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1、第三章OSI模型简介 计算机网络是一个非常复杂的系统，相互通信的计算机系统必须高度协调工作才能进行，为了减少协议设计及实现的复杂性，网络协议按分层的方式来组织。各层之间相互独立灵活性好，某一层的变化不会影响其他层促进标准化工作使网络易于维护和实现3.1 OSI模型（开放系统互联）ISO和OSI 早期开发的局域网、城域网、广域网在许多方面都是混乱的。逐渐地，由于使用不同技术规范，网络之间进行相互通信就变得困难起来。为解决这一问题，国际标准化组织（ISO）通过研究 DECNET,SNA和 TCP/IP等网络方案。于1984年发表了OSI（开放系统互联）参考模型。通过建立OSI模型，国际标准化组织向
2、厂商提供了一系列标准，以保证世界上许多公司提供的不同类型的网络技术之间具有兼容性和互操作性源端、目的端和数据包 数据分组是较小的、容易传输的单元，数据被分解为这样的单元以便在源端和目的端之间进行传输以较小的分组来传输数据有以下几个优点：l网络上的计算机可以轮流发送分组，而且有较多数据要传输的计算机不会对网络的带宽造成垄断l如果网络通信被中断并且丢失了一个分组，只是小部分数据会被重传，而不会重传整个文件l根据网络结构和链路类型，每个分组可以采取一个不同路径以到达目标设备。这样，如果一个路径变得拥挤或者速度变慢，后续的分组可以采取一条效率更高的途径。协议 Protocol协议（Protocol)就
3、是一组规范或约定，通过这些规范或约定确定数据的格式和传输。三要素：语义、语法、规则一台计算机的第N层可以和另一台计算机的第N层通讯，规定它们之间通讯的规范或约定称为第N层协议网络通讯的层次结构OSI的七层模型OSI分层的优点将网络通讯分解成较小的、较简单的部分将网络各组成部分标准化，是不同的厂商可以提供相应的技术开发和支持工作允许运行在不同网络类型的网络硬件和软件可以相互通讯防止因为一层的改变而影响其他各层，从而可以更简单和快速的进行开发对于理解网络更容易，更清晰第七层应用层OSI参考模型的最高层不提供服务给OSI的其他层为处于OSI模型之外的应用程序（如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供服务
4、第六层表示层OSI参考模型的第六层此层保证某系统应用层发出的信息能被另一系统的应用层读懂主要功能是信息转换，信息压缩，加密，及数据格式和结构第五层会话层OSI参考模型的第五层此层建立、管理和终止应用程序的会话管理表示层实体之间的数据交换第四层传输层OSI参考模型的第四层负责两个端节点之间的可靠网络通信。提供机制来建立、维护和终止虚电路，保证数据传输的可靠性，传输错误的检测和恢复，以及信息流量控制第三层网络层OSI参考模型的第三层提供两个终端系统之间的连接和路径选择路由选择是在网络层发生的第二层数据链路层OSI参考模型的第二层提供物理链路上的可靠的数据传输。数据链路层关心物理寻址、网络拓扑结构、
5、线路规程、错误通告、帧的顺序传递和流量控制第一层物理层OSI参考模型的第一层定义了电气的、机械的、有关程序的和功能的技术规范，目的是为了激活、维护和去激活终端系统之间的物理链接 3.2 TCP/IP模型TCP/IP的历史Transmission Control Protocol/Internet Protocol(TCP/IP)协议组是 美国国防部Defense Advanced Research Projects Agency(DARPA)所作的研究的一部分，是为DARPA的通信而开发的 TCP/IP实际上成为了网间互联通信的标准，可以用于任何互连网络之间的通讯，在局域网和广域网通讯中都得到
6、了很好的应用。作为Internet的传输协议，TCP/IP是全球范围内的计算机能够互相通信TCP/IP模型TCP/IP应用层TCP/IP将所有与应用程序有关的内容结合为一层，确保数据已经正确封装可以向下一层传输FTP：文件传输协议HTTP：超文本传输协议SMTP：简单邮件传输协议DNS：域名系统TFTP：简洁文件传输协议TCP/IP传输层 实现流量控制，通过序号和确认来实现可靠性 在传输层提供了两种协议：TCP和 UDPTCP/IP网络层 IP对数据报进行无连接的最优的传送路由选择ICMP提供控制和传递消息的功能ARP为已知的IP地址确定数据链路层的地址TCP/IP网络访问层 包括了LAN和W
7、AN的技术内容，以及在OSI模型的数据链路层和物理层所有的内容TCP/IP协议的数据传输过程：协议的数据传输过程：TCP/IP协议所采用的通信方式是分组交换方式。所谓分组交换,简单说就是数据在传输时分成若干段，每个数据段称为一个数包,TCP/IP协议的基本传输单位是数据包，TCP/IP协议主要包括两个主要的协议，即TCP协议和IP协议，这两个协议可以联合使用，也可以与其他协议联合使用，它们在数据传输过程中主要完成以下功能：1)首先由TCP协议把数据分成若干数据包，给每个数据包写上序号，以便接收端把数据还原成原来的格式。2)IP协议给每个数据包写上发送主机和接收主机的地址，一旦写上的源地址和目的
8、地址，数据包就可以在物理网上传送数据了。IP协议还具有利用路由算法进行路由选择的功能。3)这些数据包可以通过不同的传输途径(路由)进行传输，由于路径不同，加上其它的原因，可能出现顺序颠倒、数据丢失、数据失真甚至重复的现象。这些问题都由TCP协议来处理，它具有检查和处理错误的功能，必要时还可以请求发送端重发。简言之，IP协议负责数据的传输，而TCP协议负责数据的可靠传输。3.4 网络的拓扑结构拓扑的概念：网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局。拓扑是“地点的研究”，拓扑学是数学研究的一个重要学科，它所研究的地图是由节点和链组成的，并有一定的模式。计算机网络可以有一个物理的拓扑结构，和一
9、个完全不同的逻辑的拓扑结构。10Base-T网络采用的是扩展星型的物理拓扑，但从逻辑上看，它是一个典型的总线型结构。总线型拓扑数学观点将所有节点连接在一个链上，节点间没有其他连线优点所有主机能够直接通信联系缺点有一处损毁，就会切断主机间的彼此联系，产生冲突环型拓扑数学观点单一闭路环状结构，有节点和链组成，每个节点只连接两个相邻的节点特点为了让数据流动，每个工作站都必须将数据传送到相邻的工作站星型拓扑数学观点有一个中央节点，其他节点呈辐射状连接到此中央节点，而不允许有其他连接优点所有主机能够很方便进行通信联系缺点中心节点故障导致这个网络故障扩展星型拓扑数学观点重复的星型拓扑，每一个连接到中央节点
10、的节点也是另一个星型结构的中心特点缩短布线，限制与中央节点连接的设备数目前电话系统的布线方式树型拓扑数学观点与扩展星型结构相似，有一 个 干 线 节 点（Trunk Node），由此连接到其他节点特点层次结构不规则拓扑全连接型拓扑Catalyst4006Catalyst3548Catalyst6509Catalyst4908G北大化工大学（东区）北区西区Cernet服装学院经贸大学中医药化工大学（四校）化工大学（校内）北京化工大学总体拓朴图北京化工大学校园网二期建设拓扑结构(东、西、北三区互联)Catalyst4006Catalyst3548Catalyst6509Catalyst4908G北
11、大东区北区西区Internet北京化工大学校园网二期建设拓扑结构(东区)主干交换机地域交换机行政楼有机楼综合楼机械楼教学楼1#学生楼5#学生楼工程楼化纤楼基建楼电教楼无机楼碳纤微楼图书馆楼信息学院后勤图书馆化机楼研二楼科技大厦4#学生楼2#学生楼3#学生楼研一楼研一楼北京化工大学校园网二期建设拓扑结构(北区)主教学楼北大4908G实验楼图书馆行政楼阶梯教室东方大学城科教网拓朴图Catalyst4908G北大Internet4006（化大)6509（化大)6509（经贸)6509（服装)6509（中医)北区连接3548-1IP:202.4.128.26/30IP:202.4.128.25/303548-23548-3计算中心IP:219.242.104.1219.242.105.1教学楼219.242.109.1IP:219.242.106.1行政楼图书馆主教学楼九层3548-4实验楼IP:219.242.108.1IP:219.242.107.1阶梯教室光电转换团委小楼光电转换北区校园6509