU传给下一层(n-1)作为服务数据单元进行打包
          • 相邻层间的PDU和SDU的递推关系

review

传输层@网络层

  • Segment

    • A segment is the unit of end-to-end transmission in the TCP protocol.
    • A segment consists of a TCP header followed by application data.
    • A segment is transmitted by encapsulation inside an IP datagram.
  • IP Datagram

    • 和传输层的UDP协议的报文(Datagram)有所不同
    • IP协议是网络层(网际层)的,而且是专门指的TCP/IP4层模型
    • An IP datagram is the unit of end-to-end transmission in the IP protocol.
    • An IP datagram consists of an IP header followed by transport layer data, i.e., of an IP header followed by a message.
    • In the description of the internet layer , the unqualified term “datagram” should be understood to refer to an IP datagram.

网络层@数据链路层

  • Packet
    • A packet is the unit of data passed across the interface between the internet layer and the link layer.
    • It includes an IP header and data.
    • A packet may be a complete IP datagram or a fragment of an IP datagram.

数据链路层@物理层

  • Frame
    • A frame is the unit of transmission in a link layer protocol, and consists of a link-layer header followed by
      a packet.

用户数据在各层的封装

  • 4次头部封装

  • 总的来说,数据往越底层走,需要封装的内容就越多(处理的工序越多)

  • 应用程序添加的头部

  • TCP头部(传输层头部)

  • IP头部(网络层头部)

  • Ethernet头部和尾部(封装成帧)

    • 如果数据链路层局域网采用以太网技术,那么IP分组的大小不超过1500Byte(不足46Bytes时,需要数据链路层做填充处理)
    • 如果数据链路层采用的不是Ethernet,那么对IP分组的大小有其他要求
    • EtherNet 和各层数据报之间的大致关系:
      • CN_计算机网络体系结构概念@IP数据报(分组)结构@各层报文(PDU)之间的关系@PDU协议数据单元_第3张图片

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