課件6(網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)OSI參考模型)

1、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主講教師：錢(qián)雙艷第三章主 要 內(nèi) 容網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)ISO/OSI參考模型112計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 體系結(jié)構(gòu)：是研究系統(tǒng)各局部組成及相互關(guān)系的技術(shù)科學(xué)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：是指整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的邏輯組成和功能分配，它定一和描述了一組用于計(jì)算機(jī)及其通信設(shè)施之間互連的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的集合。 目的：定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各局部的功能，以便在統(tǒng)一的原那么指導(dǎo)下進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、建造、使用和開(kāi)展。數(shù)據(jù)交換：在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中，數(shù)據(jù)從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：是通信的系統(tǒng)必須共同遵守的一組事先約定好的規(guī)那么。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要有三要素組成：語(yǔ)法、語(yǔ)義、時(shí)序

2、同步 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1、分層的思想 設(shè)想位于兩地的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將面臨以下的一些問(wèn)題：兩臺(tái)計(jì)算機(jī)如何連接？用什么連接線(xiàn)？用什么接頭？怎樣數(shù)據(jù)從源計(jì)算機(jī)傳送到目的計(jì)算機(jī)？如何標(biāo)識(shí)每臺(tái)計(jì)算機(jī)？怎樣尋找目標(biāo)計(jì)算機(jī)？在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中可能同時(shí)運(yùn)行著多個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，存在多路數(shù)據(jù)流，如何確定進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的這個(gè)過(guò)程的數(shù)據(jù)流？傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采用什么表示形式？在計(jì)算機(jī)中如何編碼？用戶(hù)接口如何實(shí)現(xiàn)？即計(jì)算機(jī)如何接受用戶(hù)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，有如何將接受的數(shù)據(jù)顯示給用戶(hù)？當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或連接線(xiàn)路性能不一致或者發(fā)生故障，造成傳輸?shù)臄?shù)據(jù)出現(xiàn)過(guò)失甚至喪失時(shí)，如何進(jìn)行控制以保證可靠性等。 由上所述，計(jì)算

3、機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)十分龐大的且復(fù)雜的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)往往采用化繁為簡(jiǎn)、分而治之的思想。即將這樣一個(gè)大而復(fù)雜的系統(tǒng)分解為假設(shè)干個(gè)小而簡(jiǎn)單的子系統(tǒng)，然后再逐個(gè)加以處理。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2、分層的原那么層內(nèi)功能內(nèi)聚、層間耦合松散、層數(shù)適中3、分層的好處各層之間相互獨(dú)立；靈活性好；易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)；有利于促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3.2 ISO/OSI參考模型 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由多種計(jì)算機(jī)和各類(lèi)終端通過(guò)通信線(xiàn)路連接起來(lái)的復(fù)合系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，由于計(jì)算機(jī)型號(hào)不一，終端類(lèi)型各異，加之線(xiàn)路類(lèi)型、連接方式、同步方式、通信方式的不同，給網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點(diǎn)的通信帶來(lái)許多不便。由于在不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間，真正以協(xié)同

4、方式進(jìn)行通信的任務(wù)是十分復(fù)雜的。為了設(shè)計(jì)這樣復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，早在最初的ARPANET設(shè)計(jì)時(shí)即提出了分層的方法?！胺謱涌蓪嫶蠖鴱?fù)雜的問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為假設(shè)干較小的局部問(wèn)題，而這些較小的局部總是比較易于研究和處理。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 1974年，美國(guó)的IBM公司宣布了它研制的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNASystem Network Architecture。 為了使不同體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都能互連，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1977年成立了一個(gè)專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)來(lái)研究該問(wèn)題。不久，他們就提出一個(gè)試圖使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)互連成網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)框架，即著名的開(kāi)放系統(tǒng)互連根本參考模型OSI/RMOpen Systems Int

5、erconnection Reference Model，簡(jiǎn)稱(chēng)為OSI。 1物理層 物理層傳輸數(shù)據(jù)的單位是比特。物理層不是指連接計(jì)算機(jī)的具體的物理設(shè)備或具體的傳輸媒體是什么，因?yàn)樗鼈兊姆N類(lèi)非常多，物理層的作用是盡可能的屏蔽這些差異，對(duì)它的高層即數(shù)據(jù)鏈路層提供統(tǒng)一的效勞。所以物理層主要關(guān)心的是在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)的比特流。 物理層提供為建立、維護(hù)和撤除物理鏈路所需要的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性。OSI 的 參 考 模 型 2數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層傳輸數(shù)據(jù)的單位是幀，數(shù)據(jù)幀的幀格式中包括的信息有：地址信息局部、控制信息局部、數(shù)據(jù)局部、校驗(yàn)信息局部。數(shù)據(jù)鏈路層的主要作用是通過(guò)

6、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議即鏈路控制規(guī)程，在不太可靠的物理鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。 OSI 的 參 考 模 型 3網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層傳送的數(shù)據(jù)單位是報(bào)文分組或包。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間可能要經(jīng)過(guò)許多個(gè)結(jié)點(diǎn)和鏈路，也可能還要經(jīng)過(guò)好幾個(gè)路由器所連接的通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是要選擇最正確的路由，使發(fā)送站的運(yùn)輸層所傳下來(lái)的報(bào)文能夠正確無(wú)誤地按照目的地址找到目的站，并交付給目的站的運(yùn)輸層。這就是網(wǎng)絡(luò)層的路由選擇功能。OSI 的 參 考 模 型 4運(yùn)輸層 OSI開(kāi)放式系統(tǒng)互連所定義的運(yùn)輸層正好是七層的中間一層，是通信子網(wǎng)下面3層和資源子網(wǎng)上面3層的分界線(xiàn)，它屏蔽通信子網(wǎng)的不同，使高層用戶(hù)感覺(jué)不到通信子

7、網(wǎng)的存在。它完成資源子網(wǎng)中兩結(jié)點(diǎn)的直接邏輯通信，實(shí)現(xiàn)通信子網(wǎng)中端到端的透明傳輸。運(yùn)輸層信息的傳送單位是報(bào)文。運(yùn)輸層的根本功能是從會(huì)話(huà)層接收數(shù)據(jù)報(bào)文，并且在當(dāng)所發(fā)送的報(bào)文較長(zhǎng)時(shí)，在運(yùn)輸層先要把它分割成假設(shè)干個(gè)報(bào)文分組，然后再交給它的下一層即網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行傳輸。另外，這一層還負(fù)責(zé)報(bào)文錯(cuò)誤確實(shí)認(rèn)和恢復(fù)，以確保信息的可靠傳遞。OSI 的 參 考 模 型 5會(huì)話(huà)層 如果不看表示層，在OSI開(kāi)放式系統(tǒng)互連的會(huì)話(huà)層就是用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò)的接口，這是進(jìn)程到進(jìn)程之間的層次。會(huì)話(huà)層允許不同機(jī)器上的用戶(hù)建立會(huì)話(huà)關(guān)系，目的是完成正常的數(shù)據(jù)交換，并提供了對(duì)某些應(yīng)用的增強(qiáng)效勞會(huì)話(huà)，也可被用于遠(yuǎn)程登錄到分時(shí)系統(tǒng)或在兩個(gè)機(jī)器間傳遞文件。

8、會(huì)話(huà)層對(duì)高層提供的效勞主要是“管理會(huì)話(huà)。OSI 的 參 考 模 型 6表示層 在計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)的用戶(hù)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，并非是隨機(jī)的交換數(shù)據(jù)比特流，而是交換一些有具體意義的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息有一定的表示格式，例如表示人名用字符型數(shù)據(jù)，表示貨幣數(shù)量用浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)等等。表示層管理這些抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且在計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示和網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)表示法之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，也即表示層關(guān)心的是數(shù)據(jù)傳送的語(yǔ)義和語(yǔ)法兩個(gè)方面的內(nèi)容。OSI 的 參 考 模 型 7應(yīng)用層 應(yīng)用層是OSI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的最高層，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與最終用戶(hù)的界面，為網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)之間的通信提供專(zhuān)用的程序。如文件傳輸、電子郵件、網(wǎng)絡(luò)管理、遠(yuǎn)程登錄等。OSI 的

9、 參 考 模 型 OSI的7層協(xié)議從功能劃分來(lái)看，下面6層主要解決支持網(wǎng)絡(luò)效勞功能所需要的通信和表示問(wèn)題，應(yīng)用層那么提供完成特定網(wǎng)絡(luò)功能效勞所需要的各種應(yīng)用協(xié)議。應(yīng)用層的一個(gè)主要解決是虛擬終端的問(wèn)題。大家都知道世界上有上百種互不兼容的終端，要把它們組裝成網(wǎng)絡(luò)，即讓一個(gè)廠家的主機(jī)與另一個(gè)廠家的終端通信，就不得不在主機(jī)方設(shè)計(jì)一個(gè)專(zhuān)用的軟件包，以實(shí)現(xiàn)異種機(jī)、終端的連接。如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有N種不同類(lèi)型的終端和M種不同類(lèi)型的主機(jī)，為實(shí)現(xiàn)它們之間的交互通信，要求每一臺(tái)主機(jī)都得為每一種終端設(shè)計(jì)一個(gè)專(zhuān)用的軟件包，最壞情況下，需要配置M x N個(gè)專(zhuān)用的軟件包，顯然這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)很困難，為此，可采用建立一個(gè)統(tǒng)一的終端協(xié)議方法，使所有不同類(lèi)型的終端都能通過(guò)這種終端協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)主機(jī)互連。這種終端協(xié)議就稱(chēng)為虛擬終端協(xié)議。OSI 的 參 考 模 型 OSI 的 參 考 模 型 數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程