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1、模块二 网络协议-OSI参考模型李万彪 2012-02学习要点l了解引入协议的原因l理解分层的思想l理解OSI参考模型各层数据单元及功能引入原因l规范标准l通用分层思想l复杂问题简单化，使网络变得简单l分工合作，各司其职，模块化，标准化l走自己的路，做自己的事l例子：nWTO谈判n公司等级制度n日常行政接待OSI参考模型lISO于1981年推荐了一个网络系统结构开放 系统互连模型(Open System Interconnection reference model )OSI/RM，简称OSI。lOSI参考模型分为七层，是一个合法的标准，但 并非一个事实上广泛使用的标准（实际上TCP/IP 使
2、用较广泛）OSI参考模型层次结构建立端到端的连接，传输层保证数据的可靠传输。 建立、管理和终止应用程序间的会话。1234567应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层物理层定义了通信线路的一些规范。数据链路层规定了物理地址、网络拓扑结构、错误警 告机制、所传数据帧的排序和流量控制等。 网络层为处在不同位置的两个设备之间，提供连接 和选择一条最佳路径。 提供多种数据格式之间的转换（ 压缩、加密）为用户提供相关的服务，如：e-mail服务，ftp服务 、www服务等 生活实例（1）l将一个大公仔通过邮局从广州白云区沙太路寄 到New York，分析整个流程。l中外领导人通过翻译进行对话。生活
3、实例（2）OSI参考模型概述OSI参考模型的第5层及 其以上各层为高层协议 ，实现资源子网的功能 。其中的实体为进程， 实现端到端的通信。下4层协议实现通信子 网的功能，其中的实体 为网络互联设备和网络 通信介质，实现点到点 的通信。 传输层数据链路层网络层物理层会话层表示层应用层应用层（高层）主要功能为处理用户接口 、数据格式及应用访问。 主要由操作系统实现数据流层（低层）定义了数据如何在网络传输 介质之间传送，及数据如何 通过传输介质和网络设备传 输到期望的终端l在分层模型中，通信的双方应“对等“，相同层上应 由相同的协议来处理，如果协议不同应进行转换。l对采用OSI参考模型的通信方来说，
4、从逻辑上来讲是 通信的双方对应的层之间进行对话；而从物理上讲则 是资源子网与通信子网的合作。lOSI参考模型的每一层都向相邻层交换数据，每一层 所使用的数据格式称为协议数据单元（PDU），PDU 包括控制信息和用户数据。l将控制信息添加到PDU的过程称为封装；同理，将控 制信息从PDU剥离的过程称为解封装。通信示意图（物理）应用层物理层数据链 路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层数据链 路层网络层传输层会话层表示层发送进程接收进程物理层数据链 路层网络层主机A主机B 路由器路由器物理层数据链 路层网络层通信子网物理介质物理介质 网络通信子系统通信示意图（逻辑）应用层物理层数据链 路层网络层
5、传输层会话层表示层应用层物理层数据链 路层网络层传输层会话层表示层发送进程接收进程 应用层协议表示层协议会话层协议传输层协议物理层数据链 路层网络层主机B 路由器路由器物理层数据链 路层网络层通信子网物理介质物理介质网络层协议2链路层协议2物理层协议2网络层协议1网络层协议3链路层协议1链路层协议3物理层协议1物理层协议3HostAHostBAPDUPPDUSPDUSegment（段）Packet（包）Frame（帧）Bit（比特）应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层OSI 数据单元数据封装示意图传输层 数据链 路层物理层 网络层 上层数
6、据上层数据传输层控制信息数据网络层控制信息数据逻辑链路子层控制信息0101110101001000010数据表示层应用层会话层 段包比特帧FCSFCS介质访问控制子层控制信息APDU数据封装与解封装(拆封)DataData第7 层头+第7层 头+第6层 头Data第7 层头第6层 头+第5层 头Data第7 层头第6层 头第5 层头+第4层 头Data第7 层头第6层 头第5 层头第4 层头+第3层 头Data第7 层头第6层 头第5 层头第4 层头第3 层头+第2层 头Data第7 层头第6层 头第5 层头第4 层头第3 层头第2层 头+第1层 头应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理
7、层Data第2 层头第3层 头第4 层头第5 层头第6 层头第7层 头二进制的数据流第1 层头Data第2 层头第3层 头第4 层头第5 层头第6 层头第7层 头Data第3层 头第4 层头第5 层头第6 层头第7层 头Data第4 层头第5 层头第6 层头第7层 头Data第5 层头第6 层头第7层 头Data第6 层头第7层 头Data第7层 头封装解封装OSI参考模型之物理层l物理层与传输媒体直接相连，主要作用是建立、保持和断开物理连接 ，以确保二进制比特流的正确传输，但是比特流是无结构、不可靠的 。l定义电压、接口、线缆标准、传输距离等l物理层介质：n同轴电缆（coaxial cabl
8、e）：细缆和粗缆n双绞线（twisted pair）：UTP、STPn光纤（fiber）：单模、多模n无线（wireless）：红外线、蓝牙Blue Tooth、WLAN技术l物理层介质n双绞线、同轴电缆、光纤、无线电信号等l局域网物理层n常见标准：10Base-T、100Base-TX/FX、1000Base-T、 1000Base-SX/LXn常见设备：中继器、集线器l广域网物理层n常见标准：RS-232、V.24、V.35n常见设备：Modem物理层数据传输L2数据10010110101物理层L2数据10010110101物理层从数据链路层到数据链路层传输媒体OSI消息模型之数据链路层l
9、主要负责数据链路的建立、维持和拆除，确保在一段物理链路上数 据帧的正确传输，将有差错的物理链路转化成对网络层来说是没有 传输错误的数据链路。l数据链路层的功能：n编帧和识别帧n数据链路的建立、维持和释放 n传输资源控制n流量控制 n差错验证n寻址 n标识上层数据 l局域网数据链路层分为LLC子层和MAC子层l涉及地址：MAC地址数据链路层将不可靠的物理连接（数据电路）转换成（对网络层来说） 可靠的数据链路，通过以下步骤：1.将物理层的无结构原始比特流划分成一定长度的结构数据单元帧（ frame） 2.对帧进行差错控制（error control），实现检错/纠错功能。3.通过合适的流量控制（f
10、low control）协议保证收发双方的传输同步，为网 络层提供透明可靠的服务。 数据链路层标准l局域网数据链路层标准nIEEE802.1 基本局域网问题nIEEE802.2 定义LLC子层nIEEE802.3 以太网标准nIEEE802.4 令牌总线网nIEEE802.5 令牌环网l广域网数据链路层标准nHDLCnPPPnFrame Relay数据链路层数据封装L3数据L3数据L2数据L2数据T2T2H2H2到物理层从物理层从网络层到网络层数据链 路层数据链 路层帧帧OSI参考模型之网络层l本层地址：IP地址（对IP网而言）l网络层主要功能：n编址（标识源、目的地）n路由（选路）n拥塞控制
11、n异种网络互连（不同协议网络间转换）l将从高层传送下来的数据分组打包，再进行必要的路由选择、流量控 制、差错控制、顺序检测等处理，使数据正确无误地传送到目的端l将网络逻辑地址转换成物理机器地址： IPMACl决定服务质量(如消息的优先权)， 从发送者到接收者之间存在多条线 路径时,还需要进行路由选择： 路由选择。l当数据包的大小比数据链路层允许的最大数据帧还要大时,网络层将其 分成多个数据段，在接收端负责将多个数据段组合数据包：包的拆分 和重组网络层数据封装 L4数据L4数据L3数据L3数据H3H3到数据链路层从传输层到传输层网络层网络层分组从数据链路层分组数据包路由网络层数据链路层物理层网络
12、层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层表示层会话层传输层应用层RTARTBRTCRTDRTERTARTBRTC网络层数据链路层物理层表示层会话层传输层应用层HostAHostBHostAHostBOSI参考模型之传输层l本层地址：端口号l传输层功能：n分段上层数据n建立端到端连接n透明、可靠传输n流量控制l传输层协议：n主要有TCP/IP协议族的TCP协议和UDP协议，以及IPX/SPX协议组的 SPX协议等。l传输层用于网络内两实体间建立端到端的通信信道用于传输信息或报 文分组，传输层不关心路径选择。l传输层提供端点间的可靠、透明数据传输、执行端点间的差错检测和 恢复
13、、顺序控制流量控制，管理多路复用。传输层数据封装H4H4H4H4H4H4L4数据 L4数据 L4数据L5数据L5数据L4数据 L4数据 L4数据到网络层从网络层从会话层到会话层传输 层传输 层高层协议l应用层协议：n为应用程序进程（比如文字处理、邮件 、电子表格）提供网络服务（FTP、 WWW）nSQL、RPC等l表示层协议：n定义数据格式与结构n协商上层数据格式nASCII、MPEG、JPEG等l会话层协议：n主机间通信n建立、维护、终结应用程序之间的会话n文字处理、邮件、电子表格等应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层会话层l管理不同主机上各进程间的对话。使应用进程之间能够建立、维
14、 护会话的连接；会话层可以通知进程之间实现同步通信，主要功 能包括：n管理和控制会话连接n会话连接同步n数据交换n会话交互管理n异常报告表示层l表示层为上下层之间提供对数据或信息的语法和语义的转换l该层完成某些特定的功能，它提供了一种公共语言，可以使不同类 型的计算机相互通信、相互理解l该层还能够提供数据压缩、解压缩的服务，以及加密解密的服务：n转换信息的格式和编码n数据压缩和数据加密、解密n表示层连接管理机制n为应用层提供表示连接服务原语表示层表示层信息格式的 转换数据的加密 和解密OSI内部语法表示层数据封装L6数据数据的编码、加密和压缩H6L7数据从应用层到会话层表示 层L6数据数据的解
15、码、解密和解压缩H6L7数据到应用层从会话层表示 层应用层l为应用进程提供访问 OSI环境的手段。如文 件传输、电子邮件、网 络管理等(从计算机到 网络)l预先定义的完整功能直 接面向用户，该层的应 用程序有 FTP、 TELNET、SMTP、 HTTP、DNS、DHCP 等。l应用层作为用户接口， 屏蔽用户与应用程序之 间的具体细节。计算机应用程序字处理演示文稿电子表格数据库设计和制造项目计划其他网络 应用程序电子邮件文件传输远程访问客户/服务器 处理信息查询网络管理其他应用层数据封装L7数据FTP DNS NFS用户应用层到应用层L7数据FTP DNS NFS用户应用层从应用层OSI参考模型小结层数据单元比喻主要功能应用层应用程序“做什么”计算机应用程序到网络应用程序表示层“对方看起来象什么”数据表示会话层“该谁讲话”“从哪儿讲起”互联主机通信传输层数据段（segment）“对方在哪儿”应用程序端到端连接网络层数据包“走哪条路可以到达对方”确定地址和最佳路径（路由）数据链路层帧“每一步该怎么走”介质访问物理层比特流“怎样利用物理媒体”二进制传输
