2.1-网络教程OSI模型ppt课件

1、Yu Guanghui 网络教程OSI模型于广辉大连理工大学网络中心Yu Guanghui OSI参考模型nOSI，TCP/IP和Novell NetWare网络协议体系结构n面向连接的协议，非面向连接的协议，流量控制nOSI数据链路层功能nOSI第三层功能n实例分析Yu Guanghui OSI，TCP/IP和Novell NetWare 网络协议体系结构nOSI：起源和发展nOSI层n层的原理和益处n层之间的交互nTCP/IP和Novell NetWare网络协议Yu Guanghui OSI：起源和发展nOSIIt is the Open Systems Interconnection

2、model for communication.n从来没有被真正在网络中应用。n今天主要作为讨论各种协议的参考。Yu Guanghui OSI层n应用层n表示层n对话层n传输层n网络层n数据链路层n物理层Yu Guanghui OSI层应用层层功能介绍例子应用层（第七层）一个同其他计算通讯的应用便实现了OSI应用层的原理。应用层给应用提供通讯服务。FTP，WWW浏览器，Telnet，NFS，SMTP gateways，SNMP，X.400，FTAMYu Guanghui 例子n例如一个没有通讯功能的字处理程序当然不会去编写通讯代码，程序员也不必关心OSI第七层。然而，如果增加一个传输文件的选项

3、，程序员就不得不实现OSI第七层或者其他协议中等价的层）文件传输服务。Yu Guanghui OSI层表示层表示层（第六层）表示层的主要作用是定义了数据格式，例如，ASCII文本，EBCDIC文本，binary，BCD和JPEG。加密也被OSI定义为一个表示层服务。TIFF，GIF，JPEG，PICT，ASCII，EBCDIC，encryption，MPEG，MIDI，HTMLYu Guanghui 例子nFTP允许你选择binary和ASCII两种传输方式。如果是binary方式，发送端就不会改变文件的内容。如果是ASCII方式，发送端就会先把内容从发送端的字符集转换成标准的ASCII码再发

4、送。接受端再从ASCII码转换为本地的字符集。Yu Guanghui OSI层对话层对话层（第五层）对话层定义了如何开始，控制，结束对话。对话层确认对话的顺序，确保每一个步骤按顺序进行。RPC，SQL，NFS，NetBios names，AppleTalk ASP，DECnet SCPYu Guanghui 例子n从ATM提款机提款时，需要插卡、输入密码、输入提款金额、提取现金。每一步都需要上一步确认。Yu Guanghui OSI层传输层传输层（第四层）第四层包括协议的选择提供和不提供出错处理。记录进来的数据流，如果包在传输过程中被分片还要进行包的重组。TCP，UDP，SPXYu Guang

5、hui 例子nTCP提供了一个4200字节的数据段给IP进行投递。如果某种媒体不能传输4200个字节的包，那么IP将对数据进行分片。这样，接收端的TCP也许就会接收到3个不同的1400字节的段。并且，接收段可能按照和发送不同的顺序接收，所以它需要记录接收的段，并将它们重组为4200字节的段。然后将数据送给上一层。Yu Guanghui OSI层网络层网络层（第四层）网络层提供了端到端的包传递。网络层定义了逻辑地址，所以任何端点都可以被唯一的标识。它也定义了路由如何工作和如何学习。网络层还定义了如何对数据报分片来适应较小的最大传输单元。IP，IPX，AppleTalk DDPYu Guanghu

6、i 例子n对于一个运行IP的Cisco路由器来说，它会检查包的目的IP，将这个IP同路由表进行比较，如果输出界面需要一个比较小的包的话，还需要对包进行分片，然后将包送入队列等待发送。Yu Guanghui OSI层数据链路层数据链路层（第二层）数据链路层规范主要关心数据如何在一种特定连接或媒体上传输。Frame Relay, HDLC, PPP, IEEE 802.3/802.2, FDDI, ATM, IEEE 802.5/802.2Yu Guanghui OSI层物理层物理层（第一层）物理层定义了物理媒体的特性。连接器，针，针的使用，电气参数，编码和光的调制等都是物理层规范的一部分。EIA

7、/TIA-232, EIA/TIA-499, V.35, V.24, RJ45, Ethernet, 802.3, 802.5, FDDI, NRZI, NRZ, B8ZSYu Guanghui 例子nRJ45定义了连接器的形状和电缆芯/针的数量。Ethernet和802.3定义了1，2，3，6芯/针的使用。所以一根给Ethernet使用的带有RJ45连接器的5类电缆，同时应用了Ethernet和802.3物理层规范。Yu Guanghui OSI层n某些协议可能同时定义了多层的细节。例如，TCP/IP应用层等价于OSI 5到7层，所以NFS实现同时适合这三层。类似的，802.3，802.5和

8、以太网同时定义了数据链路层和物理层的细节。Yu Guanghui 分层的益处n便于讨论和学习协议规范的细节。n标准化层之间的界面，使得不同的产品可以在相同的层相同的功能。n建立更好的互操作性。n降低了复杂性。n易于排错。每一层都在用户数据周围加上头和尾，排错失可以察看这些信息。n每一层都给其上一层提供服务。所以，可以清晰的区分每一层的功能。Yu Guanghui 层之间的交互n每一层向其上一层提供服务。n每一层其他计算机相同层的软件或者硬件使用相同的信息通信，特别是同终点计算机。Yu Guanghui 层之间的交互相同计算机相邻层的通讯L2HL3 L4 L5 L6 L7 Data L2TL7

9、Data L2TL6 L7 Data L2TL5 L6 L7 Data L2TL4 L5 L6 L7 Data L2TL3 L4 L5 L6 L7 Data L2TL2HL3 L4 L5 L6 L7 Data L2TL7 Data L2TL6 L7 Data L2TL5 L6 L7 Data L2TL4 L5 L6 L7 Data L2TL3 L4 L5 L6 L7 Data L2T应用层表示层对话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层对话层传输层网络层数据链路层物理层2134L# - Layer #L#H - Layer # HeaderL#T - Layer # TrailerYu G

10、uanghui 层之间的交互不同计算机相同层之间的通讯应用层表示层对话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层对话层传输层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层HOST AHOST BRouter 1Yu Guanghui 层之间的交互数据封装n创建数据n将数据打包，准备传输。就是说，传输层创建传输层的头，将数据放到其后。n向数据加入目标网络层地址。就是说，网络层创建网络层的头，将数据放到其后。n向数据加入目标数据链路层地址。同样的，数路链路层创建数据链路层的头，将数据放到其后。n传输这些比特。物理层进行编码，在媒体上用来传输帧的信号。Yu Guanghui 层之间的交互TCP/IP

11、Headers and TrailersDataTCPIPLTDataDataTCPDataTCPIP.5.ApplicationTransportInternetNetworkInterfaceYu Guanghui 层之间的交互帧，包和段DataDataIPDataIPLHLTSegmentPacketFrameYu Guanghui TCP/IP和NetWare协议PresentationApplicationSessionTransportNetworkData linkPhysicalNetworkInterfaceIP,ARP,ICMPTCPApplicationUD

12、PMACProtocolsIPXSAP,NCPSPXTCP/IPOSINetWareYu Guanghui 面向连接的协议，非面向连接的协议，流量控制n面向连接的协议 VS 非面向连接的协议n如何进行出错处理n流量控制Yu Guanghui 面向连接的协议 VS 非面向连接的协议类型功能例子面向连接出错处理（可靠）LLC type 2(802.2),TCP,SPX,X.25面向连接预建立的路径X.25虚电路，帧中继续电路,ATM虚连接非面向连接简单投递；没有拥塞处理；没有出错处理；没有pre-established连接。IPX,UPD,IP,LLC type 1Yu Guanghui 如何进行

13、出错处理Forward AcknowledgmentS=1S=2S=310,000BytesOf DateFredBarneyNetworkR=4Got 1 st 3,Give me#4 nextYu Guanghui 如何进行出错处理恢复例子S=1S=2S=310,000BytesOf DateFredBarneyNetworkR=2Got #1Give me#2 nextS=2Yu Guanghui 如何进行出错处理特征TCPSPXLLC2双向确认YesYesYesForward 确认 YesYesYes计算字节或包/帧BytesPacketsFrames全部重发或者发送一个One and

14、 wait全部重发全部重发Yu Guanghui 流量控制n流量控制指的是控制另外一台计算机发送数据的速率。Yu Guanghui 流量控制Congestion Avoidance Flow ControlSenderReceiver123Stopgo45Yu Guanghui 流量控制Windowing Flow Control123ACK=24ACK=456Win=3Yu Guanghui 流量控制小结NameOther NamesExample ProtocolsBufferingN/ACongestion AvoidanceStop/Start,RNR,Source QuenchSDL

15、C,LAPB,LLC2WindowingTCP,SPX,LLC2Yu Guanghui OSI数据链路层功能n仲裁，什么时候可以使用媒体传输。n地址，能让正确的接收者接收和处理被发送的数据。n错误检测，能够知道数据是否在媒体中正确传输。nNotification，能够确定数据链路头后面的头类型。Yu Guanghui 数据链路层功能：仲裁n仲裁仅在当发送者想知道什么时刻适合在媒体上发送数据，什么时候不适合发送数据才需要。Yu Guanghui 仲裁：以太网n以太网使用载波监听/冲突监测CSMA/CD算法来进行仲裁。n监听媒体上是否有帧正在传输。n如果没有帧传输，发送！n如果有真正在传输，等待，

16、再监听。n当传输中发生碰撞，停顿，等待，再监听。Yu Guanghui 仲裁令牌环n令牌环采用另外一种完全不同的方式。n监听经过的令牌。n如果令牌忙，等待下一次令牌经过。n如果令牌空闲，标记令牌为忙，在其后附加数据，然后将数据发送到环上。n当标记为忙的令牌环绕环一周回到发送者时，发送者去掉令牌后的数据。n发送者可以发送另外一个忙令牌和更多的数据，或者发送一个空闲令牌帧。Yu Guanghui 仲裁HDLC，Frame Relayn不需要仲裁：nHDLCHDLC是点到点的连接，通常是全双工电路。就是说，任何一段可以在任何时候发送。nFrame Relay使用专线连接路由器和帧中继交换机。通常也是

17、全双工的连接，所以也不需要仲裁。Yu Guanghui 仲裁常见的帧格式802.3 802.2 Data 802.3HDLC Data HDLCF.R.DataF.R.802.3 802.2 Data 802.5Yu Guanghui 数据链路层功能局域网地址n对以太网和令牌环来说，地址是非常相似的。他们都是使用媒体访问控制地址MAC）6个字节，用十六进制表示。Yu Guanghui 局域网 MAC地址术语和特征局域网地址术语说明MACMedia Access Control. 802.3 (Ethernet) and 802.5 (Token Ring) are the MAC sublay

18、ers of these two LAN data-link protocols.Ethernet address, NIC address, LAN address, Token Ring address,card addressOther names often used for the same address refer to as a MAC address.Burned-in-address由制造商再制造网卡市分配的。通常固化在网卡的ROM或EERPOM里面。Locally administered address通过配置替代固化地址使用的地址。Yu Guanghui 局域网 MA

19、C地址术语和特征Unicast Address （单播地址）特指MAC，表示一个单独的局域网界面。Broadcast Address （广播地址）所有局域网中设备都能接收到的地址。Multicast Address （组播地址）令牌环上不存在。在以太网上，一个组播地址包含局域网上设备的一个子集。Functional Address以太网上不存在。令牌环上使用。Yu Guanghui 数据链路层功能局域网地址nHDLC包含一个没有意义的地址字段，因为HDLC只再点到点专线使用。如果一个设备发送出一个帧，另外一个设备是唯一可能的接收者。Yu Guanghui 数据链路层功能局域网地址SSSFram

20、e Relay NetworkTimbuktuEast EgyptkalamazooYu Guanghui 数据链路层功能局域网地址n对帧中继来说，一个物理电路通常包含了许多叫做虚电路VCs的逻辑电路。帧中继中的地址子段定义为data-link connection identiferDLCI），用来区分每个虚电路。Yu Guanghui 数据链路层功能错误检测n错误检测是对帧传输过程中是否发生位的错误进行一个简单的检测。通常是在帧里包含一个frame check sequence (FCS)或者Cyclical redundancy check (CRC)的域。Yu Guanghui 数据链

21、路层功能错误检测n错误检测并不进行错误恢复。大多数的数据链路层协议，包括802.5令牌环和802.3以太网，都不提供错误恢复。然而在上面两种情况中，在802.2协议中有一个选项，叫做LLC type 2，提供了错误恢复。SNA和NetBIOS是典型需要LLC2服务的高层协议。Yu Guanghui 数据链路层功能数据内容NetwareClientFTPClientData LinkNovellServerPC1 SunFTP ServerYu Guanghui 数据内容802.2 SAP and SNAP Type Fields802.3E0DSAPE0SSAPCTLIPX Data802.3

22、802.3AADSAPAASSAPCTLIP DataOUI802.30800Type以太网和令牌环都在他们的头中提供了一个字段来区分数据段内容类型。141111414111324Yu Guanghui 数据内容典型的广域网环境SunFTPServerNetWareServerPC1Point-to-PointSunFTPServerNetWareServerPC1Frame RelayR1R2R1R2典型的广域网环境典型的广域网环境Yu Guanghui 数据内容HDLC and Frame Relay Protocol Type FieldsFlagControlAddressProtoc

23、olTypeDataFCSFlagControlAddressNLPIDPadL2PIDL3PIDSNAP Data FCSHDLCFrame Relay2134OptionalOptionalYu Guanghui 数据内容Data-Link ProtocolFieldHeader It Is Found InSizeEthernet and Token RingDSAP802.2 Header1 byteEthernet and Token RingSSAP802.2 Header1 byteEthernet and Token RingProtocol TypeSNAP header2

24、bytesEthernet (DIX)EtherTypeEthernet header2 bytesHDLCCisco proprietary id fieldExtra Cisco header2 bytesFrame Relay RFC 1490NLPIDRFC14901 bytesFrame Relay RFC 1490L2 or L3 Protocol id Q.9332 bytes eachFrame Relay RFC 1490SNAP Protocol TypeSNAP Header2 bytesYu Guanghui 数据链路层功能小结功能以太网令牌环HDLC帧中继仲裁CSMS

25、/CD算法令牌传递N/AN/A地址源和目标MAC地址源和目标MAC地址一个1字节的地址；在点到点连接并不重要用DLCI来区分虚电路错误检测 尾部的FCS尾部的FCS尾部的FCS尾部的FCS区分数据内容802.2 DSAP,SNAP头，或者Ethertype802.2 DSAP,或者SNAP头Proprietary TypeRFC1490头，包括NLPID，L2和L3协议ID或者SNAP头Yu Guanghui OSI网络层功能n路由n网络层地址Yu Guanghui 网络层功能路由FredR1BunchesOfRoutersR2BarneryStep1Step2Step3将数据从源计算机发送到

26、最近的路油器。将数据投递到离目标最近的路由器。将数据从离目标最近的路由器投递到最终路由器。Yu Guanghui 路由关于数据链路层的一些解释n因为路由器需要重新构建数据链路头，新的头包含数据链路层地址，所以路由器必须有一种方法能够确认使用哪一个数据链路层地址。nTCP/IP 中使用ARPAddress Resolution Protocol来对应IP和DL地址。nIPX最后48位就是MAC地址。Yu Guanghui 路由逻辑F.R.PC1目标地址在另外一组；发送到最近的路由器。Eth.IP PacketR1HDLC IP PacketR2我的路由显示那一

27、组需要从串口连接出去。FRIP Packet我的路由显示那一组需要从帧中继连接出去。Yu Guanghui 路由逻辑续）F.R.PC2直接发送到目标FRIP PacketTRIP PacketYu Guanghui 网络层第三层地址n地址应该足够大，足够设计者能够想象的这个协议能够被使用的最大范围。n地址应该具有唯一性，应该有非常小或者更本没有重复的地址。n地址结构应该具有某种组的属性，可以让很多地址被认为是同一组。n在某种情况下可以进行动态的地址分配。Yu Guanghui 网络层地址几种地址结构协议地址位数组字段的名字和大小本地地址的名字和子段大小IP32网络号或者子网（变长8-30位）主机号（变长，2-24位）IPX80网络号（32位） 节点号（48位）AppleTalk24网络号（16位） 节点号（8位）OSI变长各种格式，各种大小DSP（典型是56位，包括NSAP）Yu Guanghui 网络层地址路由协议nRouted Protocoln能够被路由的协议，例如