OSI七层协议概述及线缆介绍

1、OSI七层模型概述及线缆介绍七层模型概述及线缆介绍什么是网络什么是网络?连接连接Internet的方式的方式什么是协议？什么是协议？ 为了使数据可以在网络上从源传递到目的地，网络上所有设备需要“讲”相同的“语言”； 描述网络通信中“语言”规范的一组规则就是协议； 数据通信协议的定义：决定数据的格式和传输的一组规则或者一组惯例；协议分层协议分层网络通信的过程很复杂： 数据以电子信号的形式穿越介质到达正确的计算机，然后转换成最初的形式，以便接收者能够阅读； 为了降低网络设计的复杂性，将协议进行了分层设计；分层的意义分层的意义分层设计的意义： 用户服务层的模块设计可相对独立于具体的通信线路和通信硬件

2、接口的差别； 而通信服务层的模块设计又可相对独立于具体用户应用要求的不同； 例如：文件传输或电子邮件服务模块的设计，不必关心底层通信线路是光纤还是双绞线；服务与服务访问点服务与服务访问点服务 是网络中各层向其相邻上层提供的一组操作；服务访问点（SAP） N+1层实体是通过N层的SAP来使用N层所提供的服务； SAP相当于相邻层之间的接口服务的类型服务的类型面向连接的服务 先建立连接再传输数据，之后再断开连接； 数据传输过程中，数据包不需要携带目的地址； 保证数据传输的可靠性；TCP（Transmission Control Protocol，传输控制，传输控制协议）是基于连接的协议，也就是说，

3、在正式收发数协议）是基于连接的协议，也就是说，在正式收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。一个据前，必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必连接必须要经过三次须要经过三次“对话对话”才能建立起来才能建立起来.服务的类型服务的类型无连接的服务 不需要事先建立连接，直接发送数据； 每个报文都带有完整的目的地址； 不保证报文传输的可靠性；UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与，用户数据报协议）是与TCP相对应的协议。它是面向非连接的协议，它不与相对应的协议。它是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接就把数据包发送过去！对方建立连接，而是直接就把数据包发送过去！面

4、向连接和无连接的比对面向连接和无连接的比对 面向连接的服务是可靠的，为什么还要有无连接的服务？ (1) 面向连接服务面向连接服务 “面向连接面向连接”就是在正式通信前必须要与对方建立起就是在正式通信前必须要与对方建立起连接。比如你给别人打电话，必须等线路接通了，对连接。比如你给别人打电话，必须等线路接通了，对方拿起话筒才能相互通话。方拿起话筒才能相互通话。 连接：两对等实体为进行数据通信而进行一种结合。连接：两对等实体为进行数据通信而进行一种结合。 面向连接服务具有连接建立，数据传输和连接释放这面向连接服务具有连接建立，数据传输和连接释放这三个阶段，在网络层中又称为虚电路服务。三个阶段，在网络

5、层中又称为虚电路服务。 面向连接服务中面向连接服务中 数据按序传送数据按序传送,可靠性高；可靠性高； 适合于在适合于在一定期间内向同一目的地发送许多报情况。一定期间内向同一目的地发送许多报情况。(2) 无连接服务 “面向非连接面向非连接”就是在正式通信前不必与对方先建立连就是在正式通信前不必与对方先建立连接，不管对方状态就直接发送。这与手机发送短信非接，不管对方状态就直接发送。这与手机发送短信非常相似：你在发短信的时候，只需要输入对方手机号常相似：你在发短信的时候，只需要输入对方手机号及内容就及内容就OK了。了。 两个实体之间的通信不需要事先建立好一个连接；其两个实体之间的通信不需要事先建立好

6、一个连接；其下层资源只需在数据传输时动态地进行分配，不需予下层资源只需在数据传输时动态地进行分配，不需予留；收发二实体只是在工作时才处于激活态。留；收发二实体只是在工作时才处于激活态。 无连接服务的优点是通信比较迅速，使用灵活方便，无连接服务的优点是通信比较迅速，使用灵活方便，连接开销小；但可靠性低，不能防止报文的丢失，重连接开销小；但可靠性低，不能防止报文的丢失，重复或失序，适合于传送少量零星的报文。复或失序，适合于传送少量零星的报文。服务元素服务元素元素意义举例请求（Request）用户请求建立一个连接用户拨号指示（Indication）服务提供者向被呼叫方示意有人请求建立连接被呼叫用户电

7、话振铃响应（Response）被呼叫方用来表示接受建立连接的请求被呼叫方摘机确认（Confirm）服务提供者通知呼叫方建立连接的请求已被接受呼叫方听到拨号音停止，对方摘机v面向连接的服务在建立连接和断开连接过程中，使用以下几个服务元素：服务元素举例服务元素举例11112222拨号拨号2222，请求请求建立连接建立连接振铃，得到建振铃，得到建立连接的立连接的指示指示摘机，对连接请求的摘机，对连接请求的响应响应听到振铃音停听到振铃音停止，得到建立止，得到建立连接的连接的确认确认连接已建立，连接已建立，这时可以通这时可以通电话了电话了关于面向连接和无连接的服务，在传输层协议中将有应用关于面向连接和无

8、连接的服务，在传输层协议中将有应用信函邮寄信函邮寄收信人收信人邮局邮局写信人写信人邮局邮局运输部门运输部门甲地甲地乙地乙地理解服务与协议理解服务与协议 邮局对于写信人来说是下层 运输部门是邮局的下层 下层为上层提供服务 写信人与收信人之间使用相同的语言 邮局之间的约定 同层次之间使用相同的协议通信通信协议协议协议协议分层分层OSI7OSI7层层模型模型通信的双方需要通信的双方需要“讲讲”相同的语言相同的语言网络通信的过程很复杂，为了降低复杂性网络通信的过程很复杂，为了降低复杂性1974年，年，ISO组织发布了组织发布了OSI参考模型参考模型v OSI(Open System Internetw

9、ork)是开放的通信系统互联参考模型是开放的通信系统互联参考模型OSI 参考模型参考模型OSI 参考模型参考模型 OSI的概念： Open System Interconnect开放系统互连参考模型，是由ISO（国际标准化组织）定义的。它是个灵活的、稳健的和可互操作的模型，并不是协议，是用来了解和设计网络体系结构的。 OSI模型的目的： 规范不同系统的互联标准，使两个不同的系统能够较容易的通信，而不需要改变底层的硬件或软件的逻辑。 OSI模型分为七层： OSI把网络按照层次分为七层，由下到上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。18特点： 1、OSI模型每层都有自己

10、的功能集； 2、层与层之间相互独立又相互依靠； 3、上层依赖于下层，下层为上层提供服务。4.4.传输层传输层 2. 2.数据链路层数据链路层3.3.网络层网络层1.1.物理层物理层5.5.会话层会话层 6. 6.表示层表示层面向用户应用面向数据传输 7. 7.应用应用层层OSI参考模型体系结构参考模型体系结构允许接入网络资源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链路层数据链路层物理层物理层建立、管理和终止会话将分组从源端传送到目的端；提供网络互联在媒体上传输比特；提供机械的和电气的规约对数据进行转换、加密和压缩提供可靠的端到端的报文传输和差错控制将分组数据封装成帧；提

11、供节点到节点方式的传输各层之间的联系各层之间的联系OSI七层通信参考模型七层通信参考模型网络设备传输数据的过程是按照OSI参考模型的层次结构运动的。5.5.会话层会话层 6. 6.表示层表示层 7. 7.应用层应用层4.4.传输层传输层2.2.数据链路数据链路层层1.1.物理层物理层4.4.传输层传输层2.2.数据链路层数据链路层3.3.网络层网络层1.1.物理层物理层5.5.会话层会话层 6. 6.表示层表示层 7. 7.应用层应用层数据数据3.3.网络层网络层2.2.数据链路层数据链路层3.3.网络层网络层1.1.物理层物理层2.2.数据链路层数据链路层3.3.网络层网络层1.1.物理层物

12、理层5.5.会话层会话层 6. 6.表示层表示层 7. 7.应用层应用层4.4.传输层传输层2.2.数据链路层数据链路层1.1.物理层物理层4.4.传输层传输层2.2.数据链路层数据链路层3.3.网络层网络层1.1.物理层物理层5.5.会话层会话层 6. 6.表示层表示层 7. 7.应用层应用层数据数据3.3.网络层网络层2.2.数据链路层数据链路层3.3.网络层网络层1.1.物理层物理层2.2.数据链路层数据链路层3.3.网络层网络层1.1.物理层物理层对等层对等层 按照OSI参考模型的定义，任何开放式的网络系统中都存在与OSI参考模型对应的层次，这样，与其他开放式网络系统通信的过程中，均可

13、以抽象出各个层次与对端系统的对应层次的对应关系。 两个系统之间的通信可以理解为两个系统之间各个对等层之间的通信的有机结合。物理层物理层物理层物理层数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层网络层网络层网络层网络层传输层传输层传输层传输层会话层会话层会话层会话层表示层表示层表示层表示层应用层应用层应用层应用层-5V-5V代表代表0 0 IEEE802.3 IEEE802.3 IP IP TCP TCP ASCII ASCII E-mail 比特比特 帧帧 报文报文TPDUSPDUPPDUAPDU1 接口接口2 接口接口3 接口接口4 接口接口5 接口接口6 接口接口主机主机A主机主机B数据单元数据

14、单元层层用户系统用户系统1用户系统用户系统2+5V+5V代表代表1 1信件内容信件内容邮件地址邮件地址货物地址货物地址发信人发信人邮局邮局运输系统运输系统信件内容信件内容邮件地址邮件地址货物地址货物地址收信人收信人对信件内容的共识对信件内容的共识对信件如何传递的对信件如何传递的共识共识对货物如何运输的对货物如何运输的共识共识P3P2P1公路，铁路，航空公路，铁路，航空邮局邮局运输系统运输系统问题：问题：收信人与发信人之间、邮局之间，他们是在直接通信吗？收信人与发信人之间、邮局之间，他们是在直接通信吗？邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？邮局、收发信人各使

15、用谁提供的什么服务？邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？对等层通信的实质 对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信； 下层向上层提供服务； 上层依赖下层提供的服务来与其它主机上的对等层通信； 实际通信在最底层完成。数据的发送数据的发送报文封装报文封装封装每一层都把上层的协议包当成数据部分，加上自己的协议头部，组成自己的协议包数据数据数据网络层报头数据数据链路层报头 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源端口、目的端口源IP、目的IP、协议号源MAC、目的MAC、帧类型二进制流“0、1”传输层报头比特 Bit数据帧Frame数据包Pa

16、cket数据段Segment协议数据协议数据单元（单元（PDU）数据的接收数据的接收报文拆封报文拆封数据数据网络层报头网络层报头 + + 传输层报头传输层报头 + + 数据数据数据链路层报头数据链路层报头传输层报头传输层报头+ + 数据数据网络层报头网络层报头数据数据传输层报头传输层报头01011101010010000100101110101001000010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应用层应用层 应用层的作用：为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务； 常见的应用层协议： http(80)、ftp(20/21)、

17、smtp(25)、pop3(110)、telnet(23)、dns(53)等应用层用户L7L7数据数据到表示层HTTP应用层用户L7L7数据数据到表示层HTTP表示层表示层 表示层的作用：数据的解码和编码 数据的加密和解密 数据的压缩和解压缩L7L7数据数据数据的编码、数据的编码、加密和压缩加密和压缩表示层表示层从应用层从应用层H6H6L6L6数据数据到会话层到会话层L7L7数据数据数据的解码、数据的解码、解密和解压解密和解压表示层表示层到应用层到应用层H6H6L6L6数据数据从会话层从会话层会话层会话层 会话层的作用： 建立、维护、管理应用程序之间的会话。 功能： 对话控制 同步L6数据数据

18、会话层会话层从表示层从表示层synL5数据数据到传输层到传输层synsyn H5L6数据数据会话层会话层到表示层到表示层synL5数据数据从传输层从传输层synsyn H5传输层传输层传输层的作用： 负责建立端到端的连接，保证报文在端到端之间的传输。传输层的功能： 服务点编址、分段与重组、连接控制、流量控制、差错控制。传输层传输层L5L5数据数据传输层传输层从会话层从会话层H4H4L4L4数据数据到网络层到网络层H4H4H4H4L4L4数据数据L4L4数据数据L5L5数据数据到会话层到会话层H4H4L4L4数据数据从网络层从网络层H4H4H4H4L4L4数据数据L4L4数据数据L4L4数据数据

19、网络层网络层从传输层从传输层H3H3包包L3L3数据数据到数据链路层到数据链路层L4L4数据数据网络层网络层到传输层到传输层H3H3包包L3L3数据数据从数据链路层从数据链路层网络层网络层 网络层的作用： 负责将分组数据从源端传输到目的端 网络层功能： 为网络设备提供逻辑地址 进行路由选择、分组转发网络层的功能网络层的功能网络层（从主机到主机的通信） 为每个终端设备之间通过网络交换数据的片段提供服务 基本过程: 编址 封装 路由 解封装 协议： Internet 协议第四版 (IPv4) Internet 协议第六版 (IPv6) AppleTalk Novell 互联网分组交换协议 (IPX

20、) 无连接网络服务 (CLNS/DECNet)DataSourceaddressDestination addressIPHeaderNodeNetwork逻辑地址逻辑地址Network Layer End Station Packet网络设备网络设备-路由器路由器 广播控制广播控制 组播控制组播控制 决定最优路径决定最优路径 流量管理流量管理 提供逻辑地址提供逻辑地址 连接广域网连接广域网(WAN)数据链路层数据链路层 数据链路层的作用： 在不可靠的物理链路上，提供可靠的数据传输服务，把帧从 一跳（结点）移动到另一跳（结点）。 数据链路层的功能： 组帧、物理编址、流量控制

21、、差错控制、接入控制L3数据数据数据链路层数据链路层从网络层从网络层H2T2帧帧L2数据数据到物理层到物理层L3数据数据数据链路层数据链路层到网络层到网络层H2T2帧帧L2数据数据从物理层从物理层数据链路层的功能数据链路层的功能 数据链路层通常拆分成两个子层：上子层和下子层。 逻辑链路控制 介质访问控制数据链路层数据链路层-标准标准 数据链路层标准数据链路层数据链路层-创建帧创建帧MAC Layer IEEE 802.3协议协议DataSource addFCSLengthDest addVariable26640000.0C xx.xxxxVendor assignedIEEE assign

22、edPreambleEthernet II uses “Type” here and does not use 802.2.MAC Address8# Bytes数据链路层设备数据链路层设备-网络适配器网络适配器（Adapter） 网络适配器（网卡） 网络适配器属于数据链路层设备 MAC地址 每个网卡芯片都会烧录一个全球唯一的MAC地址 网卡速率 10、100、1000M自适应 双工模式 支持全双工、半双工、自适应数据链路层设备数据链路层设备-交换机交换机 每个接口都有自己的冲突域每个接口都有自己的冲突域 所有的接口都在同一个广播域所有的接口都在同一个广播域Data LinkOR123124数

23、据链路层设备数据链路层设备- -交换机交换机MemorySwitch物理层物理层物理层的作用： 负责把逐个的比特从一跳（结点）移动到另一跳（结点）物理层功能： 定义接口和媒体的物理特性 定义比特的表示、数据传输速率、信号的传输模式（单工或半双 工、全双工） 定义网络物理拓扑（网状、星型、环型、总线型等拓扑）L2L2数据数据01010100001111000101010000111100传输媒体传输媒体物理层物理层从数据链路层从数据链路层L2L2数据数据01010100001111000101010000111100到数据链路层到数据链路层物理层物理层物理层物理层-用途用途 OSI 物理层通过网

24、络介质传输构成数据链路层帧的比特。物理层物理层-标准标准 物理层标准规定了信号、连接器和电缆要求。物理层物理层-标准标准 物理层标准规定了信号、连接器和电缆要求。物理层物理层-标准标准 物理层标准规定了信号、连接器和电缆要求。物理层设备物理层设备- -集线器集线器ABCDPhysical 所有的设备在同一个冲突域所有的设备在同一个冲突域 (collision domain) 所有的设备都在同一个广播域所有的设备都在同一个广播域( broadcast domain) 设备共享带宽设备共享带宽终端站点越多，冲突终端站点越多，冲突(域域)越大越大采用采用CSMA/CD机制机制物理层设备物理层设备-

25、-集线器集线器听听数据现在的情况是PCA和PCC都要发数据,但是两人刚才都检测到HUB上是空闲的.那么两人都发.结果发生了冲突.两人都同时启动BACK OFF动作.随机的生成一个秒数,再发数据包.如果再与其他PC发送的数据包冲突.那么再次BACK OFF,BACK OFF一共可进行15次.PC APC APC BPC BPC CPC CPC DPC D冲突冲突听听数据随机秒数物理层设备物理层设备- -集线器集线器1、铜介质：（类型包括） 同轴电缆 双绞线 -非屏蔽双绞线 -屏蔽双绞线物理介质的类型物理介质的类型同轴电缆同轴电缆 同轴电缆非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTP 电缆电缆 UTP 电缆的特

26、点非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTP 电缆电缆 UTP 电缆类型 以太网直通电缆以太网直通电缆 以太网交叉电缆以太网交叉电缆 反转反转电缆电缆 线缆比较线缆比较线序标准：568A 白绿、绿、白橙、兰、白兰、橙、白棕、棕568B 白橙、橙、白绿、兰、白兰、绿、白棕、棕有效线缆长度：100米以太网直通线以太网直通线Cable 10BASE-T/100BASE-TX Straight-ThroughPin LabelPin Label12345678TX+TX-RX+NCNCRX-NCNC12345678TX+TX-RX+NCNCRX-NCNCStraight-Through CableWires on