第2章OSI分层模型课件.ppt

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1、CCNA V1.0第二章第二章 OSI层次模型层次模型本章目标本章目标通过本章的学习，您应该掌握以下内容通过本章的学习，您应该掌握以下内容:掌握掌握OSI分层模型分层模型描述数据在源和目标设备间的传送过程描述数据在源和目标设备间的传送过程清楚交换机和路由器在网络中担当的角色和功清楚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能；懂得在什么情况下该用什么样的设备什么是网络什么是网络?1.计算机的发展计算机的发展 大型机-小型机-微型计算机(PC)集中式计算-分散式的计算2.如何解决分散式共享网络资源的问题如何解决分散式共享网络资源的问题core_sw_a ISDN 云

2、云 专线专线/帧中继帧中继 图例图例快速以太网快速以太网/以太网以太网ISDN专线专线核心核心服务器服务器连接典型网络连接典型网络连接典型网络连接典型网络标准化组织标准化组织ISOISO:国际标准化组织国际标准化组织 (International Organization for Standardization)OSI:开放系统互联开放系统互联 (open system interconnection)20世纪世纪70年代后期，年代后期，ISO创建创建OSI参考模型，参考模型，希望不同供应商的网络能够相互协同工作，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！但迄今

3、为止，这仍然是一个伟大的目标！网络分层的优点网络分层的优点层层 layer：描述了所有需求的有效的通讯过程，并描述了所有需求的有效的通讯过程，并把这些过程逻辑上的组叫做层。把这些过程逻辑上的组叫做层。分层的优点：分层的优点：1.促进标准化工作促进标准化工作,允许各个供应商进行开发允许各个供应商进行开发.2.各层间相互独立各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元把网络操作分成低复杂性单元.3.灵活性好灵活性好,某一层变化不会影响到别层，设计者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各层间通过一个接口在相邻层上下通信

4、OSI OSI 模式模式模式模式 概述概述概述概述应用层应用层(高高)会话层会话层表示层表示层应用层应用层OSI OSI 模式模式模式模式数据流层也就是数据流层也就是传输数据传输数据传输层传输层数据链路层数据链路层网络层网络层物理层物理层应用层应用层(高高)Application (Upper)Layers会话层会话层表示层表示层应用层应用层ApplicationPresentation TransportSession Network Data Link PhysicalData flow layers应用层作用应用层作用应用层作用应用层作用Telnet SMTPHTTP FTP用户接口用户

5、接口(user interface)例子例子应用层应用层IE,腾讯腾讯TT,MYIE等浏览器等浏览器FTP下载工具下载工具这一层最接近用户这一层最接近用户,实质就是个提供用户实质就是个提供用户和计算机沟通的界面的一个程序和计算机沟通的界面的一个程序.与其他与其他计算进行通讯的一个应用计算进行通讯的一个应用,它对于应用程它对于应用程序的通讯服务序的通讯服务Telnet SMTPHTTP FTP ASCIIEBCDICJPEG,BMP用户接口用户接口数据表示数据表示加密加密,压缩等特殊处理过压缩等特殊处理过程程例子例子表示层表示层应用层应用层应用层作用应用层作用应用层作用应用层作用比如大家所熟悉的

6、文本数据的比如大家所熟悉的文本数据的ASCII码码,表示图象的表示图象的GIF或者或者表示动画的表示动画的MPEG等等表示层表示层定义了一系列代码和代码转换功能以保证定义了一系列代码和代码转换功能以保证源端数据在目的端同样被识别源端数据在目的端同样被识别1.数据如何被表达数据如何被表达2.有象加密一样的特殊进程有象加密一样的特殊进程TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEG保证不同应用间的数据区保证不同应用间的数据区分分用户接口用户接口数据表示数据表示加密等特殊处理过程加密等特殊处理过程Operating System/Application Access Scheduling例子例子

7、会话层会话层表示层表示层应用层应用层应用层作用应用层作用应用层作用应用层作用会话层会话层保持不同应用程序间的数据独特性保持不同应用程序间的数据独特性保证不同应用间的数据区保证不同应用间的数据区分分用户接口用户接口数据表示数据表示加密等特殊处理过程加密等特殊处理过程TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEGOperating System/Application Access Scheduling传输层传输层数据链路层数据链路层网络层网络层物理层物理层例子例子会话层会话层表示层表示层应用层应用层b b应用层作用应用层作用应用层作用应用层作用数据流层的作用数据流层的作用数据流层的作用数据流

8、层的作用EIA/TIA-232V.35 物理层物理层(Physical)设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等说明电压、线速和线缆等物理层物理层OSI的物理层模范是有关传输介质的特性标准的物理层模范是有关传输介质的特性标准,这些规范通常也参与了其他这些规范通常也参与了其他组织指定的标准组织指定的标准.连接头连接头,针针,针的针的 使用使用,电流电流,编码及光调制等都属于各种物理编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容层规范中的内容.物理层常用多个规范完成对所有细节的定义物理层常用多个规范完成对所有细节的定义.1.在设备之间以在设备之间以bit为单位进行数据传输为单

9、位进行数据传输2.定义信令标准定义信令标准802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232V.35数据流层的作用数据流层的作用数据流层的作用数据流层的作用数据链路层数据链路层物理层物理层 将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合成帧用用MAC地址访问介质地址访问介质错误发现但不能纠正错误发现但不能纠正设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等说明电压、线速和线缆等数据链路层数据链路层:定义了单个链路上如何传输数据定义了单个链路上如何传输数据.1.合并合并bits到到bytes并且把并且把byte合并到帧中合并到帧中2.Mac地址地址(物理地址物理地址)3

10、.llc(逻辑链路控制逻辑链路控制,标实上层服务标实上层服务)802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX,apple talk数据流层的作用数据流层的作用数据流层的作用数据流层的作用网络层网络层 数据链路层数据链路层物理层物理层将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合成帧用用MAC地址访问介质地址访问介质错误发现但不能纠正错误发现但不能纠正设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等说明电压、线速和线缆等提供路由器用来决定路径的逻辑寻址提供路由器用来决定路径的逻辑寻址网络层网络层这层对端到端的包传输进行定义这层对端到端的包传输进行定

11、义,也定义了能够标识所有结点的逻辑地址也定义了能够标识所有结点的逻辑地址,还定义了路由还定义了路由实现的方式和学习的方式实现的方式和学习的方式.提供个逻辑地址用于路由器的路径抉择提供个逻辑地址用于路由器的路径抉择TCPUDPSPX802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX数据流层的作用数据流层的作用数据流层的作用数据流层的作用 传输层传输层 数据链路层数据链路层物理层物理层 可靠或不可靠的数据传输可靠或不可靠的数据传输数据重传前的错误纠正数据重传前的错误纠正将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合成帧用用MAC地址访问介质地址访问介质错误发现但不能纠正错

12、误发现但不能纠正设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等说明电压、线速和线缆等网络层网络层提供路由器用来决定路径的逻辑寻址提供路由器用来决定路径的逻辑寻址传输层传输层1.提供可靠和不可靠服务提供可靠和不可靠服务2.提供错误校验及重传提供错误校验及重传TCPUDPSPX802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX表示层表示层应用层应用层会话层会话层例子例子数据流层的作用数据流层的作用数据流层的作用数据流层的作用可靠或不可靠的数据传输可靠或不可靠的数据传输数据重传前的错误纠正数据重传前的错误纠正将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合

13、成帧用用MAC地址访问介质地址访问介质错误发现但不能纠正错误发现但不能纠正设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等说明电压、线速和线缆等传输层传输层 数据链路层数据链路层物理层物理层网络层网络层提供路由器用来决定路径的逻辑寻址提供路由器用来决定路径的逻辑寻址PDUPDU（protocol data unit):每一层使用自己层的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。议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。上层上层 :messagetransport layer:se

14、gmentNetwork layer:packetData-link layer:FramePhysical layer:bit封装与解封装封装与解封装封装封装（encapsulate/encapsulation）：）：数据要通过网络进行传输，要从高层一层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，这个过程叫议报头中，这个过程叫-封装封装封装分为：切片和加控制信息封装分为：切片和加控制信息解封装：上述的逆向过程解封装：上述的逆向过程上层数据上层数据L

15、LC 头头+IP+TCP+上层数据上层数据MAC 头头IP+TCP+上层数据上层数据LLC 头头TCP+上层数据上层数据IP 头头上层数据上层数据TCP 头头0101110101001000010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封装过程封装过程LLC 头头IP 头头FCSFCSSegment 段段Packet 包包Frame 帧帧Bit 位位PDU(协议数据单元协议数据单元)上层数据上层数据LLC 头头+IP+TCP+上层数据上层数据MAC 头头IP+TCP+上层数据上层数据LLC 头头TCP+上层数据上层数据IP 头头上层数据

16、上层数据TCP 头头0101110101001000010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解封装过程解封装过程数据传输过程数据传输过程通通 信信 介介 质质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连路层数据连路层物理层物理层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连路层数据连路层物理层物理层网络层数据连路层物理层通通 信信 介介 质质传输层协议会话层协议表示层协议应用层协议端系统端系统A A端系统端系统B B定义定义介质类型介质类型连接器类型连接器类型 信令类型信令类型Ethern

17、et802.3V.35物理层物理层EIA/TIA-232物理层功能物理层功能Ethernet/802.3Ethernet/802.3的物理层的物理层的物理层的物理层集线器集线器多个主机多个主机主机主机10Base2细缆以太网细缆以太网10Base5粗缆以太网粗缆以太网100Base TX基于双绞线的百兆端口基于双绞线的百兆端口1000Base-SX 基于多模光纤的千兆端口基于多模光纤的千兆端口1000Base-LX 基于单模光纤的千兆端口基于单模光纤的千兆端口1000Base-ZX 基于单模光纤的千兆端口基于单模光纤的千兆端口(80km)物理层设备物理层设备集线器集线器 中继器中继器 编码编码

18、解码器解码器 传输介质连接器传输介质连接器ABCD物理层物理层 所有设备在同一冲突域所有设备在同一冲突域所有设备在同一广播域所有设备在同一广播域所有设备共享相同的带宽所有设备共享相同的带宽集线器运行在物理层集线器运行在物理层冲突域冲突域 广播域广播域 冲突冲突（collision）：）：在以太网中，当两个在以太网中，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，彼此数帧将会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏据都会被破坏冲突域（冲突域（collision domain）一个支持共享一个支持共享介质的网段介质的网段广播域广播域(

19、broadcast domain)：广播帧传输广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为（因为router不转发广播）不转发广播）集线器：同一个冲突域集线器：同一个冲突域集线器：同一个冲突域集线器：同一个冲突域接入设备越多冲突机率越大接入设备越多冲突机率越大用用CSMA/CD技术技术CSMA/CD技术技术载波侦听多路访问载波侦听多路访问/冲突检测冲突检测 CSMA/CD（carrier sense multiple access/collision detect)：一种介质访问：一种介质访问的控制方法，当在同一个共享网络中的不的控制方法，当在同一个共享

20、网络中的不同节点同时传送数据包时，不可避免的会同节点同时传送数据包时，不可避免的会产生冲突，而产生冲突，而CSMA/CD机制就是用来解决机制就是用来解决这种冲突问题这种冲突问题CSMA/CD工作原理工作原理当一个节点想在网络中发送数据时，它首先检查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，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，不停的监信号，自己就将数

21、据发送出去，同时，不停的监听线路，以确信其他主机没有发送数据，如果检听线路，以确信其他主机没有发送数据，如果检测到有其他信号，自己就发送一个测到有其他信号，自己就发送一个JAM阻塞信号，阻塞信号，通知网段上的其他节点停止发送数据，这时，其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。他节点也必须采用退避算法等一会再试图发送。CSMA/CD重要特性重要特性 使用使用 CSMA/CD CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通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）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

22、间内，存在着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遭遇碰撞的可能性 这种这种发送的不确定发送的不确定性使整个以太网的平均通信量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远小于以太网的最高数据率定义定义源和目标的物理地址源和目标的物理地址与帧关联的高层协议与帧关联的高层协议(Service Access Point)网络拓扑网络拓扑 帧顺序帧顺序数据流控制数据流控制有向或无向连接有向或无向连接数据链路层数据链路层物理层物理层EIA/TIA-232v.35EthernetFrame RelayHDLC802.2802.3数据链路层功能数据链路层功能MAC子层子层MAC子

23、层（子层（media access control):负责负责MAC寻寻址和定义介质访问控制方法址和定义介质访问控制方法MAC子层一般的访问控制方式：子层一般的访问控制方式：1。争用式：冲突不可避免；。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。轮流式：访问时间可预见，不发生冲突；但是要有要有Token 令牌令牌MAC子层协议有：子层协议有：802.3 802.5 FDDI（fiber distributed data interface)这三个这三个LAN技术的不技术的不同在于帧结构和访问机制

24、的不同同在于帧结构和访问机制的不同LLC子层子层LLC子层（子层（logical link control):为上层协为上层协议提供议提供SAP 服务访问点，并为数据加上控服务访问点，并为数据加上控制信息制信息LLC子层协议：子层协议：802.2 802.2协议只在协议只在LLC子层，为以太网和令牌子层，为以太网和令牌环网提供了通用功能环网提供了通用功能SAP服务访问点服务访问点SAP（Service Access Point服务访问点服务访问点）：）：LLC子层为了网络层的各种协议提供服务，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，为区分不同上而上层可能运行不同协议，为区分不

25、同上层协议的数据，要采用服务访问点层协议的数据，要采用服务访问点数据数据源地址源地址FCS长度长度目标地址目标地址可变长可变长26640000.0C xx.xxxx厂商自己分配厂商自己分配IEEE 分配分配MAC子层子层-802.3前导符前导符Ethernet II 在这在这里用里用“Type”指指明上层协议，所明上层协议，所以不用以不用 802.2.MAC 地址地址8#字节字节数据链路层功能数据链路层功能(续续)数据数据目标目标 SAP源源 SAP数据数据源地址源地址FCS长度长度目标地址目标地址可变长可变长11802.2(SAP)MAC子层子层-802.3Ctrl1 or 232前导符前导

26、符数据数据目标目标 SAPAA源源 SAPAA可变长可变长11802.2(SNAP)Ctrl031 or 2OROUI ID类型类型数据链路层功能数据链路层功能(续续)每段有自己的冲突域每段有自己的冲突域所有的段都在同一广播域所有的段都在同一广播域数据链路层数据链路层或或123124交换机和桥运行在链路层交换机和桥运行在链路层交换机交换机交换机交换机每段有自己的冲突域每段有自己的冲突域广播信息向所有段转发广播信息向所有段转发缓冲区缓冲区交换交换定义与指定协议相关联定义与指定协议相关联的源和目标逻辑地址的源和目标逻辑地址定义通过网络的路径定义通过网络的路径多链路连接多链路连接网络层网络层IP,I

27、PX数据链路层数据链路层物理层物理层EIA/TIA-232v.35Ethernet帧中继帧中继HDLC802.2802.3网络层功能网络层功能数据数据源地址源地址目标地址目标地址IP 头头172.15.1.1主机号主机号网络号网络号逻辑地址逻辑地址网络层端接设备的数据包网络层端接设备的数据包网络层功能网络层功能(续续)路由表路由表目标网络目标网络 端口端口距离距离124S0S0E01001.04.01.3E04.3S02.2E02.1S04.14.21.11.2路由表路由表目标网络目标网络 端口端口距离距离124E0S0S0001逻辑地址提供分层结构的网络逻辑地址提供分层结构的网络需要的配置需

28、要的配置利用配置信息来识别到达目标网络的路径利用配置信息来识别到达目标网络的路径网络层功能网络层功能(续续)路由器：运行在网络层路由器：运行在网络层路由器：运行在网络层路由器：运行在网络层广播信息控制广播信息控制多点发送信息控制多点发送信息控制(ACL)路径优化路径优化流量管制流量管制(QOS)逻辑寻址逻辑寻址提供提供WAN连接连接路由器提供远程访问服务路由器提供远程访问服务路由器提供远程访问服务路由器提供远程访问服务因特网因特网家庭办公用户家庭办公用户分部分部调制解调器调制解调器 或或 ISDN适配卡适配卡移动用户移动用户公司总部公司总部区分不同的上层应用区分不同的上层应用建立应用间的端到端

29、连接建立应用间的端到端连接定义流量控制定义流量控制 为数据传输提供可靠或不可为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务靠的连接服务网络层网络层IPXIP传输层传输层SPXTCPUDP传输层功能传输层功能同步请求同步请求回应同步请求回应同步请求,同步请求同步请求回应同步请求回应同步请求数据传输数据传输(传输数据段传输数据段)发送方发送方接收方接收方连接建立连接建立连接建立连接建立可靠的传输层功能可靠的传输层功能OSIOSI模型的意义模型的意义 提供了网络间互连的参考模型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成为实际网络建模、设计的重要参考工具和理论依据 OSI/RM

30、 OSI/RM的思想为我们提供了进行网络设计与分析的方法的思想为我们提供了进行网络设计与分析的方法（实际的网络几乎都是分层结构，功能分层，协议分层，（实际的网络几乎都是分层结构，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）时开发、升级换代，维护管理）OSIOSI模型的缺陷模型的缺陷 许多功能在多个层次重复，有冗余感（如流控，差错控制等）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）各层功能分配不均匀（链路、网络层任务重，会话层任务

31、轻）功能和服务定义复杂，很难产品化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（实际应用中几乎没有完全按OSIOSI七层模型设计的产品）七层模型设计的产品）集线器集线器桥桥交换机交换机路由器路由器冲突域冲突域广播域广播域网络设备的域网络设备的域本章总结本章总结本章总结本章总结通过本章的学习，您应该掌握以下内容通过本章的学习，您应该掌握以下内容:掌握掌握OSI层次模型各层的主要功能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.在网络环境下应用在网络环境下应用 OSI 模式有什么优点模式有什么优点?2.描述数据封装的过程。描述数据封装的过程。3.集线器、交换机、路由器和广播域、冲集线器、交换机、路由器和广播域、冲突域突域?问题回顾问题回顾