2 OSI分層模型.ppt

1、第二章OSI層次模型,本章目標,通過本章的學習，您應(yīng)該掌握以下內(nèi)容: 掌握OSI分層模型 描述數(shù)據(jù)在源和目標設(shè)備間的傳送過程 清楚集線器、交換機和路由器在網(wǎng)絡(luò)中擔當?shù)慕巧凸δ?；懂得在什么情況下該用什么樣的設(shè)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(lián) ( open system interconnection ) 20世紀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，這仍然是一個偉大的目標！,網(wǎng)絡(luò)分層的優(yōu)點,層 layer：描

2、述了所有需求的有效的通訊過程，并把這些過程邏輯上的組叫做層。 分層的優(yōu)點： 1.促進標準化工作,允許各個供應(yīng)商進行開發(fā). 2.各層間相互獨立,把網(wǎng)絡(luò)操作分成低復(fù)雜性單元. 3.靈活性好,某一層變化不會影響到別層，設(shè)計者可專心設(shè)計和開發(fā)模塊功能. 4.各層間通過一個接口在相鄰層上下通信,OSI 模式 概述,應(yīng)用層 (高),會話層,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),會話層,表示層,應(yīng)用層,應(yīng)用層作用,Telnet SMTP HTTP FTP,用戶接口,例子,應(yīng)用層,Telnet SMTP HTTP FTP,ASCII EBCDIC JPEG

3、,用戶接口,數(shù)據(jù)表示 加密等特殊處理過程,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,用戶接口,數(shù)據(jù)表示 加密等特殊處理過程,Operating System/ Application Access Scheduling,例子,會話層,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,用戶接口,數(shù)據(jù)表示 加密等特殊處理過程,傳輸層,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,例子,會話層,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 說明電壓、線速和線纜等,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)進而組合成幀 用MAC地址訪問介質(zhì) 錯誤發(fā)現(xiàn)但不能糾正,設(shè)備間接收或發(fā)送比特流 說明電壓、線速和線纜等,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)進而組合成幀 用MAC地址訪問介質(zhì) 錯誤發(fā)現(xiàn)但不能糾正,設(shè)備間接收或發(fā)送比特流 說明電壓、線速和線纜等,提供路由器用來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)重傳前的錯誤糾正,將比特組合成字節(jié)進而組合成幀 用MAC地址訪問介質(zhì) 錯誤發(fā)現(xiàn)但不能糾正,設(shè)備間接收或發(fā)送比特流 說明電壓、線速和線纜等,網(wǎng)絡(luò)層,提供路由器用來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,會話層,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)重傳前的錯誤糾正,將比特組合成字節(jié)進而組合成幀 用MAC地址訪問介質(zhì) 錯誤發(fā)現(xiàn)但不能糾正,設(shè)備間接收或發(fā)送比特流 說明電壓、線速和

6、線纜等,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)的對應(yīng)層相互通信，協(xié)議層的協(xié)議在對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)要通過網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)到別

7、的主機，先把數(shù)據(jù)裝到一個特殊協(xié)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(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,會話層,封裝過程,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,會話層,解封裝過程,數(shù)據(jù)傳輸過程,定義 介質(zhì)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,Ethernet/802.3的物理層,集線器,多個主機,主機,10Base2細纜以太網(wǎng)10Base5粗纜以太網(wǎng),10BaseT雙絞線,物理層設(shè)備,集線器 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,集線器運行在物理層,沖突域 廣播域,沖突 （collision）：在以太網(wǎng)中，當兩個節(jié)點

9、同時傳輸數(shù)據(jù)時，從兩個設(shè)備發(fā)出的幀將會碰撞，在物理介質(zhì)上相遇，彼此數(shù)據(jù)都會被破壞 沖突域（collision domain）一個支持共享介質(zhì)的網(wǎng)段 廣播域 (broadcast domain)：廣播幀傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)范圍，一般是路由器來設(shè)定邊界（因為router不轉(zhuǎn)發(fā)廣播）,集線器：同一個沖突域,接入設(shè)備越多沖突機率越大 用CSMA/CD技術(shù),CSMA/CD技術(shù),載波偵聽多路訪問/沖突檢測 CSMA/CD（carrier sense multiple access/collision detect)：一種介質(zhì)訪問的控制方法，當在同一個共享網(wǎng)絡(luò)中的不同節(jié)點同時傳送數(shù)據(jù)包時，不可避免的會產(chǎn)生沖突，而CS

10、MA/CD機制就是用來解決這種沖突問題,CSMA/CD工作原理,當一個節(jié)點想在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先檢查線路上是否有其他主機的信號在傳送：如果有，說明其他主機在發(fā)送數(shù)據(jù)，自己則利用退避算法等一會再試圖發(fā)送；如果線路上沒有其他主機的信號，自己就將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，同時，不停的監(jiān)聽線路，以確信其他主機沒有發(fā)送數(shù)據(jù)，如果檢測到有其他信號，自己就發(fā)送一個JAM阻塞信號，通知網(wǎng)段上的其他節(jié)點停止發(fā)送數(shù)據(jù)，這時，其他節(jié)點也必須采用退避算法等一會再試圖發(fā)送。,CSMA/CD重要特性,使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信（半雙工通信） 每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(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以太網(wǎng)的平均通信量遠小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率,定義 源和目標的物理地址 與幀關(guān)聯(lián)的高層協(xié)議 (Service Access Point) 網(wǎng)絡(luò)拓撲 幀順序 數(shù)據(jù)流控制 有向或無向連接,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):負責MAC尋址和定義介質(zhì)訪問控制方法 MAC子層一般的訪問控制方式： 1。爭用式：沖突不可避免； CSMA/CD ；FCFS（first come first

12、 service) 2。輪流式：訪問時間可預(yù)見，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LAN技術(shù)的不同在于幀結(jié)構(gòu)和訪問機制的不同,LLC子層,LLC子層（logical link control):為上層協(xié)議提供SAP 服務(wù)訪問點，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)訪問點,SAP（ Service Access Point服務(wù)訪問點）：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)訪問點,數(shù)據(jù),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(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 SAP,源 SAP,數(shù)據(jù),源地址,FCS,長度,目標地址,可變長,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 SAP AA,源 SAP AA,可變長,1,1,802.2

14、 (SNAP),Ctrl 03,1 or 2,OR,OUI ID,類型,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,交換機和橋運行在鏈路層,交換機,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)的源和目標邏輯地址 定義通過網(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,目標地址,IP,頭,,主機號,網(wǎng)絡(luò)號,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 利用配置信息來識別到達目標網(wǎng)絡(luò)的路徑,網(wǎng)絡(luò)層功能(續(xù)),路由器：運行在網(wǎng)絡(luò)層,廣播信息控制 多點發(fā)送信息控制 路徑優(yōu)化 流量管制 邏輯尋址 提供WAN連接,路由器提供遠程訪問服務(wù),因特網(wǎng),家庭辦公用戶,分部,調(diào)制解調(diào)器 或 ISDN適配卡,移動用戶,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,同步請求,回應(yīng)同步請求, 同步請求,回應(yīng)同步請求,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 成為實際網(wǎng)絡(luò)建模、設(shè)計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行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與分析的方法 （實際的網(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)實際需要，層次有多有少。模塊化的結(jié)構(gòu)便于同時開發(fā)、升級換代，維護管理）,OSI模型的缺陷,許多功能在多個層次重復(fù)，有冗余感（如流控，差錯控制等） 各層功能分配不均勻（鏈路、網(wǎng)絡(luò)層任務(wù)重，會話層任務(wù)輕） 功能和服