构建简单的网络：第2章 OSI分层模型

第二章

OSI层次模型本章目标通过本章的学习，您应该掌握以下内容:掌握OSI分层模型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色和功能；懂得在什么情况下该用什么样的设备标准化组织ISOISO:国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization)OSI:开放系统互联(

opensysteminterconnection)20世纪70年代后期，ISO创建OSI参考模型，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！网络分层的优点层layer：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。分层的优点：1.促进标准化工作,允许各个供应商进行开发.2.各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元.3.灵活性好,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.4.各层间通过一个接口在相邻层上下通信UnderstandingHost-to-HostCommunicationsOldermodelProprietaryApplicationandcombinationssoftwarecontrolledbyonevendorStandards-basedmodelMultivendorsoftwareLayeredapproachExamples:OSI、TCP/IPWhyaLayeredNetworkModel?ReducescomplexityStandardizesinterfacesFacilitatesmodularengineeringEnsuresinteroperabletechnologyAcceleratesevolutionSimplifiesteachingandlearningTCP/IPStackvs.theOSIModelOSI模式概述应用层(高)会话层表示层应用层OSI模式数据流层传输层数据链路层网络层物理层应用层(高)会话层表示层应用层应用层作用TelnetSMTPHTTPFTP用户接口例子应用层TelnetSMTPHTTPFTPASCIIEBCDICJPEG用户接口数据表示加密等特殊处理过程例子表示层应用层应用层作用TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEG保证不同应用间的数据区分用户接口数据表示加密等特殊处理过程OperatingSystem/ApplicationAccessScheduling例子会话层表示层应用层应用层作用保证不同应用间的数据区分用户接口数据表示加密等特殊处理过程TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEGOperatingSystem/ApplicationAccessScheduling传输层数据链路层网络层物理层例子会话层表示层应用层应用层作用数据流层的作用EIA/TIA-232

V.35例子物理层设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232

V.35例子数据流层的作用数据链路层物理层

将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质错误发现但不能纠正设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232

V.35IPIPX例子数据流层的作用网络层数据链路层物理层将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质错误发现但不能纠正设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等提供路由器用来决定路径的逻辑寻址TCPUDPSPX802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232

V.35IPIPX例子数据流层的作用传输层数据链路层物理层

可靠或不可靠的数据传输数据重传前的错误纠正将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质错误发现但不能纠正设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等网络层提供路由器用来决定路径的逻辑寻址TCPUDPSPX802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232

V.35IPIPX表示层应用层会话层例子数据流层的作用可靠或不可靠的数据传输数据重传前的错误纠正将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质错误发现但不能纠正设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等传输层数据链路层物理层网络层提供路由器用来决定路径的逻辑寻址PDUPDU（protocoldataunit):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间交换的信息叫协议数据单元。上层:messagetransportlayer:segmentNetworklayer:packetData-linklayer:FramePhysicallayer:bitPeer-to-PeerCommunication 封装与解封装封装（encapsulate/encapsulation）：数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主机，先把数据装到一个特殊协议报头中，这个过程叫-----封装封装分为：切片和加控制信息解封装：上述的逆向过程上层数据LLC头+IP+TCP+上层数据MAC头IP+TCP+上层数据LLC头TCP+上层数据IP头上层数据TCP头0101110101001000010传输层数据链路层物理层网络层表示层应用层会话层封装过程LLC头IP头FCSFCS上层数据LLC头+IP+TCP+上层数据MAC头IP+TCP+上层数据LLC头TCP+上层数据IP头上层数据TCP头0101110101001000010传输层数据链路层物理层网络层表示层应用层会话层解封装过程数据传输过程通信介质应用层表示层会话层传输层网络层数据连路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据连路层物理层网络层数据连路层物理层通信介质传输层协议会话层协议表示层协议应用层协议端系统A端系统BExtendingLANSegmentsSharesbandwidthExtendscabledistancesRepeatsoramplifiessignal定义介质类型连接器类型

信令类型Ethernet802.3V.35物理层EIA/TIA-232物理层功能Ethernet/802.3的物理层集线器多个主机主机10Base2—细缆以太网

10Base5—粗缆以太网10BaseT—双绞线ABCD物理层所有设备在同一冲突域所有设备在同一广播域所有设备共享相同的带宽集线器运行在物理层冲突域广播域冲突（collision）：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会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏冲突域（collisiondomain）一个支持共享介质的网段广播域(broadcastdomain)：广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为router不转发广播）集线器：同一个冲突域接入设备越多冲突机率越大用CSMA/CD技术CSMA/CD技术载波侦听多路访问/冲突检测CSMA/CD（carriersensemultipleaccess/collisiondetect)：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时，不可避免的会产生冲突，而CSMA/CD机制就是用来解决这种冲突问题CSMA/CD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；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JAM阻塞信号，通知网段上的其他节点停止发送数据，这时，其他节点也必须采用退避算法等一会再试图发送。定义源和目标的物理地址与帧关联的高层协议

(ServiceAccessPoint)网络拓扑帧顺序数据流控制有向或无向连接数据链路层物理层EIA/TIA-232v.35EthernetFrameRelayHDLC802.2802.3数据链路层功能每段有自己的冲突域所有的段都在同一广播域数据链路层或123124交换机和桥运行在链路层交换机每段有自己的冲突域广播信息向所有段转发缓冲区交换定义与指定协议相关联的源和目标逻辑地址定义通过网络的路径多链路连接网络层IP,IPX数据链路层物理层EIA/TIA-232v.35Ethernet帧中继HDLC802.2802.3网络层功能数据源地址目标地址IP头主机号网络号逻辑地址网络层端接设备的数据包网络层功能(续)路由表目标网络端口距离124S0S0E01001.04.01.3E04.3S02.2E02.1S01.2路由表目标网络端口距离124E0S0S0001逻辑地址提供分层结构的网络需要的配置利用配置信息来识别到达目标网络的路径网络层功能(续)路由器：运行在网络层广播信息控制多点发送信息控制路径优化流量管制逻辑寻址提供WAN连接路由器提供远程访问服务因特网家庭办公用户分部调制解调器或ISDN适配卡移动用户公司总部区分不同的上层应用建立应用间的端到端连接定义流量控制为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务网络层IPXIP传输层SPXTCPUDP传输层功能同步请求回应同步请求,同步请求回应同步请求数据传输(传输数据段)发送方接收方连接建立可靠的传输层功能OSI模型的意义提供了网络