《OSI層次模型》PPT課件.ppt

第二章 OSI層次模型,本章目標,通過本章的學習，您應該掌握以下內容: 掌握OSI分層模型 描述數據在源和目標設備間的傳送過程 清楚集線器,交換機和路由器工作在網絡的第幾層 在網絡中擔當的角色和功能 懂得在什么情況下該用什么樣的設備,標準化組織ISO,ISO:國際標準化組織 ( International Organization for Standardization ) OSI:開放系統(tǒng)互聯模型 ( open system interconnection ) 早期不同廠商之間的網絡是不可以進行互聯的， 20世紀70年代后期，為了解決這個問題，國際標準化組織ISO就推出了OSI模型希望不同供應商的網絡之間能夠相互協同工作，但迄今為止，這仍然是一個偉大的目標！,OSI模型簡介,OSI模型 描述了數據和網絡信息怎樣從一臺機通 過介質傳送到下一臺 幫助不同類型的主機實現相互之間的數據傳輸，比如UNIX主機和PC或MAC進行數據傳輸 為創(chuàng)建并實現聯網標準設備和網際互聯方案提供了一個框架,OSI參考模型有7層,數據流層,傳輸層,數據鏈路層,網絡層,物理層,應用層 (高),會話層,表示層,應用層,負責主機之間的數據傳輸,負責網絡數據傳輸,Application layer Presentation layer Session layer,Transport layer Network layer Datalink layer Physical layer,應用層,用戶接口,1.OSI參考模型的最高一層,它提供人機交互用戶界面. 2.用戶與計算機進行實際通信的地 方 3.提供用戶接口,應用層,完全與程序相關，包括定義文件的讀取 復制 打開 關閉等 例子： 協議 ： http ftp 程序 ： 瀏覽器 IM 電子郵件系統(tǒng)等,2.提供編碼和轉換 加密等特殊處理過程 例如： 數據的加密解密也是在這一層上完成的,數據表示 加密等特殊處理過程,例子,表示層,表示層,功能： 1.為應用層提供數據 并負責數據轉換和代碼的 格式化 例如：應用程序上所制作出的數據不一定符合網絡傳輸的標準編碼格式。所以在這個層中的主要操作是：將來自本地端應用程序的數據格式轉換成為網絡的標準格式，然后交給下面的傳輸層進行處理。所以這個層級上面主要定義的是網絡服務或程序之間的數據格式轉換。,表示層舉例,我們在電腦里面存儲的各種各樣的數據如word pdf 文檔以及JPG 格式的圖片，和MP3格式的音樂。他們在電腦中存儲的形式都是 01010101 這樣的形式，但是我們用不同的軟件打開這個文件，就會得到不同的界面，比如聽到聲音以及看到圖片。這些都是因為表示層的緣故，相應的軟件，把內存中的010101代碼轉換成了我 們需要的視頻或者音樂 例子： jpg ascII mp3,保證不同應用間的數據區(qū)分,會話層,會話層,功能： 1.建立 管理和終止表示層實體之間的會話連接 2.在設備或結點之間提供會話控制 3.保證不同應用之間的數據區(qū)分 4.確定網絡服務建立連接的確認 例如 TCP 的三次握手 5.三種通信方式組織協調通信過程 單工 全雙工 半雙工,我們用PC打開多個網絡應用時候，數據不會錯亂,概念介紹,單 工： 通信雙方中，一方固定為發(fā)送端，一方則固定為接收端。信息只能沿一個方向傳輸，使用一根傳輸線。 半雙工： 通信使用同一根傳輸線，既可以發(fā)送數據又可以接收數據，但不能同時進行發(fā)送和接收。數據傳輸允許數據在兩個方向上傳輸，但是，在任何時刻只能由其中的一方發(fā)送數據，另一方接收數據。因此半雙工模式既可以使用一條數據線，也可以使用兩條數據線。 例如 ： 對講機 全雙工: 數據通信允許數據同時在兩個方向上傳輸，因此，全雙工通信是兩個單工通信方式的結合，它要求發(fā)送設備和接收設備都有獨立的接收和發(fā)送能力，就和電話一樣。在全雙工模式中，每一端都有發(fā)送器和接收器，有兩條傳輸線，可在交互式應用和遠程監(jiān)控系統(tǒng)中使用，信息傳輸效率高。,數據流層,傳輸層,網絡層,數據鏈路,物理層,傳輸層,功能： 將數據分段并重組為數據流 在互聯網發(fā)送方主機和目的方主機之間建立邏輯連接 提供端口對端口的傳輸服務 提供可靠TCP和不可靠UDP的傳輸服務,傳輸層面向連接的可靠協議,傳輸層可以是無連接或者是面向連接的 面向連接服務的主要特點有：面向連接服務要經過三個階段：數據傳數前，先建立連接，連接建立后再傳輸數據，數據傳送完后，釋放連接。面向連接服務，可確保數據傳送的次序和傳輸的可靠性。 無連接服務的特點是：無連接服務只有傳輸數據階段。消除了除數據通信外的其它開銷。只要發(fā)送實體是活躍的，無須接收實體也是活躍的。它的優(yōu)點是靈活方便、迅速，特別適合于傳送少量零星的報文，但無連接服務不能防止報文的丟失、重復或失序。 區(qū)分“面向連接服務“和“無連接服務“的概念，特別簡單、形象的例子是：打電話和寫信。兩個人如果要通電話，必須先建立連接-撥號，等待應答后才能相互傳遞信息，最后還要釋放連接-掛電話。寫信就沒有那么復雜了，地址姓名填好以后直接往郵筒一扔，收信人就能收到。,傳輸層面向連接的可靠協議,1.流量控制 防止發(fā)送主機和接收主機之間產生緩沖溢出導致數據丟失。 例如當一臺主機收到了大量的數據報，速度太快來不及處理，則會將數據存儲在被稱為“緩沖區(qū)”的內存單元中，如果數據報持續(xù)泛濫，設備的內存最終被耗盡，則會丟包。 流量控制可以解決這個問題，它不會讓資源耗盡而引起數據丟失，而是發(fā)送一個“沒有準備好”的指示給發(fā)送方，當接收方處理完已經在緩沖區(qū)的數據段之后，他會發(fā)出一個已經準備好的傳輸指示。當發(fā)送方主機接到這個指示之后，就可以恢復數據傳輸,面向連接的可靠協議,2.面向連接的通信： 一臺想要傳送數據的設備通過創(chuàng)建一個會話，與遠程設備建立起面向連接的通信。例如 TCP的三次握手,概念介紹,TCP的三次握手： 第一次握手：建立連接時，客戶端發(fā)送syn包(syn=j)到服務器，并進入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務器確認；SYN：同步序列編號(Synchronize Sequence Numbers)。 第二次握手：服務器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也發(fā) 一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態(tài)； 第三次握手：客戶端收到服務器的SYN+ACK包，向服務器發(fā)送確認包ACK(ack=k+1)，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手。,同步請求,回應同步請求, 同步請求,回應同步請求,數據傳輸,(傳輸數據段),發(fā)送方,接收方,連接建立,可靠的傳輸層功能,面向連接的可靠協議,3.窗口機制 發(fā)送方主機在沒有收到對所傳數據的確認時，被允許發(fā)送的數據段的數量，稱為窗口,網絡層,作用： 提供邏輯地址，轉發(fā)數據包和選擇數據走向 工作過程 1.接口接受數據包 2.檢查IP頭部的目的地址 3.如果不是本地則查找路由表 4.如果表中無此條目則 丟棄 若有則選擇出口 5.接口把數據包封裝成幀 6.發(fā)送出本地網絡,網絡層兩種類型的包,數據包： 用來在網絡中傳送用戶數據 路由更新包： 向相鄰路由器通告連接到網絡的所有路由器的更新信息 路由協議 主動路由協議: RIP RIPv2 EIGRP OSPF 被動路由協議：IP IPV6,數據,源地址,目標地址,IP,頭,,主機號,網絡號,邏輯地址,網絡層的數據包,網絡層功能(續(xù)),網絡層地址由兩部分地址組成：網絡地址和主機地址。 網絡地址是全局唯一的。 IP地址的相關問題 以后會詳細介紹,定義 物理地址 MAC 與幀關聯的高層協議 SAP (Service Access Point) 網絡拓撲 數據流控制,數據鏈路層,物理層,EIA/TIA-232 v.35,Ethernet,Frame Relay,HDLC,802.2,802.3,數據鏈路層功能,數據鏈路層,作用： 提供數據的物理傳輸 將數據封裝為幀 使用硬件尋址方式(MAC)地址 兩個子層 MAC：定義了數據怎樣在介質上傳輸 LLC ：負責識別網絡層協議然后封裝 子層協議 802.2,MAC子層,MAC子層（media access control):負責MAC尋址和定義介質訪問控制方法 MAC子層一般的訪問控制方式： 1。爭用式：大家搶占信道 沖突不可避免 解決方法 CSMA/CD 載波偵聽多路訪問； FCFS（first come first service) 2。輪流式：訪問時間可預見，不發(fā)生沖突 延遲大 所以目前爭用式是主流,數據,源地址,FCS,長度,目標地址,可變長,2,6,6,4,0000.0C xx.xxxx,廠商自己分配,IEEE 分配,MAC子層- 802.3,前導符,Ethernet II 在這里用 “Type”指明上層協議，所以不用 802.2.,MAC 地址,8,# 字節(jié),數據鏈路層功能(續(xù)),MAC地址介紹,第三層網絡層負責 IP地址，第二層數據鏈路結層則負責MAC位址。因此一個主機會有一個IP地址，而每個網絡位置會有一個專屬于它的MAC位址。MAC地址也應該是全球唯一的。長度為48比特 由十六進制數字組成 前24位是我們不能用的 叫做OUI 廠商標識符，,LAN與數據鏈路層,IEEE802標準：定義了系列局域網標準 IEEE802.1 基本局域網問題 IEEE802.2 定義LLC子層 IEEE802.3 以太網標準 IEEE802.4 令牌總線網 IEEE802.5 令牌環(huán)網,WAN與數據鏈路層,WAN數據鏈路層標準： HDLC PPP ISDN X.25 Frame Relay,數據鏈路層,或,1,2,3,1,2,交換機和網橋運行在鏈路層,交換機,每個端口一個沖突域 廣播信息向所有端口轉發(fā) 這是我們所不希望看到的通過vlan可以 解決 支持VLAN,緩沖區(qū),交換,定義 傳輸介質類型 連接器類型 信令類型,Ethernet,802.3,V.35,物理層,EIA/TIA-232,物理層功能,物理層功能,作用： 1. 發(fā)送和接受比特流 2. 直接與各種類型的介質進行通信 DCE: 數據通信設備 連接運營商 DTE：數據終端設備 連接本地,物理層介質,同軸電纜（coaxial cable）：細纜和粗纜 帶寬均為10M 只是傳輸距離不同 雙絞線（twisted pair）： UTP （非屏蔽雙絞線） STP（屏蔽雙絞線） 雙絞線常見的有3類線5類線和超5類線，以及最新的6類 三類：該電纜的傳輸頻率16MHz，最高傳輸速率為10Mbps（10Mbit/s），主要應用于語音、10Mbit/s以太網（10BASE-T）和4Mbit/s令牌環(huán)，最大網段長度為100m，采用RJ形式的連接器，目前已淡出市場 五類：線纜最高頻率帶寬為100MHz，最高傳輸率為100Mbps，用于語音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數據傳輸，主要用于100BASE-T和1000BASE-T網絡，最大網段長為100m，采用RJ形式的連接器。這是最常用的以太網電纜。 超五類:主要用于千兆位以太網,物理層介質,無線（wireless）： 藍牙Blue Tooth 工作頻段 2.4GHZ 數據傳輸速率 1Mbps WLAN技術 采用 802.11標準，后續(xù)會有詳細介紹 比如802.1B G N,物理層介質,光纖（fiber） 單模 多模 區(qū)別：單模光纖相比于多模光纖可支持更長傳輸距離，在100Mbps的以太網以至這行的1G千兆網，單模光纖都可支持超過5000m的傳輸距離。,物理層設備,集線器 中繼器,對等層通信,Host A,Host B,APDU,PPDU,SPDU,Segment,Packet,Frame,Bit,應用層,表示層,會話層,傳輸層,網絡層,數據鏈路層,物理層,應用層,表示層,會話層,傳輸層,網絡層,數據鏈路層,物理層,每一層利用下一層提供的服務與對等層通信； 每一層使用自己的協議。,封裝與解封裝,封裝 （ encapsulate/encapsulation）：數據要通過網絡進行傳輸，要從高層一層一層的向下傳送，如果一個主機要傳送數據到別的主機，先把數據裝到一個特殊協議報頭中，這個過程叫-封裝 封裝分為：切片和加控制信息 解封裝：上述的逆向過程,上層數據,LLC 頭 + IP + TCP + 上層數據,MAC 頭,IP + TCP +上層數據,LLC 頭,TCP+上層數據,IP 頭,上層數據,TCP 頭,0101110101001000010,傳輸層,數據鏈路層,物理層,網絡層,表示層,應用層,會話層,封裝過程,LLC 頭,IP 頭,FCS,FCS,上層數據,LLC 頭 + IP + TCP + 上層數據,MAC 頭,IP + TCP +上層數據,LLC 頭,TCP+上層數據,IP 頭,上層數據,TCP 頭,0101110101001000010,傳輸層,數據鏈路層,物理層,網絡層,表示層,應用層,會話層,解封裝過程,Cisco 分層網絡模型,核心層,分布層,接入層,核心層提供高速的交換基礎設施 并且通常不操縱分組內容.,分布層提供接入層各核心層之間的邊界.,接入層通常通過交換機和集線器 提供用戶到網絡的初始連接.,層次結構的優(yōu)點,核心層 主要承擔高速數據交轉發(fā)的功能 功能： 核心層將多個匯聚層連接起來，為匯聚層的網絡提供高速的分組轉發(fā)，為整個網絡提供一個高速 安全 具有服務質量保障能力的數據傳輸環(huán)境 核心層與主干網絡互聯 提供城市的寬帶IP數據出口 核心層交換機提供用戶訪問Internet 所需要的路由服務,網絡平臺的層次結構,匯聚層 承擔路由與流量匯聚的功能 功能： 1.