第1章分层模型精选文档.ppt

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1、本讲稿第一页，共四十四页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本讲稿第二页，共四十四页标准化组织标准化组织ISOISOISO: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

2、(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！本讲稿第三页，共四十四页网络分层的优点网络分层的优点层层 layer：描述了所有需求的有效的通讯过程，并把这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。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

3、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，设计者可专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本讲稿第四页，共四十四页OSI OSI OSI OSI 模式模式模式模式 概述概述概述概述应用层应用层(高高)会话层会话层表示层表示层应用层应用层本讲稿第五页，共四十四页OSI OSI OSI OSI 模式模式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

4、示层表示层应用层应用层本讲稿第六页，共四十四页应用层作用应用层作用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本讲稿第七页，共四十四页Telnet SMTPHTTP FTP ASCIIJPEG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应用层作用应用层作用本讲稿第八页，共四十四页TelnetHTTPASCIIJPEG保证不同应用间的数据区分保证不同应用间的数据区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/App

5、lication 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应用层作用应用层作用本讲稿第九页，共四十四页保证不同应用间的数据区分保证不同应用间的数据区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TelnetHTTPASCIIJPEGOperating 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应用层作用应用层作用本讲稿第十页，共四十四页数据流层的作用数据流层的作用数

6、据流层的作用数据流层的作用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、线速和线缆等本讲稿第十一页，共四十四页例子例子数据流层的作用数据流层的作用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、线速和线缆等本讲稿第十二页，共四十四页例子例子数据流层的作用数据流层的作用数据流层的作用数据流层的作用网络层网络层 数据链路层数据链路层物

7、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本讲稿第十三页，共四十四页例子例子数据流层的作用数据流层的作用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

8、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本讲稿第十四页，共四十四页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数据流层的作用数据流层的作用可靠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

9、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本讲稿第十五页，共四十四页PDUPDUPDU（protocol data unit):每一层使用自己层的协议和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。间交换的信息叫协议数据单元。上层上层 :messagetransport layer:segmentNetwork layer:packetData-link layer:FramePhysic

10、al layer:bit本讲稿第十六页，共四十四页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：上述的逆向过程本讲稿第十七页，共四十四页上层数据上层数据LLC 头头+IP+TCP+上层数据上层数据MAC 头

11、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封装过程封装过程LLC 头头IP 头头FCSFCSsegmentpacketframebit本讲稿第十八页，共四十四页上层数据上层数据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

12、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本讲稿第十九页，共四十四页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本讲稿第二十页，共四十四页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

13、层EIA/TIA-232物理层功能物理层功能本讲稿第二十一页，共四十四页Ethernet/802.3Ethernet/802.3Ethernet/802.3Ethernet/802.3的物理层的物理层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双绞线双绞线本讲稿第二十二页，共四十四页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本讲稿第二十三页，共四十四页ABCD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

14、域所有设备共享相同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本讲稿第二十四页，共四十四页冲突域冲突域 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)：广播帧传输的广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为网络范围，一般是

15、路由器来设定边界（因为router不转发广播）不转发广播）本讲稿第二十五页，共四十四页集线器：同一个冲突域集线器：同一个冲突域集线器：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技术技术本讲稿第二十六页，共四十四页CSMA/CDCSMA/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：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

16、免的会产生冲点同时传送数据包时，不可避免的会产生冲突，而突，而CSMA/CD机制就是用来解决这种冲突机制就是用来解决这种冲突问题问题本讲稿第二十七页，共四十四页CSMA/CDCSMA/CD工作原理工作原理当一个节点想在网络中发送数据时，它首先检查线路上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；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

17、停的监听线路，以确信其他主机没有发送去，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号，自己就发送一个数据，如果检测到有其他信号，自己就发送一个JAM阻阻塞信号，通知网段上的其他节点停止发送数据，这时，其他塞信号，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。节点也必须采用退避算法等一会再试图发送。本讲稿第二十八页，共四十四页CSMA/CDCSMA/CD重要特性重要特性 使用使用 CSMA/CD CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而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）只能进行双向交替通信（半

18、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远小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于以太网的最高数据率本讲稿第二十九页，共四十四页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 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 RelayHDLC8

19、02.2802.3数据链路层功能数据链路层功能本讲稿第三十页，共四十四页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 在这里在这里用用“Type”指明上指明上层协议，所以不用层协议，所以不用 802.2.0X0800 IPV40X86dd IPV60X0806-ARPMAC 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)本讲稿第三十一页，共四十四页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

20、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本讲稿第三十二页，共四十四页交换机交换机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冲区交换交换本讲稿第三十三页，共四十四页定义与指定协议相关联的定义与指定协议相关联的源和目标逻辑地址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本讲稿第三十四页，共四十四页数据数据源地址源地址目标

21、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据包网络层功能网络层功能(续续)本讲稿第三十五页，共四十四页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)本讲稿第三十六页，共四十四页路由器：

22、运行在网络层路由器：运行在网络层路由器：运行在网络层路由器：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连接连接本讲稿第三十七页，共四十四页广播域综合（广播域综合（1 1）本讲稿第三十八页，共四十四页广播域综合（广播域综合（2 2）本讲稿第三十九页，共四十四页路由器提供远程访问服务路由器提供远程访问服务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本讲稿第四十页，共四十四页区分不同的上层应

23、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靠的为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务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本讲稿第四十一页，共四十四页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连接建立连接建立连接建立连接建立可靠的传输层功能可靠的传输层功能本讲稿第四十二页，共四十四页OSIOSI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

24、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，只是根据实际（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发、升级换代，维护管需要，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）理）本讲稿第四十三页，共四十四页OSIOSI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）本讲稿第四十四页，共四十四页