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1、第二章OSI层次模型主讲人：ALLEN本章目标通过本章的学习，您应该掌握以下内容:掌握OSI分层模型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和功能；懂得在什么情况下该用什么样的设备标准化组织ISOISO:国际标准化组织 ( International Organization for Standardization )OSI:开放系统互联 ( open system interconnection )20世纪70年代后期，ISO创建OSI参考模型，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！网络分层的优点层 layer：描述了
2、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。分层的优点：1.促进标准化工作,允许各个供应商进行开发.2.各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元.3.灵活性好,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.4.各层间通过一个接口在相邻层上下通信OSI 模式 概述应应用用层层 (高高) 会会话话层层表表示示层层应应用用层层OSI 模式数数据据流流层层传传输输层层数数据据链链路路层层网网络络层层物物理理层层应应用用层层 (高高) 会会话话层层表表示示层层应应用用层层应用层作用Telnet SMTPHTTP FTP用用户户接接口口例例子子应应用用层层Telnet SMTPH
3、TTP FTP ASCIIEBCDICJPEG用用户户接接口口数数据据表表示示加加密密等等特特殊殊处处理理过过程程例例子子表表示示层层应应用用层层应用层作用TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEG保保证证不不同同应应用用间间的的数数据据区区分分用用户户接接口口数数据据表表示示加加密密等等特特殊殊处处理理过过程程Operating System/Application Access Scheduling例例子子会会话话层层表表示示层层应应用用层层应用层作用保保证证不不同同应应用用间间的的数数据据区区分分用用户户接接口口数数据据表表示示加加密密等等特特殊殊处处理理过过程程TelnetHT
4、TPASCIIEBCDICJPEGOperating System/Application Access Scheduling传传输输层层数数据据链链路路层层网网络络层层物物理理层层例例子子会会话话层层表表示示层层应应用用层层应用层作用数据流层的作用EIA/TIA-232V.35例例子子物物理理层层 设设备备间间接接收收或或发发送送比比特特流流说说明明电电压压、线线速速和和线线缆缆等等802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35例例子子数据流层的作用数数据据链链路路层层物物理理层层 将将比比特特组组合合成成字字节节进进而而组组合合成成帧帧用用MAC地地址址访访问问介介质质错
5、错误误发发现现但但不不能能纠纠正正设设备备间间接接收收或或发发送送比比特特流流说说明明电电压压、线线速速和和线线缆缆等等802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX例例子子数据流层的作用网网络络层层 数数据据链链路路层层物物理理层层将将比比特特组组合合成成字字节节进进而而组组合合成成帧帧用用MAC地地址址访访问问介介质质错错误误发发现现但但不不能能纠纠正正设设备备间间接接收收或或发发送送比比特特流流说说明明电电压压、线线速速和和线线缆缆等等提提供供路路由由器器用用来来决决定定路路径径的的逻逻辑辑寻寻址址TCPUDPSPX802.3 / 802.2HDLCEIA/T
6、IA-232V.35IPIPX例例子子数据流层的作用 传传输输层层 数数据据链链路路层层物物理理层层 可可靠靠或或不不可可靠靠的的数数据据传传输输数数据据重重传传前前的的错错误误纠纠正正将将比比特特组组合合成成字字节节进进而而组组合合成成帧帧用用MAC地地址址访访问问介介质质错错误误发发现现但但不不能能纠纠正正设设备备间间接接收收或或发发送送比比特特流流说说明明电电压压、线线速速和和线线缆缆等等网网络络层层提提供供路路由由器器用用来来决决定定路路径径的的逻逻辑辑寻寻址址TCPUDPSPX802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX表表示示层层应应用用层层会会话话层
7、层例例子子数据流层的作用可可靠靠或或不不可可靠靠的的数数据据传传输输数数据据重重传传前前的的错错误误纠纠正正将将比比特特组组合合成成字字节节进进而而组组合合成成帧帧用用MAC地地址址访访问问介介质质错错误误发发现现但但不不能能纠纠正正设设备备间间接接收收或或发发送送比比特特流流说说明明电电压压、线线速速和和线线缆缆等等传传输输层层 数数据据链链路路层层物物理理层层网网络络层层提提供供路路由由器器用用来来决决定定路路径径的的逻逻辑辑寻寻址址PDUPDU（protocol data unit):每一层使用自己层的协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。上层
8、 : messagetransport layer : segmentNetwork layer: packetData-link layer: FramePhysical layer: bit封装与解封装封装 （ encapsulate/encapsulation）：数据要通过网络进行传输，要从高层一层一层的向下传送，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，这个过程叫-封装解封装：上述的逆向过程上上层层数数据据LLC 头头 + IP + TCP + 上上层层数数据据MAC 头头IP + TCP +上上层层数数据据LLC 头头TCP+上上层层数数据据IP 头头上上层层
9、数数据据TCP 头头0101110101001000010传传输输层层 数数据据链链路路层层物物理理层层 网网络络层层 表表示示层层应应用用层层会会话话层层封装过程LLC 头头IP 头头FCSFCS上上层层数数据据LLC 头头 + IP + TCP + 上上层层数数据据MAC 头头IP + TCP +上上层层数数据据LLC 头头TCP+上上层层数数据据IP 头头上上层层数数据据TCP 头头0101110101001000010传传输输层层 数数据据链链路路层层物物理理层层 网网络络层层 表表示示层层应应用用层层会会话话层层解封装过程数据传输过程通通 信信 介介 质质应应用用层层表表示示层层会会
10、话话层层传传输输层层网网络络层层数数据据连连路路层层物物理理层层应应用用层层表表示示层层会会话话层层传传输输层层网网络络层层数数据据连连路路层层物物理理层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端系系统统A A端端系系统统B B定定义义介介质质类类型型连连接接器器类类型型 信信令令类类型型Ethernet802.3V.35物物理理层层EIA/TIA-232物理层功能Ethernet/802.3的物理层集集线线器器多多个个主主机机主主机机10Base2细细缆缆以以太太网网10Base5粗粗缆缆以以太太网网10BaseT双双绞绞线线物理层设备集线器
11、中继器 编码解码器 传输介质连接器ABCD物物理理层层 所所有有设设备备在在同同一一冲冲突突域域所所有有设设备备在在同同一一广广播播域域所所有有设设备备共共享享相相同同的的带带宽宽集线器运行在物理层冲突域 广播域 冲突 （collision）：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会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏冲突域（collision domain）一个支持共享介质的网段广播域 (broadcast domain)：广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为router不转发广播）集线器：同一个冲突域接接入入设设备备越越多多冲冲突突机机率率越越大大用
12、用CSMA/CD技技术术CSMA/CD技术载波侦听多路访问/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CSMA/CD机制就是用来解决这种冲突问题CSMA/CD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，以确信其他主机没有发送数据，如果检测到有
13、其他信号，自己就发送一个JAM阻塞信号，通知网段上的其他节点停止发送数据，这时，其他节点也必须采用退避算法等一会再试图发送。CSMA/CD重要特性 使用 CSMA/CD 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） 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 这种发送的不确定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定定义义源源和和目目标标的的物物理理地地址址与与帧帧关关联联的的高高层层协协议议 (Service Access Point)网网络络拓拓扑扑 帧帧顺顺序序数数据据流流控控制制有有向向或或无无向向连连接接数数据据链链路路层层物物理理层层
14、EIA/TIA-232v.35EthernetFrame RelayHDLC802.2802.3数据链路层功能MAC子层MAC子层（media access control):负责MAC寻址和定义介质访问控制方法MAC子层一般的访问控制方式：1。争用式：冲突不可避免； CSMA/CD ；FCFS（first come first service)2。轮流式：访问时间可预见，不发生冲突；但是要有Token 令牌MAC子层协议有：802.3 802.5 FDDI（fiber distributed data interface)这三个LAN技术的不同在于帧结构和访问机制的不同LLC子层LLC子层（
15、logical link control):为上层协议提供SAP 服务访问点，并为数据加上控制信息LLC子层协议：802.2 802.2协议只在LLC子层，为以太网和令牌环网提供了通用功能SAP服务访问点SAP（ Service Access Point服务访问点）：LLC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，为区分不同上层协议的数据，要采用服务访问点数数据据源源地地址址FCS长长度度目目标标地地址址可可变变长长26640000.0C xx.xxxx厂厂商商自自己己分分配配IEEE 分分配配MAC子子层层- 802.3前前导导符符Ethernet II 在在这这里里用用 “
16、Type”指指明明上上层层协协议议，所所以以不不用用 802.2.MAC 地地址址8# 字字节节数据链路层功能(续)数数据据目目标标 SAP源源 SAP数数据据源源地地址址FCS长长度度目目标标地地址址可可变变长长11802.2 (SAP)MAC子子层层 - 802.3Ctrl1 or 232前前导导符符数数据据目目标标 SAPAA源源 SAPAA可可变变长长11802.2 (SNAP)Ctrl031 or 2OROUI ID类类型型数据链路层功能(续)每每段段有有自自己己的的冲冲突突域域所所有有的的段段都都在在同同一一广广播播域域数数据据链链路路层层或或123124交换机和桥运行在链路层交换
17、机每每段段有有自自己己的的冲冲突突域域广广播播信信息息向向所所有有段段转转发发缓缓冲冲区区交交换换定定义义与与指指定定协协议议相相关关联联的的源源和和目目标标逻逻辑辑地地址址定定义义通通过过网网络络的的路路径径多多链链路路连连接接网网络络层层IP, IPX数数据据链链路路层层物物理理层层EIA/TIA-232v.35Ethernet帧帧中中继继HDLC802.2802.3网络层功能数数据据源源地地址址目目标标地地址址IP 头头172.15.1.1主主机机号号网网络络号号逻逻辑辑地地址址网网络络层层端端接接设设备备的的数数据据包包网络层功能(续)路路由由表表目目标标网网络络 端端口口距距离离12
18、4S0S0E01001.04.01.3E04.3S02.2E02.1S04.14.21.11.2路路由由表表目目标标网网络络 端端口口距距离离124E0S0S0001逻逻辑辑地地址址提提供供分分层层结结构构的的网网络络需需要要的的配配置置利利用用配配置置信信息息来来识识别别到到达达目目标标网网络络的的路路径径网络层功能(续)路由器：运行在网络层广播信息控制多点发送信息控制路径优化流量管制逻辑寻址提供WAN连接路由器提供远程访问服务因因特特网网家家庭庭办办公公用用户户分分部部调调制制解解调调器器 或或 ISDN适适配配卡卡移移动动用用户户公公司司总总部部区区分分不不同同的的上上层层应应用用建建立
19、立应应用用间间的的端端到到端端连连接接定定义义流流量量控控制制 为为数数据据传传输输提提供供可可靠靠或或不不可可靠靠的的连连接接服服务务网网络络层层IPXIP传传输输层层SPXTCPUDP传输层功能同同步步请请求求回回应应同同步步请请求求, 同同步步请请求求回回应应同同步步请请求求数数据据传传输输(传传输输数数据据段段)发发送送方方接接收收方方连连连连接接接接建建建建立立立立可靠的传输层功能OSI模型的意义 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 OSI/RM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，只是根据
20、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）OSI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） 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 （实际应用中几乎没有完全按OSI七层模型设计的产品）集集线线器器桥桥交交换换机机路路由由器器冲冲突突域域1 4 4 4 广广播播域域1 1 1 4 网络设备的域本章总结通过本章的学习，您应该掌握以下内容:掌握OSI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1. 在网络环境下应用 OSI 模式有什么优点?2. 描述数据封装的过程。3. 集线器、交换机、路由器和广播域、冲突域?问题回顾