OSI参考模型与TCPIP协议

OSI参考模型与TCP/IP协议OSI参考模型概述七层功能介绍TCP/IP协议学习目标•学习OSI参考模型的分层结构•掌握七层的功能及其关系•掌握TCP/IP协议框架结构OSI参考模型与TCP/IP协议OSI参考模型概述七层功能介绍TCP/IP协议1.1OSI参考模型的产生•计算机网络发展初期阶段，许多研究机构、计算机厂商和公司都推出自己的网络系统–IBM公司的SNA–NOVELL的IPX/SPX–APPLE公司的AppleTalk–DEC公司的DECNET–TCP/IP协议1.1OSI参考模型的产生•各大厂商的共同努力促进了网络技术的发展和网络设备种类的增加•各大厂商为了在数据通信网络领域占据主导地位，推出各自的网络架构体系和标准–各大厂商针对自己的协议生产出不同的硬件和软件–厂商之间的网络设备大多不能兼容，很难进行通信1.1OSI参考模型的产生•为了解决网络之间的兼容性的问题•帮助各个厂商生产出可兼容的设备•国际标准化组织ISO在1984年提出开发系统互连参考模型OSI/RM1.1OSI参考模型的产生•OSI模型–是对发生在网络设备间的信息传输过程的一种理论化描述，仅仅是一种理论模型–并没有定义如何通过硬件和软件实现每一层的功能，与事实上使用的协议有区别–但是是所有网络学习的基础1.1OSI参考模型的产生•复杂问题简单化•简化了互操作性•提供不同厂商之间的标准接口•易于学习和操作1物理层2数据链路层4传输层3网络层5会话层7应用层6表示层1.2划分层次概念举例•主机1向主机2通过网络发送文件。•可以将要做的工作进行如下的划分。•第一类工作与传送文件直接有关。–确信对方已做好接收和存储文件的准备。–双方协调好一致的文件格式。•两个主机将文件传输模块作为最高的一层。剩下的工作由下面的模块负责。1.2划分层次概念举例两个主机交换文件文件传送模块主机1主机2文件传送模块只看这两个文件传送模块好像文件及文件传送命令是按照水平方向的虚线传送的把收到的文件交给上层模块1.2划分层次概念举例再设计一个通信服务模块文件传送模块主机1主机2文件传送模块只看这两个通信服务模块好像可直接把文件可靠地传送到对方把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块通信服务模块通信服务模块1.2划分层次概念举例再设计一个网络接入模块文件传送模块主机1主机2文件传送模块通信服务模块通信服务模块网络接入模块网络接入模块通信网络网络接口网络接口网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。1.3分层的好处•各层之间是独立的。•灵活性好。•结构上可分割开。•易于实现和维护。•能促进标准化工作。层数多少要适当•若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。•层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。1.4协议数据单元•为了更准确地表示出当前讨论的是哪一层数据，OSI规定其数据为协议数据单元•在该层的PDU前面增加一个单字母的前缀：APDU、PPDU、SPDU–把传输层数据称为段(Segment)–把网络层数据称为数据包(Packet)–把数据链路层数据称为帧(Frame)–把物理屋数据称为比特流(Bit)1.4层次间关系物理层数据链路层传输层网络层会话层应用层表示层物理层数据链路层传输层网络层会话层应用层表示层传输介质1.4层次间关系•逻辑上，对等层间的通信，是两个设备的同一层直接通信•物理上，每一层都只于自己相邻的上下两层直接通信，下层通过服务访问点（SAP）为上层提供服务–SAP：同一层设备中相邻的两层间的信息交换之处–如邮箱是邮局为用户提供信件服务的访问点，邮递员将信件放入邮箱，用户通过邮箱取回信件1.4层次间关系1物理层2数据链路层4传输层3网络层5会话层7应用层6表示层物理层数据链路层传输层网络层会话层应用层表示层数据链路层协议APDUPPDUSPDU段数据包帧比特流11001110001110网络层协议传输层协议课程内容OSI参考模型概述七层功能介绍TCP/IP协议2.1应用层•对软件提供接口和网络服务（例如：E-mail，文件传输）提供应用程序间通信1物理层2数据链路层4传输层3网络层5会话层7应用层6表示层2.1应用层•是OSI的最高层•直接与用户及应用程序打交道，负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务•应用层不等同于一个应用程序2.2表示层处理数据格式提供应用程序间通信1物理层2数据链路层4传输层3网络层5会话层7应用层6表示层•格式化数据•数据压缩•数据加密2.2表示层•将应用层的信息表示成一种格式，让对端设备能正确的识别•表示层关注的是格式的转化–运行Windows98的主机向远端的IBM大型机取数据–IBM使用EBCDIC字符–Windows98为ASCII字符格式•表示层还负责数据的加密和压缩表示层数据格式的转换视频音频466a7b8cEBCDIC码“good”IBM的大型机A2d4f3b6ASCII码“good”基于EBCDIC编码网络Windows98主机基于ASCII编码2.3会话层•提供双工协商•会话同步处理数据格式提供应用程序间通信建立，维护和管理会话1物理层2数据链路层4传输层3网络层5会话层7应用层6表示层2.3会话层•会话层主要功能是管理和协调不同主机上各种进程之间的通信（对话），即负责建立、管理和终止应用程序之间的会话2.4传输层•提供可靠的端到端通信•提供流量控制•提供差错校正处理数据格式提供应用程序间通信建立，维护和管理会话端到端的连接1物理层2数据链路层4传输层3网络层5会话层7应用层6表示层2.4传输层•传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错控制和流量控制等问题•传输层负责处理端对端通信–端对端：从一个终端到另一个终端，中间可以有一个或多个交换结点•对数据的分段和重组2.5网络层•定义网络地址•选择路由处理数据格式提供应用程序间通信建立，维护和管理会话端到端的连接寻址和路由选择1物理层2数据链路层4传输层3网络层5会话层7应用层6表示层2.5网络层•网络层是为传输层提供服务的,该层的主要作用是解决如何使数据包通过各结点传送的问题。•为避免通信子网中出现过多的数据包而造成网络阻塞需要对流入的数据包数量进行控制（拥塞控制）。•当数据包要跨越多个通信子网才能到达目的地时，还要解决网际互连的问题网络地址IP地址IPX地址网络地址主机地址10.8.2.48网络地址主机地址1aceb0b1.0000.0c00.6e25•网络层地址由两部分地址组成：网络层地址和主机地址。网络层地址是全局唯一的。2.6数据链路层处理数据格式提供应用程序间通信建立，维护和管理会话端到端的连接寻址和路由选择介质访问，链路管理1物理层2数据链路层4传输层3网络层5会话层7应用层6表示层2.6数据链路层•数据链路层是为网络层提供服务的，解决两个相邻结点之间的通信问题，传送的协议数据单元称为数据帧。•数据帧中包含物理地址（又称MAC地址）、控制码、数据及校验码等信息。该层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路转换成对网络层来说无差错的数据链路。•此外，数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率，即进行流量控制，以防止接收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。2.7物理层处理数据格式提供应用程序间通信建立，维护和管理会话端到端的连接寻址和路由选择介质访问，链路管理比特流传输1物理层2数据链路层4传输层3网络层5会话层7应用层6表示层2.7物理层•物理层是OSI参考模型的最低层，它利用传输介质为数据链路层提供物理连接。•物理层的作用是通过传输介质发送和接收二进制比特流。•接口形状、尺寸、引线数目、排列等2.7物理层•物理层线缆：–同轴电缆–双绞线–光纤–无线：红外线、蓝牙、WLAN课程内容OSI参考模型概述七层功能介绍TCP/IP协议OSI参考模型与TCP/IP1物理层2数据链路层4传输层3网络层5会话层7应用层6表示层应用层传输层网际层网络接口层12343.1具有五层协议的体系结构•TCP/IP是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。•但最下面的网络接口层并没有具体内容。•因此往往采取折中的办法，即综合OSI和TCP/IP的优点，采用一种只有五层协议的体系结构。3.1具有五层协议的体系结构•应用层(applicationlayer)•运输层(transportlayer)•网络层(networklayer)•数据链路层(datalinklayer)•物理层(physicallayer)数据链路层5应用层4运输层3网络层2数据链路层1物理层3.2数据封装•封装（encapsulate/encapsulation）：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-----封装•封装分为：切片和加控制信息•解封装：上述的逆向过程主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层PDU主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用层PDU再传送到运输层加上运输层首部，成为运输层报文主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2运输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为IP数据报（或分组）主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2IP数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体主机1向主机2发送数据5432154321物理传输媒体主机1AP2AP1电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层主机2主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2物理层接收到比特流，上交给数据链路层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2网络层剥去首部，取出数据部分上交给运输层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2运输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2我收到了AP1发来的应用程序数据！主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用程序数据应用层首部H510100110100101比特流110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应用程序数据H5应用程序数据H4H5应用程序数据H3H4H5应用程序数据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机210100110100101比特流110101110101计算机2的物理层收到比特流后交给数据链路层H2T2H3H4H5应用程序数据主机1向主机2发送数据H3H4H5应用程序数据5432154321主机1AP2AP1主机2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层H2T2H3H4H5应用程序数据主机1向主机2发送数据H4H5应用程序数据H3H4H5应用程序数据5432154321主机1AP2AP1主机2网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层主机1向主机2发送数据H5应用程序数据H4H5应用程序数据5432154321主机1AP2AP1主机2运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层主机1向主机2发送数据应用程序数据H5应用程序数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用层剥去应用层PDU首部后把