《计算机网络技术》课件-2.2 OSI参考模型

OSI参考模型计算机网络技术OSI参考模型以描述信息是如何从一台机器传递到另一台机器的。ISO开发了7层模型以帮助厂商和网络管理员对网络设备之间数据处理和传输的方式获得更好的理解，以及为新网络标准和技术的实施提供指导。开放系统互连(OpenSystemsInterconnection,OSI)是国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization，ISO)开发的参考模型。网络模型使用分层来简化网络的功能，将网络功能进行划分称为分层（layering）。通过分层，OSI参考模型简化了两台计算机互相通信所要完成的任务。每层集中完成特定的功能，因此允许网络的设计者为每层选择适当的网络设备和功能。层的定义

传输层数据链路层网络层物理层会话层表示层应用层应用层（高层）高层的功能为处理用户接口、数据格式及应用访问。主要由操作系统实现数据流层（低层）定义了数据如何在网络传输介质之间传送，及数据如何通过网线和网络设备传输到期望的终端OSI参考模型的第4层及其以上各层为高层协议，实现资源子网的功能，其中的实体为进程。实现端到端的通信。下3层协议实现通信子网的功能，其中的实体为网络互联设备和网络通信介质，实现点到点的通信。划分网络功能的原因01分层把网络操作分成不太复杂的单元。03分层使设计者能够专心设计和开发功能模块。05分层使得一个区域的变化不会影响其他区域，这样每个区域都能更快地发展。02分层为即插即用的兼容性定义了标准接口。04分层提高了不同网络模块功能的对称性，让它们能很好地一起工作。06分层把复杂的网络通信过程分解成了独立的、易于学习的操作。7应用层处理应用层的网络进程6表示层数据表示5会话层主机间通信4传输层端到端的连接3网络层地址和最佳路径2数据链路层介质访问1物理层二进制传输OSI参考模型每层完成特定的功能给用户应用程序提供网络服务（如FTP服务）。应用层（第7层）提供数据表示和编码格式，以及数据传输语法的协商。它确保应用程序能使用从网络送达的数据，并且应用程序发送的信息能在网络上传送。表示层（第6层）负责建立、维护和管理应用程序之间的会话。会话层（第5层）提供流量控制、窗口操作和纠错功能。还负责数据流的分段和重组。具有保证连接和提供可靠传输的能力，负责分配一个端口号，用来把信息传递给上层。传输层（第4层）通过标识终端的逻辑地址定义端到端的分组传送，从而决定把数据从一个地方移到另一个地方的最佳路径。网络层（第3层）提供了跨越介质的物理传输过程。它提供错误检测，在某些情况提供错误纠正、网络拓扑和流量控制。使用介质访问控制（MAC）地址，也称为物理地址或硬件地址。数据链路层（第2层）负责建立、维护和管理应用程序之间的会话。物理层（第1层）OSI的7层功能层层的名称设备协议765应用层表示层会话层PCTFTP、FTP、SMTP、Telnet、HTTP、SNMP、DNS

、

NFS、rlogin4传输层TCP、UDP、SPX3网络层路由器AppleTalk、DECnet、IP、IPX、Vines、XNS、ICMP、ARP、RARP等2数据链路层交换机、网桥、网卡ATM、PPP、HDLC、帧中继、802.2、802.31物理层集线器、中继器设备、协议与其所在的层TCP数据格式TCPF

T

PT

E

L

N

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TD

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PUDP2123255369161R

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P520传输层应用层端口号利用端口号区分上层应用程序HostAHostB应用层数据（data)应用层表示层数据（data)表示层会话层数据（data)会话层传输层段（segment)传输层网络层分组（packet)网络层数据链路层帧（frame)数据链路层物理层比特(bit)物理层OSI参考模型通信

应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层发送进程接收进程物理层数据链路层网络层主机A主机B路由器路由器物理层数据链路层网络层通信子网物理介质物理介质物理通信网络通信子系统物理通信是通信进行的真实路径，从发送主机的上层逐层向下传递，经通信介质和通信子网送达目标主机，然后在目标主机中逐层向上传递。物理通信是由主机和网络设备中的逐层通信及通信子网中的逐点通信组合而成，因此物理通信具有间接通信属性。物理通信应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层发送进程接收进程应用层协议表示层协议会话层协议传输层协议物理层数据链路层网络层主机A主机B路由器路由器物理层数据链路层网络层通信子网物理介质物理介质逻辑通信网络层协议2链路层协议2物理层协议2网络层协议1网络层协议3链路层协议1链路层协议3物理层协议1物理层协议3逻辑通信是位于不同主机和网络设备中同层通信实体间的对话，对话遵循某一特定协议，且每层协议各不相同；传输层及以上层不同主机通信实体间的逻辑通信是直接点对点的通信，下3层中主机与路由器和路由器与路由器之间的通信也是直接通信，且同层通信协议不尽相同。逻辑通信在分层模型中，对等是一个很重要的概念，因为只有对等层才能相互通信，一方在某层上的协议是什么，对方在同一层次上也必须是什么协议。对等层通信两个网络在物理层就相同，使用中继器就可以连起来；如果两个网络物理层不同，链路层相同，使用桥接器可以连起来；如果两个网络物理层、链路层都不同，而网络层相同，使用路由器可以互连；如果两个网络协议完全不同，使用协议转换器（网关）可以互连。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相邻层提供的服务来与主机B的对应层通信。假设主机A的第四层必须与主机B的第四层通信，那么主机A的第四层就必须使用主机A的第三层所提供的服务。第三层通过一个服务接入点（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三层提供服务。主机B的第四层怎么知道主机A第四层想要什么呢？OSI模型的每一层用其自己的协议与目的设备的相同层进行通信。为了交换信息，每层都使用协议数据单元（PDU）。PDU包括控制信息和用户数据。比如，帧是一个除上层控制信息和数据外还包含了数据链路层控制信息的PDU。将控制信息添加到一个PDU的过程称作封装。当一个层收到PDU时，它为该PDU添加一个头和尾，并将封装后的PDU传送到下一层。添加到PDU上的控制信息将被远端设备的相同层所解读。数据封装和解封装数据封装传输层数据链路层物理层网络层上层数据上层数据传输层控制信息数据网络层控制信息数据逻辑链路子层控制信息0101110101001000010数据表示层应用层会话层段包比特帧FCSFCS介质访问控制子层控制信息数据封装上层数据逻辑链路控制子层控制信息+网络层控制信息+传输层控制信息