第3章OSI定.ppt
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1、2019/4/16,1,网络体系结构与参考模型,基本要求 熟练掌握网络体系结构 熟练掌握协议、服务、接口概念 掌握OSI模型及数据链路层、网络层、传输层功能 了解标准化组织,主要内容 协议分层 接口与服务 OSI模型,2019/4/16,2,3.1 层次型网络体系结构,相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行,而这种“协调”是相当复杂的。 “分层”可将庞大而复杂的问题,转化为若干较小的局部问题,而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。,网络通信主要问题 硬件故障 网络拥塞 包延迟 包丢失 数据损坏 数据重复 数据乱序 协议软件首先必须能检 测其次能纠正这些问题 “分而治之”,2019/4
2、/16,3,计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。 这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题(同步含有时序的意思)。 为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议(network protocol),简称为协议。,1. Network Protocol(网络协议),2019/4/16,4,网络协议的组成要素,语法 数据与控制信息的结构或格式 。 包括数据格式、编码及信号电平等,即规定通信双方“如何讲”。 语义 需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。 指对构成协议的协议元素含义的解释,即确定通信双方“讲什么”。 同步 事件实现顺序的详细说明。 时
3、序关系包括事件的执行顺序和速度匹配。,2019/4/16,5,面向字符型BSC协议的数据报文格式:,报头开始,2019/4/16,6,Http协议,HTTP opens a connection with the server Send a request to the server The server sends you the requested document closes its connection to the client,and then the client closes the connection to the server.,2019/4/16,7,现实社会存在的邮
4、政系统,社会分工的出现提高了生产效率!,2.划分层次的概念举例,2019/4/16,8,2.划分层次的概念举例,计算机 1 向计算机 2 通过网络发送文件。 可以将要做的工作进行如下的划分。 第一类工作与传送文件直接有关。 确信对方已做好接收和存储文件的准备。 双方协调好一致的文件格式。 两个计算机将文件传送模块作为最高的一层 。剩下的工作由下面的模块负责。,2019/4/16,9,两个计算机交换文件,文件传送模块,计算机 1,计算机 2,文件传送模块,只看这两个文件传送模块 好像文件及文件传送命令 是按照水平方向的虚线传送的,把文件交给下层模块 进行发送,把收到的文件交给 上层模块,2019
5、/4/16,10,再设计一个通信服务模块,文件传送模块,计算机 1,计算机 2,文件传送模块,只看这两个通信服务模块 好像可直接把文件 可靠地传送到对方,把文件交给下层模块 进行发送,把收到的文件交给 上层模块,通信服务模块,通信服务模块,2019/4/16,11,再设计一个网络接入模块,文件传送模块,计算机 1,计算机 2,文件传送模块,通信服务模块,通信服务模块,网络接入模块,网络接入模块,通信网络,网络 接口,网络 接口,网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作 例如,规定传输的帧格式,帧的最大长度等。,2019/4/16,12,Why a layered network model,
6、It breaks network communication into smaller, simpler parts. It standardizes network components to allow multiple-vendor development and support. It allows different types of network hardware and software to communicate with each other. It prevents changes in one layer from affecting the other layer
7、s, so that they can develop more quickly. It breaks network communication into smaller parts to make learning it easier to understand.,2019/4/16,13,3.1.3 网络体系结构的研究方法,层次结构研究方法的优点: 各层之间相互独立; 灵活性好; 各层都可以采用最合适的技术来实现; 易于实现和维护; 有利于促进标准化。,2019/4/16,14,各层设计的共性问题,差错控制 流量控制 分段和重装 复用和分用 路径选择 建立(拆除)连接和寻址,2019/4
8、/16,15,3.2实体、协议、服务和服务访问点,实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。,在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议,还需要使用下层所提供的服务。,2019/4/16,16,3.2.2 实体、协议、服务和服务访问点,本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。 协议是“水平的”,即协议是控制对等实体之间通信的规则。 服务是“垂直的”,即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。 同一系统相邻两层的实体进行交互的地方,称为服务访问点 S
9、AP (Service Access Point)。 接口处提供服务的地方,逻辑接口,2019/4/16,17,2019/4/16,18,面向连接服务与无连接服务,在网络体系结构中讨论的服务可以分为通信子网对网络中数据传输所提供的服务,与整个网络系统为用户提供的服务; 通信子网的服务是指通信子网对主机间数据传输的效率和可靠性所提供的保证机制; 通信服务可以分为两大类: 面向连接服务(connect-oriented service) 无连接服务(connectless service),2019/4/16,19,面向连接服务(connection-oriented)的特点,面向连接服务的数据传
10、输过程必须经过连接 建立、连接维护与释放连接的三个过程; 面向连接服务的在数据传输过程中,各分组 可以不携带目的结点的地址; 面向连接服务的传输连接类似一个通信管道, 发送者在一端放入数据,接收者从另一端取 出数据; 面向连接数据传输的收发数据顺序不变,传 输可靠性好,但是协议复杂,通信效率不高。,2019/4/16,20,2019/4/16,21,面向连接可靠性服务 报文序列:保持报文的界限,例如发送两个1KB的报文,收到仍是两个1KB的报文,决不会是一个2KB的报文 字节流:连接只不过是字节流,没有报文界限,2019/4/16,22,无连接服务(connectionless)的特点,无连接
11、服务的每个分组都携带完整的目的结 点地址,各分组在系统中是独立传送的; 无连接服务中的数据传输过程不需要经过连 接建立、连接维护与释放连接的三个过程; 数据分组传输过程中,目的结点接收的数据 分组可能出现乱序、重复与丢失的现象; 无连接服务的可靠性不好,但是协议相对简单,通信效率较高。,2019/4/16,23,理解网络服务需要注意的问题,面向连接服务与无连接服务对实现服务的传输可靠性与协议复杂性有很大的影响; 根据主机间数据传输的可靠性要求和效率的不同,设计者可以选择面向连接服务与无连接服务的类型; 在网络数据传输的各层,如物理层、数据链路层、网络层与传输层都会涉及面向连接服务与无连接服务的
12、问题。,2019/4/16,24,3.2 实体、协议、服务和服务访问点,上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令,称为服务原语。 要实现本层协议,需要使用下面一层所提供的服务,服 务 用 户,第 n 层,第 n + 1 层,服 务 用 户,2019/4/16,25,服务原语 服务是通过一组服务原语来执行 供用户和其他实体访问该服务。,表 4类服务原语,2019/4/16,26,层间数据格式关系 SDU:层与层交换的数据的单位 PDU:在对等层次上传送的数据 可以是多个SDU合成一个PDU,也可以是一个SDU划分为几个PDU,,图 层间数据格式关系,2019/4/16,27,3.3 O
13、SI参考模型,3.3.1 OSI参考模型的基本概念 在制定计算机网络标准方面,起着很大作用的两大国际组织是: 国际电报与电话咨询委员会 CCITT,Consultative Committee on International Telegraph and Telephone 国际标准化组织 ISO,International Standards Organization CCITT与ISO的工作领域是不同的: CCITT 主要是考虑通信标准的制定 例如数字接口标准X.21 ISO主要是考虑信息处理与网络体系结构 在OSI中 的“开放”是指只要遵循OSI标准,一个系统就可以与位于世界上任何地方、
14、同样遵循同一标准的其它任何系统进行通信;,2019/4/16,28,OSI参考模型的结构,2019/4/16,29,Physical layer,The physical layer implements a digital communication link that deliver bits.A communication link is always unreliable.The link may be point-to-point from one transmitter to a receiver or it may be shared by a number of transmi
15、tters and receivers. 物理层处于OSI参考模型最低层。主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理联接,以透明地传送比特流。,3.3.2 OSI参考模型各层的功能,2019/4/16,30,Physical layer,比特流,2019/4/16,31,3.3.2 OSI参考模型各层的功能,物理层的主要功能: 利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管 理和释放物理连接; 实现比特流的透明传输,为数据链路层提供数 据传输服务; 物理层的数据传输单元是比特。,2019/4/16,32,Data link layer,The data link layer implements
16、 a packet delivery service between nodes that are attached to the same physical link.At the transmitter,the data link layer frames packets so that the receiver can recover them in the bit stream.The data link layer may also arrange for the erroneous packets to be retransmitted. 在物理层提供比特流服务基础上,传送以帧为单
17、位的数据,通过差错控制、流量控制方法,使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。,2019/4/16,33,data link layer,Framing , Physical addressing , Flow control ,Error control , Access control,2019/4/16,34,Main functions,成帧:将接收到的来自网络层的比特流划分称为分帧的易处理数据单元。 物理寻址:如果帧是发给网络中不同系统,则数据链路层在帧的头部添加发送方的物理地址(源地址)与接收方的物理地址(目的地址)。如果帧要发往发送方网络以外的系统,那么接收方的地址就是连接一个网
18、络到下一个网络的设备的地址。 流量控制:如果接收方接收数据的速率小于发送方发送的速率,那么数据链路层采用流量控制机制以防止接收方过载。,2019/4/16,35,差错控制:数据链路层增加了一些机制用来检测与重发损坏帧或丢失帧,从而增加了物理层的可靠性。也用了一个机制来防止重复帧。差错控制通常在一个帧的结束处增加一个尾部来处理。 访问控制:当两台以上设备连接到同一条链路上时,数据链路协议必须能决定在任意时刻由哪一台设备来获取对链路的控制权。,2019/4/16,36,Figure 2-14,example,2019/4/16,37,Assume that node A in figure wan
19、ts to send a frame to node E.The addresses 10,87 are physical addresses. In the data link layer ,the header contains the addresses of the destination and of the source of the frame,also contains other information.The trailer contains error control bits,2019/4/16,38,数据链路层的主要功能: 在物理层提供的服务基础上,数据链路层在 通信
20、的实体间建立数据链路连接; 传输以“帧”为单位的数据包; 采用差错控制与流量控制方法,使有差错的 物理线路变成无差错的数据链路。,2019/4/16,39,Network layer,The network layer guides the packets from their source to their destination,along a path that may comprise a number of links.A typical method is store-and-forward transmission,either as datagrams or along vir
21、tual circuits. 网络层负责将包从源地址传递到目的地址,可能会通过多个网络(链路)。尽管数据链路层会监视同一个网络(链路)上两个系统之间包的传递,但网络层仍要保证每个包能够从出发点到达目的地。 网络层向传输层提供的服务类型分为数据报和虚电路服务。,2019/4/16,40,Figure 2-6,Network layer,Logical Addressing , Routing,2019/4/16,41,Main functions,逻辑寻址:由数据链路层完成的物理寻址处理本地寻址问题。如果一个包通过网络边界,就需要另一个寻址系统来帮助区分源与目的系统。网络层给来自上一层的包增加一
22、个头部,它包括发送方与接收方的逻辑地址。 路由:当一些独立网络(或链路)连接在一起构成一个互联网(一个由网络连成的网络)或一个更大的网络,连接的设备把包送到它们的最终目的地,网络层的功能之一是提供这种机制。,2019/4/16,42,2019/4/16,43,example,因为两个设备位于不同的网络,因此不能仅用物理地址来进行标识,物理地址仅具有局部有效性。需要一个可以跨越局域网边界的通用地址。网络(逻辑地址)地址具有通用性。 网络层包含有逻辑地址,这些地址在从最初的源地址到最终的目的地址的过程是不变的。当数据从一个网络传到另一个网络时,它们也不会改变。但是,当包由一个网络到达另一个网络时,
23、物理地址会发生改变。,2019/4/16,44,Transport layer,The transport layer of the OSI model supervises the end-to-end transmission of packets. retransmissions of erroneous packets.This layer also controls the rate of transfer of packets to avoid congesting parts of the network.,2019/4/16,45,传输层是第一个端到端,也就是主机到主机的层次。
24、即传输层向高层用户屏蔽了下面通信子网的细节,使高层用户看见的好象是在两个传输实体之间有一条端到端的可靠的通信链路。 负责整个报文从源端到目的端(端到端)的传递过程。 处理端到端的差错控制、流量控制。,2019/4/16,46,Figure 2-7,Transport layer,Service-point Addressing , Segmentation and reassembly , Connection control , Error control , Flow control,2019/4/16,47,Main functions,服务点寻址:从源端到目的端的传递是指从一台计算机上
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