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1、第二章OSI层次模型,本章目标,通过本章的学习，您应该掌握以下内容:掌握OSI分层模型描述数据在源和目标设备间的传送过程清楚集线器、交换机和路由器在网络中担当的角色和功能；懂得在什么情况下该用什么样的设备,标准化组织ISO,ISO:国际标准化组织(International Organization for Standardization)OSI:开放系统互联(open system interconnection)20世纪70年代后期，ISO创建OSI参考模型，希望不同供应商的网络能够相互协同工作，但迄今为止，这仍然是一个伟大的目标！,网络分层的优点,层 layer：描述了所有需求的有效的通
2、讯过程，并把这些过程逻辑上的组叫做层。分层的优点：1.促进标准化工作,允许各个供应商进行开发.2.各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元.3.灵活性好,某一层变化不会影响到别层，设计者可专心设计和开发模块功能.4.各层间通过一个接口在相邻层上下通信,OSI 模式 概述,应用层(高),会话层,表示层,应用层,OSI 模式,数据流层,传输层,数据链路层,网络层,物理层,应用层(高),会话层,表示层,应用层,应用层作用,Telnet SMTPHTTP FTP,用户接口,例子,应用层,Telnet SMTPHTTP FTP,ASCIIEBCDICJPEG,用户接口,数据表示加密等特殊处理过程,例子
3、,表示层,应用层,应用层作用,TelnetHTTP,ASCIIEBCDICJPEG,保证不同应用间的数据区分,用户接口,数据表示加密等特殊处理过程,Operating System/Application Access Scheduling,例子,会话层,表示层,应用层,应用层作用,保证不同应用间的数据区分,用户接口,数据表示加密等特殊处理过程,传输层,数据链路层,网络层,物理层,例子,会话层,表示层,应用层,应用层作用,数据流层的作用,EIA/TIA-232V.35,例子,物理层,设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等,802.3/802.2HDLC,EIA/TIA-232V.35,例
4、子,数据流层的作用,数据链路层,物理层,将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质错误发现但不能纠正,设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等,802.3/802.2HDLC&PPP,EIA/TIA-232V.35,IPIPX,例子,数据流层的作用,网络层,数据链路层,物理层,将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质错误发现但不能纠正,设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等,提供路由器用来决定路径的逻辑寻址,TCPUDPSPX,802.3/802.2HDLC,EIA/TIA-232V.35,IPIPX,例子,数据流层的作用,传输层,数据链路层,物理层,可靠或不可靠的数据
5、传输数据重传前的错误纠正,将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质错误发现但不能纠正,设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等,网络层,提供路由器用来决定路径的逻辑寻址,TCPUDPSPX,802.3/802.2HDLC,EIA/TIA-232V.35,IPIPX,表示层,应用层,会话层,例子,数据流层的作用,可靠或不可靠的数据传输数据重传前的错误纠正,将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质错误发现但不能纠正,设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等,传输层,数据链路层,物理层,网络层,提供路由器用来决定路径的逻辑寻址,PDU,PDU（protocol data un
6、it):每一层使用自己层的协议和别的系统的对应层相互通信，协议层的协议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。上层:messagetransport layer:segmentNetwork layer:packetData-link layer:FramePhysical layer:bit,封装与解封装,封装（encapsulate/encapsulation）：数据要通过网络进行传输，要从高层一层一层的向下传送，如果一个主机要传送数据到别的主机，先把数据装到一个特殊协议报头中，这个过程叫-封装封装分为：切片和加控制信息解封装：上述的逆向过程,上层数据,LLC 头+IP+TCP+上层数据,M
7、AC 头,IP+TCP+上层数据,LLC 头,TCP+上层数据,IP 头,上层数据,TCP 头,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示层,应用层,会话层,封装过程,LLC 头,IP 头,FCS,FCS,上层数据,LLC 头+IP+TCP+上层数据,MAC 头,IP+TCP+上层数据,LLC 头,TCP+上层数据,IP 头,上层数据,TCP 头,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示层,应用层,会话层,解封装过程,数据传输过程,定义介质类型连接器类型 信令类型,Ethernet,802.3,V.35,物理层,EIA/TIA-232,物理层功能,Ethernet/802.3的物理层,集线器,多
8、个主机,主机,10Base2细缆以太网10Base5粗缆以太网,10BaseT双绞线,物理层设备,集线器 中继器 编码解码器 传输介质连接器,A,B,C,D,物理层,所有设备在同一冲突域所有设备在同一广播域所有设备共享相同的带宽,集线器运行在物理层,冲突域 广播域,冲突（collision）：在以太网中，当两个节点同时传输数据时，从两个设备发出的帧将会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏冲突域（collision domain）一个支持共享介质的网段广播域(broadcast domain)：广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为router不转发广播）,集线器：同一个冲突域
9、,接入设备越多冲突机率越大用CSMA/CD技术,CSMA/CD技术,载波侦听多路访问/冲突检测 CSMA/CD（carrier sense multiple access/collision detect)：一种介质访问的控制方法，当在同一个共享网络中的不同节点同时传送数据包时，不可避免的会产生冲突，而CSMA/CD机制就是用来解决这种冲突问题,CSMA/CD工作原理,当一个节点想在网络中发送数据时，它首先检查线路上是否有其他主机的信号在传送：如果有，说明其他主机在发送数据，自己则利用退避算法等一会再试图发送；如果线路上没有其他主机的信号，自己就将数据发送出去，同时，不停的监听线路，以确信其他
10、主机没有发送数据，如果检测到有其他信号，自己就发送一个JAM阻塞信号，通知网段上的其他节点停止发送数据，这时，其他节点也必须采用退避算法等一会再试图发送。,CSMA/CD重要特性,使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率,定义源和目标的物理地址与帧关联的高层协议(Service Access Point)网络拓扑 帧顺序数据流控制有向或无向连接,数据链路层,物理层,EIA/TIA-232v.35,Ethernet,Fram
11、e Relay,HDLC,802.2,802.3,数据链路层功能,MAC子层,MAC子层（media access control):负责MAC寻址和定义介质访问控制方法MAC子层一般的访问控制方式：1。争用式：冲突不可避免；CSMA/CD；FCFS（first come first service)2。轮流式：访问时间可预见，不发生冲突；但是要有Token 令牌MAC子层协议有：802.3 802.5 FDDI（fiber distributed data interface)这三个LAN技术的不同在于帧结构和访问机制的不同,LLC子层,LLC子层（logical link control)
12、:为上层协议提供SAP 服务访问点，并为数据加上控制信息LLC子层协议：802.2 802.2协议只在LLC子层，为以太网和令牌环网提供了通用功能,SAP服务访问点,SAP（Service Access Point服务访问点）：LLC子层为了网络层的各种协议提供服务，而上层可能运行不同协议，为区分不同上层协议的数据，要采用服务访问点,数据,源地址,FCS,长度,目标地址,可变长,2,6,6,4,0000.0C xx.xxxx,厂商自己分配,IEEE 分配,MAC子层-802.3,前导符,Ethernet II 在这里用“Type”指明上层协议，所以不用 802.2.,MAC 地址,8,#字节,
13、数据链路层功能(续),数据,目标 SAP,源 SAP,数据,源地址,FCS,长度,目标地址,可变长,1,1,802.2(SAP),MAC子层-802.3,Ctrl,1 or 2,3,2,前导符,数据,目标 SAPAA,源 SAPAA,可变长,1,1,802.2(SNAP),Ctrl03,1 or 2,OR,OUI ID,类型,数据链路层功能(续),每段有自己的冲突域所有的段都在同一广播域,数据链路层,或,1,2,3,1,2,交换机和桥运行在链路层,交换机,每段有自己的冲突域广播信息向所有段转发,缓冲区,交换,定义与指定协议相关联的源和目标逻辑地址定义通过网络的路径多链路连接,网络层,IP,IP
14、X,数据链路层,物理层,EIA/TIA-232v.35,Ethernet,帧中继,HDLC,802.2,802.3,网络层功能,数据,源地址,目标地址,IP,头,主机号,网络号,逻辑地址,网络层端接设备的数据包,网络层功能(续),路由表,目标网络,端口,距离,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,目标网络,端口,距离,1,2,4,E0,S0,S0,0,0,1,逻辑地址提供分层结构的网络需要的配置利用配置信息来识别到达目标网络的路径,网络层功能(续),路由器：运行在网络层,广播信息
15、控制多点发送信息控制路径优化流量管制逻辑寻址提供WAN连接,路由器提供远程访问服务,因特网,家庭办公用户,分部,调制解调器 或 ISDN适配卡,移动用户,公司总部,区分不同的上层应用建立应用间的端到端连接定义流量控制 为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务,网络层,IPX,IP,传输层,SPX,TCP,UDP,传输层功能,同步请求,回应同步请求,同步请求,回应同步请求,数据传输,(传输数据段),发送方,接收方,连接建立,可靠的传输层功能,OSI模型的意义,提供了网络间互连的参考模型 成为实际网络建模、设计的重要参考工具和理论依据 OSI/RM的思想为我们提供了进行网络设计与分析的方法（实际的网络
16、几乎都是分层结构，功能分层，协议分层，只是根据实际需要，层次有多有少。模块化的结构便于同时开发、升级换代，维护管理）,OSI模型的缺陷,许多功能在多个层次重复，有冗余感（如流控，差错控制等）各层功能分配不均匀（链路、网络层任务重，会话层任务轻）功能和服务定义复杂，很难产品化（实际应用中几乎没有完全按OSI七层模型设计的产品）,集线器,桥,交换机,路由器,冲突域,1 4 4 4,广播域,1 1 1 4,网络设备的域,本章总结,通过本章的学习，您应该掌握以下内容:掌握OSI层次模型各层的主要功能描述数据在源和目标设备间的传送过程清楚集线器、交换机和路由器在网络中担当的角色和功能；懂得在什么情况下该用什么样的设备,1.在网络环境下应用 OSI 模式有什么优点?2.描述数据封装的过程。3.集线器、交换机、路由器和广播域、冲突域?,问题回顾,
