数据通信与网络01网络标准化.ppt

第第1 1章章 网络标准化网络标准化RCNA_T001RCNA_T001RCNA_T001RCNA_T001教学目标 通过本章学习使学员能够：通过本章学习使学员能够：1 1、掌握、掌握OSIOSI七层模型的起源、作用和各层的功能；七层模型的起源、作用和各层的功能；2 2、熟悉网络传输过程中数据的封装与解封装的过程；、熟悉网络传输过程中数据的封装与解封装的过程；3 3、掌握、掌握TCP/IPTCP/IP协议栈中各层的常见协议的特点；协议栈中各层的常见协议的特点；4 4、了解以太网中数据的结构。、了解以太网中数据的结构。本章内容 OSIOSI七层参考模型概述七层参考模型概述 数据封装和拆封过程数据封装和拆封过程 TCP/IPTCP/IP协议栈协议栈课程议题OSIOSIOSIOSI七层参考模型概述七层参考模型概述七层参考模型概述七层参考模型概述计算机网络介绍SOHOServerIntranet移动宽带上网计算机网络就是将分布在不同地理位置，具有独立功能的多台计算机，通过计算机网络就是将分布在不同地理位置，具有独立功能的多台计算机，通过通信线路和通信设备相互连接起来，进行数据通信，实现资源共享。通信线路和通信设备相互连接起来，进行数据通信，实现资源共享。OSI参考模型 OSIOSI的概念的概念Open System InterconnectOpen System Interconnect开放系统互连参考模型，是由开放系统互连参考模型，是由ISOISO（国际标准（国际标准化组织）定义的。化组织）定义的。OSIOSI模型的目的模型的目的规范不同系统的互联标准规范不同系统的互联标准提供不同厂商间的接口标准提供不同厂商间的接口标准 OSIOSI模型分为七层模型分为七层OSIOSI把网络按照层次分为七层，由下到上分别为物理层、数据链路层、把网络按照层次分为七层，由下到上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。OSI参考模型体系结构 特点特点OSIOSI模型每层都有自己的功能集；模型每层都有自己的功能集；层与层之间相互独立又相互依靠；层与层之间相互独立又相互依靠；上层依赖于下层，下层为上层提供服务。上层依赖于下层，下层为上层提供服务。4.4.传输层传输层 2.2.数据链路层数据链路层3.3.网络层网络层1.1.物理层物理层5.5.会话层会话层 6.6.表示层表示层面向用户应用面向数据传输 7.7.应用层应用层OSI参考模型网络设备传输数据的过程是按照网络设备传输数据的过程是按照OSIOSI参考模型的层次结构运动的。参考模型的层次结构运动的。5.5.会话层会话层 6.6.表示层表示层 7.7.应用层应用层4.4.传输层传输层2.2.数据链路层数据链路层1.1.物理层物理层4.4.传输层传输层2.2.数据链路层数据链路层3.3.网络层网络层1.1.物理层物理层5.5.会话层会话层 6.6.表示层表示层 7.7.应用层应用层数据数据3.3.网络层网络层应用层 应用层的作用应用层的作用为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务 常见的应用层协议常见的应用层协议httphttp、ftpftp、smtpsmtp、pop3pop3、telnettelnet、dnsdns等等应用层用户L7L7数据数据到表示层FTP应用层用户L7L7数据数据到表示层FTP表示层 表示层的作用表示层的作用数据的解码和编码数据的解码和编码 数据的加密和解密数据的加密和解密 数据的压缩和解压缩数据的压缩和解压缩L7L7数据数据数据的编码、数据的编码、加密和压缩加密和压缩表示层表示层从应用层从应用层H6H6L6L6数据数据到会话层到会话层L7L7数据数据数据的解码、数据的解码、解密和解压解密和解压表示层表示层到应用层到应用层H6H6L6L6数据数据从会话层从会话层会话层 会话层的作用会话层的作用建立、维护、管理应用程序之间的会话。建立、维护、管理应用程序之间的会话。功能功能对话控制对话控制同步同步L6数据数据会话层会话层从表示层从表示层synL5数据数据到传输层到传输层synsyn H5L6数据数据会话层会话层到表示层到表示层synL5数据数据从传输层从传输层synsyn H5传输层 传输层的作用传输层的作用负责建立端到端的连接，保证报文在端到端之间的传输负责建立端到端的连接，保证报文在端到端之间的传输 传输层的功能传输层的功能服务点编址、分段与重组、连接控制、流量控制、差错控制服务点编址、分段与重组、连接控制、流量控制、差错控制L5L5数据数据传输层传输层从会话层从会话层H4H4L4L4数据数据到网络层到网络层H4H4H4H4L4L4数据数据L4L4数据数据L5L5数据数据传输层传输层到会话层到会话层H4H4L4L4数据数据从网络层从网络层H4H4H4H4L4L4数据数据L4L4数据数据网络层 网络层的作用网络层的作用负责将分组数据从源端传输到目的端负责将分组数据从源端传输到目的端 网络层功能网络层功能为网络设备提供逻辑地址为网络设备提供逻辑地址进行路由选择、分组转发进行路由选择、分组转发L4L4数据数据网络层网络层从传输层从传输层H3H3包包L3L3数据数据到数据链路层到数据链路层L4L4数据数据网络层网络层到传输层到传输层H3H3包包L3L3数据数据从数据链路层从数据链路层数据链路层 数据链路层的作用数据链路层的作用为网络层提供透明和可靠的传输服务，在不可靠的物理链路上，提为网络层提供透明和可靠的传输服务，在不可靠的物理链路上，提供可靠的数据传输服务供可靠的数据传输服务 数据链路层的功能数据链路层的功能组帧、物理编址、流量控制、差错控制、接入控制组帧、物理编址、流量控制、差错控制、接入控制L3L3数据数据数据链路层数据链路层从网络层从网络层H2H2T2T2帧帧L2L2数据数据到物理层到物理层L3L3数据数据数据链路层数据链路层到网络层到网络层H2H2T2T2帧帧L2L2数据数据从物理层从物理层物理层 物理层的作用物理层的作用负责发送和接收二进制信号负责发送和接收二进制信号 物理层功能物理层功能定义接口和媒体的物理特性定义接口和媒体的物理特性定义位的表示、数据传输速率、信号的传输模式定义位的表示、数据传输速率、信号的传输模式定义网络物理拓扑定义网络物理拓扑L2L2数据数据01010100001111000101010000111100传输媒体传输媒体物理层物理层从数据链路层从数据链路层L2L2数据数据01010100001111000101010000111100到数据链路层到数据链路层物理层物理层允许接入网络资源应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层建立、管理和终止会话将分组从源端传送到目的端；提供网络互联在媒体上传输比特；提供机械的和电气的规约对数据进行转换、加密和压缩提供可靠的端到端的报文传输和差错控制将分组数据封装成帧；提供节点到节点方式的传输各层间的联系课程议题数据封装和拆封过程数据封装和拆封过程数据封装和拆封过程数据封装和拆封过程数据的发送报文封装数据数据数据网络层报头数据数据链路层报头 传输层传输层 数据链路层数据链路层 物理层物理层 网络层网络层 表示层表示层应用层应用层会话层会话层源端口、目的端口源IP、目的IP、协议号源MAC、目的MAC、帧类型二进制流“0、1”传输层报头协议数据单协议数据单协议数据单协议数据单元元元元（PDUPDU）数据段数据段SegmentSegment数据包数据包PacketPacket数据帧数据帧FrameFrame比特比特 Bit Bit设备设备A设备设备B7654321L7数据L7数据H6L6数据H5L5数据H4L4数据H3L3数据H2010101000011110000101010T27654321L7数据L7数据H6L6数据H5L5数据H4L4数据H3L3数据H2010101000011110000101010T2传输媒体数据通信过程数据数据网络层报头网络层报头+传输层报头传输层报头+数据数据数据链路层报头数据链路层报头传输层报头传输层报头+数据数据网络层报头网络层报头数据数据传输层报头传输层报头传输层传输层 数据链路层数据链路层物理层物理层 网络层网络层 表示层表示层应用层应用层会话层会话层数据的接收报文拆封课程议题TCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IP协议栈协议栈协议栈协议栈应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层传输层传输层 Internet Internet层层网络接口层网络接口层TCP/IP协议栈 TCP/IPTCP/IP协议栈协议栈是由一组不同功能的协议组合在一起构成的协议栈是由一组不同功能的协议组合在一起构成的协议栈利用一组协议完成利用一组协议完成OSIOSI所实现的功能所实现的功能TCP/IP中的主流协议应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层IPICMPIGMPRARPARPUDPTCP各种应用程序层各种应用程序层SMTPFTPDNSSNMPNFSTFTP由底层网络定义的协议由底层网络定义的协议Ethernet,Token-Ring,FDDI,X.25,Wirless,ATM应用层协议 HTTPHTTP超文本传输协议，提供浏览网页服务超文本传输协议，提供浏览网页服务 TelnetTelnet远程登陆协议，提供远程管理服务远程登陆协议，提供远程管理服务 FTPFTP文件传输协议，提供互联网文件资源共享服务文件传输协议，提供互联网文件资源共享服务 SMTPSMTP简单邮件传输协议，提供互联网电子邮件服务简单邮件传输协议，提供互联网电子邮件服务 POP3POP3邮局协议邮局协议3 3，提供互联网电子邮件服务，提供互联网电子邮件服务 TFTPTFTP简单文件传输协议，提供简单的文件传输服务简单文件传输协议，提供简单的文件传输服务TCP(TCP(传输控制协议传输控制协议)属于面向连接的网络协议属于面向连接的网络协议UDP(UDP(用户报文协议用户报文协议)属于无连接的网络协议属于无连接的网络协议应用层传输层Internet层物理层数据链路层传输层协议网络层网络层主机到主机传输主机到主机传输传输层传输层端到端可靠传输端到端可靠传输互联网络报文报文端口号传输层利用端口号来区分上层的应用协议。传输层利用端口号来区分上层的应用协议。HTTP FTP DNS TFTP HTTP FTP DNS TFTP 传输层传输层传输层传输层应用层应用层端口端口80 2080 20、21 53 6921 53 69源/目的端口号应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用的且大于应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用的且大于10231023；目的端口号为服务器端应用服务的进程。如目的端口号为服务器端应用服务的进程。如telnettelnet为为2323。主机主机 B B主机主机 A A102823源端口目的端口常见的端口号 端口号的分类范围端口号的分类范围Well-knownWell-known端口：端口：0-10230-1023注册端口：注册端口：1024-49151 1024-49151动态或私有端口：动态或私有端口：49152-6553549152-65535应用协议应用协议应用协议应用协议传输层协议传输层协议传输层协议传输层协议端口号端口号端口号端口号FTPFTPTCPTCP2020、2121TelnetTelnetTCPTCP2323HTTPHTTPTCPTCP8080DNSDNSTCPTCP、UDPUDP5353SMTPSMTPTCPTCP2525TCP协议 TCPTCP协议特点协议特点TCP-TCP-传输控制协议传输控制协议TCPTCP属于面向连接的协议属于面向连接的协议TCPTCP可以提供可靠的、有序的端到端之间的传输，并且进行流量控制可以提供可靠的、有序的端到端之间的传输，并且进行流量控制源端口号源端口号(16(16比特比特)目的端口号目的端口号(16(16比特比特)顺序号顺序号(32(32比特比特)应答号应答号(32(32比特比特)窗口大小窗口大小(16(16比特比特)校验和校验和(16(16比特比特)其它其它TCPTCP控制信息（如控制信息（如SYN,ACKSYN,ACK等）等）数据数据2020TCP的工作过程 SeqSeq序列号序列号标识该数据段在已发送数据流中的位置标识该数据段在已发送数据流中的位置 AckAck应答应答发送方通过返回一条消息来验证数据已被接收发送方通过返回一条消息来验证数据已被接收102823DP.101101Seq.301Ack.102823SP.DP.103103Seq.302Ack.SP.102823SP.DP.102102Seq.301Ack.102823SP.DP.102102Seq.302Ack.客户端客户端A服务器服务器BTCP三次握手注：注：TCPTCP协议通过四次握手断开连接协议通过四次握手断开连接客户端客户端A服务器服务器B发送 SYN1(seq#=100)1接收SYN发送SYN1,ACK1(seq#=300 ack#=101)2建立连接，ACK1(ack#=301)3接收SYN,ACK发送方Window size=3发送发送 1Window size=3发送发送 2Window size=3发送发送 3ACK 3Window size=2第三个数据段被丢弃Window size=2发送发送 4Window size=2发送发送 3ACK 5Window size=2接收方Window大小为发送方或接收方的缓存大小。TCP滑动窗口源端口号源端口号(16(16比特比特)目的端口号目的端口号(16(16比特比特)其它其它UDPUDP控制信息控制信息数据数据校验和校验和(16(16比特比特)8 8字节字节UDPUDPUDPUDP应用在对延时比较敏感或应用在对延时比较敏感或应用在对延时比较敏感或应用在对延时比较敏感或不要求确认的数据传输时。不要求确认的数据传输时。不要求确认的数据传输时。不要求确认的数据传输时。UDP段格式网络层 网络层也叫网络层也叫InternetInternet层层负责将分组报文从源端发送到目的端负责将分组报文从源端发送到目的端 网络层作用网络层作用为网络中的设备提供逻辑地址为网络中的设备提供逻辑地址负责数据包的寻径和转发负责数据包的寻径和转发网络层IPICMPIGMPRARPARPIP数据包格式 版本：版本：IPv4IPv4、IPv6IPv6（目前主（目前主流为流为IPv4IPv4）IPIP：32bit32bit表示的逻辑地址表示的逻辑地址 TTL:TTL:生存周期，每经过一生存周期，每经过一次路由减，次路由减，TTLTTL值为值为丢弃该数据包丢弃该数据包Bit 0Bit 31版本版本(4)(4)目的目的IPIP地址地址(32)(32)选项选项(0 or 32 if any)(0 or 32 if any)数据数据头长度头长度(4)(4)TOS(8)TOS(8)总长度总长度(16)(16)标识标识(16)(16)标志标志(3)(3)段偏移段偏移(13)(13)TTL(8)TTL(8)协议协议(8)(8)校验和校验和(16)(16)源源IPIP地址地址(32)(32)20-60Bytes20-65536BytesICMP(网际控制消息协议)主要用途主要用途:测试目的端的可达性测试目的端的可达性(ping)(ping)测试到达目的端的路径测试到达目的端的路径 (tracert,pathping,traceroute,(tracert,pathping,traceroute,扩展扩展ping)ping)应用应用PingPing命令基于命令基于ICMPICMP的两种报文应用的两种报文应用echo request echo request 和和 echo reply echo reply 注意注意:封装成封装成IPIP数据包再传给下一层数据包再传给下一层ICMP报文报文IP数据数据尾部尾部IP首部首部帧的数据帧的数据帧的首部帧的首部ARP(地址解析协议)ARPARP作用作用负责将已知负责将已知IPIP地址解析为地址解析为MACMAC地址地址 ARPARP工作过程工作过程ARPARP请求报文：广播请求报文：广播ARPARP应答报文：单播应答报文：单播 RARPRARP协议协议负责将已知负责将已知MACMAC地址解析为地址解析为IPIP地址地址12网络接口层 IEEE 802.3IEEE 802.3以太网标准以太网标准MACMAC层管理网络设备的物理地址，物理地址也被称作层管理网络设备的物理地址，物理地址也被称作MACMAC地址。地址。LLCLLC层主要负责对各种网络协议进行封装，使得协议能在物理线路上传输。层主要负责对各种网络协议进行封装，使得协议能在物理线路上传输。数据链路层数据链路层LLC层MAC层数据数据源地址源地址帧检测序列帧检测序列类型类型目的地址目的地址可变2664XXXXXX XXXXXXXXXXXX XXXXXX由厂商分配给设备由IEEE分配给厂商(如:锐捷网络00-D0-F8)前导位前导位MAC MAC 地址地址8单位:字节 Ethernet II的帧格式 MACMAC地址地址由由48bit48bit构成，采用构成，采用1212位位1616进制数表示进制数表示课程回顾 OSIOSI七层参考模型概述七层参考模型概述 数据封装和拆封过程数据封装和拆封过程 TCP/IPTCP/IP协议栈协议栈课后习题 1 1、OSIOSI七层模型中表示层的功能有哪些？七层模型中表示层的功能有哪些？2 2、TCPTCP协议和协议和UDPUDP协议的区别有哪些？协议的区别有哪些？3 3、简述、简述OSIOSI七层模型中传输层、网络层、数据链路层的功能和它七层模型中传输层、网络层、数据链路层的功能和它们进行数据封装时头部信息。们进行数据封装时头部信息。4 4、TCP/IPTCP/IP协议栈和协议栈和OSIOSI七层模型之间的区别。七层模型之间的区别。5 5、IPIP地址与地址与MACMAC地址的区别是什么？地址的区别是什么？6 6、ARPARP协议的工作原理。协议的工作原理。7 7、TCPTCP三次握手的过程。三次握手的过程。8 8、请问端口号的作用是什么？请问当一台客户端主机访问互联、请问端口号的作用是什么？请问当一台客户端主机访问互联网某服务器的网某服务器的WEBWEB服务时，传输层封装的源端口、目的端口分服务时，传输层封装的源端口、目的端口分别是什么？别是什么？谢谢 谢谢!