网络基本知识—OSI七层模型全解

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。
数据封装
Data H Data
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 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
H
Data Data
H H
Data
H H
Data
主机
交换机
路由器
服务器
PDU:协议数据单元（Protocol Data Unit） 是指对等层次之间传递的数据单位 .
网络基 础知识
学习目标

理解网络结构
知道局域网和广域网的基本 概念 掌握ISO OSI参考模型的基 本结构


课程内容
网络概述 OSI参考模型
网络概述

网络定义 LAN 和WAN 网络拓扑 标准化组织



通信协议
TCP/IP

TCP/IP
5 4 3 2 1
请问可以用 TCP/IP和你通 信吗?
物理介质访问 流控制(可选)
MAC/物理地址
24 bits 厂商编号 24 bits 序列号
00e0.fc01.2345 00e0.fc01.2345 Rom Ram

MAC地址有48位，华为产品前3个字节是 0x00E0FC。
LAN与数据链路层

IEEE802标准：当今最为流行的LAN标 准
Modem、ISDN终端适配器 CSU/DSU、广域网交换机
网络层
应用层 表示层 会话层 传输层
网络层
数据链路层

编址和路由
物理层
网络地址
网络地址
IP 地址 主机地址 8.2.48
10.
IPX 地址
网络地址 1aceb0b1.
主机地址 0000.0c00.6e25

网络层地址由两部分地址组成：网络层地 址和主机地址。网络层地址是全局唯一的。
棕白、棕
标准化线序
568A 绿白，绿，橙白，蓝，蓝白，橙，棕白，棕 568B 橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕
物理层

局域网与物理层
线缆标准：10Base-T、100Base-T、
100Base-TX/FX、1000Base-T、 1000Base-SX/LX； 网络设备：中继器、集线器等。
无线电波(wireless radio)：无线局域网
WLAN
网络线缆
双绞线
10BaseT
同轴电缆 10Base2, 10Base5
Unshielded (UTP) Shielded (STP)
ThinNet ThickNet
光纤
双绞线
是由八根直径为1mm的铜线组成，两两互相 缠绕，形成四对缠绕线 UTP 非屏蔽双绞线 三类线，五类线 cat-5．超五类线 STP 屏蔽双绞线（干扰大的场合）
应用层 表示层 上层数据 会话层
封装数据
PDU
段
TCP 头
上层数据
传输层
IP 头
数据
网络层
包
LLC 头
数据
FCS
数据链路层
帧
MAC 头
数据
FCS
物理层
0101110101001000010
比特
解封装数据
应用层
表示层 会话层 上层数据
传输层
上层数据
网络层
TCP+上层数据 IP + TCP +上层数据 LLC 头 + IP + TCP + 上层数据

混合型拓扑结构图
Star-Bus
Bus
Star-Ring
课程内容
网络概述 OSI参考模型
OSI参考模型

物理层
数据链路层 网络层



传输层
会话层、表示层和应用层

OSI参考模型

OSI RM：开放系统互连参考模型 (Open System Interconnection Reference Model)
传输层 网络层 数据链路层 物理层
TCP/IP协议栈的封装过程
用户 数据 Appl首 用户数 部 据 Tcp首 应用数据 TCP段 部 Tcp首 应用数据 部 IP数据报 Tcp首 应用数据 部 20
以太网帧 46-1500字节
应用程 序
TCP IP
以太网驱 以太网 动程序
4 首部
以太网 14 首部
路由协议与可路由协议
N1 N1.H1 N2.H1
N2 N1.H2
可路由协议：IP、IPX 路由协议： RIP、OSPF、BGP等

面向连接和无连接的服务

面向连接的服务：适合延迟敏感性应用
建立连接
数据传输 断开连接来自百度文库

无连接的服务：适合延迟不敏感的应用
无需建立连接
资源动态分配
网络层协议操作
最远传输距离：100米 RJ-45
线缆分类
直连电缆（异种设备）
主机到交换机或集线器
路由器到交换机或集线器
交叉电缆（同种设备）
交换机到交换机 集线器到集线器 主机到主机
集线器到交换机
反转电缆
从主机到路由器控制台串行通信端口的连接
双绞线
橙白、橙 绿白、绿 蓝白、蓝 棕白、棕
橙白、橙
绿白、蓝 蓝白、绿
数据链路层
物理层
0101110101001000010
数据传输过程中的帧结构和包结构
数据传输过程中，帧结构在改变，但是包结构不改变
Data
From LAN
2.2.2.2 1.1.1.1 Data
1.1.1.1
Ethernet 2.2.2.2 1.1.1.1 Data 2.2.2.2 1.1.1.1 Data Fram relay 2.2.2.2 1.1.1.1 Data 2.2.2.2 1.1.1.1 Data
缺点：实时性差。

WAN的设计目标：
WAN常用设备
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联接性；
联接物理上分离的、遥远的、甚至全球的设备。
Modem/CSU/DSU
路由器
广域网交换机
接入服务器
带宽和延迟
带宽定义：描述网络上数据在一定时 刻从一个节点传送到任意节点的信息 量。 以太网带宽：10M、100M、1000M等。 广域网各类服务带宽。 延迟：节点间数据传送时间。

传输层协议：
主要有TCP/IP协议栈的TCP协议和UDP协议，
IPX/SPX协议栈的SPX协议等。
端到端通信
传输虚电路
WWW.HUAWEI.COM FTP.HUAWEI.COM
Host
应用数据
FTP
WWW
传输数据包
21 1028
Data
80 1027
Data
流量控制

流量控制的三种方式：
缓存技术：突发缓存，空闲发送。
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
数据链路层
物理层
对等通信
应用层 表示层 会话层 传输层 Host A 网络层 数据链路层 物理层 Bit APDU PPDU SPDU Segment Packet Frame 数据链路层 物理层 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 Host B
A A
to WAN
Frame Relay
B B
to LAN 2.2.2.2
Ethernet
2.2.2.2 1.1.1.1 Data 2.2.2.2 1.1.1.1 Data Data
物理层
物理层：定义电压、接口、线缆标准、 传输距离等。 物理层线缆：

同轴电缆(coaxical cable)：细缆和粗缆 双绞线(twisted pair)：UTP、STP 光纤(fibre)
Ip首 部 Ip首 部20
TCP/IP协议数据封装方式
TELNET 23 FTP SMTP 20/21 25 SEGMENT IP PACKETS FRAMES TFTP 69
BITS
TCP/IP协议栈
应用层 传输层

星型拓扑结构图
Hub or Switch
星型拓扑结构
如果单个计算机发生故障，只有单个的计算 机不能与网络通信 网络中的每台计算机上引出的电缆线段都连 接到中央的交换机或集线器 因为每台计算机都连接到中央设备上，所以 中央设备出现故障，那么整个网络瘫痪 星型拓扑结构的网络中也产生噪声
5 4 3 2 1
协 议 栈
协 议 栈
好啊！我刚好也 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。
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或其他设备的集合。 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。
源抑制报文：利用ICMP协议向源端发送
source quench报文。 窗口机制：报文中包含窗口字段，用于控制 源端一次发送数据的多少。
确认技术
传输虚电路
源
目的
Host Send 1,2,3 Acknowledge 4 Send 4,5,6 Acknowledge 4 Send 4,5,6
高层协议
网络世界的法律!
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
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
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 5 4 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层

常见网络拓朴结构

拓扑结构：
总线、星型、树型
环型、网型
总线型拓扑结构图
Segment
Terminator Terminator
总线型拓扑结构
计算机连接到公共的共享电缆上 在共享的电缆两端均有终结器,起到边界定 义的作用 如果线路有一处断点，那么整个网络将停止 通信 计算机数目越多，网络上的噪音越大，从而 网络的效率越低

共用电话网：PSTN 综合业务数字网：ISDN 数字数据网：DDN
X.25共用分组交换网
帧中继：Frame Relay 异步传输模式：ATM
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。

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；

会话层协议：
SQL、NFS、RPC等；

表示层协议：
ASCII、MPEG、JPEG等；

应用层协议：
文字处理、邮件、电子表格等。
TCP/IP与OSI模型

学习完此课程，您将会：
了解TCP/IP协议栈与OSI 参考模
型的区别与联系 了解TCP/IP协议栈各层的功能 掌握IP地址的分类和子网划分
第1章 TCP/IP协议与OSI参考模型 第2章 IP地址分类与子网划分
TCP/IP协议和OSI参考模型

TCP/IP协议栈具有简单的分层设计，与OSI 参考模型有清晰的对应关系。
OSI参考模型 应用层
表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 TCP/IP
7
6 5 4 3 2 1
应 用 层
D 应用层
C 表示层
A B
Router A 网络层 数据链路层 物理层 Router B 网络层 数据链路层 物理层
E
Router C 网络层 数据链路层 物理层
会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
传输层

传输层功能：
分段上层数据；
建立端到端连接； 将数据从一端主机传送到另一端主机；
保证数据按序、可靠、正确传输。
IEEE802.1 基本局域网问题 IEEE802.2 定义LLC子层 IEEE802.3 以太网标准 IEEE802.4 令牌总线网 IEEE802.5 令牌环网

以太网交换机
WAN与数据链路层

WAN数据链路层标准：
HDLC
PPP ISDN
X.25
Frame Relay

WAN数据链路层设备：

广域网与物理层
DTE设备：路由器、终端主机等； DCE设备：广域网交换机、Modem、
CSU/DSU等； 常见接口：RS-232、V.24、V.35等。
数据链路层
数据链路层分为2个子层：LLC子层和 MAC子层。 数据链路层的功能：

物理地址定义 网络拓扑结构 链路参数
差错验证

LAN常用设备

LAN的设计目标：
运行在有限的地理区域；
允许同时访问高带宽的介质；
通过局部管理控制网络的私有权利； 提供全时的局部服务；
联接物理相临的设备。
HUB
交换机
路由器
ATM 交换机
广域网定义及分类
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：

环型拓扑结构
环型拓扑结构
每台计算机的作用就像一台中继器，将信号 重写一遍并发到下一台计算机。 计算机连接到缆线组成的单/双环上，这里没 有终结器，信号一个方向在环中运行通过每 台计算机

网型拓扑结构
网型拓扑结构
网型提供了网络的冗余路径，因此，如果一 条线路出现故障，另一条线路，继续发挥作 用 因为冗余路径比在其他拓扑结构中所需的缆 线更多，所以网状拓扑结构会更昂贵