第2章OSI分层模型
OSI分层模型详解
OSI分层模型详解1.1 ⽹络分层 本课主要介绍了两种不同的分层结构：OSI分层模型和Cisco三层模型。
分层的优点：1．把复杂的⽹络划分成为更容易管理的层。
2．改变⼀个层的时候不会影响到其他的层，这使得应⽤程序开发者可以特定的设计和开发。
3．因为在当今的⽹络环境中，没有⼀个⼚家能完整的提供整套解决⽅案和所有的设备，在多⼚商环境下定义⼀个标准接⼝，即"即插即⽤"。
1.2 OSI七层模型的主要功能及⼯作在各层的设备⼀、理解OSI相关模型 为什么要学OSI？最重要的原因是：OSI七层模型是描述⽹络协议实现背后的内容和功能的最好⼯具、学习⽹络结构、⽹络原理、⽹络设备就必须从。
OSI的全称是开放式⽹络互联（Open Systems Interconnection）OSI的历史和现状: 国际标准化组织( I S O )创建了O S I 模型，并在1 9 8 4 年发布，以为供应商提供⼀个⽹络模型 ，这样它们的产品可以在⽹络上协调⼯作。
O S I 参考模型提供了层次分析⼯具，以理解互连技术，以及当前和未来⽹络发展的基础。
⼆、利⽤OSI分层的好处和概念 1、使⼈们容易探讨和理解协议的许多细节。
2、在各层间标准化接⼝，允许不同的产品只提供各层功能的⼀部分，（如路由器在⼀到三层），或者只提供协议功能的⼀部分。
（如Win95中的Microsoft TCP/IP） 3、创建更好集成的环境。
4、减少复杂性，允许更容易编程改变或快速评估。
5、⽤各层的headers和trailers排错。
较低的层为较⾼的层提供服务。
三、OSI七层的功能及各层的协议和数据格式 OSI Layers 功能 协议、数据格式或设备 Application 为应⽤程序提供通信服务 FTP，WWW browsers 例：Word processor Telnet、NFS、SMTP gateways、mail等 Presentation 主要作⽤是定义数据格式 TIFF,GIF,JPEG 如：⼆进制或ASCII传输 ASCII,MPEG,MIDI HIML Session 定义怎样开始，控制和结束 RPC,SQL,NFS, 会话conversations如ATM机 NetBIOS names 的事务处理双向传输 AppleTalk ASP Transport 第四层包括选择是否提供 TCP,UDP,SPX 错误恢复的协议 如TCP→分民packet→ IP→TCP组合成segment Network 定义包的端对端的传送 IP，IPX 也定义了根据媒体的不同具 Appletalk DDP 把packet分割成更⼩的packet 路由器 Data Link 指定从⼀个具体的链路或媒体传输 Frame Relay 数据，定义通过不同的链路传输 HDLC,PPP 例：802，3，802，2定义Ethernet 1EEE802,3/802,2 怎样⼯作，HDLC→Point-to-point FDDL,ATM WAN Link ⽹卡、⽹桥、交换机 Physical 物理媒件的物理特性 E1A/T1A，232 Commector,pin,electrical current E1A/T1A-449 Eneoding.例：RJ45定义wires/pins V.35,V.24 Ethernet和802.3定义wires/ RJ45,Ethernet pins1,2,3 ,6 802.3,802.5 FDDI四、在不同的计算机的相同层的通信 主机A 主机B Application Application Presentation Presentation Session Session Transport Transport Network Network Network Data Link Data Link Data Link Physical Physical Physical 路由器（仅仅具有三层的功能）五、Data Encapsulation 数据封装及数据包的名称 数据格式 OSI层 数据包的名称 1 Data 应⽤层 DATA 2 TCP Data 传输层 SEGMENT 3 IP TCP Data ⽹络层 PACKET 4 LH IP TCP Data LT 数据链路层 FRame 5 00100101011110110 物理层 BITS六、⾯向连接和⾮⾯向连接的协议 Connection-Oriented VS Connectionless Connection-oriented Error Recovery (reliability) LLC type2、TCP、SPX、X.25 Connection-oriented Pre-established Pathing X.25、Frame Relay、ATM Connectionless 简单地发送数据，没有⽤于 IPX、UDP 错误恢复或建⽴路径的开端 LLC type 1 区别error detection 和error Recovery 错误检测：⽤FCS来检测传输中的错误 错误恢复：丢失数据导致重传 错误恢复的三个步骤： 1、⽤初始化流来创建⼀个连接的协定。
X00010002 第2章 OSI参考模型与TCP IP模型讲课教案
OSI参考模型层次结构
提供应用程序间通信
7
处理数据式、数据加密等 6
建立、维护和管理会话
5
建立主机端到端连接
4
寻址和路由选择
3
提供介质访问、链路管理等 2
比特流传输
1
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
对等通信
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
APDU
第5 层头
第4 层头
Data
网络层
第3层 头
第4 层头
第5 层头
第6 层头
第7层 头
Data
+ 第2层 头
第7 层头
第6层 头
第5 层头
第4 层头
第3 层头
Data
数据链路层
第2 层头
第3层 头
第4 层头
第5 层头
第6 层头
第7层 头
Data
+ 第1层 头
第7 层头
第6层 头
第5 层头
第4 层头
第3 层头
PPDU SPDU Segment（段） Packet（包） Frame（帧） Bit（比特）
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
HostA
HostB
每一层都使用自己的协议 每一层都利用下层提供的服务与对等层通信
数据封装与解封装
+ 第7层 头
Data
应用层
第7层 头
Data
常见设备：中继器、集线器
广域网物理层
常见标准：RS-232、V.24、V.35 常见设备：Modem
数据链路层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
ENBM 第二章 知识点
第二章OSI参考模型知识点1. 什么是第一代计算机网络？以一台计算机为中心，通过多重线路控制器和电话线路与多个远程终端相连接的面向终端的计算机网络。
2. 第一代计算机网络有什么缺点？多个终端相连接会导致主机负荷过重；单台主机的不可靠性会导致整个网络的瘫痪。
3. 第一代计算机网络所使用的是什么工作机制？电路交换。
电路交换就是通信的过程中维持的是实际的电子电路（物理线路），这条电子电路建立后用户始终占用从发送端到接收端的固定传输带宽。
4. 电路交换的机制有什么缺点？从电路交换的工作原理看出，电路交换会占用固定带宽，因而限制了在线路上的流量以及连接数量。
5. 什么是第二代计算机网络？第二代计算机网络的优点是什么？第二代计算机网络是以资源子网为中心的计算机网络。
主机和终端共同构成了用户资源网。
分组交换网ARPANET就是第二代计算机网络。
第二代计算机网络可以使负载均衡，单机的响应速度提高。
6. 为什么会出现第二代计算机网络？1964年美国巴兰提出了存储转发概念；1966年英国戴维斯提出了分组的概念。
7. 什么是存储转发？什么是分组交换？存储转发：在转发数据前先对数据进行接收存储以进行校验。
分组交换：在两台通信主机之间不会把一条链路作为一个唯一的电路连接，源主机会将整个信息逐一分组，而每个分组都会加上足够的相关协议信息以使他们能够被路由选择到正确的目标主机上。
8. 分组交换相对于电路交换的优点是什么？分组发送的信息不会占用固定的带宽，可以使线路上建立更多的连接。
从而提高了线路负载。
9. 对网络分层处理是在什么背景下提出的？由于分组交换网的投入使用，使网络的容量大大增加。
在这种情况下需要所有网络中的计算机能够协调工作。
由于这种协调性相对比较复杂，因此便诞生了分层处理的思想，将网络划分成小的并且易于处理的若干层次，降低其复杂性。
10. 什么是OSI七层模型？OSI七层模型有什么作用？OSI七层模型称为开放式系统互联参考模型。
第二章 计算机网络协议的体系结构
--------------
(N)实体
(N)服务: 在(N)协议的控制下,(N)层通过(N)实体的工作,可以 向上一层即(N+1)层提供服务.这种服务称为(N)服务.
开放系统A (N+1)层
(N)服务 (N+1)实体 (N)实体 (N)连接 (N)用户
(N)层 (N-1)层
交换原语
(N-1)实体
(N)服务是由以下三部分组成的: (1)(N)实体自己提供的某些功能; (2) (N-1) (2)从(N-1)层及其以下各层以及本地环境得 到的服务; (3)通过与处在另一开放系统中的对等(N)实 体的通信而得到的服务.
(N)SAP (N)CEP (N)连接
二 数据单元
在用户数据传送的过程中,有两种控制信息 存在:一种用于控制对等(N)层之间的信息传送; 另一种用于控制相邻层之间的信息传送.
当用户数据从发送端的应用层传向物理层时,要带上各层的对等层控制信息; 当其从接送端的物理层传向应用层时,各层要将其对接的同等层附加的控制信息取 走. 用户信息在相邻层间传送时,由相邻层控制信息控制,这些控制信息不参加传 送,也不出现在用户信息中,它们只是局部有效.
OSI环境
网络环境 3 2 1 节点 数据通信网 网络环境 3 2 1 节点
APA 7 6 5 4 3 2 1
AP数据 AP数据 数据单元 数据单元 数据单元
APB 7 6 5 4 3 2 1
数据单元 数据单元 比特流 物理媒体
报文 分组 帧
应用进程APA要在OSI中经过复杂的处理过程才能送到对方的应用进程 APB，但这些复杂过程对用户来说都被屏蔽掉了，应用进程APA的数据 好像直接传递给了应用进程APB。同理，OSI环境中两个同样的层次之间， 也好像可将数据（服务单元）直接传送给对方。
第二章-OSI七层
网络协议
OSI的七层框架各层功能作用
3：网络层 网络层关心的是通信节点的运行控制，主要解决如何使数据分组跨越 通信节点从源传送到目的地的问题，这就需要在通信节点中进行路由 选择，也就是如何选路。另外，当分组节点要跨越多个通信节点才能 到达目的地时，还要解决网络互联的问题。（通信节点可以理解为不 同的部门，就像我们在宿舍上网所使用的ip地址与我们在实验室所使 用的ip地址是不同的，这就是两个不同的节点） 在这一层工作的网络设备是我们经常使用的路由器，路由器的主要功 能是选择路径。
举例
Telnet FTP
ASCII EBCDIC JPEG
操作系统/ 应用程序访问调度
邮局实例
写信人 邮局 运输部门
甲地
网络协议
收信人 邮局
乙地
网络协议
用现实中邮政局的通信来类比一下： 我们写一封信给其他企业的朋友，首先,是我写信,信的内容,说我们 两个企业之间业务方面的事情,这些东西只要我跟我的朋友两个人之 间懂就OK了，写完后,我就寄信去了。具体的寄信跑腿等工作,则属于 下一层了，那么下一层是谁呢?对,邮政局.邮政局把信纸装进固定格 式的信封中,信封上有固定格式的要求.例如收信人的地址，联系方式 等等。那么邮政局不需要知道信到底写了什么,他们不关心,只管放进 信封就可以,让对方拿到信封后知道那是给我朋友的就OK了.好,这个 层次结束。那么是不是没其他层次了呢?错,还有一个层次,那就是最 底层.邮递员层.他们负责跑腿,例如骑马,骑车或者开火车开飞机,随 便,反正是具体的跑腿工作.好,回过头来看,写一封信进行通信,分了 三个层次：我和朋友,属于用户层,负责信内容的书写和阅读；邮政局 ,属于类似于OSI的传输层,负责信封的格式书写和阅读，跑腿工具的 选择好比网络层，选择最佳工具以最短的路径高效运输。“邮递员” 最底层,类似于OSI的物理层,负责具体的传输方式。
OSI参考模型
1.2 OSI参考模型OSI参考模型（见图1-1）是一个纯的理论分析模型，也就是说，OSI参考模型本身并不是一个具体协议的真实分层。
在该模型出现之前，也没有任何一个具体的协议栈具有完整的7个功能分层，这与网络的历史发展有关。
虽然今天使用的协议没有严格按照OSI七层分层，但人们仍然使用OSI的理论来指导自己的工作，尤其在研究和教学方面。
这正是体现了OSI的理论指导功能。
从图1-1中可以看到，整个参考模型分成7层（Layer），为了便于描述，为每层编了序号，起了名字。
从下到上依次是：第1层，物理层；第2层，数据链路层；第3层，网络层；第4层，传输层；第5层，会话层；第6层，表示层；第7层，应用层。
分层是为了降低复杂程度。
不难想象，把一个复杂的事物分解成若干个部分去分析就会简单得多。
分层也有利于加速协议的发展和优化，更好地体现开放性。
针对某一层所进行的优化和修改并不影响其他层的功能。
根据功能不同而分层是OSI分层的原则。
如果功能相同或相近，就把它们划分在同一个层上，如果不同，就要分层。
不同的层所完成的工作是不同的。
层与层之间并不是孤立的，它们的关系是：下层为上层服务（请参阅1.3节）。
常见的协议如TCP/IP、以太网、FDDI、IEEE 802.3和IEEE 802.5等与OSI参考模型的对应（对比）关系，如图1-2所示。
1.2.1 物理层物理层：物理层主要定义物理和电气规范。
组网使用的电缆规范就属于物理层的范畴。
如双绞线和光纤等。
物理层涉及比特流的传输问题，例如，用什么样的电流、电脉冲、光或者电磁场来代表逻辑的二进制信息。
由于在数据通信中用二进制组合来表示字符，所以，用什么样的脉冲信号来表示数字"0"和"1"，对于各种通信场合下保证通信的可靠性和经济性是十分重要的。
我们把用直流信号表示"0"和"1"的信号形式叫做码型；将二进制数转换成电或光信号的方式称为编码。
第2章：网络体系结构
11
《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
体系结构
开放系统的层次结构、层次之间的相互关系 及各层所包括的可能的服务；
作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；
对网络内部结构最精炼地概括与描述。
12
《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
服务定义
详细地说明了各层所提供的服务； 某一层的服务就是该层及其以下各层的一种 能力； 低层的服务是通过接口向上一层提供的; 各层所提供的服务与这些服务是如何实现的 无关； 定义了层与层之间的接口与各层使用的原语， 但不涉及接口的具体实现方法。
第2章 网络体系结构 与网络协议
本章学习要求：
掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念 掌握：网络体系结构的层次化研究方法 掌握：OSI参考模型及各层的基本服务功能 掌握：TCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本服务 功能与主要协议 了解：OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 了解：网络协议标准组织，RFC文档、Internet草案与 Internet协议标准的制定过程
24
数据链路层 物 理 层
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数据链路层 物 传输介质 理 层
《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
2. OSI环境中的数据传输过程
主机A 应用 进程A 应 表 会 传 网 用 示 话 输 络 层 层 层 层 层 数据 主机B 应用 进程B 应 表 会 传 网 用 示 话 输 络 层 层 层 层 层
8
《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
2.1.3 网络体系结构的研究方法
OSI参考模型分层含义及常用概念
OSI参考模型分层含义及常用概念网络层控制子网的通信，其主要功能是提供理由选择，即选择到达目的主机的最优路径，并沿着该路径传输数据包。
网络层的功能有:1、路由选择和中继。
2、激活和终止网络连接。
3、链路复用。
4、差错检测和恢复。
5、流量/拥塞控制。
传输层利用实现可靠的端到端的数据传输能实现数据分段、传输和组装，还提供差错控制和流量/拥塞控制等功能。
会话层允许不同机器上的用户之间建立会话。
会话就是指各种服务，包括对话控制（记录该由谁来传递数据）、令牌管理（防止多方同时执行同一关键操作）、同步功能（在传输过程中设置检查点，以便在系统崩溃后还能在检查点上继续运行）。
建立和释放会话连接还应做以下工作：1、讲会话地址映射为传输层地址。
2、进行数据传输。
3、释放连接。
表示层提供一种通用的数据描述格式，便于不同系统间的机器进行信息转换和相互操作表示层的主要功能有：1、数据语法转换、语法表示、数据加密和解密、数据压缩和解压。
应用层位于OSI参考模型的最高层，直接针对用户需求。
应用层向应用程序提供服务，这些服务按其向应用程序提供的特性分成组，并称为服务元素。
应用层服务元素又分为公共应用服务元素（CASE）和特定应用服务元素（SASE）常用网络概念：1、封装：OSI参考模型的许多层都使用特定方式描述信道中来回传送的数据。
数据在从高层向低层传送的过程中，每层都对接收到的原始数据添加信息，通常是附加一个报头和报尾，这个过程称为封装。
2、网络协议是网络中数据交换建立的一系列规则、标准或约定。
协议是控制两个或多个对等实体进行通信的集合。
网络协议由：语法、语义时序关系三要素组成。
语法：数据与控制信息的结构形式。
语义：根据需要发出哪种控制信息，依据情况完成哪种动作以及作出哪种响应。
时序关系：又称同步，即事件实现顺序的详细说明。
osi参考模型层次划分原则
osi参考模型层次划分原则OSI参考模型是计算机网络领域的一种标准化的体系结构，它将计算机网络按照功能划分为七个层次，每个层次都有其特定的功能和任务。
这种层次划分的原则主要体现在以下几个方面：1. 分层原则OSI参考模型将计算机网络按照功能划分为七个层次，从物理层到应用层依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
每个层次都有其独立的功能和任务，通过分层的方式使得各个层次之间的功能清晰明确，易于理解和实现。
2. 分离原则OSI参考模型中的各个层次之间通过接口进行通信，每个层次只需要关注与其相关的功能和任务，而无需关注其他层次的具体实现细节。
这种分离原则使得网络的设计、开发和维护工作更加模块化和可扩展。
3. 标准化原则OSI参考模型提供了一种标准化的体系结构，使得不同厂商的网络设备能够互通。
每个层次都有其相应的协议标准，通过遵循这些标准可以实现跨平台、跨厂商的网络通信。
这种标准化原则使得网络设备的互操作性更好，有利于网络的发展和应用。
4. 接口原则OSI参考模型中的各个层次之间通过接口进行通信，每个层次之间的接口定义了数据的传输方式和格式。
通过统一的接口标准，不同层次的设备可以进行数据的交换和传输。
这种接口原则使得网络设备之间的连接更加简单可靠，减少了不同设备之间的兼容性问题。
5. 协议原则OSI参考模型中每个层次都有其相应的协议标准，这些协议规定了各层之间的通信方式和数据格式。
通过遵循这些协议标准，网络设备可以进行有效的通信和数据交换。
协议原则使得不同设备之间的通信更加稳定和可靠。
6. 分布原则OSI参考模型将网络功能划分为不同的层次，这些层次可以分布在不同的设备或主机上。
通过将网络功能进行分布，可以提高网络的性能和可靠性。
这种分布原则使得网络的设计和管理更加灵活和可控。
在实际的网络设计和实现中，可以根据OSI参考模型的层次划分原则，对网络进行分层设计，将不同的功能和任务分别实现在对应的层次中。
OSI分层模型
1.3 E0
2.1 S0
4.0 4.1
2.2
4.3
4.2
S0
E0
路由表
目标网络 端口 距离
1 E0 0 2 S0 0 4 S0 1
路由表
目标网络 端口 距离
1 S0 1 2 S0 0 4 E0 0
• 逻辑地址提供分层结构的网络 • 需要的配置 • 利用配置信息来识别到达目标网络的路径
路由器：运行在网络层
SPX
IP
IPX
发送方
同步请求
接收方
回应同步请求, 同步请求 回应同步请求
连接建立
数据传输 (传输数据段)
• 提供了网络间互连的参考模型 • 成为实际网络建模、设计的重要参考工具和理论依据 • OSI/RM的思想为我们提供了进行网络设计与分析的方法
• （实际的网络几乎都是分层结构，功能分层，协议分层， 只是根据实际需要，层次有多有少。模块化的结构便于同 时开发、升级换代，维护管理）
物理层
数据链路层
802.2
802.3
EIA/TIA-232 v.35
• MAC子层（media access control):负责MAC寻址 和定义介质访问控制方法
• MAC子层一般的访问控制方式： • 1。争用式：冲突不可避免； CSMA/CD ；FCFS
（first come first service) • 2。轮流式：访问时间可预见，不发生冲突；但是
• 许多功能在多个层次重复，有冗余感（如流控，差错控制等） • 各层功能分配不均匀（链路、网络层任务重，会话层任务轻） • 功能和服务定义复杂，很难产品化
• （实际应用中几乎没有完全按OSI七层模型设计的产品）
集线器
计算机网络 OSI参考模型的分层结构
计算机网络OSI参考模型的分层结构
OSI参考模型采用分层的结构化技术，共分为7层，从下至上，依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
其中下面三层（即物理层、数据链路层、网络层）依赖两台通信计算机连接在一起所使用的数据通信网相关协议，来实现通信子网的功能；上面三层（即会话层、表示层、应用层）面向应用，由本地操作系统提供一套服务，来实现资源子网的功能；中间的传输层建立在由下面三层提供服务的基础上，为面向应用的上面三层提供网络信息交换服务。
图2-2所示，为OSI参考模型网络体系结构。
图2-2 OSI参考模型
OSI参考模型确立了网络互联合作的新格局，并不断演进以适应网络技术的发展。
其OSI 参考模型具有以下特性：
●是一种异构系统互联的分层结构；
●提供了控制互联系统交互规则的标准框架；
●定义一种抽象结构，而并非具体实现的描述；
●不同系统上的相同层的实体称为同等层次实体，同等层实体之间通信由该层的协议
管理；
●相邻层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务；
●所提供的公共服务是面向连接和无连接的数据服务；
●最底层能够直接传输数据；
●各层相互独立，每层完成所定义的功能，修改本层的功能不影响其他层。
网络安全协议基础(第2章)
6、表示层（Presentation Layer）
表示层完成某些特定的功能，这些功能不必由每个用 户自己来实现。 值得一提的是，表示层以下各层只关心从源端机到目 标机可靠地传送比特，而表示层关心的是所传送的信 息的语法和语义。 表示层服务的一个典型例子是用一种一致选定的标准 方法对数据进行编码。 大多数用户程序之间并非交换随机的比特，而是交换 诸如人名、日期、货币数量和发票之类的信息。这些 对象是用字符串、整型数、浮点数的形式，以及由几 种简单类型组成的数据结构来表示。
TCP/IP协议逐层介绍
（2）ICMP（Internet Control Message Protocol）控制报文协议，IP协议提供了无连接 的数据包传送服务。在传送过程中，如果发生差 错或意外情况（如数据包目的地址不可达、数据 包在网络中的滞留时间超过其生存期，中转节点 或目的节点主机因缓冲区不足而无法处理数据包 等），总要通过一种通信机制，向源站点报告差 错情况，以便源节点对差错进行相应的处理。 ICMP正是提供这类差错报告服务的协议。它在IP 层加入一类特殊用途的报文机制，以满足IP协议 报告差错的需求。该协议典型的应用有：测试目 的地的可达性（ping）、测试到达目的地的路径 （tracert）等。
2、数据链路层（Data Link Layer）
OSI参考模型的第二层称为数据链路层。与 其他层一样，它肩负两个责任：发送和接收 数据。 还要提供数据有效传输的端到端连接。在发 送方，数据链路层负责将指令、数据等包装 到帧中，帧是该层的基本结构。 帧中包含足够的信息，确保数据可以安全地 通过本地局域网到达目的地。
完整的OSI数据传递与流动过程
OSI参考模型
OSI参考模型
网络层处于传输层和数据链路层之间，它负责向上一层传输 层提供服务，同时负责将网络地址翻译成对应的物理地址。 网络层协议还能协调发送、传输及接收设备的能力不平衡性， 如网络层对数据进行分段和重组，以使得数据的长度能够满 足该网络下层数据链路层所支持的最大的数据帧的长度。在 数据传输过程中，可能要跨过几个不同的网络，而不同的网 络体系结构允许的最大的帧长度各不相同。如果一个能处理 较小数据单元的网络传送到能处理较大数据单元的另一个网 络时，则没问题；但如果当数据从一个能处理较大数据单元 的网络传送到仅能处理较小数据单元的另一个网络时，网络 层将数据单元分拆成若干小的数据单元(分段)，当到达它们 的最终目的地(可能经过不同路径)，必须重构被分段的数据 单元(重组)。例如我们将一个房间中的组合家具搬到另一个 房间，但是房门太狭窄，整个组合家具无法通过，于是我们 将它分拆成零部件，然后分别将它们运送到目的房间，然后 进行拼装 。
第2章
OSI参考模型
本章 内容
描述OSI参考模型的分层结构 描述两个系统如何通过OSI模型进行通信 描述OSI模型的七层功能及其关系 描述数据封装的过程 在实际网络环境中应用OSI模型 描述TCP／IP参考模型
2.1内容简介
OSI(开放系统互联)参考模型是应用在局域网(LAN) 和广域网(WAN)的一套普遍适用的规范集合，以使 得全球范围的计算机平台可进行开放式通信。它由 国际标准化组织ISO(International Organization for Standardization)定义，OSI参考模型说明了网络的 架构体系和标准，并描述了网络中信息是如何传输 的。多年以来，OSI模型极大地促进了网络通信的 发展，也充分体现了为网络软件和硬件实施标准化 做出的努力。本章介绍了OSI参考模型的结构，每 一层的功能，并介绍了在此基础之上的TCP／IP层 次模型。
防火墙第二章
Layer）、第二层数据链路层（Data Link Layer）、第三层网络层
（Network Layer）、第四层传输层（Transport Layer）、第五层 会话层（Session Layer）、第六层表示层（Present层（Application Layer），如图2 1所示。
等。
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2.1
OSI七层模型
3. 网络层 网络层，在数据链路层中讨论的是两台相邻的设备之间的通信。
但是，实际中的两台设备之间可能相隔很远，它们之间的通路可能
要包括许多段链路，而数据链路层的协议不能解决由多条链路组成 的通路的数据传送问题。这些问题都是由第三层，即网络层来解决
的。
程系统，并与之交换信息。会话层管理这一进程，控制哪一方有权
发送信息，哪一方必须接收信息，这其实是一种同步机制。
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2.1
OSI七层模型
6. 表示层 表示层就是将应用层的信息“表示”成一种格式，让对端设备
能够正确识别。它关注的是格式的转换，就如同是应用程序和网络
之间的翻译官。在表示层，数据将按照网络能识别的编码进行格式 转换，由于不同的软件应用程序经常使用不同的数据格式编码，所
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2.1
OSI七层模型
2.1.4
1. 封装
数据封装
封装（Encapsulation）是指网络节点（Node）将要传送的数
据用待定的协议头打包来传送数据，有时候，也可能在数据尾部加 上报文，这时候，也称为封装。OSI七层模型的每一层都对数据进行
封装，以保证数据能够正确无误地到达目的地，被终端主机理解及
以数据格式转换是必需的。它可以确保数字和文本以接收方的表示
ISOOSI和TCPIP模型
要传输层协议。
• 传统上该层有UDP和TCP协议，最近又有新的协议 SCTO(stream contorl transmission protocal)
28
2.3.4 TCP/IP应用层
•
TCP/IP应用层通常被称为处理层，这因为协议
安 徽
栈与主机上的应用或者处理程序交界的层。用户与 建
处理和应用的接口也在这里定义。TCP/IP协议和
安 徽 建 筑 大 学 电 信 学 院 计 算 机 系
30
—
2.4.1 物理地址
• 也称链路地址
安 徽
• 由节点所在的局域网或广域网来指定（有效）
建 筑
• 长度和格式随不同的网络而不同
大 学
电
• 以太网就是网卡地址
信 学
• Localtalk（苹果公司）用一个字节的动态地址
院
—
计 算 机 系
31
2.4.2 逻辑地址
的层，并且将它的层映射到参考模型的层中。与OSI参考模型的会 安
话层和表示层相关联的一些功能出现在TCP/IP的应用层，而OSI 参考模型的会话层的某些方面也出现在TCP/IP的传输层。
徽 建 筑
大
0
应用层
0
学 电
信
表示层
应用层
学
院
—
会话层 传输层
计
算
传输层
机
系
网络层
Internet层
数据链路层 物理层
系
7
2.2 OSI网络参考模型概述
安
• 开放式系统互联模型（OSI）是1984年由国际标
徽 建
准化组织（ISO）提出的一个参考模型。作为一
筑 大
网络协议分层与OSI模型
网络协议分层与OSI模型在当今高度互联的数字化时代，网络已经成为人们互相交流和信息传输的重要工具，而网络协议的分层与OSI模型的存在则为网络的稳定和可靠运行提供了基础和指导。
本文将深入探讨网络协议的分层以及OSI模型的结构和功能。
一、网络协议的分层网络协议是计算机网络中实现信息交换所必须遵循的一套规则和约定，它负责在计算机之间传输数据包。
为了实现网络协议的有效管理和互操作性，人们将网络协议按照功能特点进行了分层。
1. 物理层物理层是网络协议分层的最底层，它负责传输比特流，即0和1的序列，通过物理媒介（如电缆、光纤等）将数据从发送端传输到接收端。
在物理层中，人们关注的是电压、电流、频率等物理量的传输和控制。
2. 数据链路层数据链路层在物理层之上，主要负责将物理层传输的比特流划分为帧，通过帧的方式控制数据的传输和错误的检测。
数据链路层有两个基本功能，即帧的定界和差错校验。
3. 网络层网络层负责将数据链路层传输的帧从源主机传输到目标主机，主要通过IP地址实现不同主机之间的通信。
网络层的作用是确定数据在网络中的传输路径，以及处理网络拓扑和路由选择。
4. 传输层传输层负责将网络层传输的数据分割为较小的数据块，并通过端口号将这些数据块传输给应用层或者接收方。
传输层的主要功能是提供可靠的端到端数据传输和流量控制。
5. 应用层应用层是网络协议的最高层，它直接为用户提供各种网络服务，如电子邮件、Web浏览器等。
应用层协议不仅包括通信的规则，还包括用户数据的格式和语义。
二、OSI模型的结构和功能OSI模型是对网络协议分层的一种标准化描述和表示。
它由国际标准化组织（ISO）制定，并将网络协议分为七个层次。
1. 物理层OSI模型中的物理层与网络协议分层中的物理层一致，负责物理媒介的传输和控制。
2. 数据链路层数据链路层对应于OSI模型的第二层，它负责错误检测和校正，并提供一种透明的传输。
3. 网络层网络层在OSI模型中对应第三层，与网络协议分层的网络层功能相同，负责路径选择和数据包传输。
osi的七个层次
osi的七个层次
OSI模型是一个将计算机网络体系结构划分为七个不同层次的框架。
每个层次都有自己的功能和任务，并在数据传输过程中与其他层次进行交互。
1. 物理层（Physical Layer）：负责传输原始比特流，处理电信号和物理介质之间的传输。
它定义了电气、机械和功能特性，如电压、速率和物理连接。
2. 数据链路层（Data Link Layer）：负责将原始比特流转换为有组织的桢（帧），并提供错误检测和纠正功能。
它还处理数据帧的流控制和访问控制。
3. 网络层（Network Layer）：负责在网络中选择和建立逻辑路径，以便数据包能够在不同的网络节点之间传输。
它还负责路由选择、拆分和重组数据包。
4. 传输层（Transport Layer）：负责在源和目的地之间的端到端通信中提供可靠的数据传输。
它通过分段、序列号和错误检测来确保数据的完整性和可靠性。
5. 会话层（Session Layer）：负责建立、管理和终止会话（会话是两台设备之间的通信会话）。
它还负责建立会话的同步点、数据交换和错误恢复。
6. 表示层（Presentation Layer）：负责将数据转换为应用程序可以理解的格式，并提供数据压缩、加密和解密等功能。
7. 应用层（Application Layer）：负责提供应用程序与网络之间的接口，并为用户提供各种应用服务，如电子邮件、文件传输和远程登录等。
OSI参考模型讲解
OSI参考模型的分层禁止了不同主机间的对等层之
间的直接通信。因此主机A的每一层必须依靠主机A相邻层
提供的服务来与主机B的对应层通信。
假设主机A的第四层必须与主机B的第四层通信，那
么主机A的第四层就必须使用主机A的第三层所提供的服务
。第三层通过一个服务接入点（SAP）给第四层提供服务
，这些服务接入点使得第四层能要求第三层提供服务
物理层
链路层协议3 物理层协议3
数据链 路层
物理层
物理介质 路由器 通信子网 路由器
物理介质
• 逻辑通信：位于不同主机和网络设备中同层通信实体间的对话，对话遵 • 循某一特定协议，且每层协议各不相同； • 传输层及以上层不同主机通信实体间的逻辑通信是直接点对点的通信， • 下3层中主机与路由器和路由器与路由器之间的通信也是直接通信，且同 • 层通信协议不尽相同。
同步：即事件实现顺序的详细说明。
分层模型的优点
解决通信的异质性(heterogeneity)问题： 语言层解决不同种语言的相互翻译问题(汉-日) 媒介层解决信息传递: 语音(电话)/文字(传真)
分层模型的优点
高层屏蔽低层细节问题 概念层只关心会话内容, 不关心语种和会话方式 语言层只关心语种, 不关心会话内容和方式 媒介层只关心信息的传递, 不关心信息的内容
计算机网络体系结构
网络的体系结构
计算机网络的各层以及其协议的结合，称为
网络的体系结构。换言之，计算机网络的体系结构即
是对计算机网络及其部件所应该完成的功能的精确定
义。即计算机网络应设置哪几层，每层应提供哪些功
能的精确定义,至于功能如何实现，则不属于网络体
系结构讨论的范围。换句话说，网络体系结构只是从
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会话层
会话层
保持不同应用程序间的数据独特性
b应用层作用
例子
应用层 用户接口
Telnet HTTP
表示层
• 数据表示 • 加密等特殊处理过程
ASCII EBCDIC JPEG Operating System/ Application Access Scheduling
会话层
传输层
网络层 数据链路层 物理层
802.3 / 802.2 HDLC EIA/TIA-232 V.35
物理层
数据流层的作用
网络层
这层对端到端的包传输进行定义,也定义了能够标识所有结点的逻辑地址,还定义了路由 实现的方式和学习的方式.
提供个逻辑地址用于路由器的路径抉择 提供路由器用来决定路径的逻辑寻址
网络层
IP IPX,apple talk 802.3 / 802.2 HDLC EIA/TIA-232 V.35
应用层作用
例子
应用层 用户接口 • 数据表示 • 加密,压缩等特殊处理过 程
Telnet SMTP HTTP FTP
表示层
ASCII EBCDIC JPEG,BMP
比如大家所熟悉的文本数据的
表示层 定义了一系列代码和代码转换功能以保证 源端数据在目的端同样被识别 1.数据如何被表达 2.有象加密一样的特殊进程
OSI 模式 概述
应用层 (高 )
应用层 表示层 会话层
OSI 模式
应用层 (高 )
Application (Upper) Layers 应用层 表示层 会话层 Application Presentation Session Transport Network
传输层
网络层 数据链路层
数据流层也就是 传输数据 Data flow layers
第二章 OSI层次模型
CCNA V1.0
1
本章目标
• 通过本章的学习，您应该掌握以下内容:
– 掌握OSI分层模型 – 描述数据在源和目标设备间的传送过程 – 清楚交换机和路由器在网络中担当的角色和功 能；懂得在什么情况下该用什么样的设备
什么是网络?
ASCII码,表示图象的GIF或者 表示动画的MPEG等
应用层作用
例子
应用层 用户接口
Telnet HTTP
表示层
• 数据表示 • 加密等特殊处理过程 保证不同应用间的数据区 分
ASCII EBCDIC JPEG Operating System/ Application Access Scheduling
物理层 (Physical)
• 设备间接收或发送比特流 • 说明电压、线速和线缆等
EIA/TIA-232 V.35
数据流层的作用
数据链路层:
定义了单个链路上如何传输数据.
1.合并bits到bytes并且把byte合并到帧中 2.Mac地址(物理地址)
3.llc(逻辑链路控制,标实上层服务)
• 将比特组合成字节进而组合成帧 • 用MAC地址访问介质 数据链路层 • 错误发现但不能纠正 • 设备间接收或发送比特流 • 说明电压、线速和线缆等
1.计算机的发展 大型机-------小型机-------微型计算机(PC) 集中式计算--------分散式的计算 2.如何解决分散式共享网络资源的问题
连接典型网络
图例
快速以太网/ 以太网 ISDN 专线 核心 服务器
core_sw_a
ISDN 云
专线/ 帧中继
No Image No Image
• 将比特组合成字节进而组合成帧 • 用MAC地址访问介质 数据链路层 • 错误发现但不能纠正 • 设备间接收或发送比特流 • 说明电压、线速和线缆等
物理层
数据流层的作用
传输层
1.提供可靠和不可靠服务 2.提供错误校验及重传 传输层 • 可靠或不可靠的数据传输 • 数据重传前的错误纠正 提供路由器用来决定路径的逻辑寻址
TCP UDP SPX IP IPX 802.3 / 802.2 HDLC EIA/TIA-232 V.35
网络层
• 将比特组合成字节进而组合成帧 • 用MAC地址访问介质 数据链路层 • 错误发现但不能纠正 • 设备间接收或发送比特流 • 说明电压、线速和线缆等
物理层
数据流层的作用
应用层
表示层
会话层
网络分层的优点
• 层 layer：描述了所有需求的有效的通讯过程，并 把这些过程逻辑上的组叫做层。 • 分层的优点： • 1.促进标准化工作,允许各个供应商进行开发. • 2.各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元. • 3.灵活性好,某一层变化不会影响到别层，设计者 可专心设计和开发模块功能. • 4.各层间通过一个接口在相邻层上下通信
Data Link
Physical
物理层
应用层作用
例子
应用层 用户接口(user interface)
Telnet SMTP HTTP FTP
IE,腾讯TT,MYIE等浏览器 FTP下载工具
这一层最接近用户,实质就是个提供用户 和计算机沟通的界面的一个程序.与其他 计算进行通讯的一个应用,它对于应用程 序的通讯服务
保证不同应用间的数据区 分
数据流层的作用
物理层
OSI的物理层模范是有关传输介质的特性标准,这些规范通常也参与了其他 组织指定的标准.连接头,针,针的 使用,电流,编码及光调制等都属于各种物 理 层规范中的内容.物理层常用多个规范完成对所有细节的定义.
1.在设备之间以bit为单位进行数据传输 2.定义信令标准
例子
• 可靠或不可靠的数据传输 • 数据重传前的错误纠正 提供路由器用来决定路径的逻辑寻址 • 将比特组合成字节进而组合成帧 • 用MAC地址访问介质 • 错误发现但不能纠正 • 设备间接收或发送比特流 • 说明电压、线速和线缆等
传输层
TCP UDP SPX IP IPX 802.3 / 802.2 HDLC EIA/TIA-232 V.35
标准化组织ISO
• ISO:国际标准化组织 ( International Organization for Standardization ) • OSI:开放系统互联 ( open system interconnection ) • 20世纪70年代后期，ISO创建OSI参考模型， 希望不同供应商的网络能够相互协同工作， 但迄今为止，这仍然是一个伟大的目标！