《OSI层次模型》课件.pptx

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1、OSI层次模型 制作人：制作者PPT时间：2024年X月目录第第1 1章章 简介简介第第2 2章章 物理层物理层第第3 3章章 数据链路层数据链路层第第4 4章章 网络层网络层第第5 5章章 传输层传输层第第6 6章章 应用层应用层第第7 7章章 总结总结 0101第1章 简介 OSI层次模型概述OSI层次模型是Open System Interconnection Reference Model的缩写，定义了一个网络通信的框架。OSI层次模型的作用是提供网络通信的标准化，为不同系统间的通信提供一个参考模型。OSI层次模型的应用场景包括网络协议分析、网络故障诊断、网络设计和协议的开发等。OSI

2、层次模型的七层结构定义物理介质和物理信号的规范物理层定义数据在链路上的传输方式和格式数据链路层定义数据在网络中的传输流程和路由选择网络层定义数据在端到端之间的传输方式和可靠性传输层OSIOSI层次模型与层次模型与TCP/IPTCP/IP协议栈协议栈的关系的关系OSIOSI层次模型与层次模型与TCP/IPTCP/IP协议栈是两个不同的网络模型，但它们协议栈是两个不同的网络模型，但它们的作用是相同的，都是为了提供网络通信的标准化。的作用是相同的，都是为了提供网络通信的标准化。OSIOSI层次模层次模型和型和TCP/IPTCP/IP协议栈的对应关系是物理层、数据链路层、网络层、协议栈的对应关系是物理

3、层、数据链路层、网络层、传输层、会话层和表示层对应传输层、会话层和表示层对应TCP/IPTCP/IP协议栈的网络接口层和传协议栈的网络接口层和传输层。输层。OSIOSI层次模型和层次模型和TCP/IPTCP/IP协议栈的异同点是，协议栈的异同点是，OSIOSI层次模型层次模型是一个理论模型，而是一个理论模型，而TCP/IPTCP/IP协议栈是一个实际应用模型。协议栈是一个实际应用模型。OSIOSI层次模型和层次模型和TCP/IPTCP/IP协议栈的优缺点比较需要根据实际应用场景协议栈的优缺点比较需要根据实际应用场景进行分析。进行分析。数据链路层数据链路层负责数据在数据链路层上传输负责数据在数据

4、链路层上传输定义数据在链路上的传输方式定义数据在链路上的传输方式和格式和格式传输的单位是帧（传输的单位是帧（FrameFrame）网络层网络层负责数据在网络层面上传输负责数据在网络层面上传输定义数据在网络中的传输流程定义数据在网络中的传输流程和路由选择和路由选择传输的单位是分组（传输的单位是分组（PacketPacket）传输层传输层负责数据在传输层面上传输负责数据在传输层面上传输定义数据在端到端之间的传输定义数据在端到端之间的传输方式和可靠性方式和可靠性传输的单位是段（传输的单位是段（SegmentSegment）OSI层次模型的七层结构物理层物理层负责数据在物理层面上传输负责数据在物理层面

5、上传输定义物理介质和物理信号的规定义物理介质和物理信号的规范范传输的单位是比特流传输的单位是比特流OSI层次模型的优点对网络性能的影响OSI层次模型与网络性能的关系0103 02OSI层次模型的缺点对网络性能的影响OSI层次模型与网络性能的关系OSI层次模型的作用OSI层次模型的作用是为了提供网络通信的标准化，为不同系统间的通信提供一个参考模型。通过将通信过程分成七层，可以使不同系统之间的通信更加可靠和互通。通常情况下，不同系统之间的通信需要遵循同一个标准，这个标准包括了通信过程中各个层次的规范和要求。OSI层次模型的应用场景通过对网络协议的分析，识别出网络中的异常行为和潜在的安全问题网络协议

6、分析通过对网络故障的诊断，找到故障原因并进行修复网络故障诊断根据不同的网络需求，设计出满足需求的网络结构和协议网络设计基于OSI层次模型的框架，开发出符合标准的协议协议的开发 0202第2章 物理层 物理层概述物理层概述物理层是物理层是OSIOSI模型的第一层，主要负责传输原始比特流。其作用模型的第一层，主要负责传输原始比特流。其作用和功能包括实现数据的物理传输、传输介质的选择和管理以及信和功能包括实现数据的物理传输、传输介质的选择和管理以及信号类型的转换。物理层的协议和设备包括有线和无线传输协议，号类型的转换。物理层的协议和设备包括有线和无线传输协议，如如EthernetEthernet、W

7、iFiWiFi等，以及传输介质和信号类型。等，以及传输介质和信号类型。传输介质高速、低延迟光纤成本低、易维护双绞线适用于长距离传输同轴电缆 双绞线双绞线优点：成本低、易维护优点：成本低、易维护缺点：传输速率低、受干扰缺点：传输速率低、受干扰同轴电缆同轴电缆优点：适用于长距离传输优点：适用于长距离传输缺点：传输速率低、信号衰减缺点：传输速率低、信号衰减 传输介质的优缺点比较光纤光纤优点：高速、低延迟优点：高速、低延迟缺点：成本较高、易损坏缺点：成本较高、易损坏信号类型连续变化的信号模拟信号离散的信号数字信号连续变化的信号模拟信号 数字信号数字信号优点：抗干扰能力强、不易失优点：抗干扰能力强、不易

8、失真真缺点：传输距离短、处理复杂缺点：传输距离短、处理复杂 信号类型的优缺点比较模拟信号模拟信号优点：传输距离远、易处理优点：传输距离远、易处理缺点：受干扰、易失真缺点：受干扰、易失真物理层设备放大信号、扩展网络中继器连接多个设备、共享带宽集线器连接多个局域网、过滤数据网桥 物理层设备的配物理层设备的配置和管理置和管理物理层设备的配置和管理包括选择合适的设备、部署网络拓扑结物理层设备的配置和管理包括选择合适的设备、部署网络拓扑结构以及监控设备状态。中继器用于放大信号和扩展网络范围，集构以及监控设备状态。中继器用于放大信号和扩展网络范围，集线器连接多个设备共享带宽，网桥连接多个局域网并过滤数据。

9、线器连接多个设备共享带宽，网桥连接多个局域网并过滤数据。配置合适的物理层设备对网络性能和稳定性至关重要，需根据网配置合适的物理层设备对网络性能和稳定性至关重要，需根据网络需求和拓扑结构进行合理配置和管理。络需求和拓扑结构进行合理配置和管理。0303第3章 数据链路层 数据链路层概述数据链路层的作用数据链路层的作用和功能数据链路层的协议数据链路层的协议和设备数据链路层的分类数据链路层的分类和特点 MAC地址MAC地址的定义MAC地址的定义和作用MAC地址的格式MAC地址的格式和分配方式MAC地址的冲突MAC地址的冲突和解决方法 ARPARP协议协议ARPARP（地址解析协议）是数据链路层使用的一

10、种协议，用于将（地址解析协议）是数据链路层使用的一种协议，用于将IPIP地址转换为地址转换为MACMAC地址。地址。ARPARP协议通过广播的方式查询目标设备协议通过广播的方式查询目标设备的的MACMAC地址，如果查询到了则将地址，如果查询到了则将MACMAC地址缓存，以提高网络传地址缓存，以提高网络传输效率。输效率。交换机的作用交换机0103网卡的作用网卡02网桥的作用网桥网桥的配置和管理网桥的配置和管理网桥分段技术配置网桥分段技术配置网桥网桥 MAC MAC 地址表配置地址表配置网桥网桥 Spanning Tree Spanning Tree 配置配置网卡的配置和管理网卡的配置和管理网卡速

11、率和双工模式配置网卡速率和双工模式配置网卡驱动程序安装和更新网卡驱动程序安装和更新网卡性能监控和故障排除网卡性能监控和故障排除 数据链路层设备配置和管理交交换换机机的的配配置置和和管管理理交换机交换机 VLAN VLAN 配置配置交换机端口安全配置交换机端口安全配置交换机交换机 QoS QoS 配置配置总结数据链路层是OSI七层网络模型中的第二层，主要负责将网络层传输过来的数据分成帧并传输到物理层。在数据链路层中，MAC地址是最重要的概念，它是数据链路层用来标识网络设备的地址。此外，ARP协议、交换机、网桥和网卡等设备在数据链路层的应用也非常广泛。0404第4章 网络层 网络层概述网络层是OS

12、I模型的第3层，负责将分组数据从源主机传输到目的主机。网络层的主要作用是实现端到端的通信。网络层的协议和设备有很多种，每种都有不同的特点和用途。网络层的作用和功能网络层通过将数据从源主机传输到目的主机，实现端到端的通信提供端到端的通信网络层将不同的网络互联起来，实现数据的跨网络传输实现网络互联网络层通过路由控制算法，动态地选择最优的路由，实现数据的高效传输实现路由控制 网络层的协议和设备常见的网络层协议有IP协议、ICMP协议、ARP协议、RIP协议、OSPF协议等协议常见的网络层设备有路由器、三层交换机、虚拟局域网等设备 网络层的分类和特点网络层根据传输方式和协议类型，可以分为电路交换网络、

13、分组交换网络、电子邮件网络等分类网络层的特点包括分组交换、路由控制、可靠性、安全等特点 IP协议IP协议是网络层的核心协议，主要用于将分组数据从源主机传输到目的主机。IP协议有两个版本，IPv4和IPv6，它们的格式稍有不同。IP协议的分组过程包括分段、封装、传输和解封装等步骤。路由是IP协议中非常重要的一个部分，它决定了分组在网络中的传输路径。IPIP协议的格式协议的格式IPIP协议的格式包括版本、头部长度、区分服务、总长度、标识、协议的格式包括版本、头部长度、区分服务、总长度、标识、标志、分片偏移、生存时间、协议、头部校验和、源标志、分片偏移、生存时间、协议、头部校验和、源IPIP地址、目

14、地址、目的的IPIP地址等字段。其中，版本、头部长度和协议字段都是非常重地址等字段。其中，版本、头部长度和协议字段都是非常重要的。要的。IP协议的分组和路由IP协议将数据分成多个分组，每个分组包含一个头部和一个数据部分。每个分组都有一个独特的标识符和序列号，可以用于数据的传输和重组。分组路由是IP协议中非常重要的一个部分，它决定了分组在网络中的传输路径。路由控制算法根据网络拓扑和带宽等因素，选择最优路由。路由路由表是路由器中的一张表格，它记录了网络中各个节点的地址和路由信息。路由表可以手动配置，也可以通过路由控制协议自动更新。路由表IP地址是互联网上的唯一地址，它由32位二进制数字组成。IP地

15、址分为两部分，网络地址和主机地址。网络地址用于标识网络，主机地址用于标识主机。IP地址ICMP协议ICMP协议是网络层的一个重要协议，主要用于在网络中传递各种控制和错误消息。ICMP协议的消息类型有很多种，包括回显请求、回显应答、超时、目的不可达、路由器通告等。ICMP协议具有简单、可靠、灵活的优点，被广泛应用于网络中。ICMPICMP协议的消协议的消息格式息格式ICMPICMP协议的消息格式包括消息类型、代码、校验和和数据四个协议的消息格式包括消息类型、代码、校验和和数据四个字段。其中，消息类型和代码字段表示消息的类型和子类型，校字段。其中，消息类型和代码字段表示消息的类型和子类型，校验和字

16、段用于检验数据的准确性，数据字段用于携带具体的信息验和字段用于检验数据的准确性，数据字段用于携带具体的信息内容。内容。ICMP协议的优缺点和应用ICMP协议具有简单、可靠、灵活等优点，可以在网络中传输各种类型的控制和错误消息。优点ICMP协议的消息可能会被攻击者利用，进行拒绝服务攻击和其他类型的网络攻击。缺点ICMP协议被广泛应用于网络中，包括网络诊断、网络管理、数据传输等方面。应用 网络层设备路由器是网络层的核心设备，它实现分组的转发和路由控制功能。路由器可以将不同的网络互联起来，实现数据的跨网络传输。路由器三层交换机是一种集交换和路由功能于一体的网络设备。它可以实现分组的转发和路由控制功能

17、，同时也可以提供存储转发和多播等特性。三层交换机虚拟局域网是一种基于交换机和路由器的网络技术，它可以将不同的物理局域网划分成多个逻辑局域网，实现更灵活的网络管理和扩展。虚拟局域网 0505第5章 传输层 传输层概述传输层是OSI参考模型的第四层，其主要作用是为网络层提供可靠的数据传输服务。传输层包括两种主要的协议，TCP和UDP。传输层的作用和功能传输层向上层提供完整的数据流，并在数据传输过程中检测和纠正错误为网络层提供可靠的数据传输服务传输层使用多种技术来控制网络流量，以避免网络拥塞拥塞控制和流量控制传输层能够同时处理多个会话，实现多路复用和多路分解提供多路复用和多路分解 传输层的协议和设备

18、TCP协议是一种面向连接、可靠的传输协议，能够保证数据的可靠传输TCP协议UDP协议是一种无连接、不可靠的传输协议，适用于实时应用场景UDP协议传输层设备包括交换机和路由器等设备，其作用是在网络传输过程中提供各种服务传输层设备 传输层的分类和特点TCP协议是面向连接传输的，UDP协议是无连接传输的面向连接和无连接传输TCP协议能够保证数据传输的可靠性，而UDP协议能够提供实时性的数据传输可靠性和实时性 TCPTCP协议协议TCPTCP协议通过三次握手建立连接，使用滑动窗口和拥塞控制技术协议通过三次握手建立连接，使用滑动窗口和拥塞控制技术保证数据传输的可靠性。保证数据传输的可靠性。TCP协议是一

19、种面向连接、可靠的传输协议TCP协议的连接管理和流量控制TCP协议使用三次握手建立连接，四次挥手关闭连接三次握手和四次挥手TCP协议使用滑动窗口技术进行流量控制，避免发送方过快导致接收端无法处理滑动窗口TCP协议使用拥塞控制技术避免网络拥塞拥塞控制 UDP协议的优点和缺点UDP协议传输速度快，发送者和接收者之间的通信开销小优点UDP协议不能保证数据传输的可靠性，且无法处理拥塞控制等问题缺点 UDPUDP协议协议UDPUDP协议没有建立和关闭连接的过程，也无法保证数据的可靠传协议没有建立和关闭连接的过程，也无法保证数据的可靠传输，但是在实时应用场景中表现优异。输，但是在实时应用场景中表现优异。U

20、DP协议是一种无连接、不可靠的传输协议UDP协议的应用场景和限制UDP协议适用于实时应用场景，如在线视频、在线游戏等应用场景UDP协议无法处理丢包重传、流量控制等问题，因此不适用于要求数据可靠性的应用场景限制 传输层设备的种类和功能交换机是传输层设备中的一种，其主要作用是在局域网内提供数据交换服务交换机路由器是传输层设备中的一种，其主要作用是在广域网内提供路由转发服务路由器 传输层设备的使用场景和优缺点交换机适用于局域网内的数据交换，路由器适用于广域网内的路由转发使用场景交换机具有数据交换速度快、安全性高等优点，路由器具有可靠性高、扩展性强等优点优点交换机不能跨局域网工作，路由器的配置和管理比

21、较复杂缺点 特点特点TCPTCP协议是面向连接的，协议是面向连接的，UDPUDP协议是无连接的协议是无连接的TCPTCP协议保证数据传输的可靠协议保证数据传输的可靠性，性，UDPUDP协议适用于实时应用协议适用于实时应用场景场景协议对比协议对比TCPTCP协议需要进行三次握手建协议需要进行三次握手建立连接，立连接，UDPUDP协议没有建立和协议没有建立和关闭连接的过程关闭连接的过程TCPTCP协议使用滑动窗口技术进协议使用滑动窗口技术进行流量控制，行流量控制，UDPUDP协议无法处协议无法处理拥塞控制等问题理拥塞控制等问题局限性局限性TCPTCP协议在实时应用场景中表协议在实时应用场景中表现不

22、佳，现不佳，UDPUDP协议无法保证数协议无法保证数据传输的可靠性据传输的可靠性传输层的分类和特点分类分类TCPTCPUDPUDP 0606第6章 应用层 应用层概述应用层概述应用层是应用层是OSIOSI七层模型中的最高层，它负责为应用程序提供服务。七层模型中的最高层，它负责为应用程序提供服务。应用层协议包括应用层协议包括HTTPHTTP、DNSDNS、FTPFTP等，应用层设备包括负载均等，应用层设备包括负载均衡器、衡器、WebWeb服务器、服务器、DNSDNS服务器等。服务器等。应用层协议超文本传输协议，用于Web页面传输HTTP域名系统，用于域名解析DNS文件传输协议，用于文件传输FTP

23、简单邮件传输协议，用于电子邮件传输SMTP应用层设备用于分发流量，提高应用程序可用性负载均衡器用于提供Web服务，如Apache、NginxWeb服务器用于域名解析，如Bind、PowerDNSDNS服务器用于转发请求，如Squid、Varnish代理服务器HTTPHTTP协议协议HTTPHTTP协议是一种用于协议是一种用于WebWeb页面传输的协议，采用客户端页面传输的协议，采用客户端-服务服务器模式。器模式。HTTPHTTP请求和响应的格式一般由请求行、请求头、请求请求和响应的格式一般由请求行、请求头、请求体和响应行、响应头、响应体组成。体和响应行、响应头、响应体组成。HTTPHTTP状态

24、码用于指示请求状态码用于指示请求的处理结果，的处理结果，HTTPHTTP缓存可以提高访问速度。缓存可以提高访问速度。DNSDNS协议协议DNSDNS协议是一种用于域名解析的协议，采用客户端协议是一种用于域名解析的协议，采用客户端-服务器模式。服务器模式。DNSDNS解析包括递归查询和迭代查询，解析包括递归查询和迭代查询，DNSDNS缓存可以提高访问速缓存可以提高访问速度。度。DNSDNS的优缺点是可以将域名映射为的优缺点是可以将域名映射为IPIP地址，但是存在地址，但是存在DNSDNS污染和污染和DNSDNS劫持的安全问题。劫持的安全问题。HTTP协议状态码请求成功200 OK请求的资源已永久

25、移动到新位置301 Moved Permanently请求的资源不存在404 Not Found服务器内部错误500 Internal Server Error传输方式传输方式TCPTCPTCPTCPTCPTCPUDPUDP端口号端口号808020/2120/2125255353使用场景使用场景WebWeb页面传输页面传输文件传输文件传输电子邮件传输电子邮件传输域名解析域名解析应用层协议比较协议协议HTTPHTTPFTPFTPSMTPSMTPDNSDNS应用层设备配置为了保证应用层设备的安全和性能，需要进行适当的配置。具体而言，包括但不限于：使用最新的软件版本、启用访问控制、配置SSL证书、开

26、启日志记录。此外，还应该对应用层设备进行定期维护和升级，以确保其稳定运行。0707第7章 总结 OSIOSI层次模型评层次模型评价价OSIOSI层次模型是网络协议栈的一种分层模型，它将网络协议划分层次模型是网络协议栈的一种分层模型，它将网络协议划分为七个层次，每个层次都具有独立的功能和责任。为七个层次，每个层次都具有独立的功能和责任。OSIOSI层次模型层次模型的优点在于：分层清晰，可维护性高，易于理解和设计；缺点在的优点在于：分层清晰，可维护性高，易于理解和设计；缺点在于：过于繁琐，实现复杂，对实时性、性能和安全性的支持不足。于：过于繁琐，实现复杂，对实时性、性能和安全性的支持不足。OSIO

27、SI层次模型适用于复杂的大型网络系统，具有较好的扩展性和层次模型适用于复杂的大型网络系统，具有较好的扩展性和可靠性。未来，可靠性。未来，OSIOSI层次模型的发展趋势是向智能化、虚拟化和层次模型的发展趋势是向智能化、虚拟化和云化方向发展。云化方向发展。OSI层次模型与实践应用：网络协议的设计和实现，网络故障的排除和维护；局限：对于小型网络和实时性要求高的应用场景，OSI层次模型不太适用。OSI层次模型在实践中的应用和局限价值：提高网络的可靠性、可维护性和可管理性；作用：为网络工程提供了系统化的设计和实现方法。OSI层次模型在网络工程中的价值和作用案例：ISO/IEC 7498-1标准、TCP/

28、IP协议栈；方向：网络安全、物联网、SDN等。OSI层次模型的实践案例和研究方向 思想：分层、抽象、标准化；方法：自上而下、逐层抽象、模块化设计。OSI层次模型的设计思想和方法0103启示：分层、抽象、标准化是设计复杂系统的有效方法；参考：OSI层次模型为网络协议的设计和实现提供了经验和范例。OSI层次模型的启示和参考价值02价值：推动了网络协议的标准化和发展，促进了信息化和全球化进程；地位：是计算机网络领域的重要理论成果和里程碑。OSI层次模型的理论价值和历史地位缺点缺点过于繁琐，实现复杂过于繁琐，实现复杂对实时性、性能和安全性的支对实时性、性能和安全性的支持不足持不足不适用于小型网络不适用

29、于小型网络适用场景适用场景大型网络系统大型网络系统需要可靠性和扩展性的应用场需要可靠性和扩展性的应用场景景发展趋势发展趋势向智能化、虚拟化和云化方向向智能化、虚拟化和云化方向发展发展适应物联网、适应物联网、5G5G等新技术的需等新技术的需求求OSI层次模型评价优点优点分层清晰，责任明确分层清晰，责任明确可维护性高，易于排错可维护性高，易于排错易于理解和设计易于理解和设计参考文献1.计算机网络：自顶向下方法；2.TCP/IP详解：卷1；3.网络协议指南。鸣谢鸣谢感谢所有支持和参与本次课件制作的人，包括感谢所有支持和参与本次课件制作的人，包括PPTPPT课件作者和协课件作者和协助者、演讲者和观众、技术支持和赞助商。助者、演讲者和观众、技术支持和赞助商。Q&A如果您有任何问题或建议，可以通过电子邮件或社交媒体联系我们。同时，我们也欢迎您分享您的实践经验和研究成果。谢谢观看！下次再见