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OSI参考模型与TCP/IP模型伴随着计算机网络的飞跃发展，各大厂商根据自己的协议生产出了不同的硬件和软件为了实现网络设备间的互相通讯，ISO和IEEE相继提出了OSI参考模型及其TCP/IP模型。引入了解OSI参考模型和TCP/IP模型的产生背景理解OSI参考模型和TCP/IP模型的层次结构及相关概念理解OSI参考模型和TCP/IP模型各层的功能课程目标学习完本课程，您应该能够：OSI参考模型TCP/IP模型目录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功能上描述计算机网络的结构，不涉及每层硬件和软件的组成，也不涉及这些硬件或软件的实现问题。网络的体系结构OSI参考模型标准的建立70年代以来，国外一些主要计算机生产厂家先后推出了各自的网络体系结构，但都属于专用的。为使不同计算机厂家的计算机能够互相通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，有必要建立一个国际范围的网络体系结构标准。国际标准化组织ISO于1981年正式推荐了一个网络系统结构——开放系统互连模型(OpenSystemInterconnectionreferencemodel)OSI/RM,简称OSI。由于这个标准模型的建立，使得各种计算机网络向它靠拢，大大推动了网络通信的发展。“开放”这个词表示：只要遵循OSI标准，一个系统可以和位于世界上任何地方的、也遵循OSI标准的其他任何系统进行连接。一个功能完善的计算机网络需要制定一套复杂的协议集合，对于这种协议集合，最好的组织方式是层次结构模型。这样分层的好处在于：每一层都实现相对的独立功能，因而可以将一个难以处理的复杂问题分解为若干个较容易处理的更小一些的问题。在网络互连中，有两个标准可以考虑：合法的和事实的。合法的意味着用权力或法律建立。事实的意味着用实际的事实建立。尽管没有得到官方或法律上的承认，但TCP/IP为网络协议创建了一个事实标准，尽管它在得到广泛接受之前并没有成为标准。OSI参考模型是一个合法的标准。国际标准化组织(ISO)创建了OSI模型，并在1984年发布，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。计算机网络的分层模型计算机网络协议网络协议定义：即网络中（包括互联网）传递、管理信息的一些规范。如同人与人之间相互交流是需要遵循一定的规矩一样，计算机之间的相互通信需要共同遵守一定的规则，这些规则就称为网络协议。网络协议三个要素：语法：即数据与控制信息的结构或格式。语义：即需要发出何种控制信息、完成何种协议以及做出何种应答。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)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,不关心信息的内容分层模型的优点设计实现每个层次向上一层次提供服务每个层次向下一层次请求服务上层是为下层指引方向的，下次为上层提供更好的服务。降低协议设计的复杂性：各层相对独立，各层不必关心其它层的具体实现，只需知道上下层接口；标准化接口：任何一层发生修改，只要接口关系不变，其它层均不受影响；模块化结构：结构分层，各层都可独立实现；便于网络模型的设计；保证技术的互操作性：各层向下单向依赖，易于实现和维护最重要的一点是不同厂商生产设备时有一个共同操作的标准，使不同产商设备互相兼容。OSI参考模型层次结构应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567物理层定义了通信线路的一些规范。数据链路层规定了物理地址、网络拓扑结构、错误警告机制、所传数据帧的排序和流量控制等。网络层为处在不同位置的两个设备之间，提供连接和选择一条最佳路径。传输层保证数据的可靠传输。会话层建立、管理和终止应用程序间的会话。表示层提供多种数据格式之间的转换。应用层为用户提供相关的服务，如：e-mail服务，ftp服务、服务等。OSI参考模型概述•传输层数据链路层网络层物理层会话层表示层应用层应用层（高层）高层的功能为处理用户接口、数据格式及应用访问。主要由操作系统实现数据流层（低层）定义了数据如何在网络传输介质之间传送，及数据如何通过网线和网络设备传输到期望的终端OSI参考模型的第5层及其以上各层为高层协议，实现资源子网的功能，其中的实体为进程。实现端到端的通信。下4层协议实现通信子网的功能，其中的实体为网络互联设备和网络通信介质，实现点到点的通信。OSI参考模型概述通信子网和资源子网通信子网：由所有通信线路、网络互连设备和相应通信协议软件组成，承担不同主机之间数据传输的任务；资源子网：网络中所有的主机、通信协议和各种应用系统。路由器仅有低3层协议，包含在通信子网中；主机有7层协议，但属于资源子网范围。路由器主机网络系统通信线路通信子网资源子网按各网络单元功能分割76543217654321321321OSI环境网络环境数据通信网计算机A计算机B实系统环境应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层发送进程接收进程物理层数据链路层网络层主机A主机B路由器路由器物理层数据链路层网络层通信子网物理介质物理介质物理通信物理通信：是通信进行的真实路径，从发送主机的上层逐层向下传递，经通信介质和通信子网送达目标主机，然后在目标主机中逐层向上传递。物理通信是由主机和网络设备中的逐层通信及通信子网中的逐点通信组合而成，因此物理通信具有间接通信属性。网络通信子系统应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层发送进程接收进程应用层协议表示层协议会话层协议传输层协议物理层数据链路层网络层主机A主机B路由器路由器物理层数据链路层网络层通信子网物理介质物理介质逻辑通信网络层协议2链路层协议2物理层协议2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。网络层协议1网络层协议3链路层协议1链路层协议3物理层协议1物理层协议3对等层通信在分层模型中，对等是一个很重要的概念，因为只有对等层才能相互通信，一方在某层上的协议是什么，对方在同一层次上也必须是什么协议。两个网络在物理层就相同，使用中继器就可以连起来；如果两个网络物理层不同，链路层相同，使用桥接器可以连起来；如果两个网络物理层、链路层都不同，而网络层相同，使用路由器可以互连；如果两个网络协议完全不同，使用协议转换器（网关）可以互连。对等通信•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HostAHostBAPDUPPDUSPDUSegment（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应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层数据封装和解封装数据封装：OSI模型的每一层用其自己的协议与目的设备的相同层进行通信。为了交换信息，每层都使用协议数据单元（PDU）。PDU包括控制信息和用户数据。比如，帧是一个除上层控制信息和数据外还包含了数据链路层控制信息的PDU。将控制信息添加到一个PDU的过程称作封装。当一个层收到PDU时，它为该PDU添加一个头和尾，并将封装后的PDU传送到下一层。添加到PDU上的控制信息将被远端设备的相同层所解读。数据解封装：当一个远端设备收到一串比特数据时，它将它们传送给数据链路层进行帧操作。当数据链路层收到一个帧时，它完成以下工作：读出同层源设备提供的控制信息，从帧中剥离控制信息，将帧传给上一层，同时执行在帧的控制域给出的指令。这样，将控制信息从PDU剥离的过程就称作解封装。数据封装和解封装数据封装PPDU传输层数据链路层物理层网络层上层数据上层数据传输层控制信息数据网络层控制信息数据逻辑链路子层控制信息0101110101001000010数据表示层应用层会话层段包比特帧FCSFCS介质访问控制子层控制信息SPDUAPDU数据解封装上层数据逻辑链路控制子层控制信息+网络层控制信息+传输层控制信息+上层数据网络层控制信息+传输层控制信息+上层数据传输层控制信息+上层数据上层数据0101110101001000010传输层数据链路层物理层网络层表示层应用层会话层数据封装与解封装(拆封)DataData第7层头+第7层头+第6层头Data第7层头第6层头+第5层头Data第7层头第6层头第5层头+第4层头Data第7层头第6层头第5层头第4层头+第3层头Data第7层头第6层头第5层头第4层头第3层头+第2层头Data第7层头第6层头第5层头第4层头第3层头第2层头+第1层头应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层Data第2层头第3层头第4层头第5层头第6层头第7层头二进制的数据流第1层头Data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3层头第4层头第5层头第6层头第7层头Data第4层头第5层头第6层头第7层头Data第5层头第6层头第7层头Data第6层头第7层头Data第7层头封装解封装多层通信示例：国际外交中国教师德国教师翻译翻译秘书秘书消息“你好”“HALLO”“HELLO”“HELLO”传真传真2/3接口1/2接口2/3接口1/2接口P3P1P2对交谈内容的共识用英语对话使用传真通信多层通信示例计算机1向计算机2发送数据54361计算机1AP2AP1计算机2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层协议数据单元PDU275436127物理传输媒体计算机1向计算机2发送数据54361计算机1AP2AP1计算机2应用层协议数据单元再传送到表示层加上表示层首部，成为表示层协议数据单元PDU275436127物理传输媒体计算机1向计算机2发送数据54361计算机1AP2AP1计算机2表示层协议数据单元再传送到会话层加上会话层首部，成为会话层协议数据单元PDU275436127物理传输媒体计算机1会话层协议数据单元再传送到传输层加上传输层首部，成为传输层数据段计算机1向计算机2发送数据54361AP127AP2计算机25436127物理传输媒体计算机1向计算机2发送数据传输层数据段再传送到网络层加上网络层首部，成为IP数据包（或分组）AP2计算机2543612754361AP127计算机1物理传输媒体计算机1向计算机2发送数据计算机1IP数据包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AP2计算机2543612754361AP127物理传输媒体计算机1向计算机2发送数据计算机1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AP2计算机2543612754361AP127物理传输媒体计算机1向计算机2发送数据物理传输媒体计算机1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AP2计算机2543612754361AP127计算机1向计算机2发送数据计算机1物理层接收到比特流，上交给数据链路层54361AP127AP2计算机25436127物理传输媒体计算机1向计算机2发送数据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154361AP127AP2计算机25436127物理传输媒体计算机1向计算机2发送数据网络层剥去首部，取出数据部分上交给传输层计算机154361AP127AP2计算机25436127物理传输媒体计算机1向计算机2发送数据传输层剥去首部，取出数据部分上交给会话层计算机154361AP127AP2计算机2543612