1-6 计算机网络OSI与TCP.ppt

1、第六讲 OSI与TCP/IP体系结构 OSI and TCP/IP Architecture,第一章 计算机网路的概述,一、OSI体系结构,OSI与TCP/IP体系结构,1974年ISO发布了著名的ISO/IEC 7498标准,正式定义了开放系统互连基本参考模型OSI/RM（Open Systems Interconnection Reference Model）。 “开放”是指非独家垄断的，只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、也遵循同一标准的其它任何系统进行通信； 在OSI标准中，采用的是三级抽象： 体系结构（architecture） 服务定义（service defi

2、nition） 协议说明（protocol specification）,OSI与TCP/IP体系结构,OSI与TCP/IP体系结构,OSI与TCP/IP体系结构,1、OSI的发展概况,OSI标准中采用三级抽象：,体系结构（architecture） 开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包括的可能的服务； 作为一个框架来协调和组织各层协议的制定； 对网络内部结构最精炼地概括与描述。,服务定义（service definition） 详细地说明了各层所提供的服务； 定义了层与层之间的接口与各层使用的原语，但不涉及接口是具体实现的。 某一层的服务就是该层及其以下各层的一种能力； 低层的服

3、务是通过接口向上一层提供的; 各层所提供的服务与这些服务是如何实现的无关；,协议说明（protocol specification） 精确地定义了应当发送什么样的控制信息； 精确地定义了应当用什么样的过程来来解释这个控制信息,OSI与TCP/IP体系结构,OSI参考模型并没有提供可以实现的方法，它只是描述了一些概念，用来协调进程间通信标准的制定； 在OSI的范围内，只有各种的协议是可以被实现的，而各种产品只有和OSI的协议相一致时才能互连； OSI参考模型并不是一个标准，而是一个在制定标准时所使用的概念性的框架。,进一步说明,OSI与TCP/IP体系结构,网中各结点都具有相同的层次； 不同结点

4、的同等层具有相同的功能； 同一结点内相邻层之间通过接口通信； 每层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务； 不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。,ISO划分七层结构的基本原则,2、OSI参考模型的结构,OSI与TCP/IP体系结构,OSI参考模型的结构图,OSI与TCP/IP体系结构,物理层：,利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和 释放物理连接； 实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传 输服务； 物理层的数据传输单元是比特。,OSI与TCP/IP体系结构,3、OSI参考模型各层的功能,数据链路层：,在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接

5、； 传输以“帧”为单位的数据包； 采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。,OSI与TCP/IP体系结构,网络层：,通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当 的路径； 为数据在结点之间传输创建逻辑链路； 网络层的数据服务单元称为分组； 实现拥塞控制、网络互连等功能。,OSI与TCP/IP体系结构,传输层：,向用户提供可靠端到端（end-to-end）服务； 处理数据包错误、数据包失序，以及其他一些关键传 输问题； 传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机 通信体系结构中关键的一层。,OSI与TCP/IP体系结构,会话层：,负责维护两个结点之间的会话连接的建

6、立、管理和 终止，以及数据交换。 会话层是网络的对话控制器。它建立、维持通信系 统之间的交换，并使这些通信系统同步。,OSI与TCP/IP体系结构,表示层：,用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式； 包括： 数据格式变换； 数据加密与解密； 数据压缩与恢复。,OSI与TCP/IP体系结构,应用层：,为应用程序提供网络服务; 识别并保证通信对方的可用性，同步协同工作的应 用程序; 建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制。,OSI与TCP/IP体系结构,OSI的专家们缺乏实际经验，他们在完成OSI标准时没有商业驱动力。 OSI的协议实现起来过分复杂，而且运行效率很低。 OSI标准的制定周期

7、太长，因而使得按OSI标准生产的设备无法及时进入市场。 OSI的层次划分也不合理，有些功能在多个层次中重复出现。,OSI与TCP/IP体系结构,OSI不成功的原因,层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表示层几乎是空的； 数据链路层与网络层有很多的子层插入； 将“服务”与“协议”的定义结合起来，使得参考模型变得格外复杂。 寻址、流量控制与差错控制在每一层里都重复出现，降低系统效率；,OSI的缺陷,OSI与TCP/IP体系结构,数据安全性、加密与网络管理在参考模型的设计初期被忽略了； 参考模型的设计更多是被通信的思想所支配，不适合于计算机与软件的工作方式。 ISO委员会本来期望每个国家有一

8、个网络，由政府运营并使用OSI的协议，因此没有考虑广泛的网络互连。,OSI的缺陷,OSI与TCP/IP体系结构,二、TCP/IP体系结构,OSI与TCP/IP体系结构,在TCP/IP协议研究时，并没有提出参考模型； 1974年定义了最早的TCP/IP参考模型； 20世纪80年代对TCP/IP参考模型进一步的研究，形成TCP/IP 协议族； TCP/IP协议一共出现了6个版本； 目前我们使用的是版本4，它的网络层IP协议一般记作IPv4； 版本6的网络层IP协议一般记作IPv6，被称为下一代的IP协议。,TCP/IP的发展,OSI与TCP/IP体系结构,开放的协议标准； 独立于特定的计算机硬件与

9、操作系统； 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互连网中； 统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址； 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。,TCP/IP的特点,OSI与TCP/IP体系结构,两结构层次结构对应图,3、TCP/IP参考模型的结构,OSI与TCP/IP体系结构,应用层 运输层 网际层 网络 接口层,主机A,主机B,路由器,网络 2,网络 1,应用层 运输层 网际层 网络 接口层,网际层 网络 接口层,4 3 2 1,TCP/IP的四层协议的表示方法举例,OSI与TCP/IP体系结构,TCP/IP协议栈示意图,OSI与TC

10、P/IP体系结构, TCP/IP参考模型的结构,HTTP,SMTP,DNS,RTP,TCP,UDP,IP,网际层,网络接口层,运输层,应用层,网络接口 1,网络接口 2,网络接口 3,Everything over IP IP 可为各式各样的应用程序提供服务,IP 可为各式各样的网络提供服务； IP 可应用到各式各样的网络上,1、TCP/IP参考模型的最低层，负责通过网络发送和接收IP数据报; 2、允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议 3、当一种物理网被用作传送IP数据包的通道时，就可以认为是这一层的内容; 4、充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应性，它也为TCP/I

11、P的成功奠定了基础。,4、TCP/IP参考模型各层的功能,TCP/IP模型的分层 功 能,OSI与TCP/IP体系结构,TCP/IP模型的分层 功 能,1、相当于OSI参考模型网络层无连接网络服务； 2、处理接收的数据报； 3、处理互连的路由选择、流控与拥塞问题。,OSI与TCP/IP体系结构,TCP/IP模型的分层 功 能,主要功能是在互连网中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端-端连接； 传输控制协议TCP是一种可靠的面向连接协议； 用户数据报协议UDP是一种不可靠的无连接协议。,OSI与TCP/IP体系结构,TCP/IP模型的分层 功 能,应用层是参考模型的最高层，包括了所有的应

12、高层协议。,OSI与TCP/IP体系结构,该模型没有明显地区分服务、接口和协议的概念。良好的软件工程实践要求区分规范和实现。 TCP/IP模型完全不是通用的，并不适合描述除TCP/IP体系之外的任何协议栈。 网络接口层在分层协议中根本不是通常意义下的层。它只是一个接口，处于网络层和链路层之间。接口和层之间的区别是很大的，不能混淆起来。 TCP/IP模型不区分物理层和数据链路层。,5、TCP/IP存在的缺陷,OSI与TCP/IP体系结构,三、OSI与TCP/IP的比较,OSI与TCP/IP体系结构,OSI与TCP/IP体系结构,OSI 参考模型与TCP/IP参考的相同之处 它们都是基于独立的协议

13、栈的概念； 层的功能大体相似； 在两个模型中，运输层以上的层都是面向应用的传输服务的用户。,OSI 参考模型与TCP/IP参考的不同之处 层数。 异构网的互连问题。TCP/IP一开始就注意了异构网的互连问题，并将网际协议IP作为TCP/IP的重要组成部分，而OSI想利用一种标准的公用数据网将异种网互连在一起，没有认识到IP的重要性。 【异构网】指在两个网络中，至少是从网络层到物理层其协议都不相同的网络。 对服务种类的侧重。TCP/IP一开始就对面向连接服务和无连接服务并重，而OSI只强调面向连接的服务，很晚才制定无连接服务的有关标准。,OSI与TCP/IP体系结构,OSI 参考模型与TCP/I

14、P参考的不同之处 “服务”、“协议”、“接口”的概念。OSI最大的贡献就是将这三个概念之间的区别明确化了，而TCP/IP则没有很清楚地区分开。 网络管理功能。TCP/IP有较好的网络管理功能，而OSI到后来才开始考虑这个问题。 通用性。 OSI模型产生在协议发明之前，这意味着该模型没有偏向于任何特定的协议，故非常通用。而TCP/IP模型产生在协议之后，模型实际上是对已有协议的描述。因此，TCP/IP模型完全不是通用的，并且不适合描述除了TCP/IP模型之外的任何协议栈。,OSI与TCP/IP体系结构,OSI与TCP/IP体系结构,三种体系结构的比较,具有五层协议的体系结构,OSI的七层协议体系

15、结构概念清楚，体系结构理论完整，但复杂且不实用；TCP/IP在现实中得到广泛应用，但缺乏一个完善明确的体系结构。 因此在学习计算机网络的原理时采取了折衷的办法，综合了OSI TCP/IP的优点，采用了五层模型作为本课程的框架。这样既简洁又能将概念阐述清楚，保证了计算机网络教学的科学性和系统性。,OSI与TCP/IP体系结构,本章小结,计算机网络是计算机技术与通信技术高度发展、紧密结合的产物，网络技术对当前社会发展产生着重要的影响，计算机网络的发展大致可分为四个阶段。 从资源共享观点来看，计算机网络是“以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合”。 计算机网络的分类方法主要有两类：按网络所使用的传输技术分类与根据网络的覆盖范围与规模分类。,本章小结,计算机网络拓扑是用通信子网中结点与通信线路之间的几何关系来表示网络的结构。网络拓扑反映出网络中各实体间的结构关系，它对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。 网络体系结构与网络协议是网络技术中两个最基本的概念； 为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议； 网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构；,本章小结,8. 协议及服务是网络体系结构中两个重要概念，它们之间既有区别又有联系；