通信网中分层的基本概念
网络协议的分层与通信原理解析
网络协议的分层与通信原理解析在当今信息时代，互联网已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
而互联网的正常运行离不开网络协议的支持。
网络协议是一套规范和约定，用于控制和管理数据在网络中的传输和交换。
为了更好地理解网络协议的工作原理，本文将对网络协议的分层结构和通信原理进行解析。
一、网络协议的分层结构网络协议的分层结构是将复杂的网络通信过程分解为若干层次，每一层都有特定的功能和任务。
这种层次化的结构使得网络协议的设计、实现和维护等工作更加高效和灵活。
目前，被广泛应用的网络协议体系结构是TCP/IP协议参考模型，该模型由四个层次组成，分别是应用层、传输层、网络层和数据链路层。
1. 应用层：应用层是网络协议分层结构中最高的一层，主要为用户提供各种网络应用服务。
常见的应用层协议包括HTTP、FTP、SMTP 等。
在这一层次上，数据被转化为适合传输的格式，并通过传输层向下传输。
2. 传输层：传输层负责提供可靠的端到端通信服务。
通常使用的传输层协议是TCP和UDP。
TCP（传输控制协议）提供可靠的数据传输和错误处理机制；UDP（用户数据报协议）则提供无连接和不可靠的数据传输。
3. 网络层：网络层是将数据从源主机发送到目的主机的核心部分。
网络层主要涉及的协议是IP（Internet协议），它负责将数据分组进行路由选择，并通过互联网将数据发送到目的地。
4. 数据链路层：数据链路层是将网络层提供的数据进行分组和封装，转化为适合物理介质传输的格式。
该层控制物理层的传输，保证数据的可靠传输。
二、网络协议的通信原理解析网络协议的通信原理主要是通过分层结构中各个层次之间的合作与协同实现的。
下面将依次对各个层次的通信原理进行解析。
1. 应用层通信原理：应用层主要通过使用特定的应用协议与运行在不同主机中的应用进程进行通信。
这些应用协议定义了数据的格式和交换规则。
在通信过程中，应用层向传输层发送请求报文，传输层将请求报文分解为更小的数据包，并为每个数据包添加传输控制信息。
移动网络基础知识(绝对内部资料哦)
HLR
GMSC
GMSC
HLR
网络基本知识及名词解释－GPRS网
GPRS网络基本概念
GPRS（General Packet Radio Service，通用无线分 组业务）作为第二代移动通信技术GSM向第三代移动通 信（3G）的过渡技术，是一种基于GSM的移动分组数 据业务。它突破了GSM网只能提供电路交换的思维定式 ，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行 部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并 不大，但得到的用户数据速率却相当可观。用户通过 GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务，包括收 发E-mail、进行Internet浏览等。
网络子系统（NSS）
• 网络子系统（NSS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理 所需的数据库功能, 由MSC、VLR、HLR、AUC、EIR功能实体组成。
网络基本知识及名词解释－GSM网
移动业务交换中心MSC
移动业务交换中心MSC：MSC是一个程控交换机，它为位于其MSC覆盖 地理区域内的移动台进行全部的交换功能，还参与分配无线资源，进行用 户移动性管理，如位置登记程序、切换程序等。 移动关口局GMSC：GSM系统可通过关口局GMSC实现与其他运营商多 种网络的互通。 长途汇接局TMSC：转接长途话务的交换机，包括一级汇接局TMSC1及 二级汇接局TMSC2
▪
▪ ▪ MS ▪ ▪ ▪
BTS BSC BTS
BSS
NSS
MSC/VLR
ISDN PLMN PSTN
HLR/AUC
网络基本知识及名词解释－GSM网
GSM系统的网络组成
移动台（MS） 基站子系统（BSS）
网络各层的功能
网络各层的功能
一、 物理层
物理层是七层协议最底层 ； 物理层向链路层提供面向连接的服务； 物理层屏蔽物理设备的差异 ； 物理层的功能是在 DTE 和 DCE 之间，为传输比特流所
需的物理层连接的激活、保持和去除提供机械的、电 气的、功能性和规程性的手段 ； 物理层局限自己的范围是在 DTE 与 DCE 之间的接口 ；
角度可以把网络分为五 层即应用层（A）、传 输层（T）、网络层 （N）、链路层（D）和 物理层（Ph），如图22 所示。
虚通信
A T N
PDU
A SAP
T
N
D
D
Ph
Ph 实通信
物理媒体
图2-2 网络的分层
概述
（2）分层的基本概念
一般各对等层的协议完成各层间的通信。 所有层间(包括物理层)的通信都是虚通信 。 只有物理媒体中实现的是实通信 。 各层间虚通信完成各层间协议数据单元（ Protocol Data Unit,PDU）的传输,如TPDU(Transmission PDU)和 NPDU(Network PDU)等。 上层靠下层的服务才能使通信完成 服务通过层间的服务访问点 （Service Access Point, SAP,如TSAP、NSAP等）作为接口 。
网络各层的功能
链路层流量控制有两种方法： A、停等协议 B、滑动窗口协议
停止等待协议
网络各层的功能
B、滑动窗口协议 发送窗口是若干序列号的组合。开始时，集合为空集，窗口尺寸为0，每当发送 一帧，窗口上限向前滑动一步；每当接收一帧，窗口下限向前滑动一步。当窗口 上下限之差为窗口最大尺寸时，发送端不再发送任何新的帧。这样，序号包含在 发送窗口内的帧为已发送出去的帧，但尚未收到响应帧。对于接收窗口，则只是 序号落在窗口内的帧才能被接收端接收，接收窗口的大小始终不变，仅当一个窗 口所包含的帧都收到后，接收窗口才向前滑动一个窗口大小的位置。如图2－７ 所示，W=4。
现代通信网
一．绪论1.通信网的定义：通信网是由一定数量的节点(包括终端节点、交换节点)和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。
2.通信网的构成要素：硬件：通信网由终端节点、交换节点、业务节点和传输系统构成，它们完成通信网的基本功能：接入、交换和传输。
软件：包括信令、协议、控制、管理、计费等，它们主要完成通信网的控制、管理、运营和维护，实现通信网的智能化。
3.通信网的基本结构：从功能的角度看，可分为三部分：业务网、传送网、支撑网业务网负责向用户提供各种通信业务；传送网负责按需为交换节点/业务节点之间的互连分配电路，在这些节点之间提供信息的透明传输通道，它还包含相应的管理功能；支撑网分为同步网、信令网、管理网。
4.通信网的交换技术：面向连接型两个通信节点间一次数据交换过程包含三个阶段：连接建立、数据传输和连接释放。
其中连接建立和连接释放阶段传递的是控制信息，用户信息则在数据传输阶段传输。
适用于大批量、可靠的数据传输业务，网络控制机制复杂。
无连接型数据传输前，不需要在源端和目的端之间先建立通信连接，就可以直接通信。
适用于突发性强、数据量少的数据传输业务。
5.网络分层的概念：1>网络分层的原因：可以降低网络设计的复杂度；方便异构网络设备间的互连互通；增强了网络的可升级性；促进了竞争和设备制造商的分工。
2>协议是指位于一个系统上的第N 层与另一个系统上的第N 层通信时所使用的规则和约定的集合。
一个通信协议主要包含以下内容：语法:协议的数据格式；语义:包括协调和错误处分组交换 电路交换 数据报 虚电路 帧中继 ATM 连接方式面向连接 无连接 面向连接 面向连接 面向连接 比特率固定 可变 可变 可变 可变 差错控制 不具备 具备 具备 只检错，不纠错 只对控制信息差错控制 信道资源使用方式 静态复用，利用率低 统计复用，利用率高 统计复用，利用率高 统计复用，利用率高 统计复用，利用率高 流量控制 无 较好 好 无 好 实时性 很好 差 较好 好 好 终端间的同步关系要求同步 异步 异步 异步 异步 最佳应用 实时话音业务 小批量，不可靠的数据业务 大批量、可靠的数据业务 局域网互连综合业务理的控制信息；时序:包括同步和顺序控制。
网络协议分层知识集锦：七层、四层、五层
一、概述OSI（Open System Interconnection）开放系统互连的七层协议体系结构：概念清楚，理论比较完整，但既复杂又不用。
TCP／IP四层体系结构：简单，易于使用。
五层原理体系结构：综合OSI 和TCP／IP 的优点，为了学术学习。
二、详述网络协议设计者不应当设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整的细节，而应把通信问题划分成多个小问题，然后为每一个小问题设计一个单独的协议。
这样做使得每个协议的设计、分析、时限和测试比较容易。
协议划分的一个主要原则是确保目标系统有效且效率高。
为了提高效率，每个协议只应该注意没有被其他协议处理过的那部分通信问题；为了主协议的实现更加有效，协议之间应该能够共享特定的数据结构；同时这些协议的组合应该能处理所有可能的硬件错误以及其它异常情况。
为了保证这些协议工作的协同性，应当将协议设计和开发成完整的、协作的协议系列（即协议族），而不是孤立地开发每个协议。
在网络历史的早期，国际标准化组织（ISO）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）共同出版了开放系统互联的七层参考模型。
一台计算机操作系统中的网络过程包括从应用请求（在协议栈的顶部）到网络介质（底部），OSI参考模型把功能分成七个分立的层次。
图1表示了OSI分层模型。
图1OSI七层参考模型OSI模型的七层分别进行以下的操作：第一层物理层第一层负责最后将信息编码成电流脉冲或其它信号用于网上传输。
它由计算机和网络介质之间的实际界面组成，可定义电气信号、符号、线的状态和时钟要求、数据编码和数据传输用的连接器。
如最常用的RS-232规范、10BASE-T的曼彻斯特编码以及RJ-45就属于第一层。
所有比物理层高的层都通过事先定义好的接口而与它通话。
如以太网的附属单元接口（AUI），一个DB-15连接器可被用来连接层一和层二。
第二层数据链路层数据链路层通过物理网络链路提供可靠的数据传输。
不同的数据链路层定义了不同的网络和协议特征，其中包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。
通信网络安全的分层及关键技术探究
网络 的结构 、通信 内容的不 同以及不同网络对安全防护的防 护 等 级 的不 同要 求 ， 可 以将 通 信 网 络 分 为 三个 层 次 ， 分别是 ： 业 务承载层 、 业务服务层、 业务信息层 。
首 先是 业 务 承 载 层 。该 层 在 移 动 网络 中最 为 普 及 ，涉 及
关键 词 ： 通 信 网络 ； 安全 防护 ； 网络 分 层
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ ３ ． ０ ８
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ３ — １ １ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ １ ０ ２ — ０ １
估 技 术 主 要 包 括 网管 数 据 完 整 性 鉴 别 技 术 、 网 管 节 点访 问控
ｌ通信 网络 的安全 层次 划分
通信 网络 的安全定义为：在实现借助通信 网络 实现 移动 通信 的过程 中传输的信号和信息受到其所属通信网络的安全 保护 ， 通信 内容不被泄露 、 通信交 易间的交换价值安全、 通信
网络 自身能 够 维 持 长 时 间 的稳 定 性 和 可 靠 性 。根 据 不 同 的 网
２ ０ １ ４ 年 第 ３ 期 （ 总第 １ ３ ５期）
信 息 通 信
Ｉ ＮＦ ＯＲＭ ＡＴ１ ０Ｎ ＆ Ｃ０Ｍ Ｍ ＵＮＩ Ｃ ＡＴ１ ０ＮＳ
２Ｏ１ ４
（ Ｓ ｕ ｍ ．Ｎ ｏ ｌ ３ ５ ）
通信 网络安全 的分层及 关键技术探 究
冯 枧瑞
（ 中 国人 民解 放 军 ９ ５ ８ ２ ６部 队 ， 上海 ２ ０ １ ４ １ ９ ）
络环境 以及传输信息 的具体Fra bibliotek征 ，维护通信网络安全可以从
建 立 通 信 网络 安 全 的分 层 着 手 ，根 据 不 同的 分 层 进 一 步 建 立 与 之 匹配 的信 息 安 全 防护 网络 和 措 施 。通 过 主 动 防 御 降 低通 信 过 程 中信 息泄 露 、 网络 威 胁 事 件 发 生 的 可 能 性 。 根 据 通 信
通信网络基础1-1
2020/4/28
西安邮电学院通信工程系 郭娟
通信网络举例（1）
2020/4/28
西安邮电学院通信工程系 郭娟
通信网络举例（2）
它 包 括 的 网 络 （ 通 常 称 为 子 网 ） 有 ： ATM 网 络 （Asynchronous Transfer Mode，异步转移模式） 、 X.25 分 组 数 据 网 、 PSTN/ISDN （ Public Switched Telephone Network / Integrated Service Digital Network）、移动通信网/卫星通信网、FDDI环网（Fiber Distributed Data Interface，光纤分布式数据接口）、局 域网及高速骨干核心网等。整个网络通过以WDM链路 （Wavelength Division Multiplexing）作为核心路由器的 高速通道，形成高速信息传输平台，将上述各子网互连 互通，可形成一个无缝覆盖的网络。
在该网络中，以分组作为载体来运载 不同类型的业务。这些业务可以是话 音、图像、视频，也可以是电子邮件、 Web业务等等。 为了向用户提供不同的服务，除通信 网络本身以外，网络中还挂有不同类 型的服务器，如S1、S2、S3等。因 此在通信网中，通信的双方可以是人 与人、机器与机器、人与机器等，通 信的形式既可以是一个用户对一个用 户，也可以是一个用户对多个用户或 多个用户对多个用户。
GPRS/CDMA链路
高速上网： 支持GPRS class 8; 支持最高53.6Kbps的下载速度。 双频支持：GSM双频 （900MHz/1.8GHz） CDMA上网卡：数据传输速率最 高达256Kbps，实际接入速度平 均可达每秒233Kbps，网速是 GPRS的3-4倍，CDMA网络升级 到3G,无需更换设备 速度更可高 达1.9MBps
通信网络组成
1.3通信网的拓Biblioteka 结构一、网型（6）复合型：将前面的所有特点结合在一起 二、通信网的功能 1、网络发送结点与目的结点之间确实存在物理传输媒介，为通信双方提 供信息交换通路 2、协议变换：具有不同字符、码型、格式、信令、控制方式的终端用户 能互相得到信息 3、寻址：被传输的信息表明地址，具备寻址能力，正确达到目的地 4、路由选择：始结点和目的地结点间选择一条最佳的通道 5、差错控制：差错控制是在数字通信中利用编码方法对传输中产生的差 错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。 6、分组装拆：将来自异步终端（非分组终端）的字符信息去掉起止比特 后组装成分组，送入分组交换网。在接收端再还原分组信息为字符， 发送给用户终端。随着分组技术的发展，RSU与PAD的功能基本相同。 三、网与交换 1、全连交换：不用交换，用户各自与其他任何用户都存在直达的电路网 上，例如卫星
SMTP：MTP 是一种提供可靠且有效电子邮件传输的协议。 SMTP 是建立在 FTP 文件传输服务上的一种邮件服务， 主要用于传输系统之间的邮件信息并提供来信有关的通知。
根据网络通信的功能要求，它把通信过程分为七层，分别为物理层、 数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，每层都规 定了完成的功能及相应的协议。
（1）物理层：这是整个OSI参考模型的最低层，它的任务就是提供网络的物理 连接。所以，物理层是建立在物理介质上（而不是逻辑上的协议和会话）， 它提供的是机械和电气接口。主要包括电缆、物理端口和附属设备，如双绞 线、同轴电缆、接线设备（如网卡等）、串口和并口等在网络中都是工作在 这个层次的。 物理层提供的服务包括：物理连接、物理服务数据单元顺序化（接收物理实体收 到的比特顺序，与发送物理实体所发送的比特顺序相同）和数据电路标识。 注、双绞线：是由两条相互绝缘的导线按照一定的规格互相缠绕（一般以顺时针 缠绕）在一起而制成的一种通用配线，属于信息通信网络传输介质。双绞线 过去主要是用来传输模拟信号的，但现在同样适用于数字信号的传输。 （2）数据链路层：数据链路层是建立在物理传输能力的基础上，以帧为单位传 输数据，它的主要任务就是进行数据封装和数据链接的建立。封装的数据信 息中，地址段含有发送节点和接收节点的地址，控制段用来表示数据连接帧 的类型，数据段包含实际要传输的数据，差错控制段用来检测传输中帧出现 的错误。 具体讲，数据链路层的功能包括：数据链路连接的建立与释放、构成数据链路 数据单元、数据链路连接的分裂、定界与同步、顺序和流量控制和差错的检 测和恢复等方面。
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通信网中分层的基本概念
通信网络中的分层是基于不同的功能和任务将系统划分为不同层次的概念。
每一层都有自己的特定功能，并通过接口与相邻的层进行通信。
分层的基本概念包括：
1. 层次结构：通信网络按照功能和任务被划分为不同的层次，每个层次负责特定的功能。
层次结构方便了系统的设计、开发和维护。
2. 接口：每一层都有定义了与其他层之间交换信息的接口。
接口规定了消息格式、协议和传输方式等。
3. 协议：协议是各层之间通信和交换信息的规则和约定。
每一层都有自己的协议，通过协议实现了信息的传递和处理。
4. 封装：通信网络中的数据被封装成一个个数据包，在每一层都添加了特定的头部和尾部信息。
数据包从上层逐层封装，直到到达底层进行传输。
5. 分工合作：每一层都负责特定的功能，通过分工合作实现了整个系统的功能。
每一层的任务相对独立，并且在协议的约束下进行工作。
6. 数据传输：分层结构的最底层是物理层，负责数据的传输和接收。
上层的数据通过逐层封装传递到物理层，然后通过物理链路传输到相邻的节点。
通过分层的概念，通信网络可以模块化设计，提高系统的稳定性和可靠性，并且简化了系统的开发和维护。
不同层之间的接口和协议规范化了通信过程，确保了数据的正确和高效传输。