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1、 1999, Cisco Systems, Inc. 2-1第二章第二章OSI层次模型层次模型 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-2本章目标本章目标通过本章的学习，您应该掌握以下内容通过本章的学习，您应该掌握以下内容: 掌握掌握OSI分层模型分层模型 描述数据在源和目标设备间的传送过程描述数据在源和目标设备间的传送过程 清楚集线器、交换机和路由器在网络中担当的角清楚集线器、交换机和路由器在网络中担当的角色和功能；懂得在什么情况下该用什么样的设备色和功能；懂得在什么情况下该用什么样的设备 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-3标准化组织标
2、准化组织ISOISO:国际标准化组织国际标准化组织 ( International Organization for Standardization )OSI:开放系统互联开放系统互联 ( open system interconnection )20世纪世纪70年代后期，年代后期，ISO创建创建OSI参考模型，参考模型，希望不同供应商的网络能够相互协同工作，希望不同供应商的网络能够相互协同工作，但迄今为止，这仍然是一个伟大的目标！但迄今为止，这仍然是一个伟大的目标！ 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-4网络分层的优点网络分层的优点层层 layer：描述了所有需求
3、的有效的通讯过程，并描述了所有需求的有效的通讯过程，并把这些过程逻辑上的组叫做层。把这些过程逻辑上的组叫做层。分层的优点：分层的优点：1.促进标准化工作促进标准化工作,允许各个供应商进行开发允许各个供应商进行开发.2.各层间相互独立各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元把网络操作分成低复杂性单元.3.灵活性好灵活性好,某一层变化不会影响到别层，设计者可某一层变化不会影响到别层，设计者可专心设计和开发模块功能专心设计和开发模块功能.4.各层间通过一个接口在相邻层上下通信各层间通过一个接口在相邻层上下通信 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-5OSI 模式模式 概述
4、概述应用层应用层 (高高) 会话层会话层表示层表示层应用层应用层 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-6OSI 模式模式数据流层数据流层传输层传输层数据链路层数据链路层网络层网络层物理层物理层应用层应用层 (高高) 会话层会话层表示层表示层应用层应用层 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-7应用层作用应用层作用Telnet SMTPHTTP FTP用户接口用户接口例子例子应用层应用层 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-8Telnet SMTPHTTP FTP ASCIIEBCDICJPEG用户接口用户接口数据
5、表示数据表示加密等特殊处理过程加密等特殊处理过程例子例子表示层表示层应用层应用层应用层作用应用层作用 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-9TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEG保证不同应用间的数据区保证不同应用间的数据区分分用户接口用户接口数据表示数据表示加密等特殊处理过程加密等特殊处理过程Operating System/Application Access Scheduling例子例子会话层会话层表示层表示层应用层应用层应用层作用应用层作用 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-10保证不同应用间的数据区保证不同应用间的数
6、据区分分用户接口用户接口数据表示数据表示加密等特殊处理过程加密等特殊处理过程TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEGOperating System/Application Access Scheduling传输层传输层数据链路层数据链路层网络层网络层物理层物理层例子例子会话层会话层表示层表示层应用层应用层应用层作用应用层作用 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-11数据流层的作用数据流层的作用EIA/TIA-232V.35例子例子物理层物理层 设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流 说明电压、线速和线缆等说明电压、线速和线缆等 1999, Cisc
7、o Systems, Inc. ICND2-12802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35例子例子数据流层的作用数据流层的作用数据链路层数据链路层物理层物理层 将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合成帧 用用MAC地址访问介质地址访问介质 错误发现但不能纠正错误发现但不能纠正 设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流 说明电压、线速和线缆等说明电压、线速和线缆等 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-13802.3 / 802.2HDLC&PPPEIA/TIA-232V.35IPIPX例子例子数据流层的作用数据流层的作用网络层网
8、络层 数据链路层数据链路层物理层物理层 将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合成帧 用用MAC地址访问介质地址访问介质 错误发现但不能纠正错误发现但不能纠正 设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流 说明电压、线速和线缆等说明电压、线速和线缆等提供路由器用来决定路径的逻辑寻址提供路由器用来决定路径的逻辑寻址 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-14TCPUDPSPX802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX例子例子数据流层的作用数据流层的作用 传输层传输层 数据链路层数据链路层物理层物理层 可靠或不可靠的数据传输可靠
9、或不可靠的数据传输 数据重传前的错误纠正数据重传前的错误纠正 将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合成帧 用用MAC地址访问介质地址访问介质 错误发现但不能纠正错误发现但不能纠正 设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流 说明电压、线速和线缆等说明电压、线速和线缆等网络层网络层提供路由器用来决定路径的逻辑寻址提供路由器用来决定路径的逻辑寻址 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-15TCPUDPSPX802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX表示层表示层应用层应用层会话层会话层例子例子数据流层的作用数据流层的作用 可靠
10、或不可靠的数据传输可靠或不可靠的数据传输 数据重传前的错误纠正数据重传前的错误纠正 将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合成帧 用用MAC地址访问介质地址访问介质 错误发现但不能纠正错误发现但不能纠正 设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流 说明电压、线速和线缆等说明电压、线速和线缆等传输层传输层 数据链路层数据链路层物理层物理层网络层网络层提供路由器用来决定路径的逻辑寻址提供路由器用来决定路径的逻辑寻址 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-16PDUPDU（protocol data unit):每一层使用自己层的协每一层使用自己层的协议和别的
11、系统的对应层相互通信，协议层的协议在议和别的系统的对应层相互通信，协议层的协议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。对等层之间交换的信息叫协议数据单元。上层上层 : messagetransport layer : segmentNetwork layer: packetData-link layer: FramePhysical layer: bit 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-17封装与解封装封装与解封装封装封装 （ encapsulate/encapsulation）：）：数数据要通过网络进行传输，要从高层一层一层据要通过网络进行传输，要从高层一层一层
12、的向下传送，如果一个主机要传送数据到别的向下传送，如果一个主机要传送数据到别的主机，先把数据装到一个特殊协议报头中的主机，先把数据装到一个特殊协议报头中，这个过程叫，这个过程叫-封装封装封装分为：切片和加控制信息封装分为：切片和加控制信息解封装：上述的逆向过程解封装：上述的逆向过程 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-18上层数据上层数据LLC 头头 + IP + TCP + 上层数据上层数据MAC 头头IP + TCP +上层数据上层数据LLC 头头TCP+上层数据上层数据IP 头头上层数据上层数据TCP 头头0101110101001000010传输层传输层 数
13、据链路层数据链路层物理层物理层 网络层网络层 表示层表示层应用层应用层会话层会话层封装过程封装过程LLC 头头IP 头头FCSFCS 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-19上层数据上层数据LLC 头头 + IP + TCP + 上层数据上层数据MAC 头头IP + TCP +上层数据上层数据LLC 头头TCP+上层数据上层数据IP 头头上层数据上层数据TCP 头头0101110101001000010传输层传输层 数据链路层数据链路层物理层物理层 网络层网络层 表示层表示层应用层应用层会话层会话层解封装过程解封装过程 1999, Cisco Systems, In
14、c. ICND2-20数据传输过程数据传输过程通通 信信 介介 质质应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据连路层数据连路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据连路层数据连路层物理层物理层网络层数据连路层物理层通通 信信 介介 质质传输层协议会话层协议表示层协议应用层协议端系统端系统A A端系统端系统B B 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-21定义定义 介质类型介质类型 连接器类型连接器类型 信令类型信令类型Ethernet802.3V.35物理层物理层EIA/TIA-232物理层功能物理层功能 1
15、999, Cisco Systems, Inc. ICND2-22Ethernet/802.3的物理层的物理层集线器集线器多个主机多个主机主机主机10Base2细缆以太网细缆以太网10Base5粗缆以太网粗缆以太网10BaseT双绞线双绞线 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-23物理层设备物理层设备集线器集线器 中继器中继器 编码编码解码器解码器 传输介质连接器传输介质连接器 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-24ABCD物理层物理层 所有设备在同一冲突域所有设备在同一冲突域 所有设备在同一广播域所有设备在同一广播域 所有设备共享相同
16、的带宽所有设备共享相同的带宽集线器运行在物理层集线器运行在物理层 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-25冲突域冲突域 广播域广播域 冲突冲突 （collision）：）：在以太网中，当两个节在以太网中，当两个节点同时传输数据时，从两个设备发出的帧将点同时传输数据时，从两个设备发出的帧将会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏被破坏冲突域（冲突域（collision domain）一个支持共享一个支持共享介质的网段介质的网段广播域广播域 (broadcast domain)：广播帧传输广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定
17、边界（因的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为为router不转发广播）不转发广播） 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-26集线器：同一个冲突域集线器：同一个冲突域 接入设备越多冲突机率越大接入设备越多冲突机率越大 用用CSMA/CD技术技术 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-27CSMA/CD技术技术载波侦听多路访问载波侦听多路访问/冲突检测冲突检测 CSMA/CD（carrier sense multiple access/collision detect)：一种介质访问的控制方法，当在同：一种介质访问的控制方法，当在同一个共享
18、网络中的不同节点同时传送数据包一个共享网络中的不同节点同时传送数据包时，不可避免的会产生冲突，而时，不可避免的会产生冲突，而CSMA/CD机机制就是用来解决这种冲突问题制就是用来解决这种冲突问题 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-28CSMA/CD工作原理工作原理当一个节点想在网络中发送数据时，它首先检查线当一个节点想在网络中发送数据时，它首先检查线路上是否有其他主机的信号在传送：如果有，说明路上是否有其他主机的信号在传送：如果有，说明其他主机在发送数据，自己则利用退避算法等一会其他主机在发送数据，自己则利用退避算法等一会再试图发送；如果线路上没有其他主机的信号，
19、自再试图发送；如果线路上没有其他主机的信号，自己就将数据发送出去，同时，不停的监听线路，以己就将数据发送出去，同时，不停的监听线路，以确信其他主机没有发送数据，如果检测到有其他信确信其他主机没有发送数据，如果检测到有其他信号，自己就发送一个号，自己就发送一个JAM阻塞信号，通知网段上的阻塞信号，通知网段上的其他节点停止发送数据，这时，其他节点也必须采其他节点停止发送数据，这时，其他节点也必须采用退避算法等一会再试图发送。用退避算法等一会再试图发送。 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-29CSMA/CD重要特性重要特性 使用使用 CSMA/CD CSMA/CD 协议
20、的以太网不能进行全双工通信协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）而只能进行双向交替通信（半双工通信） 每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性遭遇碰撞的可能性 这种这种发送的不确定发送的不确定性使整个以太网的平均通信量性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率远小于以太网的最高数据率 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-30定义定义 源和目标的物理地址源和目标的物理地址 与帧关联的高层协议与帧关联的高层协议 (Service Access Point) 网络拓扑网络拓扑
21、帧顺序帧顺序 数据流控制数据流控制 有向或无向连接有向或无向连接数据链路层数据链路层物理层物理层EIA/TIA-232v.35EthernetFrame RelayHDLC802.2802.3数据链路层功能数据链路层功能 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-31MAC子层子层MAC子层（子层（media access control):负责负责MAC寻址寻址和定义介质访问控制方法和定义介质访问控制方法MAC子层一般的访问控制方式：子层一般的访问控制方式：1。争用式：冲突不可避免；。争用式：冲突不可避免； CSMA/CD ；FCFS（first come first
22、service)2。轮流式：访问时间可预见，不发生冲突；但是。轮流式：访问时间可预见，不发生冲突；但是要有要有Token 令牌令牌MAC子层协议有：子层协议有：802.3 802.5 FDDI（fiber distributed data interface)这三个这三个LAN技术的不同技术的不同在于帧结构和访问机制的不同在于帧结构和访问机制的不同 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-32LLC子层子层LLC子层（子层（logical link control):为上层协议为上层协议提供提供SAP 服务访问点，并为数据加上控制信服务访问点，并为数据加上控制信息息LL
23、C子层协议：子层协议：802.2 802.2协议只在协议只在LLC子层，为以太网和令牌环子层，为以太网和令牌环网提供了通用功能网提供了通用功能 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-33SAP服务访问点服务访问点SAP（ Service Access Point服务访问点服务访问点）：）：LLC子层为了网络层的各种协议提供服务，子层为了网络层的各种协议提供服务，而上层可能运行不同协议，为区分不同上层而上层可能运行不同协议，为区分不同上层协议的数据，要采用服务访问点协议的数据，要采用服务访问点 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-34数据数据
24、源地址源地址FCS长度长度目标地址目标地址可变长可变长26640000.0C xx.xxxx厂商自己分配厂商自己分配IEEE 分配分配MAC子层子层- 802.3前导符前导符Ethernet II 在这在这里用里用 “Type”指指明上层协议，所明上层协议，所以不用以不用 802.2.MAC 地址地址8# 字节字节数据链路层功能数据链路层功能( (续续) ) 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-35数据数据目标目标 SAP源源 SAP数据数据源地址源地址FCS长度长度目标地址目标地址可变长可变长11802.2 (SAP)MAC子层子层 - 802.3Ctrl1 or
25、 232前导符前导符数据数据目标目标 SAPAA源源 SAPAA可变长可变长11802.2 (SNAP)Ctrl031 or 2OROUI ID类型类型数据链路层功能数据链路层功能( (续续) ) 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-36 每段有自己的冲突域每段有自己的冲突域 所有的段都在同一广播域所有的段都在同一广播域数据链路层数据链路层或或123124交换机和桥运行在链路层交换机和桥运行在链路层 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-37交换机交换机 每段有自己的冲突域每段有自己的冲突域 广播信息向所有段转发广播信息向所有段转发缓冲区缓
26、冲区交换交换 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-38 定义与指定协议相关联定义与指定协议相关联的源和目标逻辑地址的源和目标逻辑地址 定义通过网络的路径定义通过网络的路径 多链路连接多链路连接网络层网络层IP, IPX数据链路层数据链路层物理层物理层EIA/TIA-232v.35Ethernet帧中继帧中继HDLC802.2802.3网络层功能网络层功能 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-39数据数据源地址源地址目标地址目标地址IP头头172.15.1.1主机号主机号网络号网络号 逻辑地址逻辑地址网络层端接设备的数据包网络层端接设备的数
27、据包网络层功能网络层功能( (续续) ) 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-40路由表路由表目标网络目标网络 端口端口距离距离124S0S0E01001.04.01.3E04.3S02.2E02.1S04.14.21.11.2路由表路由表目标网络目标网络 端口端口距离距离124E0S0S0001 逻辑地址提供分层结构的网络逻辑地址提供分层结构的网络 需要的配置需要的配置 利用配置信息来识别到达目标网络的路径利用配置信息来识别到达目标网络的路径网络层功能网络层功能( (续续) ) 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-41路由器：运行在网络
28、层路由器：运行在网络层广播信息控制广播信息控制多点发送信息控制多点发送信息控制路径优化路径优化流量管制流量管制逻辑寻址逻辑寻址提供提供WAN连接连接 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-42路由器提供远程访问服务路由器提供远程访问服务因特网因特网家庭办公用户家庭办公用户分部分部调制解调器调制解调器 或或 ISDN适配卡适配卡移动用户移动用户公司总部公司总部 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-43 区分不同的上层应用区分不同的上层应用 建立应用间的端到端连接建立应用间的端到端连接 定义流量控制定义流量控制 为数据传输提供可靠或不可为数据传
29、输提供可靠或不可靠的连接服务靠的连接服务网络层网络层IPXIP传输层传输层SPXTCPUDP传输层功能传输层功能 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-44同步请求同步请求回应同步请求回应同步请求, 同步请求同步请求回应同步请求回应同步请求数据传输数据传输(传输数据段传输数据段)发送方发送方接收方接收方可靠的传输层功能可靠的传输层功能 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-45OSIOSI模型的意义模型的意义 提供了网络间互连的参考模型提供了网络间互连的参考模型 成为实际网络建模、设计的重要参考工具和理论依据成为实际网络建模、设计的重要参考工
30、具和理论依据 OSI/RM OSI/RM的思想为我们提供了进行网络设计与分析的方法的思想为我们提供了进行网络设计与分析的方法（实际的网络几乎都是分层结构，功能分层，协议分层，只（实际的网络几乎都是分层结构，功能分层，协议分层，只是根据实际需要，层次有多有少。模块化的结构便于同时开是根据实际需要，层次有多有少。模块化的结构便于同时开发、升级换代，维护管理）发、升级换代，维护管理） 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-46OSIOSI模型的缺陷模型的缺陷 许多功能在多个层次重复，有冗余感（如流控，差错控制等）许多功能在多个层次重复，有冗余感（如流控，差错控制等） 各层功
31、能分配不均匀（链路、网络层任务重，会话层任务轻）各层功能分配不均匀（链路、网络层任务重，会话层任务轻） 功能和服务定义复杂，很难产品化功能和服务定义复杂，很难产品化 （实际应用中几乎没有完全按（实际应用中几乎没有完全按OSIOSI七层模型设计的产品）七层模型设计的产品） 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-47集线器集线器桥桥交换机交换机路由器路由器冲突域冲突域1 4 4 4 广播域广播域1 1 1 4 网络设备的域网络设备的域 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-48本章总结本章总结通过本章的学习，您应该掌握以下内容通过本章的学习，您应
32、该掌握以下内容: 掌握掌握OSI层次模型各层的主要功能层次模型各层的主要功能 描述数据在源和目标设备间的传送过程描述数据在源和目标设备间的传送过程 清楚集线器、交换机和路由器在网络中担当的角色清楚集线器、交换机和路由器在网络中担当的角色和功能；懂得在什么情况下该用什么样的设备和功能；懂得在什么情况下该用什么样的设备 1999, Cisco Systems, Inc. ICND2-491. 在网络环境下应用在网络环境下应用 OSI 模式有什么优点模式有什么优点?2. 描述数据封装的过程。描述数据封装的过程。3. 集线器、交换机、路由器和广播域、冲突集线器、交换机、路由器和广播域、冲突域域?问题回顾问题回顾