Microsoft PowerPoint - Lecture5

Size: px

Start display at page:

Download "Microsoft PowerPoint - Lecture5"

差爷朱
5 years ago
Views:

1 第二章协议和体系结构大连理工大学电信学部信息与通信工程学院王波

2 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 参考模型 ISO ( 国际标准化组织 ) 978 年提出的 OSI/RM( 开放式系统互连参考模型 open system interconnection reference model),, 该模型是设计和描述网络通信的基本框架 OSI 的分层结构成功之处 : 分开了服务接口协议的概念但是它只是指出每层应该做什么, 执行什么功能, 并没有规定每层功能的相应标准 ( 它们有独立的 ISO 标准 )

3 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI/RM( ( 开放系统互连参考模型 ) 开放指 : 只要遵循 OSI 标准, 一个系统就可以和位于世界上任何地方的也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信 0 世纪 80 年代, 许多大公司甚至一些国家的政府机构都纷纷表示支持 OSI 0 世纪 90 年代初期, 虽然 OSI 标准已完成制定, 但因特网已抢先覆盖了世界相当大范围结论 :OSI: 只获得了一些理论研究成果, 但在市场化方面却失败了

4 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 模型的七层结构应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层

5 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 的应用层 (Application Layer) 应用层确定进程之间通信的性质, 以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务注 : 进程就是指正在运行的程序

6 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 模型的七层结构应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层 6

7 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 的表示层的表示层 (Presentation Layer) 主要解决用户信息的语法表示问题将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法, 转换为适合于 OSI 系统内部使用的传送语法即提供格式化的表示和转换数据服务负责数据的压缩和解压缩, 加密和解密等 ASCII 码 HELLO 8 C C F 8 C C F 基于 ASCII 码的计算机网络 EBCDIC 码 <<! 基于 EBCDIC 码的计算机 7

8 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 的表示层的表示层 (Presentation Layer) 主要解决用户信息的语法表示问题将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法, 转换为适合于 OSI 系统内部使用的传送语法即提供格式化的表示和转换数据服务负责数据的压缩和解压缩, 加密和解密等 ASCII 码 HELLO 8 C C F C8 C D D D6 基于 ASCII 码的计算机网络 EBCDIC 码 HELLO 基于 EBCDIC 码的计算机 8

9 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 模型的七层结构应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层 9

10 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 的会话层的会话层 (Session Layer) 也称为会晤层或对话层, 在会话层及以上的高层次中, 数据传送的单位不再另外命名, 统称为报文会话层不参与具体的传输, 它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制如服务器验证用户登录便是由会话层完成会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信 0

11 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 模型的七层结构应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层

12 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 的传输层的传输层 (Transport Layer) 该层的任务是根据通信子网的特性最佳地利用网络资源并以可靠和经济的方式, 为两个端系统 ( 也就是源站和目的站 ) 的会话层之间, 提供建立维护和取消传输连接的功能, 负责可靠地传输数据在这一层, 信息的传送单位是报文

13 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 模型的七层结构应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层

14 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 的网络层的网络层 (Network Layer) 在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路, 也可能还要经过很多通信子网网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点, 确保数据及时传送网络层将数据链路层提供的帧组成数据包, 包中封装有网络层包头, 其中含有逻辑地址信息 - - 源站点和目的站点地址的网络地址

15 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 模型的七层结构应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层

16 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 的数据链路层的数据链路层 (Data Link Layer) 数据链路层负责在两个相邻结点间的线路上, 无差错的传送以帧为单位的数据每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息和物理层相似, 数据链路层要负责建立维持和释放数据链路的连接在传送数据时, 如果接收点检测到所传数据中有差错, 就要通知发方重发这一帧 6

17 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 模型的七层结构应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层 7

18 .OSI 体系结构 OSI/RM OSI 的物理层的物理层 (Physical Layer) 要传递信息就要利用一些物理媒体, 如双绞线同轴电缆等但具体的物理媒体并不在 OSI 的 7 层之内, 有人把物理媒体当作第 0 层物理层的任务就是为它的上一层提供一个物理连接, 以及它们的机械电气功能和过程特性在这一层, 数据还没有被组织, 仅作为原始的位流或电气电压处理, 单位是比特 8

19 .OSI 体系结构 OSI/RM 各层功能总结应用层与用户应用进程的接口做什么表示层数据格式的转换对方看起来象什么会话层会话管理与数据传输同步该谁讲话从哪儿讲起传输层端到端可靠的数据传输对方在哪儿网络层分组传送, 路由选择, 流量控制走哪条路可以到达对方数据链路层相邻结点间无差错地传送帧每一步该怎么走物理层在物理媒体上透明传输位流怎样利用物理媒体 9

20 .OSI 体系结构 OSI/RM 计算机 A 7 6 实际系统环境 OSI 环境网络环境数据通信网计算机 B 7 6 0

21 . 五层协议的体系结构 TCP/IP 参考模型 TCP/IP 事先并没有一个明确的体系结构 TCP/IP 是四层的体系结构 : 应用层运输层网际层和网络接口层最下面的网络接口层并没有具体内容因此往往采取折中的办法, 即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点, 采用一种只有五层协议五层协议的体系结构

22 . 五层协议的体系结构应用层运输层网络层数据链路层物理层应用层 (application layer) 删掉表示层删掉会话层运输层 (transport layer) 网络层 (network layer) 数据链路层 (data link layer) 物理层 (physical layer)

23 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部, 成为应用层 PDU 计算机 AP

24 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 应用层 PDU 再传送到运输层加上运输层首部, 成为运输层报文计算机 AP

25 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 运输层报文再传送到网络层加上网络层首部, 成为 IP 数据报 ( 或分组 ) 计算机 AP

26 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP IP 数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部, 成为数据链路层帧计算机 AP 6

27 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体计算机 AP 7

28 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 电信号 ( 或光信号 ) 在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层物理传输媒体计算机 AP 8

29 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 物理层接收到比特流, 上交给数据链路层计算机 AP 9

30 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分, 上交给网络层计算机 AP 0

31 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 网络层剥去首部, 取出数据部分上交给运输层计算机 AP

32 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 运输层剥去首部, 取出数据部分上交给应用层计算机 AP

33 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 应用层剥去首部, 取出应用程序数据上交给应用进程计算机 AP

34 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 我收到了 AP 发来的应用程序数据! 计算机 AP

35 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 注意观察加入或剥去首部 ( 尾部 ) 的层次应用层首部运输层首部网络层首部链路层首部 H H H H 应用程序数据应用程序数据应用程序数据 H H 应用程序数据链路层尾部计算机 AP H H H H 应用程序数据 T 比特流 0000

36 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 计算机的物理层收到比特流后交给数据链路层 H H H H 应用程序数据 T 比特流 0000 计算机 AP 6

37 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层 H H H 应用程序数据 H H H H 应用程序数据 T 计算机 AP 7

38 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层 H H 应用程序数据 H H H 应用程序数据计算机 AP 8

39 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层 H 应用程序数据 H H 应用程序数据计算机 AP 9

40 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机计算机 AP 应用程序数据 AP H 应用程序数据应用层剥去应用层 PDU 首部后把应用程序数据交给应用进程 0

41 . 五层协议的体系结构计算机向计算机发送数据计算机 AP 我收到了 AP 发来的应用程序数据! 计算机 AP

42 . 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向上一层提供服务要实现本层协议, 还需要使用下层下层所提供的服务

43 . 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 SAP (Service Access Point)

44 . 实体协议服务和服务访问点服务用户协议服务用户第 n + 层交换原语交换原语提供服务 SAP SAP 第 n 层服务提供者

45 . 实体协议服务和服务访问点协议很复杂协议必须将各种各种不利的条件事先都估计到, 而不能假定一切情况都是很理想和很顺利的必须非常仔细地检查所设计协议能否应付所有的不利情况应当注意 : 事实上难免有极个别的极个别的不利情况在设计协议时并没有预计到在出现这种情况时, 协议就会失败因此实际上协议往往只能应付绝大多数绝大多数的不利情况

46 . 实体协议服务和服务访问点著名的协议举例占据两个山顶的蓝军与驻扎在这山谷的白军作战力量对比是 : 一个山顶上的蓝军打不过白军, 但两个山顶的蓝军协同作战就可战胜白军一个山顶上的蓝军拟于次日正午向白军发起攻击于是发送电文给另一山顶上的友军但通信线路很不好, 电文出错的可能性很大因此要求收到电文的友军必须发送确认电文但确认电文也可能出错试问能否设计出一种协议, 使得蓝军能实现协同作战因而一定 ( 即 00 %) 取得胜利? 6

47 . 实体协议服务和服务访问点明日正午进攻, 如何? 同意收到同意收到 : 收到同意不可能设计出 00% 可靠的协议! 7

48 . 面向连接服务与无连接服务 8 面向连接服务 (connection-oriented) oriented) 面向连接服务具有连接建立数据传输和连接释放这三个阶段一般面向连接服务提供可靠交付, 如 TCP(Transmission Transmission Control Protocol) 协议无连接服务 (connectionless) 两个实体之间的通信不需要先建立好连接是一种不可靠的服务这种服务常被描述为尽最大努力交付 (best effort delivery) 或尽力而为 UDP(User User Datagram Protocol)

49 . 面向连接服务与无连接服务面向连接的服务连接请求连接接受数据传输释放请求释放确认 9

50 . 面向连接服务与无连接服务无连接服务数据传输面向连接的服务保证报文先发先到, 无连接的服务做不到需要保证次序的应用 ( 比如发送一个文件 ) 必须用面向连接的服务, 否则可以用无连接的服务 0

51 6.OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较 OSI 的体系结构 TCP/IP 的体系结构 7 6 应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层 ( 各种应用层协议如 TELNET, FTP, SMTP 等 ) 运输层 (TCP 或 UDP) 网际层 IP 网络接口层

52 6.OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较互联网三个服务层次各种应用服务运输服务 ( 可靠或不可靠 ) 无连接分组交付服务

53 6.OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较 TCP/IP 四层协议的表示方法举例主机 A 主机 B 应用层运输层网际层网络接口层路由器网际层网络接口层应用层运输层网际层网络接口层网络网络

54 6.OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较沙漏计时器形状的 TCP/IP 协议族应用层 HTTP SMTP DNS RTP 运输层 TCP UDP 网际层 IP 网络接口层网络接口网络接口网络接口

55 6.OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较应用层传输层 Telnet FTP SMTP TCP UDP DNS 其它协议网络互联层网络接口层 IP ARP RARP Ethernet Token Ring 其它协议 TCP/IP 参考模型的具体协议情况

56 6.OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较 OSI 严格区分了接口协议服务的概念 ; OSI 先有模型后根据需要加协议 ;TCP/IP; 是先有协议, 后划分的模型 ; 层数不一样 ; 都采用分层思想 ; 6

57 6.OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较 TCP/IP 协议设计思想每一层都要有识别发送方和接收方的机制源目的 mac ip 地址和源目的进程决策数据的传输规则单工通信 : 电视 ; 半双工通信 : 电话 ; 全双工通信差错控制 : 对于检错和纠错机制双方达成一致接收方还应通知发送方哪些被收到了, 哪些还没有收到收方能把报文按原来的顺序重新组合在一起流量控制 : 如何避免发送方速度过快, 接收方难以应付的问题 ; 信息的分割和重组 : 7

58 6.OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较 TCP/IP 协议应用层的客户 - 服务器方式主机 A 客户应用层运输层网际层网络接口层. 发起连接建立请求. 接受连接建立请求因特网主机 B 服务器应用层运输层网际层网络接口层 8

59 9

Chapter #

Chapter # 第三章 TCP/IP 协议栈本章目标通过本章的学习, 您应该掌握以下内容 : 掌握 TCP/IP 分层模型掌握 IP 协议原理理解 OSI 和 TCP/IP 模型的区别和联系 TCP/IP 介绍主机主机 Internet TCP/IP 早期的协议族全球范围 TCP/IP 协议栈 7 6 5 4 3 应用层表示层会话层传输层网络层应用层主机到主机层 Internet 层 2 1 数据链路层