《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課件-2.2 OSI參考模型

OSI參考模型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)OSI參考模型以描述信息是如何從一臺(tái)機(jī)器傳遞到另一臺(tái)機(jī)器的。ISO開(kāi)發(fā)了7層模型以幫助廠商和網(wǎng)絡(luò)管理員對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)姆绞将@得更好的理解，以及為新網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)的實(shí)施提供指導(dǎo)。開(kāi)放系統(tǒng)互連(OpenSystemsInterconnection,OSI)是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(InternationalOrganizationforStandardization，ISO)開(kāi)發(fā)的參考模型。網(wǎng)絡(luò)模型使用分層來(lái)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的功能，將網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行劃分稱為分層（layering）。通過(guò)分層，OSI參考模型簡(jiǎn)化了兩臺(tái)計(jì)算機(jī)互相通信所要完成的任務(wù)。每層集中完成特定的功能，因此允許網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)者為每層選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備和功能。層的定義

傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層會(huì)話層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層（高層）高層的功能為處理用戶接口、數(shù)據(jù)格式及應(yīng)用訪問(wèn)。主要由操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流層（低層）定義了數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)之間傳送，及數(shù)據(jù)如何通過(guò)網(wǎng)線和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸?shù)狡谕慕K端OSI參考模型的第4層及其以上各層為高層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)資源子網(wǎng)的功能，其中的實(shí)體為進(jìn)程。實(shí)現(xiàn)端到端的通信。下3層協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信子網(wǎng)的功能，其中的實(shí)體為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的通信。劃分網(wǎng)絡(luò)功能的原因01分層把網(wǎng)絡(luò)操作分成不太復(fù)雜的單元。03分層使設(shè)計(jì)者能夠?qū)Ｐ脑O(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)功能模塊。05分層使得一個(gè)區(qū)域的變化不會(huì)影響其他區(qū)域，這樣每個(gè)區(qū)域都能更快地發(fā)展。02分層為即插即用的兼容性定義了標(biāo)準(zhǔn)接口。04分層提高了不同網(wǎng)絡(luò)模塊功能的對(duì)稱性，讓它們能很好地一起工作。06分層把復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程分解成了獨(dú)立的、易于學(xué)習(xí)的操作。7應(yīng)用層處理應(yīng)用層的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程6表示層數(shù)據(jù)表示5會(huì)話層主機(jī)間通信4傳輸層端到端的連接3網(wǎng)絡(luò)層地址和最佳路徑2數(shù)據(jù)鏈路層介質(zhì)訪問(wèn)1物理層二進(jìn)制傳輸OSI參考模型每層完成特定的功能給用戶應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（如FTP服務(wù)）。應(yīng)用層（第7層）提供數(shù)據(jù)表示和編碼格式，以及數(shù)據(jù)傳輸語(yǔ)法的協(xié)商。它確保應(yīng)用程序能使用從網(wǎng)絡(luò)送達(dá)的數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用程序發(fā)送的信息能在網(wǎng)絡(luò)上傳送。表示層（第6層）負(fù)責(zé)建立、維護(hù)和管理應(yīng)用程序之間的會(huì)話。會(huì)話層（第5層）提供流量控制、窗口操作和糾錯(cuò)功能。還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)流的分段和重組。具有保證連接和提供可靠傳輸?shù)哪芰Γ?fù)責(zé)分配一個(gè)端口號(hào)，用來(lái)把信息傳遞給上層。傳輸層（第4層）通過(guò)標(biāo)識(shí)終端的邏輯地址定義端到端的分組傳送，從而決定把數(shù)據(jù)從一個(gè)地方移到另一個(gè)地方的最佳路徑。網(wǎng)絡(luò)層（第3層）提供了跨越介質(zhì)的物理傳輸過(guò)程。它提供錯(cuò)誤檢測(cè)，在某些情況提供錯(cuò)誤糾正、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜土髁靠刂?。使用介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）地址，也稱為物理地址或硬件地址。數(shù)據(jù)鏈路層（第2層）負(fù)責(zé)建立、維護(hù)和管理應(yīng)用程序之間的會(huì)話。物理層（第1層）OSI的7層功能層層的名稱設(shè)備協(xié)議765應(yīng)用層表示層會(huì)話層PCTFTP、FTP、SMTP、Telnet、HTTP、SNMP、DNS

、

NFS、rlogin4傳輸層TCP、UDP、SPX3網(wǎng)絡(luò)層路由器AppleTalk、DECnet、IP、IPX、Vines、XNS、ICMP、ARP、RARP等2數(shù)據(jù)鏈路層交換機(jī)、網(wǎng)橋、網(wǎng)卡ATM、PPP、HDLC、幀中繼、802.2、802.31物理層集線器、中繼器設(shè)備、協(xié)議與其所在的層TCP數(shù)據(jù)格式TCPF

T

PT

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PUDP2123255369161R

I

P520傳輸層應(yīng)用層端口號(hào)利用端口號(hào)區(qū)分上層應(yīng)用程序HostAHostB應(yīng)用層數(shù)據(jù)（data)應(yīng)用層表示層數(shù)據(jù)（data)表示層會(huì)話層數(shù)據(jù)（data)會(huì)話層傳輸層段（segment)傳輸層網(wǎng)絡(luò)層分組（packet)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層幀（frame)數(shù)據(jù)鏈路層物理層比特(bit)物理層OSI參考模型通信

應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層發(fā)送進(jìn)程接收進(jìn)程物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)A主機(jī)B路由器路由器物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層通信子網(wǎng)物理介質(zhì)物理介質(zhì)物理通信網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)物理通信是通信進(jìn)行的真實(shí)路徑，從發(fā)送主機(jī)的上層逐層向下傳遞，經(jīng)通信介質(zhì)和通信子網(wǎng)送達(dá)目標(biāo)主機(jī)，然后在目標(biāo)主機(jī)中逐層向上傳遞。物理通信是由主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的逐層通信及通信子網(wǎng)中的逐點(diǎn)通信組合而成，因此物理通信具有間接通信屬性。物理通信應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層發(fā)送進(jìn)程接收進(jìn)程應(yīng)用層協(xié)議表示層協(xié)議會(huì)話層協(xié)議傳輸層協(xié)議物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)A主機(jī)B路由器路由器物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層通信子網(wǎng)物理介質(zhì)物理介質(zhì)邏輯通信網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議2鏈路層協(xié)議2物理層協(xié)議2網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議3鏈路層協(xié)議1鏈路層協(xié)議3物理層協(xié)議1物理層協(xié)議3邏輯通信是位于不同主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中同層通信實(shí)體間的對(duì)話，對(duì)話遵循某一特定協(xié)議，且每層協(xié)議各不相同；傳輸層及以上層不同主機(jī)通信實(shí)體間的邏輯通信是直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，下3層中主機(jī)與路由器和路由器與路由器之間的通信也是直接通信，且同層通信協(xié)議不盡相同。邏輯通信在分層模型中，對(duì)等是一個(gè)很重要的概念，因?yàn)橹挥袑?duì)等層才能相互通信，一方在某層上的協(xié)議是什么，對(duì)方在同一層次上也必須是什么協(xié)議。對(duì)等層通信兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)在物理層就相同，使用中繼器就可以連起來(lái)；如果兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)物理層不同，鏈路層相同，使用橋接器可以連起來(lái)；如果兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)物理層、鏈路層都不同，而網(wǎng)絡(luò)層相同，使用路由器可以互連；如果兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議完全不同，使用協(xié)議轉(zhuǎn)換器（網(wǎng)關(guān)）可以互連。OSI參考模型的分層禁止了不同主機(jī)間的對(duì)等層之間的直接通信。因此主機(jī)A的每一層必須依靠主機(jī)A相鄰層提供的服務(wù)來(lái)與主機(jī)B的對(duì)應(yīng)層通信。假設(shè)主機(jī)A的第四層必須與主機(jī)B的第四層通信，那么主機(jī)A的第四層就必須使用主機(jī)A的第三層所提供的服務(wù)。第三層通過(guò)一個(gè)服務(wù)接入點(diǎn)（SAP）給第四層提供服務(wù)，這些服務(wù)接入點(diǎn)使得第四層能要求第三層提供服務(wù)。主機(jī)B的第四層怎么知道主機(jī)A第四層想要什么呢？OSI模型的每一層用其自己的協(xié)議與目的設(shè)備的相同層進(jìn)行通信。為了交換信息，每層都使用協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。PDU包括控制信息和用戶數(shù)據(jù)。比如，幀是一個(gè)除上層控制信息和數(shù)據(jù)外還包含了數(shù)據(jù)鏈路層控制信息的PDU。將控制信息添加到一個(gè)PDU的過(guò)程稱作封裝。當(dāng)一個(gè)層收到PDU時(shí)，它為該P(yáng)DU添加一個(gè)頭和尾，并將封裝后的PDU傳送到下一層。添加到PDU上的控制信息將被遠(yuǎn)端設(shè)備的相同層所解讀。數(shù)據(jù)封裝和解封裝數(shù)據(jù)封裝傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)傳輸層控制信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層控制信息數(shù)據(jù)邏輯鏈路子層控制信息0101110101001000010數(shù)據(jù)表示層應(yīng)用層會(huì)話層段包比特幀F(xiàn)CSFCS介質(zhì)訪問(wèn)控制子層控制信息數(shù)據(jù)封裝上層數(shù)據(jù)邏輯鏈路控制子層控制信息+網(wǎng)絡(luò)層控制信息+傳輸層控制信息