2.1-網(wǎng)絡(luò)教程OSI模型ppt課件

1、Yu Guanghui 網(wǎng)絡(luò)教程OSI模型于廣輝大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心Yu Guanghui OSI參考模型nOSI，TCP/IP和Novell NetWare網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)n面向連接的協(xié)議，非面向連接的協(xié)議，流量控制nOSI數(shù)據(jù)鏈路層功能nOSI第三層功能n實(shí)例分析Yu Guanghui OSI，TCP/IP和Novell NetWare 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)nOSI：起源和發(fā)展nOSI層n層的原理和益處n層之間的交互nTCP/IP和Novell NetWare網(wǎng)絡(luò)協(xié)議Yu Guanghui OSI：起源和發(fā)展nOSIIt is the Open Systems Interconnection

2、model for communication.n從來沒有被真正在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。n今天主要作為討論各種協(xié)議的參考。Yu Guanghui OSI層n應(yīng)用層n表示層n對話層n傳輸層n網(wǎng)絡(luò)層n數(shù)據(jù)鏈路層n物理層Yu Guanghui OSI層應(yīng)用層層功能介紹例子應(yīng)用層（第七層）一個(gè)同其他計(jì)算通訊的應(yīng)用便實(shí)現(xiàn)了OSI應(yīng)用層的原理。應(yīng)用層給應(yīng)用提供通訊服務(wù)。FTP，WWW瀏覽器，Telnet，NFS，SMTP gateways，SNMP，X.400，F(xiàn)TAMYu Guanghui 例子n例如一個(gè)沒有通訊功能的字處理程序當(dāng)然不會去編寫通訊代碼，程序員也不必關(guān)心OSI第七層。然而，如果增加一個(gè)傳輸文件的選項(xiàng)

3、，程序員就不得不實(shí)現(xiàn)OSI第七層或者其他協(xié)議中等價(jià)的層）文件傳輸服務(wù)。Yu Guanghui OSI層表示層表示層（第六層）表示層的主要作用是定義了數(shù)據(jù)格式，例如，ASCII文本，EBCDIC文本，binary，BCD和JPEG。加密也被OSI定義為一個(gè)表示層服務(wù)。TIFF，GIF，JPEG，PICT，ASCII，EBCDIC，encryption，MPEG，MIDI，HTMLYu Guanghui 例子nFTP允許你選擇binary和ASCII兩種傳輸方式。如果是binary方式，發(fā)送端就不會改變文件的內(nèi)容。如果是ASCII方式，發(fā)送端就會先把內(nèi)容從發(fā)送端的字符集轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼再發(fā)

4、送。接受端再從ASCII碼轉(zhuǎn)換為本地的字符集。Yu Guanghui OSI層對話層對話層（第五層）對話層定義了如何開始，控制，結(jié)束對話。對話層確認(rèn)對話的順序，確保每一個(gè)步驟按順序進(jìn)行。RPC，SQL，NFS，NetBios names，AppleTalk ASP，DECnet SCPYu Guanghui 例子n從ATM提款機(jī)提款時(shí)，需要插卡、輸入密碼、輸入提款金額、提取現(xiàn)金。每一步都需要上一步確認(rèn)。Yu Guanghui OSI層傳輸層傳輸層（第四層）第四層包括協(xié)議的選擇提供和不提供出錯(cuò)處理。記錄進(jìn)來的數(shù)據(jù)流，如果包在傳輸過程中被分片還要進(jìn)行包的重組。TCP，UDP，SPXYu Guang

5、hui 例子nTCP提供了一個(gè)4200字節(jié)的數(shù)據(jù)段給IP進(jìn)行投遞。如果某種媒體不能傳輸4200個(gè)字節(jié)的包，那么IP將對數(shù)據(jù)進(jìn)行分片。這樣，接收端的TCP也許就會接收到3個(gè)不同的1400字節(jié)的段。并且，接收段可能按照和發(fā)送不同的順序接收，所以它需要記錄接收的段，并將它們重組為4200字節(jié)的段。然后將數(shù)據(jù)送給上一層。Yu Guanghui OSI層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層（第四層）網(wǎng)絡(luò)層提供了端到端的包傳遞。網(wǎng)絡(luò)層定義了邏輯地址，所以任何端點(diǎn)都可以被唯一的標(biāo)識。它也定義了路由如何工作和如何學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)層還定義了如何對數(shù)據(jù)報(bào)分片來適應(yīng)較小的最大傳輸單元。IP，IPX，AppleTalk DDPYu Guanghu

6、i 例子n對于一個(gè)運(yùn)行IP的Cisco路由器來說，它會檢查包的目的IP，將這個(gè)IP同路由表進(jìn)行比較，如果輸出界面需要一個(gè)比較小的包的話，還需要對包進(jìn)行分片，然后將包送入隊(duì)列等待發(fā)送。Yu Guanghui OSI層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層（第二層）數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范主要關(guān)心數(shù)據(jù)如何在一種特定連接或媒體上傳輸。Frame Relay, HDLC, PPP, IEEE 802.3/802.2, FDDI, ATM, IEEE 802.5/802.2Yu Guanghui OSI層物理層物理層（第一層）物理層定義了物理媒體的特性。連接器，針，針的使用，電氣參數(shù)，編碼和光的調(diào)制等都是物理層規(guī)范的一部分。EIA

7、/TIA-232, EIA/TIA-499, V.35, V.24, RJ45, Ethernet, 802.3, 802.5, FDDI, NRZI, NRZ, B8ZSYu Guanghui 例子nRJ45定義了連接器的形狀和電纜芯/針的數(shù)量。Ethernet和802.3定義了1，2，3，6芯/針的使用。所以一根給Ethernet使用的帶有RJ45連接器的5類電纜，同時(shí)應(yīng)用了Ethernet和802.3物理層規(guī)范。Yu Guanghui OSI層n某些協(xié)議可能同時(shí)定義了多層的細(xì)節(jié)。例如，TCP/IP應(yīng)用層等價(jià)于OSI 5到7層，所以NFS實(shí)現(xiàn)同時(shí)適合這三層。類似的，802.3，802.5和

8、以太網(wǎng)同時(shí)定義了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的細(xì)節(jié)。Yu Guanghui 分層的益處n便于討論和學(xué)習(xí)協(xié)議規(guī)范的細(xì)節(jié)。n標(biāo)準(zhǔn)化層之間的界面，使得不同的產(chǎn)品可以在相同的層相同的功能。n建立更好的互操作性。n降低了復(fù)雜性。n易于排錯(cuò)。每一層都在用戶數(shù)據(jù)周圍加上頭和尾，排錯(cuò)失可以察看這些信息。n每一層都給其上一層提供服務(wù)。所以，可以清晰的區(qū)分每一層的功能。Yu Guanghui 層之間的交互n每一層向其上一層提供服務(wù)。n每一層其他計(jì)算機(jī)相同層的軟件或者硬件使用相同的信息通信，特別是同終點(diǎn)計(jì)算機(jī)。Yu Guanghui 層之間的交互相同計(jì)算機(jī)相鄰層的通訊L2HL3 L4 L5 L6 L7 Data L2TL7

9、Data L2TL6 L7 Data L2TL5 L6 L7 Data L2TL4 L5 L6 L7 Data L2TL3 L4 L5 L6 L7 Data L2TL2HL3 L4 L5 L6 L7 Data L2TL7 Data L2TL6 L7 Data L2TL5 L6 L7 Data L2TL4 L5 L6 L7 Data L2TL3 L4 L5 L6 L7 Data L2T應(yīng)用層表示層對話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層對話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層2134L# - Layer #L#H - Layer # HeaderL#T - Layer # TrailerYu G

10、uanghui 層之間的交互不同計(jì)算機(jī)相同層之間的通訊應(yīng)用層表示層對話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層對話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層HOST AHOST BRouter 1Yu Guanghui 層之間的交互數(shù)據(jù)封裝n創(chuàng)建數(shù)據(jù)n將數(shù)據(jù)打包，準(zhǔn)備傳輸。就是說，傳輸層創(chuàng)建傳輸層的頭，將數(shù)據(jù)放到其后。n向數(shù)據(jù)加入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)層地址。就是說，網(wǎng)絡(luò)層創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)層的頭，將數(shù)據(jù)放到其后。n向數(shù)據(jù)加入目標(biāo)數(shù)據(jù)鏈路層地址。同樣的，數(shù)路鏈路層創(chuàng)建數(shù)據(jù)鏈路層的頭，將數(shù)據(jù)放到其后。n傳輸這些比特。物理層進(jìn)行編碼，在媒體上用來傳輸幀的信號。Yu Guanghui 層之間的交互TCP/IP

11、Headers and TrailersDataTCPIPLTDataDataTCPDataTCPIP.5.ApplicationTransportInternetNetworkInterfaceYu Guanghui 層之間的交互幀，包和段DataDataIPDataIPLHLTSegmentPacketFrameYu Guanghui TCP/IP和NetWare協(xié)議PresentationApplicationSessionTransportNetworkData linkPhysicalNetworkInterfaceIP,ARP,ICMPTCPApplicationUD

12、PMACProtocolsIPXSAP,NCPSPXTCP/IPOSINetWareYu Guanghui 面向連接的協(xié)議，非面向連接的協(xié)議，流量控制n面向連接的協(xié)議 VS 非面向連接的協(xié)議n如何進(jìn)行出錯(cuò)處理n流量控制Yu Guanghui 面向連接的協(xié)議 VS 非面向連接的協(xié)議類型功能例子面向連接出錯(cuò)處理（可靠）LLC type 2(802.2),TCP,SPX,X.25面向連接預(yù)建立的路徑X.25虛電路，幀中繼續(xù)電路,ATM虛連接非面向連接簡單投遞；沒有擁塞處理；沒有出錯(cuò)處理；沒有pre-established連接。IPX,UPD,IP,LLC type 1Yu Guanghui 如何進(jìn)行

13、出錯(cuò)處理Forward AcknowledgmentS=1S=2S=310,000BytesOf DateFredBarneyNetworkR=4Got 1 st 3,Give me#4 nextYu Guanghui 如何進(jìn)行出錯(cuò)處理恢復(fù)例子S=1S=2S=310,000BytesOf DateFredBarneyNetworkR=2Got #1Give me#2 nextS=2Yu Guanghui 如何進(jìn)行出錯(cuò)處理特征TCPSPXLLC2雙向確認(rèn)YesYesYesForward 確認(rèn) YesYesYes計(jì)算字節(jié)或包/幀BytesPacketsFrames全部重發(fā)或者發(fā)送一個(gè)One and

14、 wait全部重發(fā)全部重發(fā)Yu Guanghui 流量控制n流量控制指的是控制另外一臺計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。Yu Guanghui 流量控制Congestion Avoidance Flow ControlSenderReceiver123Stopgo45Yu Guanghui 流量控制Windowing Flow Control123ACK=24ACK=456Win=3Yu Guanghui 流量控制小結(jié)NameOther NamesExample ProtocolsBufferingN/ACongestion AvoidanceStop/Start,RNR,Source QuenchSDL

15、C,LAPB,LLC2WindowingTCP,SPX,LLC2Yu Guanghui OSI數(shù)據(jù)鏈路層功能n仲裁，什么時(shí)候可以使用媒體傳輸。n地址，能讓正確的接收者接收和處理被發(fā)送的數(shù)據(jù)。n錯(cuò)誤檢測，能夠知道數(shù)據(jù)是否在媒體中正確傳輸。nNotification，能夠確定數(shù)據(jù)鏈路頭后面的頭類型。Yu Guanghui 數(shù)據(jù)鏈路層功能：仲裁n仲裁僅在當(dāng)發(fā)送者想知道什么時(shí)刻適合在媒體上發(fā)送數(shù)據(jù)，什么時(shí)候不適合發(fā)送數(shù)據(jù)才需要。Yu Guanghui 仲裁：以太網(wǎng)n以太網(wǎng)使用載波監(jiān)聽/沖突監(jiān)測CSMA/CD算法來進(jìn)行仲裁。n監(jiān)聽媒體上是否有幀正在傳輸。n如果沒有幀傳輸，發(fā)送！n如果有真正在傳輸，等待，

16、再監(jiān)聽。n當(dāng)傳輸中發(fā)生碰撞，停頓，等待，再監(jiān)聽。Yu Guanghui 仲裁令牌環(huán)n令牌環(huán)采用另外一種完全不同的方式。n監(jiān)聽經(jīng)過的令牌。n如果令牌忙，等待下一次令牌經(jīng)過。n如果令牌空閑，標(biāo)記令牌為忙，在其后附加數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)上。n當(dāng)標(biāo)記為忙的令牌環(huán)繞環(huán)一周回到發(fā)送者時(shí)，發(fā)送者去掉令牌后的數(shù)據(jù)。n發(fā)送者可以發(fā)送另外一個(gè)忙令牌和更多的數(shù)據(jù)，或者發(fā)送一個(gè)空閑令牌幀。Yu Guanghui 仲裁HDLC，F(xiàn)rame Relayn不需要仲裁：nHDLCHDLC是點(diǎn)到點(diǎn)的連接，通常是全雙工電路。就是說，任何一段可以在任何時(shí)候發(fā)送。nFrame Relay使用專線連接路由器和幀中繼交換機(jī)。通常也是

17、全雙工的連接，所以也不需要仲裁。Yu Guanghui 仲裁常見的幀格式802.3 802.2 Data 802.3HDLC Data HDLCF.R.DataF.R.802.3 802.2 Data 802.5Yu Guanghui 數(shù)據(jù)鏈路層功能局域網(wǎng)地址n對以太網(wǎng)和令牌環(huán)來說，地址是非常相似的。他們都是使用媒體訪問控制地址MAC）6個(gè)字節(jié)，用十六進(jìn)制表示。Yu Guanghui 局域網(wǎng) MAC地址術(shù)語和特征局域網(wǎng)地址術(shù)語說明MACMedia Access Control. 802.3 (Ethernet) and 802.5 (Token Ring) are the MAC sublay

18、ers of these two LAN data-link protocols.Ethernet address, NIC address, LAN address, Token Ring address,card addressOther names often used for the same address refer to as a MAC address.Burned-in-address由制造商再制造網(wǎng)卡市分配的。通常固化在網(wǎng)卡的ROM或EERPOM里面。Locally administered address通過配置替代固化地址使用的地址。Yu Guanghui 局域網(wǎng) MA

19、C地址術(shù)語和特征Unicast Address （單播地址）特指MAC，表示一個(gè)單獨(dú)的局域網(wǎng)界面。Broadcast Address （廣播地址）所有局域網(wǎng)中設(shè)備都能接收到的地址。Multicast Address （組播地址）令牌環(huán)上不存在。在以太網(wǎng)上，一個(gè)組播地址包含局域網(wǎng)上設(shè)備的一個(gè)子集。Functional Address以太網(wǎng)上不存在。令牌環(huán)上使用。Yu Guanghui 數(shù)據(jù)鏈路層功能局域網(wǎng)地址nHDLC包含一個(gè)沒有意義的地址字段，因?yàn)镠DLC只再點(diǎn)到點(diǎn)專線使用。如果一個(gè)設(shè)備發(fā)送出一個(gè)幀，另外一個(gè)設(shè)備是唯一可能的接收者。Yu Guanghui 數(shù)據(jù)鏈路層功能局域網(wǎng)地址SSSFram

20、e Relay NetworkTimbuktuEast EgyptkalamazooYu Guanghui 數(shù)據(jù)鏈路層功能局域網(wǎng)地址n對幀中繼來說，一個(gè)物理電路通常包含了許多叫做虛電路VCs的邏輯電路。幀中繼中的地址子段定義為data-link connection identiferDLCI），用來區(qū)分每個(gè)虛電路。Yu Guanghui 數(shù)據(jù)鏈路層功能錯(cuò)誤檢測n錯(cuò)誤檢測是對幀傳輸過程中是否發(fā)生位的錯(cuò)誤進(jìn)行一個(gè)簡單的檢測。通常是在幀里包含一個(gè)frame check sequence (FCS)或者Cyclical redundancy check (CRC)的域。Yu Guanghui 數(shù)據(jù)鏈

21、路層功能錯(cuò)誤檢測n錯(cuò)誤檢測并不進(jìn)行錯(cuò)誤恢復(fù)。大多數(shù)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，包括802.5令牌環(huán)和802.3以太網(wǎng)，都不提供錯(cuò)誤恢復(fù)。然而在上面兩種情況中，在802.2協(xié)議中有一個(gè)選項(xiàng)，叫做LLC type 2，提供了錯(cuò)誤恢復(fù)。SNA和NetBIOS是典型需要LLC2服務(wù)的高層協(xié)議。Yu Guanghui 數(shù)據(jù)鏈路層功能數(shù)據(jù)內(nèi)容NetwareClientFTPClientData LinkNovellServerPC1 SunFTP ServerYu Guanghui 數(shù)據(jù)內(nèi)容802.2 SAP and SNAP Type Fields802.3E0DSAPE0SSAPCTLIPX Data802.3

22、802.3AADSAPAASSAPCTLIP DataOUI802.30800Type以太網(wǎng)和令牌環(huán)都在他們的頭中提供了一個(gè)字段來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)段內(nèi)容類型。141111414111324Yu Guanghui 數(shù)據(jù)內(nèi)容典型的廣域網(wǎng)環(huán)境SunFTPServerNetWareServerPC1Point-to-PointSunFTPServerNetWareServerPC1Frame RelayR1R2R1R2典型的廣域網(wǎng)環(huán)境典型的廣域網(wǎng)環(huán)境Yu Guanghui 數(shù)據(jù)內(nèi)容HDLC and Frame Relay Protocol Type FieldsFlagControlAddressProtoc

23、olTypeDataFCSFlagControlAddressNLPIDPadL2PIDL3PIDSNAP Data FCSHDLCFrame Relay2134OptionalOptionalYu Guanghui 數(shù)據(jù)內(nèi)容Data-Link ProtocolFieldHeader It Is Found InSizeEthernet and Token RingDSAP802.2 Header1 byteEthernet and Token RingSSAP802.2 Header1 byteEthernet and Token RingProtocol TypeSNAP header2

24、bytesEthernet (DIX)EtherTypeEthernet header2 bytesHDLCCisco proprietary id fieldExtra Cisco header2 bytesFrame Relay RFC 1490NLPIDRFC14901 bytesFrame Relay RFC 1490L2 or L3 Protocol id Q.9332 bytes eachFrame Relay RFC 1490SNAP Protocol TypeSNAP Header2 bytesYu Guanghui 數(shù)據(jù)鏈路層功能小結(jié)功能以太網(wǎng)令牌環(huán)HDLC幀中繼仲裁CSMS

25、/CD算法令牌傳遞N/AN/A地址源和目標(biāo)MAC地址源和目標(biāo)MAC地址一個(gè)1字節(jié)的地址；在點(diǎn)到點(diǎn)連接并不重要用DLCI來區(qū)分虛電路錯(cuò)誤檢測 尾部的FCS尾部的FCS尾部的FCS尾部的FCS區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)內(nèi)容802.2 DSAP,SNAP頭，或者Ethertype802.2 DSAP,或者SNAP頭Proprietary TypeRFC1490頭，包括NLPID，L2和L3協(xié)議ID或者SNAP頭Yu Guanghui OSI網(wǎng)絡(luò)層功能n路由n網(wǎng)絡(luò)層地址Yu Guanghui 網(wǎng)絡(luò)層功能路由FredR1BunchesOfRoutersR2BarneryStep1Step2Step3將數(shù)據(jù)從源計(jì)算機(jī)發(fā)送到

26、最近的路油器。將數(shù)據(jù)投遞到離目標(biāo)最近的路由器。將數(shù)據(jù)從離目標(biāo)最近的路由器投遞到最終路由器。Yu Guanghui 路由關(guān)于數(shù)據(jù)鏈路層的一些解釋n因?yàn)槁酚善餍枰匦聵?gòu)建數(shù)據(jù)鏈路頭，新的頭包含數(shù)據(jù)鏈路層地址，所以路由器必須有一種方法能夠確認(rèn)使用哪一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層地址。nTCP/IP 中使用ARPAddress Resolution Protocol來對應(yīng)IP和DL地址。nIPX最后48位就是MAC地址。Yu Guanghui 路由邏輯F.R.PC1目標(biāo)地址在另外一組；發(fā)送到最近的路由器。Eth.IP PacketR1HDLC IP PacketR2我的路由顯示那一

27、組需要從串口連接出去。FRIP Packet我的路由顯示那一組需要從幀中繼連接出去。Yu Guanghui 路由邏輯續(xù)）F.R.PC2直接發(fā)送到目標(biāo)FRIP PacketTRIP PacketYu Guanghui 網(wǎng)絡(luò)層第三層地址n地址應(yīng)該足夠大，足夠設(shè)計(jì)者能夠想象的這個(gè)協(xié)議能夠被使用的最大范圍。n地址應(yīng)該具有唯一性，應(yīng)該有非常小或者更本沒有重復(fù)的地址。n地址結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有某種組的屬性，可以讓很多地址被認(rèn)為是同一組。n在某種情況下可以進(jìn)行動態(tài)的地址分配。Yu Guanghui 網(wǎng)絡(luò)層地址幾種地址結(jié)構(gòu)協(xié)議地址位數(shù)組字段的名字和大小本地地址的名字和子段大小IP32網(wǎng)絡(luò)號或者子網(wǎng)（變長8-30位）主機(jī)號（變長，2-24位）IPX80網(wǎng)絡(luò)號（32位） 節(jié)點(diǎn)號（48位）AppleTalk24網(wǎng)絡(luò)號（16位） 節(jié)點(diǎn)號（8位）OSI變長各種格式，各種大小DSP（典型是56位，包括NSAP）Yu Guanghui 網(wǎng)絡(luò)層地址路由協(xié)議nRouted Protocoln能夠被路由的協(xié)議，例如