项目2认识网络体系结构层次模型

项目2：认识网络体系结构层次模型项目主题：•描述网络的结构，包括成功通信所需的设备和介质。•说明协议在网络通信中的功能。•说明使用分层模型来描述网络功能的优点。•描述以下两种公认网络模型中每一层的作用：TCP/IP模型和OSI模型。•“术语表”任务1认识网络体系结构•“网络体系结构”是指支持基础架构的技术以及通过该基础架构传输消息的编程服务和协议。•随着Internet和通用网络的发展变化，我们发现底层体系结构必需解决以下四个基本特性才能满足用户的期望：–容错能力、–可扩展性、–服务质量、–安全性。•参看思科网院第一章1.4节网络通信的基本要素•对于个人和企业来说，能与身处任意地域的任何人进行可靠通信正变得越来越重要。为了即时传输全世界人们交换的数百万条消息，我们需要依靠很多数据和信息网络互连而成的一张大网。虽然这些数据或信息网络的大小和功能各异，但所有网络都有四个共同的基本要素：•用于管理消息如何发送、定向、接收和解释的规则或协议•将会从一个设备传送到另一设备的消息或信息单位•互联这些设备的工具，也就是可以将消息从一个设备传输到另一设备的介质•彼此之间要交换消息的设备任务2认识网络协议•协议的三要素：语法、语义和时序（定时）语法定时语义网络协议包括数据格式、编码及信号电平等包括用于协调和差错处理的控制信息包括速度匹配和排序•参看思科网院第二章•2.1节通信平台–通信的三要素–分段–多路复用•2.3节协议2.4节分层模型•思考：分层的优势任务3：认识网络分层模型协议模型和参考模型•协议模型提供了与特定协议簇结构精确匹配的模型。协议簇中分层的一组相关协议通常代表连接以人为本的网络与数据网络所需的全部功能。TCP/IP模型描述了TCP/IP协议簇中每个协议层实现的功能，因此属于协议模型。•参考模型为各类网络协议和服务之间保持一致性提供了通用的参考。参考模型的目的并不是作为一种实现规范，也不是为了提供充分的详细信息来精确定义网络体系结构的服务。参考模型的主要用途是帮助人们更清晰地理解涉及的功能和过程。•开放式系统互联(OSI)模型是最广为人知的网际网络参考模型，用于数据网络设计、操作规范和故障排除。•尽管TCP/IP模型和OSI模型是讨论网络功能时使用的主要模型，但网络协议、网络服务或网络设备的设计人员也可以自行创建模型来代表自己的产品。不过，设计人员最终还是需要将自己的产品或服务与OSI模型和TCP/IP模型之中任一或全部相关联才能与行业通信。任务4：OSI参考模型•OSI模型最初由国际标准化组织(ISO)设计，旨在提供一套开放式系统协议的构建框架。其初衷是希望使用这套协议开发一个独立于私有系统的国际网络。•不过，由于基于TCP/IP协议的Internet迅速得到广泛采用并且扩展速度极快，致使OSI协议簇的制定和认可相对滞后。但即使目前只有少数使用OSI规范制定的协议得到了广泛使用，七层OSI模型对适用于所有新兴网络类型的其它协议的制定和产品的开发作出的贡献也不容忽视。•作为一种参考模型，OSI模型详细罗列了每一层可以实现的功能和服务。它还描述了各层与其上、下层之间的交互。虽然本课程将围绕OSI模型组织内容，但是TCP/IP协议栈中确定的协议将是我们讨论的重点。•请注意，我们提及TCP/IP模型的各层时只使用其名称，而提及OSI模型的七个层时则通常使用编号而非名称。•动画：认识OSI参考模型2.2.1局域网•为家庭、建筑或园区提供服务的网络视为局域网（LAN）•网络基础架构在以下方面可能存在巨大差异:•覆盖的区域大小•连接的用户数量•可用的服务数量和类型2.2.2广域网•分布于不同地区的局域网由称为广域网的网络连接在一起2.2.3TheInternet–由多个网络组成的网络•internet由相互连接的网络组成.•LANs和WANs可连接成网际网络.2.2.4网络表示方式•需要牢记的重要术语包括:•网络接口卡•物理端口•接口2.4使用分层模型2.4.1使用分层模型的优点•有助于协议设计，因为对于在特定层工作的协议而言，它们的工作方式及其与上下层之间的接口都已经确定•促进竞争，因为可以同时使用不同厂商的产品。•避免一个协议层的技术或功能变化影响相邻的其它层。•提供了描述网络功能和能力的通用语言2.4.2协议模型和参考模型•网络模型有两种基本类型：协议模型和参考模型2.4.3TCP/IP模型OSIModelOverviewDataFlowLayersTransportLayerDataLinkNetworkLayerPhysicalApplication(Upper)LayersSessionPresentationApplicationRoleofApplicationLayersTelnetFTPUserInterfaceEXAMPLESApplicationTelnetFTPASCIIEBCDICJPEGUserInterface•Howdataispresented•SpecialprocessingsuchasencryptionEXAMPLESPresentationApplicationRoleofApplicationLayersTelnetFTPASCIIEBCDICJPEGKeepingdifferentapplications’dataseparateUserInterface•Howdataispresented•SpecialprocessingsuchasencryptionOperatingSystem/ApplicationAccessSchedulingEXAMPLESSessionPresentationApplicationRoleofApplicationLayersKeepingdifferentapplications’dataseparateUserInterface•Howdataispresented•SpecialprocessingsuchasencryptionTelnetFTPASCIIEBCDICJPEGOperatingSystem/ApplicationAccessSchedulingTransportLayerDataLinkNetworkLayerPhysicalEXAMPLESSessionPresentationApplicationRoleofApplicationLayersRoleofDataFlowLayersEIA/TIA-232V.35EXAMPLESPhysical•Movebitsbetweendevices•Specifiesvoltage,wirespeedandpin-outcables802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232V.35EXAMPLESRoleofDataFlowLayersDataLinkPhysical•Combinesbitsintobytesandbytesintoframes•AccesstomediausingMACaddress•Errordetectionnotcorrection•Movebitsbetweendevices•Specifiesvoltage,wirespeedandpin-outcables802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPXEXAMPLESRoleofDataFlowLayersNetworkDataLinkPhysical•Combinesbitsintobytesandbytesintoframes•AccesstomediausingMACaddress•Errordetectionnotcorrection•Movebitsbetweendevices•Specifiesvoltage,wirespeedandpin-outcablesProvidelogicaladdressingwhichroutersuseforpathdeterminationTCPUDPSPX802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPXEXAMPLESRoleofDataFlowLayersTransportDataLinkPhysical•Reliableorunreliabledelivery•Errorcorrectionbeforeretransmit•Combinesbitsintobytesandbytesintoframes•AccesstomediausingMACaddress•Errordetectionnotcorrection•Movebitsbetweendevices•Specifiesvoltage,wirespeedandpin-outcablesNetworkProvidelogicaladdressingwhichroutersuseforpathdeterminationTCPUDPSPX802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPXPresentationApplicationSessionEXAMPLESRoleofDataFlowLayers•Reliableorunreliabledelivery•Errorcorrectionbeforeretransmit•Combinesbitsintobytesandbytesintoframes•AccesstomediausingMACaddress•Errordetectionnotcorrection•Movebitsbetweendevices•Specifiesvoltage,wirespeedandpin-outcablesTransportDataLinkPhysicalNetworkProvidelogicaladdressingwhichroutersuseforpathdetermination2.4.7OSI模型•应用层为以人为本网络中的不同个人之间提供了使用数据网络实现端到端连接的方法.•表示层对应用层服务之间传输的数据规定了通用的表示方式.•会话层为表示层提供组织对话和管理交换的服务.•传输层为终端设备之间的每个通信定义了数据分段、传输和重组服务.•网络层为所标识的终端设备直接按通过网络交换一个个数据的片段提供服务.•数据链路层协议描述了设备之间通过公共介质.•物理层协议描述的机械、电气、功能和操作方法用于激活、维护和停用网络设备之间比特传输使用的物理连接.认识OSI参考模型案例QQ传输信息过程（1）信息的编辑和发送当编辑好一条信息如“你好”后，单击发送按钮，这样一条信息就可以通过网络传出去了。1.数据发送认识OSI参考模型QQ传输信息过程（2）建立连接当计算机把“你好”转换成二进制之后，就可以进行传输了。首先，要想把这样一条信息传输出去，必须和对方的计算机建立连接，同时使双方的信息都能够相互识别，就是要为不同计算机间提供公共语言，这两个任务是由OSI参考模型中表示层和会话层完成的，会话层负责通信链路连接，表示层则负责双方能够顺利通信。1.数据发送会话层维持通信秩序建立连接电脑表示层电脑认识OSI参考模型（3）信息容错不管我们发送什么信息，在传输时都要检测传输线路的容错性。这一过程由OSI模型的传输层完成。1.数据发送传输层“你好”编码：11010110111101111100011011010101检测容量错误发送拒绝正确认识OSI参考模型（4）路径选择网络传输上，每一条信息都是有地址的，就像我们寄信一样，寻找地址的工作就由OSI模型的第三层——网络层来完成。网络层路径3“你好”编码的地址：xyz.abc.mnp选择最佳路径识别xyz.abc.mnp路径1路径21.数据发送认识OSI参考模型（5）数据纠错与建立链接要发送的信息地址找到后，就要进行数据的纠错，如果发现信息有错误，则通知上层重新整理发送，如果信息无误，则进行物理链路的链接。这一功能主要由OSI模型数据链路层来完成。数