原版CCNA教材-第2章_OSI分层模型

1、2-1第二章第二章OSI层次模型层次模型ICND2-2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ICND2-3标准化组织标准化组织ISOISO:国际标准化组织国际标准化组织 ( International Organization for Standardization )OSI:开

2、放系统互联开放系统互联 ( 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！4 4 4 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5家庭办公家庭办公用户用户移动办公移动办公 用户用户因特网因特网公司分部公司分部公司总部公司总部5 5 5 2001, Cisco Systems, Inc.

3、 All rights reserved.3901_11_2001_c5 一：网络的基本概念一：网络的基本概念 网络概述 是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。 把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源； 网络是一个复杂的环境，它牵涉到多种媒体，多种协议. 6 6 6 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5计算机网络系统的组成计算机网络系统的组成资源子网和通信子网资源子网和通信子网 把计算

4、机网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合称为网把计算机网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合称为网络的通信子网，而把网络中实现资源共享功能的设备及其软件的集合称为络的通信子网，而把网络中实现资源共享功能的设备及其软件的集合称为资源子网。资源子网。网络硬件网络硬件 网络系统赖以存在的基础网络系统赖以存在的基础 网络软件网络软件挖掘网络潜力的工具挖掘网络潜力的工具l 物理连接物理连接 协议协议 应用程序应用程序 7 7 7 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5 设计，构建并维护一个网络是个具有挑设计，构建

5、并维护一个网络是个具有挑战性的任务。即使是一个仅包含战性的任务。即使是一个仅包含50个路由节点个路由节点的小型网络也可能导致后果不可预料的复杂问的小型网络也可能导致后果不可预料的复杂问题更不用说拥有上千个节点的大型网络了。题更不用说拥有上千个节点的大型网络了。 尽管设备的性能和传输介质的容量都提尽管设备的性能和传输介质的容量都提高了，但设计和构造一个网络仍是困难的。高了，但设计和构造一个网络仍是困难的。8 8 8 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5 宏观上看层次化的网络结构定义宏观上看层次化的网络结构定义分

6、布层分布层核心层核心层访问层访问层9 9 9 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5端接设备到网络的接入点端接设备到网络的接入点访问层访问层访问层特性访问层特性101010 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5 访问层的汇接点访问层的汇接点 路由数据路由数据 分割广播域分割广播域/多点传送域多点传送域 介质转换介质转换 安全性安全性 远程访问的接入点远程访问的接入点分布层分布层分布层特性分布层特性111111 2001, Ci

7、sco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5核心层特性核心层特性 高速传送数据高速传送数据 对数据不作任何处理对数据不作任何处理核心层核心层121212 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5二、二、 OSI参考模型参考模型什么是什么是OSI参考模型参考模型 在计算机网络产生之初，每个计算机厂商都有一套自己的在计算机网络产生之初，每个计算机厂商都有一套自己的网络体系结构的概念，它们之间互不相容。为此，国际标准化组织网络体系结构的概念，它们之间互不相容

8、。为此，国际标准化组织（ISO International Organization for Standardization）在年建立了在年建立了一个分委员会来专门研究一种用于开放系统互联的体系结构一个分委员会来专门研究一种用于开放系统互联的体系结构(Open System Interconnection reference model )OSI/RM,简称简称OSI； “开放开放”这个词表示：只要遵循这个词表示：只要遵循OSI标准，一个系统可以和位标准，一个系统可以和位于世界上任何地方的、也遵循于世界上任何地方的、也遵循OSI标准的其他任何系统进行连接。标准的其他任何系统进行连接。 它定义了

9、连接异种计算机的标准框架。它定义了连接异种计算机的标准框架。 131313 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5分层（分层（layering） OSI模型为一种分层结构，通过这种结构，使得网络中模型为一种分层结构，通过这种结构，使得网络中不同计算机间相互交换信息的方式标准化。不同计算机间相互交换信息的方式标准化。OSI将网络体系结构分将网络体系结构分为为7层，各个层次包含了不同的网络活动和设备，以及相应的技术层，各个层次包含了不同的网络活动和设备，以及相应的技术接口，此外，各个层次还拥有独立的称之为协议的标准

10、。接口，此外，各个层次还拥有独立的称之为协议的标准。 协议：即网络中（包括互联网）传递、管理信息的一些规范。协议：即网络中（包括互联网）传递、管理信息的一些规范。如同人与人之间相互交流是需要遵循一定的规矩一样，计算机之间的相互如同人与人之间相互交流是需要遵循一定的规矩一样，计算机之间的相互通信需要共同遵守一定的规则，这些规则就称为网络协议。通信需要共同遵守一定的规则，这些规则就称为网络协议。 网络模型使用分层来简化网络功能，通过层次的划分，简网络模型使用分层来简化网络功能，通过层次的划分，简化了两台计算机之间相互通信所要完成的任务。化了两台计算机之间相互通信所要完成的任务。 141414 20

11、01, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5 优点优点 开放式系统互连模型的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确开放式系统互连模型的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来：服务说明某一层为上一层提供一些什么功能，接口说明上一层如何地区分开来：服务说明某一层为上一层提供一些什么功能，接口说明上一层如何使用下层的服务，而协议涉及如何实现本层的服务；这样各层之间具有很强的独使用下层的服务，而协议涉及如何实现本层的服务；这样各层之间具有很强的独立性，互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的，只要向上提供相

12、同的立性，互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的，只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。网络七层的划分也是为了使网络的不同服务并且不改变相邻层的接口就可以了。网络七层的划分也是为了使网络的不同功能模块（不同层次）分担起不同的职责，从而带来如下好处：功能模块（不同层次）分担起不同的职责，从而带来如下好处： (1) 减轻问题的复杂程度，一旦网络发生故障，可迅速定位故障所处层次，减轻问题的复杂程度，一旦网络发生故障，可迅速定位故障所处层次，便于查找和纠错；便于查找和纠错； (2) 在各层分别定义标准接口，使具备相同对等层的不同网络设备能实现在各层分别定义标准接口，使具备相同对等

13、层的不同网络设备能实现互操作，各层之间则相对独立，一种高层协议可放在多种低层协议上运行；互操作，各层之间则相对独立，一种高层协议可放在多种低层协议上运行； (3) 便于研究和教学。便于研究和教学。ICND2-15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。把这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

14、层变化不会影响到别层，设计者可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专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161616 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5OSI模型概述模型概述7 应用层应用层 Application6 表示层表示层 Presentation5 会话层会话层 Session4 传输层传输层 Transport3 网络层网络层 Internet2 数据链路层数据链路层 Data Link1 物理层物理层 Physica

15、lICND2-17OSI 模式模式 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应用层（高层）高层的功能为处理高层的功能为处理用户接口、数据格用户接口、数据格式及应用访问。主式及应用访问。主要由操作系统实现要由操作系统实现ICND2-18OSI 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) 会话层会话层表示层表示层应用层应用层应用层（高层）高层的功能为处理高层的功能为处理用户接口、数据格用户接口、数据格式及应用访问。主式及应用访问。主要由操作系统实现要由操作系统实现数据流层（低层）数据流层（低层） 定义了数据如何

16、在网定义了数据如何在网络传输介质之间传送，络传输介质之间传送，及数据如何通过网线和及数据如何通过网线和网络设备传输到期望的网络设备传输到期望的终端终端ICND2-19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ICND2-20Telnet SMTPHTTP FTP ASCIIEBCDICJPEG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ICND2-21TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEG保证不同应用间的数据区保证不同应用间的数据区分分用户接口用户接口数据

17、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/Application 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ICND2-22保证不同应用间的数据区保证不同应用间的数据区分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TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEGOperating 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I

18、CND2-23数据流层的作用数据流层的作用EIA/TIA-232V.35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ICND2-24802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35例子例子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ICND2-25802.3 / 802.2H

19、DLCEIA/TIA-232V.35IPIPX例子例子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ICND2-26TCPUDPSPX802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX例子例子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

20、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ICND2-27TCPUDPSPX802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX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 可靠或不可靠的数据传输

21、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282828 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5对等层通信对等层通信 OSI参考模型描述了在不同计算机

22、上应用程序的参考模型描述了在不同计算机上应用程序的信息是如何同过网络介质传送的。对于一个给定的系信息是如何同过网络介质传送的。对于一个给定的系统的各层，当要发送的信息逐层向下传送时，信息越统的各层，当要发送的信息逐层向下传送时，信息越往低层就越不同于人类的语言，而是计算机能够理解往低层就越不同于人类的语言，而是计算机能够理解的的“1”和和“0”。 每一层使用自己层的协议与其他系统的对等层相互通信。每一层的协议在与对等层之间交换的信息称为协议数据单元（PDU）292929 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5举

23、例举例 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 主机B 主机A 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 比特流 数据帧 数据包 数据段主机A发送信息给主机B。主机A的应用程序与主机A的应用层通信，主机A的应用层再与主机A的表示层通信，主机A的表示层再与主机A的会话层通信，等等，直到到达主机A的物理层。物理层把信息放到网络物理介质上并把信息从网络物理介质上送走信息在网络物理介质上传送并被主机B接收后，会以相反的方向向上通过主机B的各层（先是物理层，然后是数据链路层，等等

24、），直到最终到达主机B的应用层303030 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5 OSI参考模型的分层禁止了不同主机间的对等层之间的直接通信。因此主机A的每一层必须依靠主机A相邻提供的服务来与主机B的对应层通信。 假设主机假设主机A的第四层必须与主机的第四层必须与主机B的第四层通信，那么主机的第四层通信，那么主机A的第四层的第四层就必须使用主机就必须使用主机A的第三层所提供的服务。第三层通过一个服务接入点的第三层所提供的服务。第三层通过一个服务接入点（SAP）给第四层提供服务，这些服务接入点使得第四层能要求第

25、三层提供）给第四层提供服务，这些服务接入点使得第四层能要求第三层提供服务服务 使用相邻层服务的叫服务用户（使用相邻层服务的叫服务用户（service user）-第四层第四层 提供相邻层服务的叫服务提供者（提供相邻层服务的叫服务提供者（service provider）-第三层第三层 313131 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5主机B的第四层怎么知道主机A第四层想要什么呢？ICND2-32PDUPDU（protocol data unit):每一层使用自己层的协每一层使用自己层的协议和别的系统的对应层相

26、互通信，协议层的协议在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间交换的信息叫协议数据单元。对等层之间交换的信息叫协议数据单元。上层上层 : messagetransport layer : segmentNetwork layer: packetData-link layer: FramePhysical layer: bitICND2-33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

27、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343434 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5数据封装数据封装 OSI参考模型中每一层都依赖于它的下一层提供的服务功能。为了提供这些服务，低层使用封装把上层的PDU放入它的数据区域；然后，该层将会把它要使用的任何报头和报尾进行添加以执行它的功能 应用层应用层 表示层表示层 会话层会话层 传输层传

28、输层 网络层网络层数据链路层数据链路层 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 网络层网络层数据链路层数据链路层 物理层物理层数据数据数据网络层头网络层头帧报尾帧报头01010101010101353535 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5封装封装传输层传输层 数据链路层数据链路层物理层物理层 网络层网络层 上层数据上层数据上层数据上层数据TCP 头头数据数据IP 头头数据数据LLC 头头0101110101001000010数据数据MAC 头头表示层表示层应用层应用层会话层

29、会话层段段包包比特比特帧帧PDUFCSFCS363636 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5封装封装 网络层给传输层提供一个服务，传输层把数据提交给网络网络层给传输层提供一个服务，传输层把数据提交给网络层，网络层将数据封装在一个报头内。该报头包含了完成这个传输层，网络层将数据封装在一个报头内。该报头包含了完成这个传输所要求的信息，例如：源和目地的逻辑地址。数据链路层也提供一所要求的信息，例如：源和目地的逻辑地址。数据链路层也提供一个服务给网络层；它把网络层信息封装在一个帧内。帧头包含了用个服务给网络层；它把

30、网络层信息封装在一个帧内。帧头包含了用来完成数据链路功能要求的信息，例如帧头包含了物理地址。物理来完成数据链路功能要求的信息，例如帧头包含了物理地址。物理层也给数据链路层提供服务：它把数据链路帧编码成能在介质中层也给数据链路层提供服务：它把数据链路帧编码成能在介质中（通常是导线）传播的（通常是导线）传播的“1”和和“0”模式模式ICND2-37举例举例 设想：主机设想：主机A想利用想利用E-mail发送以下信息给主机发送以下信息给主机B： “好久不见了，你还好吗？好久不见了，你还好吗？” 数据封装会将此消息传送到合适的目的地，在数据封装过程中会经过以下数据封装会将此消息传送到合适的目的地，在数

31、据封装过程中会经过以下5个转换步骤：个转换步骤：步骤一：当用户发送一个消息时，它的字符转化为数据，从第七层向下传送到第五层，然后在步骤一：当用户发送一个消息时，它的字符转化为数据，从第七层向下传送到第五层，然后在网络上传输；网络上传输；步骤二：在第四层通过使用段，传输功能把数据进行打包使它能用于网络传输，并确保系统两步骤二：在第四层通过使用段，传输功能把数据进行打包使它能用于网络传输，并确保系统两端的消息主机能可靠通信；端的消息主机能可靠通信；步骤三：数据在第三层被放入一个数据包（或数据报）中，它有一个包含有源和目的逻辑地址步骤三：数据在第三层被放入一个数据包（或数据报）中，它有一个包含有源和

32、目的逻辑地址的包头。然后，网络设备沿着一个选定的路径在网络上发送这些数据包。的包头。然后，网络设备沿着一个选定的路径在网络上发送这些数据包。步骤四：每个网络设备在第二层必须把数据包放入一个帧。帧可以连接到同一链路上的一个直步骤四：每个网络设备在第二层必须把数据包放入一个帧。帧可以连接到同一链路上的一个直连的设备。在一个选定的网络路径上的每一个设备都要求用帧来连接下一个设备。连的设备。在一个选定的网络路径上的每一个设备都要求用帧来连接下一个设备。步骤五：在第一层，帧必须转换成可以在介质（导线）中传送的步骤五：在第一层，帧必须转换成可以在介质（导线）中传送的“1”和和“0”模式。时钟功能使模式。时

33、钟功能使得设备能区分在介质中传输的比特流。得设备能区分在介质中传输的比特流。 ICND2-38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FCSFCSICND2-39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

34、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解封装过程解封装过程ICND2-40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

35、B BICND2-41定义定义 介质类型介质类型 连接器类型连接器类型 信令类型信令类型带外信令带外信令带内信令带内信令Ethernet802.3V.35物理层物理层EIA/TIA-2321 1、物理层功能、物理层功能只负责0和1的传输，不清楚数据包的含义 代表设备：集线器 ICND2-42Ethernet/802.3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ICND2-43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ICND2-44AB

36、CD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 冲突域（物理分段）：连接在同一导线上的所有工作站的集合，或者说是同一物理网段上所有节点的集合或以太网上竞争同一带宽的节点集合。这个域代表了冲突在其中发生并传播的区域，这个区域可以被认为是共享段。 ICND2-45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

37、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)：广播帧传输广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为为router不转发广播）不转发广播）ICND2-46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ICND2-47CSMA/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（carrie

38、r sense multiple access/collision detect)：一种介质访问的控制方法，当在同：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点同时传送数据包一个共享网络中的不同节点同时传送数据包时，不可避免的会产生冲突，而时，不可避免的会产生冲突，而CSMA/CD机机制就是用来解决这种冲突问题制就是用来解决这种冲突问题ICND2-48CSMA/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，说明路上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

39、退避算法等一会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；如果线路上没有其他主机的信号，自再试图发送；如果线路上没有其他主机的信号，自己就将数据发送出去，同时，不停的监听线路，以己就将数据发送出去，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，自己就发送一个号，自己就发送一个JAM阻塞信号，通知网段上的阻塞信号，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。用退避算法等一会再试图发送。494949 2001, Cisco Syste

40、ms, Inc. All rights reserved.3901_11_2001_c5Ethernet(以太网以太网)/802.3Ethernet所有使用（所有使用（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection CSMA/CD）载波侦听多路访问）载波侦听多路访问/冲突检测的冲突检测的LAN，它通常符合包括，它通常符合包括IEEE 802.3在内的以太网规范。在内的以太网规范。 (IEEE-美国电气与电子工程师学会美国电气与电子工程师学会) 采用退避算法ICND2-50CSMA/CD重要特性重要特性 使用使用 CSMA/CD CS

41、MA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信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）而只能进行双向交替通信（半双工通信） 每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着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遭遇碰撞的可能性 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远小于以太网的最高数据率ICND2-51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

42、或无向连接有向或无向连接 HDLC:同步，封装串行链路同步，封装串行链路 PPP: 点对点协议点对点协议,封装拨号的，支持同步封装拨号的，支持同步/异步，多数异步传异步，多数异步传输输数据链路层数据链路层物理层物理层EIA/TIA-232v.35EthernetFrame RelayHDLC802.2802.32 2、数据链路层功能、数据链路层功能ICND2-521、仲裁、仲裁2、寻址、寻址3、差错检测、差错检测4、帧标签、帧标签ICND2-53MAC子层子层MAC子层（子层（media access control):负责负责MAC寻址寻址和定义介质访问控制方法和定义介质访问控制方法MAC子

43、层一般的访问控制方式：子层一般的访问控制方式：1。争用式：冲突不可避免；。争用式：冲突不可避免； CSMA/CD ；FCFS（first come first service)2。轮流式：访问时间可预见，不发生冲突；但是。轮流式：访问时间可预见，不发生冲突；但是要有要有Token 令牌令牌MAC子层协议有：子层协议有：802.3 802.5 FDDI（fiber distributed data interface)这三个这三个LAN技术的不同技术的不同在于帧结构和访问机制的不同在于帧结构和访问机制的不同ICND2-54LLC子层子层LLC子层（子层（logical link control)

44、:为上层协议为上层协议提供提供SAP 服务访问点，并为数据加上控制信服务访问点，并为数据加上控制信息息LLC子层协议：子层协议：802.2 802.2协议只在协议只在LLC子层，为以太网和令牌环子层，为以太网和令牌环网提供了通用功能网提供了通用功能ICND2-55SAP服务访问点服务访问点SAP（ Service Access Point服务访问点服务访问点）：）：LLC子层为了网络层的各种协议提供服务，子层为了网络层的各种协议提供服务，而上层可能运行不同协议，为区分不同上层而上层可能运行不同协议，为区分不同上层协议的数据，要采用服务访问点协议的数据，要采用服务访问点ICND2-56数据数据源

45、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 在这在这里用里用 “Type”指指明上层协议，所明上层协议，所以不用以不用 802.2.MAC 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) )ICND2-57数据数据目标目标 SAP源源 SAP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11802.2 (SAP)MAC子层子层 - 802.3Ctrl1 or 232前导符前导符数据数据目标目标 SAPAA源源 S

46、APAA可变长可变长11802.2 (SNAP)Ctrl031 or 2OROUI ID类型类型数据链路层功能数据链路层功能( (续续) )ICND2-58 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ICND2-59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ICND2-60点对点传输点对点传输 定义与指定协议相关联定义与指定协议相关联的源和目标逻辑地址的源和目标逻辑地址 定义通过网络的路径定义通过网络的路径

47、 多链路连接多链路连接 分割数据包的大小分割数据包的大小网络层网络层IP, IPX，AppleTalk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HDLC802.2802.33 3、网络层功能、网络层功能ICND2-61数据数据源地址源地址目标地址目标地址IP头头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) )ICND2-62 11111111 11111111 00000000 00000000 10101100 00010000 01111010 11

48、001100二进制二进制掩码掩码二进制二进制地址地址04 17216122204255地址地址掩码掩码25500网络部分网络部分主机部分主机部分ICND2-63路由表路由表目标网络目标网络 端口端口距离距离124S0S0E01001.04.01.3E04.3S02.2E02.1S01.2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

49、续) )ICND2-64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ICND2-65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ICND2-66 区分不同的上层应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 为数据传输提供可靠或不可为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务靠的连接服务 定义流量控制定义流量控制 网络层网络层IPXIP传输层传输层SPXTCPUDP4 4、传输层功能、传输层功能ICND2-67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可靠的传输层功能可靠的传输层功能ICND2-68OSIOSI模型