OSI网络模型和TCPIP协议栈

课程的目的•ISO/OSI网络模型•网络设备集线器,交换机,路由器的功能•TCP/IP协议栈•层次化网络拓扑议题计算机网络概念计算机网络是指把若干台地理位置不同，且具有独立功能的计算机，通过通信设备和线路相互连接起来，通过通信协议实现数据传输和资源共享。数据通信的分类单播Unicast广播Broadcast多播Muticast44.传输层2.数据链路层3.网络层1.物理层5.会话层6.表示层7.应用层面向用户应用面向数据传输1.OSI的核心是两个终端用户在远程通讯网络中的通讯可以分成层，每层有自己的功能集。2.层与层之间相互独立而又相互依靠OSI七层参考模型OSI应用层用户接口(如:http,ftp,telnet,dns,dhcp,smtp,pop3,远程教育,在线考试,视频点播……)OSI表示层数据在计算机系统中的表示方法(如:ASCII,JPEG，MPEG)以ASCII为例:“A”表示为41H“a”表示为61H数据的编码解码；数据的加密解密OSI会话层会话的概念:请求方与应答方交换的一组数据流操作系统负责隔离不同的应用数据流SQL查询OSI物理层物理层（Physicallayer）主要特点是：完成相邻结点之间原始比特流的传输。提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能与规程的特性。1881wggbwowbobrwbr18181wggbwowbobrwbr18181woobwgwbgbrwbr81woobwgwbgbrwbrEIA/TIA568BEIA/TIA568A做线的两种国际标准计算机或路由器互连网络设备Hub或交换机异种设备之间：直连线1、可将常用网络设备分为两种：终端设备（Router、PC、Server）与中心设备（Switch、Hub）2、异种设备连接用直连线，同种设备连接用交叉线。3、锐捷网络的设备能够自动识别直连线和交叉线。计算机或路由器Hub或交换机同种设备之间：交叉线Hub或交换机计算机或路由器同种设备之间：交叉线直连线：568A----568A或568B----568B交叉线：568A----568BABCD特点:1.所有端口同在一个广播域内2.所有端口同在一个冲突域内3.所有端口共享带宽4.广播式转发数据Hub工作在物理层载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)Ethernet数据帧的发送机制OSI数据链路层数据链路层（Datalinklayer）的主要功能：数据链路的建立与拆除。数据的检错与纠错。IEEE802模型将OSI的L2进行划分上层:逻辑链路控制子层(LLC)指明上一层所对应的协议底层:媒介访问控制子层(MAC)定义了数据发送的机制,差错检测数据源地址帧检测序列类型目的地址可变2664XXXXXXXXXXXX由厂商分配给设备由IEEE分配给厂商(如:锐捷网络00-D0-F8)前导位MAC地址8单位:字节EthernetII的帧格式特点:1.交换机的所有端口都在一个广播域内2.交换机每个端口带宽是独立的3.交换机每个端口都是独立的冲突域4.交换机能够识别L2的控制信息1234交换机工作在数据链路层网络层（Networklayer)的功能:为互连网中每个设备分配逻辑地址互连多种数据链路决定数据传输路径(根据路由信息)OSI网络层特点:1.路由器每个端口都是独立的广播域2.路由器每个端口都是独立的冲突域3.路由器能够识别L3的控制信息路由器工作在网络层OSI传输层传输层（Transportlayer）的主要功能:建立端到端的连接将上层应用加以区分(端口号)面向连接的可靠服务(如:TCP)或无连接的不可靠服务(如:UDP)传输层数据链路层物理层网络层数据数据传输层报头数据网络层报头数据数据链路层报头0101110101001000010表示层应用层会话层数据段Segment数据包Packet比特Bit数据帧Frame协议数据单元发送数据:数据封装端口号源IP+目的IP＋上层协议源MAC+目的MAC将数据帧转换成高低电平，即“0”或“1”代码数据网络层报头+传输层报头+数据传输层报头+数据数据0101110101001000010传输层数据链路层物理层网络层表示层应用层会话层接收数据:数据拆封拆封，即封装的逆过程应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层Internet层物理层数据链路层协议栈：利用一组协议完成OSI所实现的功能。TCP/IP协议栈：是一组由不同的协议组合在一起构成的协议栈。TCP/IP协议栈层描述主要协议主要功能应用层http,telnet,ftp,e-mail负责把数据传输到传输层或接收从传输层发来的数据传输层TCP,UDP主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。TCP为两台主机提供可靠性的数据通信。它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分成会话的小块交给下面的Internet层，确认接收到的分组，设置发送最后确认分组的超时时钟等。UDP则为应用层提供一种非常简单的服务。它只是把称作数据段的分组从一台主机发送到另一台主机，但并不保证该数据可靠到达另一端。Internet层ICMP,IP,ARP,RARP主要为数据包选择路由。其中IP是TCP/IP协议栈最为核心的协议。TCP/IP协议栈IP数据包格式版本号(4比特)目的IP地址(32比特)其它IP控制信息数据生存周期(8比特)上层协议(8比特)源IP地址(32比特)20字节主要用于:1.测试目的端的可达性(ping)2.测试到达目的端的路径(tracert,pathping,traceroute,扩展ping)ICMP(网际控制消息协议)172.16.3.1以单播回应:IP为172.16.3.2的MAC为0800.0020.1111172.16.3.2以FFFF.FFFF.FFFF询问:IP为172.16.3.2的MACARP(地址解析协议)1.本地ARP(一个IP网络内)2.远程ARP(跨越多个IP网络)TCP(传输控制协议)属于面向连接的网络协议UDP(用户报文协议)属于无连接的网络协议应用层传输层Internet层物理层数据链路层TCP/IP传输层常见的端口号FTPTCP20，21TelnetTCP23HTTPTCP80DNSTCP,UDP53TFTPUDP69Well-known端口：0-1023注册端口：1024-49151动态或私有端口：49152-65535TCP段格式源端口号(16比特)目的端口号(16比特)顺序号(32比特)应答号(32比特)窗口大小(16比特)校验和(16比特)其它TCP控制信息（如SYN,ACK等）数据20字节主机A102823…源端口目的端口主机B应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用的且大于1023目的端口号为所进行的操作。如telnet为23。源/目的端口号发送SYN＝1(seq#=100)接收SYN发送SYN＝1,ACK＝1(seq#=300ack#=101)建立连接，ACK＝1(ack#=301)主机A主机B123接收SYN,ACKTCP三次握手过程102823SP.DP.102Seq.302Ack.102823DP.101Seq.301Ack.102823SP.DP.102Seq.301Ack.102823SP.DP.103Seq.302Ack.SP.TCP的工作过程hostAhostBWindowsize=3发送2发送方Windowsize=3发送3ACK3Windowsize=2第三个数据段被丢弃Windowsize=2发送4Windowsize=2发送3ACK5Windowsize=2接收方TCP窗口数的应用Windowsize=3发送1Window大小为发送方或接收方的缓存大小。UDP段格式源端口号(16比特)目的端口号(16比特)其它UDP控制信息数据校验和(16比特)8字节UDP应用在对延时比较敏感或不要求确认的数据传输时。34汇聚层STAR-S35XXSTAR-S49XX核心层STAR-S35XXSTAR-S49XXSTAR-S68XX接入层STAR-S19XXSTAR-S21XX网络设计三级模型•连接工作组到骨干–将工作组接入到网络中接入层功能接入层AccessLayer•基于策略的连接–接入层的汇聚点–路径选择–隔离广播–权限控制–提供远程连接汇聚层功能汇聚层DistributionLayer•提供远程站点间最优的传输–冗余备份–负载均衡–快速收敛–提供各种网络服务核心层功能核心层CoreLayer