2.网络基础与OSI参考模型

01011100 10100111 10111110
分组首部
分组首部
分组首部
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计算机网络的产生和发展4－4 1977年OSI参考模型的提出，标志着计算机 网络进入到第三个阶段
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网络体系的演变过程
稳步发展 与应用 提出OSI 参考模型
体系结构 成熟发展 Internet 广泛应用
服务元素举例
拨号2222，请求建立连接
1111
连接已建立， 这时可以通 电话了
摘机，对连接请求的响应
2222
听到振铃音停 止，得到建立 连接的确认
振铃，得到建 立连接的指示
关于面向连接和无连接的服务，在传输层协议中将有应用
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LAN定义
LAN定义：通常指几公里以内的，可以通过 某种介质互联的计算机、打印机、modem 或其它设备的集合。 特点：距离短、延迟小、数据速率高、传输 可靠。 标准（standard）：描述了协议的规定，设 定了最简的性能集。
报文
TCP/UDP头 TCP/UDP头
数据链路层
MAC子层
LLC子层
帧
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物理层
比特
数据的封装与解封装过程3－3
高层数据 应用层
Hello
表示层
会话层
PDU
TCP/UDP头
Hello
传输层 网络层
段
IP包头 LLC子层 MAC子层 LLC子层 IP包头 IP包头
TCP/UDP头
Hello Hello Hello FCS
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常见网络拓扑结构 拓扑结构：
总线型、星型、树型 环型、网型
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标准化组织 国际标准化组织（ISO） 电子电器工程师协会（IEEE） 美国国家标准局（ANSI） 电子工业协会（EIA / TIA） 国际电信联盟（ITU） INTERNET架构委员会（IAB）
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元素
请求（Request） 指示（Indication） 响应（Response） 确认（Confirm）
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意义
用户请求建立一个连接 用户拨号
举例
服务提供者向被呼叫方示 意有人请求建立连接 被呼叫方用来表示接受建 立连接的请求
服务提供者通知呼叫方建 立连接的请求已被接受
被呼叫用户电话振铃 被呼叫方摘机 呼叫方听到拨号音停止， 对方摘机
提出分组 交换概念
后TCP/IP 模型时代 网络概念 萌芽阶段
21世纪 40年代 60年代 70年代 80年代 90年代 90年代
中期
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初期
初期
初期
初期
末期
网络的演进
Host 简单连接 1960’s – 1970’s
Low speed lines
Host 基于网络的连接 1970’s – 1980’s
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本章结构
计算机网络的发展 网络的功能 数据通信 协议分层 同层之间：协议相同 分层模型 OSI 参考模型 下层对上层：提供服务
OSI 参考模型介绍
数据包封装与解封装过程 TCP/IP参考模 型
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TCP/IP参考模型 TCP/IP与OSI模型的对比
引入
现在网络已经不仅仅是一个时髦的 名词。它已经成为人们生活不可缺 少的一部分。
Modem
Modem
Modem
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计算机网络的产生和发展4－2 第二代计算机网络 的诞生
1964年，Baran提 出存储转发概念
data
暂存，查找转发表， 转发到相应的端口
A
B
C
D
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计算机网络的产生和发展4－3 第二代计算机网络 的诞生
1964年，Baran提 出存储转发概念 1966 年，David 提出分组概念 1969 年，DARPA 的计算机分组交换 网ARPANET 投入 运行
广域网
网络互联 1980’s –
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计算机网络的功能 数据通信
Data
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阶段总结 第一代计算机网络
由多重线路控制器参与组成的网络 面向终端的通信网－－计算机是网络的控制中心
第二代计算机网络
以资源子网为中心 ARPANET的成功运行
第三代计算机网络
OSI参考模型出现
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OSI的七层框架2－1
应用层协议
应用层
6 5 4 3 接口
应用层
表示层协议 会话层协议
APDU PPDU SPDU TPDU
表示层
接口
表示层 会话层
会话层
接口 传输层协议
传输层
接口 网络层协议
传输层 网络层
数据链路层协议
网络层
2
1 层
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报文
帧 比特 数据单元
接口
数据链路层
接口 物理层协议
什么是协议 什么是协议？
为了使数据可以在网络上从源传递到目的地，网络上 所有设备需要“讲”相同的“语言” 描述网络通信中“语言”规范的一组规则就是协议
@#&$ ％……
例如：两个人交谈，必须使用相同的语 言，如果你说汉语，他说阿拉伯语……
数据通信协议的定义
决定数据的格式和传输的一组规则或者一组惯例
Modem/CSU/DSU
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路由器
广域网交换机
接入服务器
带宽和延迟
带宽：描述在一定时间范围内数据从网络的 一个节点传送到任意节点的容量，通常用 bit/s表示。 以太网带宽：10Mbit/s、100Mbit/s、 1000Mbit/s等。 广域网各类服务带宽。 延迟：描述网络上数据从一个节点传送到另 一个节点所经历的时间。
例如：文件传输或电子邮件服务模块的设计， 不必关心底层通信线路是光纤还是双绞线
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服务与服务访问点 服务
是网络中各层向其相邻上层提供的一组操作
服务访问点（SAP）
N+1层实体是通过N层的SAP来使用N层所提供 的服务 SAP相当于相邻层之间的接口
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服务类型 面向连接的服务（TCP）
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LAN常用设备 LAN的设计目标：
运行在有限的地理区域； 允许网络设备同时访问高带宽的介质； 通过局部管理控制网络的权限； 提供全时的局部服务； 连接物理上相邻的设备。
HUB
交换机
路由器
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WAN定义和分类 WAN定义：在大范围区域内提供数据通信 服务，主要用于互连局域网。 WAN分类：
ISSUE 1.0
组建与维护企业网络
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第一章内容回顾 计算机包含哪些组件？
主板、CPU、硬盘、内存、显卡、声卡、网卡、 DVD驱动、机箱
计算机的组装 驱动的安装 操作系统的安装
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ISSUE 1.0
第二章
网络基础与OSI参考模型
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本章目标
理解网络结构 知道局域网和广域网的基本概念 理解OSI分层模型的意义 掌握OSI 7层模型每一层的名称与功能 理解数据在网络中传输过程中，数据包 封装和拆封装的过程

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简化网络的操作 提供设备间兼容性和标准接口 促进标准化工作 结构上可以分隔 易于实现和维护
邮局实例2－1
写信人
收信人
邮局
邮局
运输部门
甲地
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乙地
邮局实例2－2 邮局对于写信人来说是下层 运输部门是邮局的下层 －－下层为上层提供服务 写信人与收信人之间使用相同的语言 邮局之间的约定 －－同层次之间使用相同的协议
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计算机网络
SOHO
Internet
Server
Intranet
IP Hotel
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移动
计算机网络的产生和发展4－1 第一代计算机网络的诞生
1946年产生第一台数字计算机 1954年收发器终端的产生 60年代初，由多重线路控制器参与组成的网络， 被称为第一代计算机网络
Modem
分组交换：以分组为单位存储转发
优点：多路复用，网络资源利用率高； 缺点：实时性差。
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WAN常用设备 WAN的设计目标：
运行在广阔的地理区域； 通过低速串行链路进行访问； 网络控制服从公共服务的规则； 提供全时的或部分时间的连接； 连接物理上分离的、遥远的、甚至全球的设备。
报文
TCP/UDP头 TCP/UDP头
数据链路层
MAC子层
LLC子层
帧
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物理层
比特
数据包分用
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分层封装
由于T C P、U D P、I C M P和I G M P都要向I P传送数据，因 此I P必须在生成的I P首部中加入某种标识，以表明数据属于哪 一层。为此， I P在首部中存入一个长度为8 b i t的数值，称作 协议域。1表示为I C M P协议， 2表示为I G M P协议， 6表示 为T C P协议， 1 7表示为U D P协议。 许多应用程序都可以使用T C P或U D P来传送数据。运输层协 议在生成报文首部时要存入一个应用程序的标识符。T C P和U D P都用一个1 6 b i t的端口号来表示不同的应用程序。T C P和 U D P把源端口号和目的端口号分别存入报文首部中。 网络接口分别要发送和接收I P、A R P和R A R P数据，因此也 必须在以太网的帧首部中加入某种形式的标识，以指明生成数 据的网络层协议。为此，以太网的帧首部也有一个16 bit的帧类 型域。
OSI 协议模型
通信
协议
通信的双方需要“讲”相同的语言
OSI(Open System Internetwork) 是开放的通信系统互联参考模型 网络通信的过程很复杂，为了降低复杂性
协议 分层
1974年，ISO组织发布了OSI参考模型
OSI7层 模型
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OSI参考模型 OSI RM：开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model） OSI RM 定义了网络中设备所遵守的层次结 构 分层结构的优点：
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协议分层2－1 网络通信的过程很复杂
数据以电子信号的形式穿越介质到达正确的计算机， 然后转换成最初的形式，以便接收者能够阅读 为了降低网络设计的复杂性，将协议进行了分层设计
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协议分层2－2 分层设计的意义
用户服务层的模块设计可相对独立于具体的通信 线路和通信硬件接口的差别 而通信服务层的模块设计又可相对独立于具体用 户应用要求的不同
数据链路层
物理层
主机B
物理层
主机A
每一层利用下一层提供的服务与对等层通信；每一层使用自己的协议。
OSI的七层框架2－2
名称
应用层 表示层
用户接口 数据的表现形式、特定功能的实现如-加密
功能
HTTP Telnet
实例
ASCII、EBCDIC JPEG
会话层
传输层 网络层 数据链路层
对应用会话的管理、同步
先建立连接再传输数据，之后再断开连接 数据传输过程中，数据包不需要携带目的地 址 保证数据传输的可靠性
无连接的服务（UDP）
不需要事先建立连接，直接发送数据 每个报文都带有完整的目的地址 不保证报文传输的可靠性
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
服务元素
面向连接的服务在建立连接和断开连接过程中， 使用以下几个服务元素
公用电话网：PSTN 综合业务数字网：ISDN 数字数据网：E1专线 公用分组交换网：X.25 帧中继：Frame Relay 异步传输模式：ATM
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WAN交换模式 电路交换：基于电话网的电路交换
优点：时延小、透明传输； 缺点：带宽固定，网络资源利用率低。
计算机网络的功能
数据通信
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通信协议
TCP/IP 协 议 栈
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TCP/IP
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请问可以用 TCP/IP和你通信 吗?
5 4 3 2 1
协 议 栈
好啊,我也懂 TCP/IP。
Source Host A
Destination Host B
网络协议是网络设备之间通信规则的正式描述。
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数据的封装与解封装过程3－1
Hello!
Internet
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数据的封装与解封装过程3－2
高层数据 应用层
Hello
表示层
会话层
PDU
TCP/UDP头
Hello
传输层 网络层
段
IP包头 LLC子层 MAC子层 LLC子层 IP包头 IP包头
TCP/UDP头
Hello Hello Hello FCS
高层:负责主机之间的数据传输
6
5
4
3
底层:负责网络数据传输
2 1
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七层功能
提供应用程序间通信
处理数据格式、数据加密等 建立、维护和管理会话 建立主机端到端连接 7 6 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
5
4
寻址和路由选择 提供介质访问、链路管理等 比特流传输
3 2 1
可靠与不可靠的传输、传输前的错误检测、流 控 提供逻辑地址、选路 成帧、用MAC地址访问媒介、错误检测与修正
操作系统/应用读取
TCP、UDP
IP
802.3 / 802.2 HDLC
物理层
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设备之间的比特流的传输、物理接口、电气特 性等
EIA/TIA-232 V.35
七层功能
7 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层