752-网络教程OSI模型.ppt
Yu Guanghui ,网络教程OSI模型,于广辉 大连理工大学网络中心,Yu Guanghui ,OSI参考模型,OSI，TCP/IP和Novell NetWare网络协议体系结构 面向连接的协议，非面向连接的协议，流量控制 OSI数据链路层功能 OSI第三层功能 实例分析,Yu Guanghui ,OSI，TCP/IP和Novell NetWare 网络协议体系结构,OSI：起源和发展 OSI层 层的原理和益处 层之间的交互 TCP/IP和Novell NetWare网络协议,Yu Guanghui ,OSI：起源和发展,OSIIt is the Open Systems Interconnection model for communication. 从来没有被真正在网络中应用。 今天主要作为讨论各种协议的参考。,Yu Guanghui ,OSI层,应用层 表示层 对话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层,Yu Guanghui ,OSI层应用层,Yu Guanghui ,例子,例如一个没有通讯功能的字处理程序当然不会去编写通讯代码，程序员也不必关心OSI第七层。然而，如果增加一个传输文件的选项，程序员就不得不实现OSI第七层（或者其他协议中等价的层）文件传输服务。,Yu Guanghui ,OSI层表示层,Yu Guanghui ,例子,FTP允许你选择binary和ASCII两种传输方式。如果是binary方式，发送端就不会改变文件的内容。如果是ASCII方式，发送端就会先把内容从发送端的字符集转换成标准的ASCII码再发送。接受端再从ASCII码转换为本地的字符集。,Yu Guanghui ,OSI层对话层,Yu Guanghui ,例子,从ATM提款机提款时，需要插卡、输入密码、输入提款金额、提取现金。每一步都需要上一步确认。,Yu Guanghui ,OSI层传输层,Yu Guanghui ,例子,TCP提供了一个4200字节的数据段给IP进行投递。如果某种媒体不能传输4200个字节的包，那么IP将对数据进行分片。这样，接收端的TCP也许就会接收到3个不同的1400字节的段。并且，接收段可能按照和发送不同的顺序接收，所以它需要记录接收的段，并将它们重组为4200字节的段。然后将数据送给上一层。,Yu Guanghui ,OSI层网络层,Yu Guanghui ,例子,对于一个运行IP的Cisco路由器来说，它会检查包的目的IP，将这个IP同路由表进行比较，如果输出界面需要一个比较小的包的话，还需要对包进行分片，然后将包送入队列等待发送。,Yu Guanghui ,OSI层数据链路层,Yu Guanghui ,OSI层物理层,Yu Guanghui ,例子,RJ45定义了连接器的形状和电缆芯/针的数量。Ethernet和802.3定义了1，2，3，6芯/针的使用。所以一根给Ethernet使用的带有RJ45连接器的5类电缆，同时应用了Ethernet和802.3物理层规范。,Yu Guanghui ,OSI层,某些协议可能同时定义了多层的细节。例如，TCP/IP应用层等价于OSI 5到7层，所以NFS实现同时适合这三层。类似的，802.3，802.5和以太网同时定义了数据链路层和物理层的细节。,Yu Guanghui ,分层的益处,便于讨论和学习协议规范的细节。 标准化层之间的界面，使得不同的产品可以在相同的层相同的功能。 建立更好的互操作性。 降低了复杂性。 易于排错。每一层都在用户数据周围加上头和尾，排错失可以察看这些信息。 每一层都给其上一层提供服务。所以，可以清晰的区分每一层的功能。,Yu Guanghui ,层之间的交互,每一层向其上一层提供服务。 每一层其他计算机相同层的软件或者硬件使用相同的信息通信，特别是同终点计算机。,Yu Guanghui ,层之间的交互相同计算机相邻层的通讯,应用层,表示层,对话层,传输层,网络层,数据 链路层,物理层,应用层,表示层,对话层,传输层,网络层,数据 链路层,物理层,2,1,3,4,L# - Layer # L#H - Layer # Header L#T - Layer # Trailer,Yu Guanghui ,层之间的交互不同计算机相同层之间的通讯,HOST A,HOST B,Router 1,Yu Guanghui ,层之间的交互数据封装,创建数据 将数据打包，准备传输。就是说，传输层创建传输层的头，将数据放到其后。 向数据加入目标网络层地址。就是说，网络层创建网络层的头，将数据放到其后。 向数据加入目标数据链路层地址。同样的，数路链路层创建数据链路层的头，将数据放到其后。 传输这些比特。物理层进行编码，在媒体上用来传输帧的信号。,Yu Guanghui ,层之间的交互TCP/IP Headers and Trailers,1.,2.,3.,4.,5.,Application,Transport,Internet,Network Interface,Yu Guanghui ,层之间的交互帧，包和段,Data,Segment,Packet,Frame,Yu Guanghui ,TCP/IP和NetWare协议,TCP/IP,OSI,NetWare,Yu Guanghui ,面向连接的协议，非面向连接的协议，流量控制,面向连接的协议 VS 非面向连接的协议 如何进行出错处理 流量控制,Yu Guanghui ,面向连接的协议 VS 非面向连接的协议,Yu Guanghui ,如何进行出错处理Forward Acknowledgment,S=1,S=2,S=3,10,000 Bytes Of Date,Fred,Barney,Network,R=4,Got 1 st 3, Give me #4 next,Yu Guanghui ,如何进行出错处理恢复例子,S=1,S=2,S=3,10,000 Bytes Of Date,Fred,Barney,Network,R=2,Got #1 Give me #2 next,S=2,Yu Guanghui ,如何进行出错处理,Yu Guanghui ,流量控制,流量控制指的是控制另外一台计算机发送数据的速率。,Yu Guanghui ,流量控制Congestion Avoidance Flow Control,Sender,Receiver,Yu Guanghui ,流量控制Windowing Flow Control,Win=3,Yu Guanghui ,流量控制小结,Yu Guanghui ,OSI数据链路层功能,仲裁，什么时候可以使用媒体传输。 地址，能让正确的接收者接收和处理被发送的数据。 错误检测，能够知道数据是否在媒体中正确传输。 Notification，能够确定数据链路头后面的头类型。,Yu Guanghui ,数据链路层功能：仲裁,仲裁仅在当发送者想知道什么时刻适合在媒体上发送数据，什么时候不适合发送数据才需要。,Yu Guanghui ,仲裁：以太网,以太网使用载波监听/冲突监测（CSMA/CD）算法来进行仲裁。 监听媒体上是否有帧正在传输。 如果没有帧传输，发送！ 如果有真正在传输，等待，再监听。 当传输中发生碰撞，停止，等待，再监听。,Yu Guanghui ,仲裁令牌环,令牌环采用另外一种完全不同的方式。 监听经过的令牌。 如果令牌忙，等待下一次令牌经过。 如果令牌空闲，标记令牌为忙，在其后附加数据，然后将数据发送到环上。 当标记为忙的令牌环绕环一周回到发送者时，发送者去掉令牌后的数据。 发送者可以发送另外一个忙令牌和更多的数据，或者发送一个空闲令牌帧。,Yu Guanghui ,仲裁HDLC，Frame Relay,不需要仲裁： HDLCHDLC是点到点的连接，通常是全双工电路。就是说，任何一段可以在任何时候发送。 Frame Relay使用专线连接路由器和帧中继交换机。通常也是全双工的连接，所以也不需要仲裁。,Yu Guanghui ,仲裁常见的帧格式,Yu Guanghui ,数据链路层功能局域网地址,对以太网和令牌环来说，地址是非常相似的。他们都是使用媒体访问控制地址（MAC）6个字节，用十六进制表示。,Yu Guanghui ,局域网 MAC地址术语和特征,Yu Guanghui ,局域网 MAC地址术语和特征,Yu Guanghui ,数据链路层功能局域网地址,HDLC包含一个没有意义的地址字段，因为HDLC只再点到点专线使用。如果一个设备发送出一个帧，另外一个设备是唯一可能的接收者。,Yu Guanghui ,数据链路层功能局域网地址,S,S,S,Frame Relay Network,Timbuktu,East Egypt,kalamazoo,Yu Guanghui ,数据链路层功能局域网地址,对帧中继来说，一个物理电路通常包含了许多叫做虚电路（VCs）的逻辑电路。帧中继中的地址子段定义为data-link connection identifer（DLCI），用来区分每个虚电路。,Yu Guanghui ,数据链路层功能错误检测,错误检测是对帧传输过程中是否发生位的错误进行一个简单的检测。通常是在帧里包含一个frame check sequence (FCS)或者Cyclical redundancy check (CRC)的域。,Yu Guanghui ,数据链路层功能错误检测,错误检测并不进行错误恢复。大多数的数据链路层协议，包括802.5令牌环和802.3以太网，都不提供错误恢复。然而在上面两种情况中，在802.2协议中有一个选项，叫做LLC type 2，提供了错误恢复。SNA和NetBIOS是典型需要LLC2服务的高层协议。,Yu Guanghui ,数据链路层功能数据内容,Novell Server,PC1,Sun FTP Server,Yu Guanghui ,数据内容802.2 SAP and SNAP Type Fields,以太网和令牌环都在他们的头中提供了一个字段来区分数据 段内容类型。,14,1,1,1,1,4,14,1,1,1,3,2,4,Yu Guanghui ,数据内容典型的广域网环境,Sun FTP Server,NetWare Server,PC1,Point-to-Point,Sun FTP Server,NetWare Server,PC1,Frame Relay,R1,R2,R1,R2,典型的广域网环境,Yu Guanghui ,数据内容HDLC and Frame Relay Protocol Type Fields,HDLC,Frame Relay,2,1,3,4,Optional,Optional,Yu Guanghui ,数据内容,Yu Guanghui ,数据链路层功能小结,Yu Guanghui ,OSI网络层功能,路由 网络层地址,Yu Guanghui ,网络层功能路由,Fred,R1,Bunches Of Routers,R2,Barnery,Step1,Step2,Step3,将数据从源计算机发送到最近的路油器。 将数据投递到离目标最近的路由器。 将数据从离目标最近的路由器投递到最终路由器。,Yu Guanghui ,路由关于数据链路层的一些解释,因为路由器需要重新构建数据链路头，新的头包含数据链路层地址，所以路由器必须有一种方法能够确认使用哪一个数据链路层地址。 TCP/IP 中使用ARP（Address Resolution Protocol）来对应IP和DL地址。 IPX最后48位就是MAC地址。,Yu Guanghui ,路由逻辑,F.R.,10.1.1.1 PC1,目标地址在另外一组；发送到最近的路由器。,R1,168.10.0.0,R2,我的路由显示那一组需要从串口连接出去。,168.11.0.0,我的路由显示那一组需要从帧中继连接出去。,Yu Guanghui ,路由逻辑（续）,F.R.,168.11.0.0,PC2 168.1.1.1,192.1.1.0,直接发送到目标,Yu Guanghui ,网络层（第三层）地址,地址应该足够大，足够设计者能够想象的这个协议能够被使用的最大范围。 地址应该具有唯一性，应该有非常小或者更本没有重复的地址。 地址结构应该具有某种组的属性，可以让很多地址被认为是同一组。 在某种情况下可以进行动态的地址分配。,Yu Guanghui ,网络层地址几种地址结构,Yu Guanghui ,网络层地址路由协议,Routed Protocol 能够被路由的协议，例如IP，IPX，OSI。 Routing Protocol 能够快速准备路由需要的信息的协议，例如RIP，IGRP，OSPF，NLSP等。 Routing Table 放置路由需要的信息，可以由路由协议创建，被路由进程用来转发可以路由的协议。,Yu Guanghui ,实例分析,A,B,D,E,C,1,2,5,3,4,6,7,PC1,PC2,PC3,PC4,Group-1.local-M,Group-7.local-M,Group-4.local-M,Group-6.local-M,S0:Group-2.local-A,E0:Group-1.local-A,E0:Group-2.local-B,S0:Group-2.local-B,S0:Group-5.local-D,E0:Group-6.local-D,E0:Group-7.local-E,S0:Group-7.local-E,E0:Group-3.local-C,S0:Group-4.local-C,Yu Guanghui ,实例分析任务一,建立路由器A的路由表,Yu Guanghui ,实例分析任务二,PC1向PC2发送一个包。 有那两种方式能让PC1知道应该向Router A发送？ 列出向PC2发送时经过的路由器中必须的路由。 在包经过每一个路由器时头尾的变化。 PC2向PC1发送时所经过的路由器的路由表。,Yu Guanghui ,实例分析任务三,PC1向PC3发送一个包。 在包经过每一个路由器时头尾的变化。,Yu Guanghui ,任务一Answer,
