第三章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

1第三章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)2一、定義

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是把網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備抽象為一個(gè)點(diǎn)，把傳輸介質(zhì)抽象為一條線，由點(diǎn)和線組成的幾何圖形就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫侵妇W(wǎng)絡(luò)連接的形狀，或者是網(wǎng)絡(luò)在物理上的連通性。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠反映各類結(jié)構(gòu)的基本特征，即不考慮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的具體組成，也不管它們之間通信線路的具體類型，把網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)畫作“點(diǎn)”，把它們之間的通信線路畫作“線”，這樣畫出的圖形就是網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3

不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)其信道訪問技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)性能、設(shè)備開銷等各不相同，分別適應(yīng)于不同場(chǎng)合。它影響著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、功能、可靠性和通信費(fèi)用等方面，是研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要環(huán)節(jié)之一。二、分類

3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合型拓?fù)渚W(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)“星-環(huán)”式混合型拓?fù)洹靶?總”式混合型拓?fù)?/p>

總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用一個(gè)信道作為傳輸媒體，所有站點(diǎn)都通過相應(yīng)的硬件接口直接連到這一公共媒體上，公共傳輸媒體就是總線。其結(jié)構(gòu)如下圖所示，任何一個(gè)站發(fā)送的信號(hào)都沿著傳輸媒體傳播，而且能被所有其他站接收。

1、總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（1）總線結(jié)構(gòu)所需的電纜長度短，易于布線和維護(hù)；（2）總線結(jié)構(gòu)簡單，是無源工作，有較高可靠性；（3）易于擴(kuò)充，增加或減少用戶比較方便。

總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）總線的傳輸距離有限，通信范圍受到限制；（2）故障診斷和隔離較困難；（3）實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。

總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由中央節(jié)點(diǎn)和通過點(diǎn)到點(diǎn)通信鏈路連接到中央節(jié)點(diǎn)的各個(gè)站點(diǎn)組成，中央節(jié)點(diǎn)執(zhí)行集中式通信控制策略。因此，星型又稱集中型星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)采用的交換方式有電路交換和報(bào)文交換，其中，尤以電路交換更為普遍。這種結(jié)構(gòu)一旦建立了通道連接，就可以無延遲地在連通的兩個(gè)站點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù)。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。2、星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（1）控制簡單。在星型網(wǎng)絡(luò)中，任何站點(diǎn)只和中央節(jié)點(diǎn)連接，因而媒體訪問控制方法簡單，也導(dǎo)致訪問協(xié)議十分簡單。（2）故障診斷和隔離容易。在星型網(wǎng)絡(luò)中，中央節(jié)點(diǎn)對(duì)連接線路可以逐一地隔離開來進(jìn)行故障檢測(cè)和定位，單個(gè)連接點(diǎn)的故障只影響一個(gè)設(shè)備，不會(huì)影響全網(wǎng)。（3）方便服務(wù)。中央節(jié)點(diǎn)可以方便地對(duì)各個(gè)站點(diǎn)提供服務(wù)和對(duì)網(wǎng)絡(luò)提供重新配置。

（4）每個(gè)連接只接一個(gè)設(shè)備。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（1）電纜長度較長和安裝工作量大。因?yàn)槊總€(gè)站點(diǎn)都要和中央節(jié)點(diǎn)直接連接，需要耗費(fèi)大量的電纜，安裝、維護(hù)的工作量大。（2）中央節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)較重，形成瓶頸效應(yīng)。一旦發(fā)生故障，則全網(wǎng)受影響，因此，對(duì)中央節(jié)點(diǎn)的可靠性和冗余度方面的要求很高。（3）擴(kuò)展困難：要增加新的節(jié)點(diǎn)，就要增加到中央節(jié)點(diǎn)的連接，這就需要大量的電纜，配置更多的連接點(diǎn)。

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)由站點(diǎn)連接站點(diǎn)的鏈路組成一個(gè)全閉環(huán)路，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。每個(gè)站點(diǎn)能夠接收從一條鏈路傳來的數(shù)據(jù)，并以同樣的速率串行地把該數(shù)據(jù)沿環(huán)送到另一端鏈路上，這種鏈路可以是單向的，也可以是雙向的，通常以單向?yàn)槎嘁姟?/p>

3、環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)AC3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（1）電纜長度短。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)所需的電纜長度與總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)相似，電纜長度比較短。（2）增加或減少工作站時(shí)，僅需作簡單連接。（3）可使用光纖作傳輸媒體。光纖的傳輸速率很高，沒有電磁干擾，既適合環(huán)型拓?fù)涞膯畏较騻鬏?，更適合于雙環(huán)的兩個(gè)方向傳輸。（4）網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性好。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（1）節(jié)點(diǎn)故障引起全網(wǎng)故障。因?yàn)榄h(huán)上的數(shù)據(jù)傳輸要通過接在環(huán)上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，一旦環(huán)中某一節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障就會(huì)引起全網(wǎng)的故障。（2）故障診斷困難。這與總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似，因?yàn)椴皇羌锌刂?，故障檢測(cè)需在網(wǎng)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行，因此，實(shí)施起來有困難。（3）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展配置困難。（4）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)影響訪問協(xié)議：節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，要考慮訪問控制協(xié)議，必須事先知道傳輸介質(zhì)對(duì)它是可用的。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：

3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是從總線型拓?fù)溲葑兌鴣淼?，形狀像一顆倒立的樹，頂端是根，樹根以下帶分支，每個(gè)分支再帶分支。由樹根接收各站發(fā)送來的數(shù)據(jù)，然后再廣播發(fā)送到全網(wǎng)。樹型拓?fù)涞奶攸c(diǎn)大多與總線型拓?fù)涞奶攸c(diǎn)相同，但也有其特殊之處。4、樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（1）易于擴(kuò)展。這種結(jié)構(gòu)可以延伸出很多分支和子分支，這些新節(jié)點(diǎn)和新分支都很容易加入網(wǎng)內(nèi)。（2）故障隔離容易。如果某一分支的節(jié)點(diǎn)或線路發(fā)生故障，很容易將故障分支與整個(gè)系統(tǒng)隔離開來。樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)根的依賴性太大，如果根發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作。由此可見，樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可靠性有點(diǎn)類似星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：

3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

5、星型環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)“星-環(huán)”式混合型拓?fù)?/p>

3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（1）故障診斷和隔離較為方便。一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，只要診斷出哪個(gè)集中器有故障，將該集中器和全網(wǎng)隔離即可。（2）易于擴(kuò)展。要擴(kuò)展用戶時(shí)，可以加入新的集中器，也可以在每個(gè)集中器留出一些備用的可插入的站點(diǎn)接口。（3）安裝電纜方便。網(wǎng)絡(luò)的主電纜只要連通這些集中器即可。這種安裝和傳統(tǒng)的電話系統(tǒng)電纜安裝很相似。星狀環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（1）需要選用智能型的集中器。這是為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障自動(dòng)診斷和故障節(jié)點(diǎn)的隔離所必需的。（2）像星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一樣，集中器到各個(gè)站點(diǎn)的電纜安裝長度會(huì)增加。星狀環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：

3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18三、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇原則

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇往往和傳輸介質(zhì)的選擇和介質(zhì)訪問控制方法的確定緊密相關(guān)。選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該考慮的主要因素有以下幾點(diǎn)：

（1）服務(wù)可靠性

（2）網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)充性

（3）組網(wǎng)費(fèi)用高低（或性能價(jià)格比）3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)19

數(shù)據(jù)通信的大體流程客戶端瀏覽器網(wǎng)站網(wǎng)頁瀏覽請(qǐng)求網(wǎng)頁請(qǐng)求回應(yīng)3.2ISO/OSI參考模型應(yīng)用層

所有能產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流量的程序。

word編輯文檔、QQ聊天、阿里旺旺。表示層

在數(shù)據(jù)傳輸之前是否需要進(jìn)行加密或者是壓縮數(shù)據(jù)。如網(wǎng)頁數(shù)據(jù)的加密、切割，QQ視頻等。

3.2ISO/OSI參考模型GABCEDFDNS服務(wù)器交換機(jī)交換機(jī)服務(wù)器2服務(wù)器1PC2PC1互聯(lián)網(wǎng)3.2ISO/OSI參考模型GABCEDFDNS服務(wù)器交換機(jī)交換機(jī)服務(wù)器2服務(wù)器1PC2PC1互聯(lián)網(wǎng)會(huì)話層

會(huì)話1會(huì)話23.2ISO/OSI參考模型GABCEDFDNS服務(wù)器交換機(jī)交換機(jī)服務(wù)器2服務(wù)器1PC2PC1互聯(lián)網(wǎng)傳輸層：可靠傳輸；流量控制；不可靠傳輸(詢問DNS的域名)3.2ISO/OSI參考模型GABCEDFDNS服務(wù)器交換機(jī)交換機(jī)服務(wù)器2服務(wù)器1PC2PC1互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)選擇最佳路徑、規(guī)劃IP地址3.2ISO/OSI參考模型交換機(jī)PC2PC101010101010101001校驗(yàn)位開始結(jié)束數(shù)據(jù)鏈路層

定義了幀的開始和結(jié)束、透明傳輸、差錯(cuò)校驗(yàn)（信號(hào)衰竭）但不糾錯(cuò)。3.2ISO/OSI參考模型物理層

接口標(biāo)準(zhǔn)、電氣標(biāo)準(zhǔn)、如何在物理鏈路上傳輸更快的速度。接口標(biāo)準(zhǔn)：如交換機(jī)的接線相統(tǒng)一。電氣標(biāo)準(zhǔn)：0伏代表0，50伏代表1等。3.2ISO/OSI參考模型3.2

OSI參考模型(詳細(xì)版)學(xué)習(xí)目標(biāo)

什么是OSI模型？OSI參考模型是如何工作的？每層的功能是什么？學(xué)習(xí)完本節(jié)課，你應(yīng)該能夠掌握：課程內(nèi)容

物理層：二進(jìn)制傳輸數(shù)據(jù)鏈路層：介質(zhì)訪問網(wǎng)絡(luò)層：確定地址和最佳路徑傳輸層：端到端連接會(huì)話層：互連主機(jī)通信表示層：數(shù)據(jù)表示應(yīng)用層：為應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)OSI參考模型

70年代以來，國外一些主要計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家先后推出了各自的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，但都屬于專用的。為使不同計(jì)算機(jī)廠家的計(jì)算機(jī)能夠互相通信，以便在更大的范圍內(nèi)建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，有必要建立一個(gè)國際范圍的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1981年正式推薦了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——開放系統(tǒng)互連模型(OpenSystemInterconnectionreferencemodel)OSI/RM,簡稱OSI。由于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型的建立，使得各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向它靠攏，大大推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展。“開放”這個(gè)詞表示：只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)可以和位于世界上任何地方的、也遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行連接。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層模型

一個(gè)功能完善的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要制定一套復(fù)雜的協(xié)議集合，對(duì)于這種協(xié)議集合，最好的組織方式是層次結(jié)構(gòu)模型。這樣分層的好處在于：每一層都實(shí)現(xiàn)相對(duì)的獨(dú)立功能，因而可以將一個(gè)難以處理的復(fù)雜問題分解為若干個(gè)較容易處理的更小一些的問題。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層模型

在網(wǎng)絡(luò)互連中，有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以考慮：合法的和事實(shí)的。合法的意味著用權(quán)力或法律建立。事實(shí)的意味著用實(shí)際的事實(shí)建立。盡管沒有得到官方或法律上的承認(rèn)，但TCP/IP為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議創(chuàng)建了一個(gè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，盡管它在得到廣泛接受之前并沒有成為標(biāo)準(zhǔn)。OSI參考模型是一個(gè)合法的標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)創(chuàng)建了OSI模型，并在1984年發(fā)布，為供應(yīng)商提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型，這樣它們的產(chǎn)品可以在網(wǎng)絡(luò)上協(xié)調(diào)工作。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義：即網(wǎng)絡(luò)中（包括互聯(lián)網(wǎng)）傳遞、管理信息的一些規(guī)范。如同人與人之間相互交流是需要遵循一定的規(guī)矩一樣，計(jì)算機(jī)之間的相互通信需要共同遵守一定的規(guī)則，這些規(guī)則就稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議三個(gè)要素：語法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。語義：即需要發(fā)出何種控制信息、完成何種協(xié)議以及做出何種應(yīng)答。同步：即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。

OSI模型概述

傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層會(huì)話層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層（高層）高層的功能為處理用戶接口、數(shù)據(jù)格式及應(yīng)用訪問。主要由操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流層（低層）定義了數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)之間傳送，及數(shù)據(jù)如何通過網(wǎng)線和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸?shù)狡谕慕K端OSI參考模型的第4層及其以上各層為高層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)資源子網(wǎng)的功能，其中的實(shí)體為進(jìn)程。實(shí)現(xiàn)端到端的通信。下3層協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信子網(wǎng)的功能，其中的實(shí)體為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的通信。

OSI模型概述通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)路由器主機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信線路

通信子網(wǎng)

資源子網(wǎng)L7L6L5L4L3L2L1L3L2L1L7L6L5L4L3L2L1L3L2L1L3L2L1通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)：由所有通信線路、網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備和相應(yīng)通信協(xié)議軟件組成，承擔(dān)不同主機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)；資源子網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)中所有的主機(jī)、通信協(xié)議和各種應(yīng)用系統(tǒng)。路由器僅有低3層協(xié)議，包含在通信子網(wǎng)中；主機(jī)有7層協(xié)議，但屬于資源子網(wǎng)范圍。按各網(wǎng)絡(luò)單元功能分割76543217654321321321OSI環(huán)境網(wǎng)絡(luò)環(huán)境數(shù)據(jù)通信網(wǎng)計(jì)算機(jī)A計(jì)算機(jī)B實(shí)系統(tǒng)環(huán)境

應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層發(fā)送進(jìn)程接收進(jìn)程物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)A主機(jī)B路由器路由器物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層通信子網(wǎng)物理介質(zhì)物理介質(zhì)物理通信

物理通信：是通信進(jìn)行的真實(shí)路徑，從發(fā)送主機(jī)的上層逐層向下傳遞，經(jīng)通信介質(zhì)和通信子網(wǎng)送達(dá)目標(biāo)主機(jī)，然后在目標(biāo)主機(jī)中逐層向上傳遞。物理通信是由主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的逐層通信及通信子網(wǎng)中的逐點(diǎn)通信組合而成，因此物理通信具有間接通信屬性。網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)

應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層發(fā)送進(jìn)程接收進(jìn)程應(yīng)用層協(xié)議表示層協(xié)議會(huì)話層協(xié)議傳輸層協(xié)議物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)A主機(jī)B路由器路由器物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層通信子網(wǎng)物理介質(zhì)物理介質(zhì)邏輯通信網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議2鏈路層協(xié)議2物理層協(xié)議2邏輯通信：位于不同主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中同層通信實(shí)體間的對(duì)話，對(duì)話遵循某一特定協(xié)議，且每層協(xié)議各不相同；傳輸層及以上層不同主機(jī)通信實(shí)體間的邏輯通信是直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，下3層中主機(jī)與路由器和路由器與路由器之間的通信也是直接通信，且同層通信協(xié)議不盡相同。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議3鏈路層協(xié)議1鏈路層協(xié)議3物理層協(xié)議1物理層協(xié)議3L7數(shù)據(jù)L7數(shù)據(jù)H6L6數(shù)據(jù)H5L5數(shù)據(jù)H4L4數(shù)據(jù)H3L3數(shù)據(jù)H2T2010101010111111001010101234567L7數(shù)據(jù)L7數(shù)據(jù)H6L6數(shù)據(jù)H5L5數(shù)據(jù)H4L4數(shù)據(jù)H3L3數(shù)據(jù)H2T2010101010111111001010101234567傳輸媒體信息的流動(dòng)過程

數(shù)據(jù)封裝和解封裝

數(shù)據(jù)封裝：

OSI模型的每一層用其自己的協(xié)議與目的設(shè)備的相同層進(jìn)行通信。為了交換信息，每層都使用協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。PDU包括控制信息和用戶數(shù)據(jù)。比如，幀是一個(gè)除上層控制信息和數(shù)據(jù)外還包含了數(shù)據(jù)鏈路層控制信息的PDU。將控制信息添加到一個(gè)PDU的過程稱作封裝。當(dāng)一個(gè)層收到PDU時(shí)，它為該P(yáng)DU添加一個(gè)頭和尾，并將封裝后的PDU傳送到下一層。添加到PDU上的控制信息將被遠(yuǎn)端設(shè)備的相同層所解讀。

數(shù)據(jù)封裝和解封裝數(shù)據(jù)解封裝：

當(dāng)一個(gè)遠(yuǎn)端設(shè)備收到一串比特?cái)?shù)據(jù)時(shí)，它將它們傳送給數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行幀操作。當(dāng)數(shù)據(jù)鏈路層收到一個(gè)幀時(shí)，它完成以下工作：讀出同層源設(shè)備提供的控制信息，從幀中剝離控制信息，將幀傳給上一層，同時(shí)執(zhí)行在幀的控制域給出的指令。這樣，將控制信息從PDU剝離的過程就稱作解封裝。數(shù)據(jù)封裝PPDU傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)傳輸層控制信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層控制信息數(shù)據(jù)邏輯鏈路子層控制信息0101110101001000010數(shù)據(jù)表示層應(yīng)用層會(huì)話層段包比特幀F(xiàn)CSFCS介質(zhì)訪問控制子層控制信息SPDUAPDU數(shù)據(jù)解封裝上層數(shù)據(jù)邏輯鏈路控制子層控制信息+網(wǎng)絡(luò)層控制信息+傳輸層控制信息+上層數(shù)據(jù)媒體訪問控制子層控制信息網(wǎng)絡(luò)層控制信息+傳輸層控制信息+上層數(shù)據(jù)邏輯鏈路子層控制信息傳輸層控制信息+上層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層控制信息上層數(shù)據(jù)傳輸層控制信息0101110101001000010傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層表示層應(yīng)用層會(huì)話層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層

PDU5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用層PDU再傳送到運(yùn)輸層加上運(yùn)輸層首部，成為運(yùn)輸層報(bào)文計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2運(yùn)輸層報(bào)文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為IP數(shù)據(jù)報(bào)（或分組）計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2IP數(shù)據(jù)報(bào)再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)應(yīng)用層(applicationlayer)5432154321物理傳輸媒體計(jì)算機(jī)

1AP2AP1電信號(hào)（或光信號(hào)）在物理媒體中傳播從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層計(jì)算機(jī)

2計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊咳〕鰯?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞浚〕鰯?shù)據(jù)部分上交給運(yùn)輸層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2運(yùn)輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞浚〕鰬?yīng)用程序數(shù)據(jù)上交給應(yīng)用進(jìn)程計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2我收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用程序數(shù)據(jù)應(yīng)用層首部H510100110100101比特流110101110101注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒?yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4運(yùn)輸層首部H3網(wǎng)絡(luò)層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

210100110100101比特流110101110101計(jì)算機(jī)2的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運(yùn)輸層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2運(yùn)輸層剝?nèi)?bào)文首部后把報(bào)文的數(shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層PDU首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進(jìn)程計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2我收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)1、物理層

物理層是OSI參考模型的最低層，與傳輸媒體直接相連，主要作用是建立、保持和斷開物理連接，以確保二進(jìn)制比特流的正確傳輸。1、物理層特性(1)機(jī)械特征:規(guī)定線纜與網(wǎng)絡(luò)接口卡的連接頭的形狀、幾何尺寸、引腳線數(shù)、引線排列方式、鎖定裝置等一系列外形特征。(2)電氣特征:規(guī)定了在傳輸過程中多少伏特的電壓代表“1”，多少伏特代表“0”。(3)功能特征:規(guī)定了連接雙方每個(gè)連接線的作用：用于傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)線、用于傳輸控制信息的控制線、用于協(xié)調(diào)通信的定時(shí)線、用于接地的地線。(4)規(guī)程特征:具體規(guī)定了通信雙方的通信步驟。物理層主要功能示意圖

L2數(shù)據(jù)10010110101物理層L2數(shù)據(jù)10010110101物理層從數(shù)據(jù)鏈路層到數(shù)據(jù)鏈路層傳輸媒體2、數(shù)據(jù)鏈路層

主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和拆除，確保在一段物理鏈路上數(shù)據(jù)幀的正確傳輸，將有差錯(cuò)的物理鏈路轉(zhuǎn)化成對(duì)網(wǎng)絡(luò)層來說是沒有傳輸錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)鏈路:差錯(cuò)檢測(cè)和數(shù)據(jù)流量控制。該層用于建立相鄰結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸；它將不可靠的物理信道處理為可靠的通道，使高層不必考慮物理介質(zhì)的具體特性；該層的數(shù)據(jù)單元為幀(frame)；IEEE標(biāo)準(zhǔn)將該層又分為介質(zhì)訪問控制層(MAC)和邏輯鏈路控制層(

LLC)。物理層只負(fù)責(zé)傳輸無結(jié)構(gòu)的原始比特流，是不可靠的。數(shù)據(jù)鏈路層將不可靠的物理連接（數(shù)據(jù)電路）轉(zhuǎn)換成（對(duì)網(wǎng)絡(luò)層來說）可靠的數(shù)據(jù)鏈路。為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換：首先，必須將物理層的無結(jié)構(gòu)原始比特流劃分成一定長度的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)單元——幀（frame）其次，對(duì)幀進(jìn)行差錯(cuò)控制（errorcontrol），實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)/糾錯(cuò)功能。最后，通過合適的流量控制（flowcontrol）協(xié)議保證收發(fā)雙方的傳輸同步，為網(wǎng)絡(luò)層提供透明可靠的服務(wù)。

2、數(shù)據(jù)鏈路層2、數(shù)據(jù)鏈路層L3數(shù)據(jù)L3數(shù)據(jù)

L2數(shù)據(jù)L2數(shù)據(jù)T2T2H2H2到物理層從物理層從網(wǎng)絡(luò)層到網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層幀幀數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)封裝示意圖3、網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層主要作用是將從高層傳送下來的數(shù)據(jù)分組打包，再進(jìn)行必要的路由選擇、流量控制、差錯(cuò)控制、順序檢測(cè)等處理，使數(shù)據(jù)正確無誤地傳送到目的端。將網(wǎng)絡(luò)邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理機(jī)器地址：IP=>MAC。決定服務(wù)質(zhì)量(如消息的優(yōu)先權(quán))，從發(fā)送者到接收者之間存在多條線路徑時(shí),還需要進(jìn)行路由選擇：路由選擇。當(dāng)數(shù)據(jù)包的大小比數(shù)據(jù)鏈路層允許的最大數(shù)據(jù)幀還要大時(shí),網(wǎng)絡(luò)層將其分成多個(gè)數(shù)據(jù)段，在接收端負(fù)責(zé)將多個(gè)數(shù)據(jù)段組合數(shù)據(jù)包：包的拆分和重組。L4數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)

L3數(shù)據(jù)L3數(shù)據(jù)H3H3到數(shù)據(jù)鏈路層從傳輸層到傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層分組從數(shù)據(jù)鏈路層分組網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)封裝示意圖

3、網(wǎng)絡(luò)層4、傳輸層

傳輸層的主要作用是為利用通信子網(wǎng)進(jìn)行通信的兩個(gè)主機(jī)，提供可靠的、透明的端---端多路數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。本層提供了兩個(gè)實(shí)體之間端對(duì)端的通信，掩蓋了通信網(wǎng)服務(wù)的差別。傳輸層向高層用戶屏蔽了通信子網(wǎng)的細(xì)節(jié)。該層的數(shù)據(jù)單元是段（Segment)，該層通常提供兩種服務(wù)：面向連接的服務(wù)和面向無連接的服務(wù)。主要協(xié)議包括Internet的TCP、UDP，Novell的SPX等。傳輸層的功能:端對(duì)端通信

傳輸層用于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)兩實(shí)體間建立端到端的通信信道用于傳輸信息或報(bào)文分組。傳輸層不關(guān)心路徑選擇。傳輸層服務(wù)

傳輸層提供端點(diǎn)間的可靠、透明數(shù)據(jù)傳輸、執(zhí)行端點(diǎn)間的差錯(cuò)檢測(cè)和恢復(fù)、順序控制流量控制，管理多路復(fù)用。4、傳輸層H4H4H4H4H4H4L4數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)L5數(shù)據(jù)L5數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)層從網(wǎng)絡(luò)層從會(huì)話層到會(huì)話層傳輸層傳輸層傳輸層數(shù)據(jù)封裝及功能示意圖

4、傳輸層5、會(huì)話層管理不同主機(jī)上各進(jìn)程間的對(duì)話。該層使應(yīng)用進(jìn)程之間能夠建立、維護(hù)會(huì)話的連接；會(huì)話層可以通知進(jìn)程之間實(shí)現(xiàn)同步通信：管理和控制會(huì)話連接會(huì)話連接同步數(shù)據(jù)交換會(huì)話交互管理異常報(bào)告會(huì)話層傳送報(bào)文為通信的兩個(gè)進(jìn)程建立會(huì)話連接，進(jìn)行交換會(huì)話管理令牌管理同步管理5、會(huì)話層L6數(shù)據(jù)H5L5數(shù)據(jù)到傳輸層從傳輸層從表示層到表示層會(huì)話層L6數(shù)據(jù)H5L5數(shù)據(jù)會(huì)話層會(huì)話層數(shù)據(jù)封裝及功能示意圖

6、表示層為上下層之間提供對(duì)數(shù)據(jù)或信息的語法和語義的轉(zhuǎn)換。該層完成某些特定的功能，它提供了一種公共語言，可以使不同類型的計(jì)算機(jī)相互通信、相互理解；該層還能夠提供數(shù)據(jù)壓縮、解壓縮的服務(wù)，以及加密解密的服務(wù)：轉(zhuǎn)換信息的格式和編碼數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)加密、解密表示層連接管理機(jī)制為應(yīng)用層提供表示連接服務(wù)原語表示層信息格式的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的加密和解密OSI內(nèi)部語法6、表示層L6數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的編碼、加密和壓縮H6L7數(shù)據(jù)從應(yīng)用層到會(huì)話層表示層L6數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的解碼、解密和解壓縮H6L7數(shù)據(jù)到應(yīng)用層從會(huì)話層表示層表示層數(shù)據(jù)封裝示意圖

6、表示層為應(yīng)用進(jìn)程提供訪問OSI環(huán)境的手段。如文件傳輸、電子郵件、網(wǎng)絡(luò)管理等。該層預(yù)先定義的完整功能直接面向用戶，該層的應(yīng)用程序有FTP、TELNET、SMTP等：網(wǎng)絡(luò)完整的透明性用戶資源的配置應(yīng)用管理和系統(tǒng)管理分布式信息服務(wù)分布式數(shù)據(jù)庫管理7、應(yīng)用層L7數(shù)據(jù)FTPDNSNFS用戶應(yīng)用層到應(yīng)用層L7數(shù)據(jù)FTPDNSNFS用戶應(yīng)用層從應(yīng)用層應(yīng)用層功能示意圖為用戶的應(yīng)用進(jìn)程訪問OSI環(huán)境提供服務(wù)負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序一起很好地工作計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序字處理演示文稿電子表格數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和制造項(xiàng)目計(jì)劃其他網(wǎng)絡(luò)

應(yīng)用程序電子郵件文件傳輸遠(yuǎn)程訪問客戶/服務(wù)器處理信息查詢網(wǎng)絡(luò)管理其他7、應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)參考模型歸納總結(jié)

物理層：完成相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間比特流的傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層：完成數(shù)據(jù)鏈路間的幀的正確傳輸。為此要完成鏈路管理、差錯(cuò)控制、流量控制等等功能。網(wǎng)絡(luò)層：完成端到端的分組的正確傳輸。為此要完成路由選擇、差錯(cuò)控制、擁塞控制等功能。傳輸層：完成端到端的消息的正確傳輸。為此要完成分組的排序、流量控制、差錯(cuò)控制等等功能。會(huì)話層：完成會(huì)話的進(jìn)程控制。表示層：完成消息的加密、解密；壓縮、解壓縮；不同系統(tǒng)間格式的轉(zhuǎn)換。應(yīng)用層：系統(tǒng)與用戶間的接口。91

3.3數(shù)據(jù)傳輸控制方式3.3.1具有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問3.3.2令牌傳遞控制法3.3.2令牌傳遞控制法3.3.2令牌傳遞控制法3.3.2令牌傳遞控制法3.3.3網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)3.3.3網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)通信協(xié)議的一個(gè)比喻完成的任務(wù)－－通信：深圳的老總A要告訴北要京的老總B：貨已發(fā)出。A用中文寫好信；把信交給秘書；秘書把信投進(jìn)郵筒；郵局根據(jù)收信人地址選擇好信件的傳遞路線；把信件打包后交給火車站；火車站負(fù)責(zé)把信件運(yùn)輸?shù)奖本槐本┑幕疖囌臼盏叫偶?，以后的步驟是什么？B怎