第二讲-OSI参考模型

1、第二讲-OSI参考模型第2讲计算机网络体系结构，、开放系统互连参考模型（OSI/RM）1. 基本概述不同厂家生产的计算机系统之间以及不同 网络之间的数据通信，就必须遵循相同的网络体系结构 模型，否则异种计算机就无法连接成网络，这种共同遵 循的网络体系结构模型就是国际标准 开放系统互连的ISO标准宦是 ISO/IEC 7498，又称为X.200建议，将各 OSI/RM依:据网络的整个功能划分成7个层次，以实现开放系统环境中的互连性(in terconnection)、互操作,生(interoperation)和应用的可移;植,生(portability)。参考模型，即OSI/RM。2.分层原则L

2、个通信功能划分为7个层次，分层原则如下：网络中各结点都有相同的层次 不同结点的同等层具有相同的功能一同一结点内相邻层之间通过接口通信 心屮心每一层使用下层提供的服务，并向其上层提 供服务、” 不同结点的同等层按照协议实现对等层之 间的通信第七层 第六层 第五层 第四层 第三层 第二层 第一层ISO/RM的最高层为应用层，面向用户提供应用的服 务；最低层为物理层，连接通信媒体实现数据传输。一层与层之间的联系是通过各层之间的接口来进行一 的，上层通过接口向下层提供服务请求，而下层通过接 口向上层提供服务。两个计算机通过网络进行通信时，除了物理层之外 （说明了只有物理层才3. OSI/RM参考模型

3、低三层可看作是传输控制层， 负责有关通信子网的卫作解决网 络中的通信冋题；咼三层为应用控 制层，负责有关资源子网的工作， 解决应用进程的通信问题；传输层 为通信子网和资源子网的接口，起 到连接传输和应用的作用言。只。有直接连接），其余各对等层之间均不存在直接的通信 关系，而是通过各对等层的协议来进行通信，如两个对 等的网络层使用网络层协议通信。只有两个物理层之间 才通过媒体进行真正的数据通信当通信实体通过一个通信子网进行通信时，必然会 经过一些中间节点，通信子网中的节点只涉及到低二层 的结构。系统系统4. OSI/RM中系统间的通信信息流动过程中间节点下：发 送端的各层从上到下逐步加上各层的控

4、制信息构成的比 经过从下到上逐层去掉相应层的控制住信息得到的数据 流最终传送到应用层的进程。由于通信信道的双向性，因此数据的流向也是双向 的。比特流的构成：传输层（L5+控制信息TH） 数据链路层（差错检测控制信 物理层（比特流）二、OSI/RM各层概述数据DATA应用层（DATA+报文头AH,用L7表示） 表示层（L7+控制信息PH）会话层（L6+控制信息SH） 八_ 网络层（L4+控制信息NH）丿Hi、宀 DT+L3+空制信息DH）1.物理层（Physical Layer）直接与物理信道直接相连，起到数据链路层和传输 媒体之间的逻辑接口作用。一功能:提供建立、维护和释放物理连接的方法，实

5、现在物理信道上进行比特流的传输。传送的基本单位：比特（bit ）物理层的内容：通信接口与传输媒体的物理特性物理层协议主要规定了计算机或终端 DTE与通信设 备DCE之间的接口标准，包括接口的机械特性、电气特 性、功能特性、规程特性一2）物理层的数据交换单元为二进制比特：对数据 链路层的数据进行调制或编码，成为传输信号（模拟、 数字或光信号）曰步、/多点传输享3）比特的同步：时钟的同步，如异步4）线路的连接：点一点（专用链路） 一条链路）八5）物理拓扑结构：星型、环型、网状RS449 V.24、6）传输方式：单工、半双工、全双工 典型的物理层协议有RS- 232系列、V.28、X.20、X.21

6、2. 数据链路层（Data Link Layer）通过物理层提供的比特流服务，在相邻节点之间建 立链路，对传输中可能出现的差错进行检错和纠错，向 网络层提供无差错的透明传输主要负责数据链路的建立、维持和拆除，并在两个 相邻机电队线路上，将网络层送下来的信息（包）组成 帧传送，每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制 信息。为了保证数据帧的可靠传输应具有差错控制功能功能：是在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据 传输、传送的基本单位：帧（ Frame） 数据链路层内容：成帧：是因要将网络层的数据分为管理和控制 的数据单兀_、亠|2）物理地址寻址：标识发送和接收数据帧的节点 位置，因此常在数据头部加

7、上控制信息 DH（源、目的节 点的地址），尾部加上差错控制信息DT 一、3）流量控制:即对发送数据帧的速率进行控制， 保证传输正确。4）差错控制：在数据帧的尾部所加上的尾部控制 信息DT5）接入控制：当多个节点共享通信链路时，确定 在某一时间内由哪个节点发送数据常见的数据链路层协议有两类：一是面向字符型传 输控制规程BSC 一是面向比特的传输控制规程 HDLC亠流量控制技术 、（1）停-等流量控制：发送节点在发送一帧数据后必 须等待对方回送确认应答信息到来后再发下一帧。接收 节点检查帧的校验序列，无错则发确认帧，否则发送否 认帧，要求重发。、存在问题：双方无休止等待（数据帧或确认帧丢失）, 解

8、决办法发送后使用超时定时器；重帧现象（收到同样的两帧）解决办法是对帧进行编号适用：半双工通信（2）滑动窗口流量控制：是指对于任意时刻，都允 许发送端/接收端一次发送/接收多个帧，帧的序号个数 称为发送/接收窗口大小舌用：全双，工3.网络层（Network Layer又称为通信子网层，是计算机网络中的通信子网的 最高层（由于通信子网不存在路由选择、可题）,在数据链 路层提供服务的基础上向资源子网提供服务网络层将从高层传送下来的数据打包，再进行必要 的路由选择、差错控制、流量控制及顺序检测等处理，工作原理：以帧控制段长为8位，则发送帧序号用 3bit表示，发送窗口大小为 W=5,接收窗口大小为 W

9、=2 为例来说明发送窗 口0123412345重收窗 口12（1等2对）12（正 确）34（正 确）滑动窗口的大小与协议的关系:W1, W=1,协议为退回N步的ARQ自动反 馈请求）W1，W1,协议为选择重传的 ARQW = 1，W=1,协议为停-等式的ARQ使发送站传输层所传下来的数据能够正确无误地按照地 址传送到目的站，并交付给目的站传输层功能现分别位于不同网络的源节点与目的节点 之间的数据包传输（数据链路层只是负责同一个网络中 的相邻两节点之间链路管理及帧的传输）,即完成对通信 子网正常运行的控制关键技术：路由选择传送信息的基本单位：包（Packer）网络层采用

10、的协议是X.25分组级协议 网络层的服务：立、艮务;为路交换建的建立、面向无连接服务据目驢址选择路后没有连接 网络层的内容：储转发如存也址 N（数据链人p 谟辑地址寻址2显指从一个网络传输到另一 个网络的源节点和目的节点的逻辑 路层中的物理地址是指在同一网络中） 算法在的输功中是出选一向络的节点盥原则和 路由。有非适应型（有随机式、扩散式、固定式路 选法）和自适应型（有孤立的、分布的、集中的路 选法）两种选择算法 流量控制：亠的数据包拥塞控制网络性指在降的子网中由于出现过量4. 传输法 是计算机网梁，完成资源子网中两节点间的直接逻辑通信、亠 传输法下面的二层属于通信子网，完成有关的通信 处理，

11、向传输层提供网络服务；传输层上面的三层完成 面向数据处理的功能，为用户提供与网络之间的接口 由此可见，传输层在 OSI/RM中起到承上启下的作用， 是整个网络体系结构的关键。、功能实现通信子网端到端的可靠传输（保证通信 的质量）Sessi on Layer信息传送的基本单位：报文 传输层采用的协议是ISO8072/35. 会话法又称为会晤法，是利用传输法提供的端到端的服务 向表示法或会话法用户提供会话服务。功能供一个面向用户的连接服务，并为会话活 动提供有效的组织和同步所必须的手段，为数据传送提 供控制和管理信息传送的基本单位：报文 会话层采用的协议是ISO8326/7表示层( Present

12、ajjon Layer )6 一 : 一 _表示勺表示冋题，通过抽象的方法来定义一种数据类型或数据结构， 并通过使用这种抽象的数据结构在各端系统之间实现数 据类型和编码的转换。功能据编码、数据压缩、数据加密等工作 信息传送的基本单位：报文表示层采用的协议是ISO8822/3/4/57.应用层（Application Layer ）应用层是计算机网络与最终用户间的接口，是利用 网络资源唯一向应用程序直接提供服务的层。功能：包括系统管理员管理网络服务所涉及的所有 问题和基本功能。信息传送的基本单位：用户数据报文应用层采用的协议有：用于文件传送、存取和管理三、In ter net 的体系结构FTAM

13、的 ISO8571/1 4;用于虚终端 VP 的 IS09040/1 ; 用于作业传送与操作协议 JTM的ISO8831/2 ;用于公共 应用服务元素CASE勺ISO8649/50享需要Internet类型的服务器、用户终端以 及路由器、网关、通信线路等连接组成，不同网络之间、 不同类型设备之间要完成信息的交换、资源的共 有功能强大的网络软件的支持，TCP/IP就是能够完成互 联网这些功能的协议集。1. TCP/IP的概述TCP/IP即传输控制协议 /网际协议，源于美国 ARPANET网其主要目的是提供与底层硬件无关的网络 之间的互连，包括各种物理网络技术。TCP/IP并不是单 纯的两个协议而

14、是一组通信协议的聚合，所包含的每个 协议都具有特定的功能，完成相应的 OSI层的任务。TCP/IP协议特点：开放的协议标准（与硬件、一 _os无关） 独立于特定的网络硬件（运行于laN wan 特别是互联网中）应用层会话层应用层表示层传输层传输层网络层网际层数据链路层网络接口层物理层2. TCP/IP的层次结构统一网络编址（网络地址的唯一性） 标准化咼层协议可提供多种服务下，自下而上”形象地描述，数据层息的网递接发送方 序，在接收方则相反，按低层为高层服务的原则。构如图所示， 由于设计时并未考虑到要与具体的传 输媒体相关，所以没有对数据链路层 和物理层做出规定。实际上， TCP/IP 的这种层

15、次结构遵循着对等实体通信 原则，每一层实现特定功能。 TCP/IP 协议的工作过程，可以通过“自上而 是按照应用层一息传输应用程序接口层与OSI模型中的高三层任务相同， 用于提供网络服务；传输层又称为主机至主机层，与 OSI传输层类似， 负责主机到主机之间的端到端通信，使用传输控制协议 TCP协议和用户数据包协议 UDP协议；IP数据包）并网际层也称互联层、网间网层，主要功能是处理来 自传输层的分组，将分组形成数据包（I 为该数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送 到目的主机。常用的协议是网际协议IP协议网络接口层对应着oSi的物理层和数据链路层，负 责通过网络发送和接收ip数据报。3.

16、 TCP/IP协议集1.网际层协议1）网际协议IP 亠IP协议是一个面向无连接的协议，在对数据传输处 理上，只提供“尽力传送机制”，也就是尽最大努力完成 投递服务，、而不管传输正确与否。亠IP协议特点：一是提供无连接的数据报传输机制； 一是能完成点对点的通信。IP协议的作用：用于主机与网关、网关与网关、主 机与主机之间的通信IP协议的功能：IP的寻址（体现在能唯一的标识 通信媒体）、面向无连接数据报传送（实现IP0 TCP协 议所在的传输层提供统一的IP数据报，主要采用的方 法是分段、重装、实现物理地址到IP地址转化）、数据 报路由选择（同一网络沿实际物理路由传送的直接路选 和跨网络的经由路由

17、器或网关传送的间接路选）和差错 处理（是指ICMP提供的功能）2）网际控制报文协议ICMP为IP协议提供差错 报告3）网际主机组管理协议IGMP负责网中点到点的 数据包传输IP地4）地址解析协议ARP和反向地址解析协议 RARP 在一个物理网络中，网络中的任何两台主机之间进行通信时，都必须获得对方的物理地址，而使用IP地址的作用就在于，它提供了一种逻辑的地址，能够使不 同网络之间的主机进行通信当IP把数据从一个物理网络传输到另一个物理网 络之后，就不能完全依靠IP地址了，而要依靠主机的物理地址。为了完成数据传输，IP必须具有一种确定目 标主机物理地址的方法，也就是说要在 IP地址与物理 地址之

18、间建立一种映射关系，而这种映射关系被称为“地 址解析”。地址解析包括：（正向）地址解析协议 ARP（从IP 地址到物理地址的映射）和逆向地址解析协议 RAR（从 物理地址到IP地址的映射）ARP工作过程：首先广播一个 ARP青求数据包（源 主机的物理地址、IP地址、目的主机的IP地址、数据）， 网络上所有的主机都可接收该数据包，只有目的主机处 理ARP数据包并向源主机发出ARP响应数据包（包含了 物理地址）。4.传输层协议RARP工作过程：首先广播一个RARF请求数据包（源 主机的物理地址、IP地址、目的主机的物理地址、数据）， 网络上所有的主机都可接收该数据包，只有目的主机处 理RARP数据

19、包并向源主机发出 RARP向应数据包（包含 了 IP地址）。5）传输控制协议TCPTCP是一个面向连接、端对端的全双工通信协议， 通信双方需要建立由软件实现的虚连接，为数据报提供 可靠的数据传送服务。提供自动恢复丢失数据的功能。I输层将应用层传送的数据存在缓存区中TCP的主要功能：完成对数据报的确认、流量控制 和网络拥塞的处理；自动检测数据报，并提供错误重发 的功能;将多条路由传送的数据报按照原序排列，并对 重复数据进行择取；控制超时重发，自动调整超时值；TCP的数据传输过程：建立TCP连接、传送数据（传 :一由 TCP将它分成若干段再加上一 TCP包头构成传送协议数据单元 TPDU 发送给IP层，采用ARQ方式发送至到目的主机，目的主 机对存入在输入缓存区的 TPDU进行检验，确定是要求 重发还是接收）、结束TCP连接。TCP数据格式：24B+数据字节6）用户数据报协议亠UDP 、UDP是一个面向无连接协议，主要用于不要求确认 或者通常只传