2 OSI分層模型.ppt

1、第二章OSI層次模型,本章目標(biāo),通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，您應(yīng)該掌握以下內(nèi)容: 掌握OSI分層模型 描述數(shù)據(jù)在源和目標(biāo)設(shè)備間的傳送過(guò)程 清楚集線(xiàn)器、交換機(jī)和路由器在網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧凸δ?；懂得在什么情況下該用什么樣的設(shè)備,標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO,ISO:國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ( International Organization for Standardization ) OSI:開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián) ( open system interconnection ) 20世紀(jì)70年代后期，ISO創(chuàng)建OSI參考模型，希望不同供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)能夠相互協(xié)同工作，但迄今為止，這仍然是一個(gè)偉大的目標(biāo)！,網(wǎng)絡(luò)分層的優(yōu)點(diǎn),層 layer：描

2、述了所有需求的有效的通訊過(guò)程，并把這些過(guò)程邏輯上的組叫做層。 分層的優(yōu)點(diǎn)： 1.促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作,允許各個(gè)供應(yīng)商進(jìn)行開(kāi)發(fā). 2.各層間相互獨(dú)立,把網(wǎng)絡(luò)操作分成低復(fù)雜性單元. 3.靈活性好,某一層變化不會(huì)影響到別層，設(shè)計(jì)者可專(zhuān)心設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)模塊功能. 4.各層間通過(guò)一個(gè)接口在相鄰層上下通信,OSI 模式 概述,應(yīng)用層 (高),會(huì)話(huà)層,表示層,應(yīng)用層,OSI 模式,數(shù)據(jù)流層,傳輸層,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,應(yīng)用層 (高),會(huì)話(huà)層,表示層,應(yīng)用層,應(yīng)用層作用,Telnet SMTP HTTP FTP,用戶(hù)接口,例子,應(yīng)用層,Telnet SMTP HTTP FTP,ASCII EBCDIC JPEG

3、,用戶(hù)接口,數(shù)據(jù)表示 加密等特殊處理過(guò)程,例子,表示層,應(yīng)用層,應(yīng)用層作用,Telnet HTTP,ASCII EBCDIC JPEG,保證不同應(yīng)用間的數(shù)據(jù)區(qū)分,用戶(hù)接口,數(shù)據(jù)表示 加密等特殊處理過(guò)程,Operating System/ Application Access Scheduling,例子,會(huì)話(huà)層,表示層,應(yīng)用層,應(yīng)用層作用,保證不同應(yīng)用間的數(shù)據(jù)區(qū)分,用戶(hù)接口,數(shù)據(jù)表示 加密等特殊處理過(guò)程,傳輸層,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,例子,會(huì)話(huà)層,表示層,應(yīng)用層,應(yīng)用層作用,數(shù)據(jù)流層的作用,EIA/TIA-232V.35,例子,物理層,設(shè)備間接收或發(fā)送比特流 說(shuō)明電壓、線(xiàn)速和線(xiàn)纜等,802

4、.3 / 802.2 HDLC,EIA/TIA-232V.35,例子,數(shù)據(jù)流層的作用,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,將比特組合成字節(jié)進(jìn)而組合成幀 用MAC地址訪問(wèn)介質(zhì) 錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)但不能糾正,設(shè)備間接收或發(fā)送比特流 說(shuō)明電壓、線(xiàn)速和線(xiàn)纜等,802.3 / 802.2 HDLC&PPP,EIA/TIA-232V.35,IP IPX,例子,數(shù)據(jù)流層的作用,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,將比特組合成字節(jié)進(jìn)而組合成幀 用MAC地址訪問(wèn)介質(zhì) 錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)但不能糾正,設(shè)備間接收或發(fā)送比特流 說(shuō)明電壓、線(xiàn)速和線(xiàn)纜等,提供路由器用來(lái)決定路徑的邏輯尋址,TCP UDP SPX,802.3 / 802.2 HDLC,EIA/TIA-

5、232V.35,IP IPX,例子,數(shù)據(jù)流層的作用,傳輸層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,可靠或不可靠的數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)重傳前的錯(cuò)誤糾正,將比特組合成字節(jié)進(jìn)而組合成幀 用MAC地址訪問(wèn)介質(zhì) 錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)但不能糾正,設(shè)備間接收或發(fā)送比特流 說(shuō)明電壓、線(xiàn)速和線(xiàn)纜等,網(wǎng)絡(luò)層,提供路由器用來(lái)決定路徑的邏輯尋址,TCP UDP SPX,802.3 / 802.2 HDLC,EIA/TIA-232V.35,IP IPX,表示層,應(yīng)用層,會(huì)話(huà)層,例子,數(shù)據(jù)流層的作用,可靠或不可靠的數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)重傳前的錯(cuò)誤糾正,將比特組合成字節(jié)進(jìn)而組合成幀 用MAC地址訪問(wèn)介質(zhì) 錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)但不能糾正,設(shè)備間接收或發(fā)送比特流 說(shuō)明電壓、線(xiàn)速和

6、線(xiàn)纜等,傳輸層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,網(wǎng)絡(luò)層,提供路由器用來(lái)決定路徑的邏輯尋址,PDU,PDU（protocol data unit):每一層使用自己層的協(xié)議和別的系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)層相互通信，協(xié)議層的協(xié)議在對(duì)等層之間交換的信息叫協(xié)議數(shù)據(jù)單元。 上層 : message transport layer : segment Network layer: packet Data-link layer: Frame Physical layer: bit,封裝與解封裝,封裝 （ encapsulate/encapsulation）：數(shù)據(jù)要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，要從高層一層一層的向下傳送，如果一個(gè)主機(jī)要傳送數(shù)據(jù)到別

7、的主機(jī)，先把數(shù)據(jù)裝到一個(gè)特殊協(xié)議報(bào)頭中，這個(gè)過(guò)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(guò)程,上層數(shù)據(jù),LLC 頭 + IP + TCP + 上層數(shù)據(jù),MAC 頭,IP + TCP +上層數(shù)據(jù),LLC 頭,TCP+上層數(shù)據(jù),IP 頭,上層數(shù)據(jù),TCP 頭,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(huà)層,封裝過(guò)程,LLC 頭,IP 頭,FCS,FCS,上層數(shù)據(jù),LLC 頭 + IP + TCP + 上層數(shù)據(jù),MAC 頭,IP + TCP +上層數(shù)據(jù),LLC 頭,TCP+上層數(shù)據(jù),IP 頭,上層數(shù)據(jù),TCP 頭,010111010

8、1001000010,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(huà)層,解封裝過(guò)程,數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程,定義 介質(zhì)類(lèi)型 連接器類(lèi)型 信令類(lèi)型,Ethernet,802.3,V.35,物理層,EIA/TIA-232,物理層功能,Ethernet/802.3的物理層,集線(xiàn)器,多個(gè)主機(jī),主機(jī),10Base2細(xì)纜以太網(wǎng)10Base5粗纜以太網(wǎng),10BaseT雙絞線(xiàn),物理層設(shè)備,集線(xiàn)器 中繼器 編碼解碼器 傳輸介質(zhì)連接器,A,B,C,D,物理層,所有設(shè)備在同一沖突域 所有設(shè)備在同一廣播域 所有設(shè)備共享相同的帶寬,集線(xiàn)器運(yùn)行在物理層,沖突域 廣播域,沖突 （collision）：在以太網(wǎng)中，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)

9、同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，從兩個(gè)設(shè)備發(fā)出的幀將會(huì)碰撞，在物理介質(zhì)上相遇，彼此數(shù)據(jù)都會(huì)被破壞 沖突域（collision domain）一個(gè)支持共享介質(zhì)的網(wǎng)段 廣播域 (broadcast domain)：廣播幀傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)范圍，一般是路由器來(lái)設(shè)定邊界（因?yàn)閞outer不轉(zhuǎn)發(fā)廣播）,集線(xiàn)器：同一個(gè)沖突域,接入設(shè)備越多沖突機(jī)率越大 用CSMA/CD技術(shù),CSMA/CD技術(shù),載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè) CSMA/CD（carrier sense multiple access/collision detect)：一種介質(zhì)訪問(wèn)的控制方法，當(dāng)在同一個(gè)共享網(wǎng)絡(luò)中的不同節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳送數(shù)據(jù)包時(shí)，不可避免的會(huì)產(chǎn)生沖突，而CS

10、MA/CD機(jī)制就是用來(lái)解決這種沖突問(wèn)題,CSMA/CD工作原理,當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)想在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它首先檢查線(xiàn)路上是否有其他主機(jī)的信號(hào)在傳送：如果有，說(shuō)明其他主機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，自己則利用退避算法等一會(huì)再試圖發(fā)送；如果線(xiàn)路上沒(méi)有其他主機(jī)的信號(hào)，自己就將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，同時(shí)，不停的監(jiān)聽(tīng)線(xiàn)路，以確信其他主機(jī)沒(méi)有發(fā)送數(shù)據(jù)，如果檢測(cè)到有其他信號(hào)，自己就發(fā)送一個(gè)JAM阻塞信號(hào)，通知網(wǎng)段上的其他節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送數(shù)據(jù)，這時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)也必須采用退避算法等一會(huì)再試圖發(fā)送。,CSMA/CD重要特性,使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信） 每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時(shí)間內(nèi)，存

11、在著遭遇碰撞的可能性 這種發(fā)送的不確定性使整個(gè)以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率,定義 源和目標(biāo)的物理地址 與幀關(guān)聯(lián)的高層協(xié)議 (Service Access Point) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?幀順序 數(shù)據(jù)流控制 有向或無(wú)向連接,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,EIA/TIA-232 v.35,Ethernet,Frame Relay,HDLC,802.2,802.3,數(shù)據(jù)鏈路層功能,MAC子層,MAC子層（media access control):負(fù)責(zé)MAC尋址和定義介質(zhì)訪問(wèn)控制方法 MAC子層一般的訪問(wèn)控制方式： 1。爭(zhēng)用式：沖突不可避免； CSMA/CD ；FCFS（first come first

12、 service) 2。輪流式：訪問(wèn)時(shí)間可預(yù)見(jiàn)，不發(fā)生沖突；但是要有Token 令牌 MAC子層協(xié)議有：802.3 802.5 FDDI（fiber distributed data interface)這三個(gè)LAN技術(shù)的不同在于幀結(jié)構(gòu)和訪問(wèn)機(jī)制的不同,LLC子層,LLC子層（logical link control):為上層協(xié)議提供SAP 服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)，并為數(shù)據(jù)加上控制信息 LLC子層協(xié)議：802.2 802.2協(xié)議只在LLC子層，為以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)提供了通用功能,SAP服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn),SAP（ Service Access Point服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)）：LLC子層為了網(wǎng)絡(luò)層的各種協(xié)議提供服務(wù)，而上層可

13、能運(yùn)行不同協(xié)議，為區(qū)分不同上層協(xié)議的數(shù)據(jù)，要采用服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn),數(shù)據(jù),源地址,FCS,長(zhǎng)度,目標(biāo)地址,可變長(zhǎng),2,6,6,4,0000.0C xx.xxxx,廠商自己分配,IEEE 分配,MAC子層- 802.3,前導(dǎo)符,Ethernet II 在這里用 “Type”指明上層協(xié)議，所以不用 802.2.,MAC 地址,8,# 字節(jié),數(shù)據(jù)鏈路層功能(續(xù)),數(shù)據(jù),目標(biāo) SAP,源 SAP,數(shù)據(jù),源地址,FCS,長(zhǎng)度,目標(biāo)地址,可變長(zhǎng),1,1,802.2 (SAP),MAC子層 - 802.3,Ctrl,1 or 2,3,2,前導(dǎo)符,數(shù)據(jù),目標(biāo) SAP AA,源 SAP AA,可變長(zhǎng),1,1,802.2

14、 (SNAP),Ctrl 03,1 or 2,OR,OUI ID,類(lèi)型,數(shù)據(jù)鏈路層功能(續(xù)),每段有自己的沖突域 所有的段都在同一廣播域,數(shù)據(jù)鏈路層,或,1,2,3,1,2,交換機(jī)和橋運(yùn)行在鏈路層,交換機(jī),每段有自己的沖突域 廣播信息向所有段轉(zhuǎn)發(fā),緩沖區(qū),交換,定義與指定協(xié)議相關(guān)聯(lián)的源和目標(biāo)邏輯地址 定義通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的路徑 多鏈路連接,網(wǎng)絡(luò)層,IP, IPX,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,EIA/TIA-232 v.35,Ethernet,幀中繼,HDLC,802.2,802.3,網(wǎng)絡(luò)層功能,數(shù)據(jù),源地址,目標(biāo)地址,IP,頭,,主機(jī)號(hào),網(wǎng)絡(luò)號(hào),邏輯地址,網(wǎng)絡(luò)層端接設(shè)備的數(shù)據(jù)包,網(wǎng)絡(luò)層功能

15、(續(xù)),路由表,目標(biāo)網(wǎng)絡(luò),端口,距離,1,2,4,S0,S0,E0,1,0,0,1.0,4.0,1.3,E0,4.3,S0,2.2,E0,2.1,S0,4.1,4.2,1.1,1.2,路由表,目標(biāo)網(wǎng)絡(luò),端口,距離,1,2,4,E0,S0,S0,0,0,1,邏輯地址提供分層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò) 需要的配置 利用配置信息來(lái)識(shí)別到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的路徑,網(wǎng)絡(luò)層功能(續(xù)),路由器：運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)層,廣播信息控制 多點(diǎn)發(fā)送信息控制 路徑優(yōu)化 流量管制 邏輯尋址 提供WAN連接,路由器提供遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù),因特網(wǎng),家庭辦公用戶(hù),分部,調(diào)制解調(diào)器 或 ISDN適配卡,移動(dòng)用戶(hù),公司總部,區(qū)分不同的上層應(yīng)用 建立應(yīng)用間的端到端連接

16、定義流量控制 為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠或不可靠的連接服務(wù),網(wǎng)絡(luò)層,IPX,IP,傳輸層,SPX,TCP,UDP,傳輸層功能,同步請(qǐng)求,回應(yīng)同步請(qǐng)求, 同步請(qǐng)求,回應(yīng)同步請(qǐng)求,數(shù)據(jù)傳輸,(傳輸數(shù)據(jù)段),發(fā)送方,接收方,連接建立,可靠的傳輸層功能,OSI模型的意義,提供了網(wǎng)絡(luò)間互連的參考模型 成為實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建模、設(shè)計(jì)的重要參考工具和理論依據(jù) OSI/RM的思想為我們提供了進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與分析的方法 （實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)幾乎都是分層結(jié)構(gòu)，功能分層，協(xié)議分層，只是根據(jù)實(shí)際需要，層次有多有少。模塊化的結(jié)構(gòu)便于同時(shí)開(kāi)發(fā)、升級(jí)換代，維護(hù)管理）,OSI模型的缺陷,許多功能在多個(gè)層次重復(fù)，有冗余感（如流控，差錯(cuò)控制等） 各層功能分配不均勻（鏈路、網(wǎng)絡(luò)層任務(wù)重，會(huì)話(huà)層任務(wù)輕） 功能和服