开放系统互联参考模型--ppt课件

4.2开放系统互联参考模型OSI参考模型:OSI参考模型（OSI/RM）的全称是开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel，OSI/RM），它是由国际标准化组织ISO提出的一个网络系统互连模型。学习OSI参考模型的意义：虽然OSI参考模型的实际应用意义不是很大，但其的确对于理解网络协议内部的运作很有帮助，也为我们学习网络协议提供了一个很好的参考。1ppt课件4.2开放系统互联参考模型国际标准组织（ISO）制定了OSI模型。这个模型把网络通信的工作分为7层，应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层最高层为应用层，面向用户提供服务；最低层为物理层，连接通信媒体实现数据传输。1至3层被认为是低层，这些层与数据移动密切相关。第4层被认为是中间层。5至7层是高层，包含应用程序级的数据。每一层负责一项具体的工作，然后把数据传送到下一层。2ppt课件4.2开放系统互联参考模型如图：两个用户的计算机通过网络进行通信时，除物理层之外，其余和对等层之间不存在直接的通信关系，而是通过各对等层的协议来进行通信。3ppt课件4.2开放系统互联参考模型4.2.1物理层物理层位于OSI参与模型的最低层，它直接面向实际承担数据传输的物理媒体(即信道)。物理层的传输单位为比特。物理层是指在物理媒体之上为数据链路层提供一个原始比特流的物理连接。物理层协议规定了与建立、维持及断开物理信道所需的机械的、电气的、功能性的和程性的特性。其作用是确保比特流能在物理信道上传输。4ppt课件4.2开放系统互联参考模型（1）机械特性：规定了物理连接时对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等。5ppt课件4.2开放系统互联参考模型（2）电气特性电气特性规定了在物理媒体上传输比特流时信号电平的大小、数据的编码方式、阻抗匹配、传输速率和传输距离限制等。（３）功能特性规定了接口信号的来源、作用以及其它信号之间的关系。（４）规程特性规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。6ppt课件4.2开放系统互联参考模型注意：1、运行在物理层的设备有：网卡、集线器等。2、运行在物理层的数据的单位为：比特或位7ppt课件4.2.2数据链路层数据链路层是OSI参考模型中的第二层，在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务。数据链路层的作用是对物理层传输原始比特流的功能的加强，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，即使之对网络层表现为一条无差错的链路。数据链路层的基本功能是想网络层提供透明的和可靠的数据传送服务。透明性是指该层上传输的数据的内容、格式及编码没有限制，也没有必要解释信息结构的意义；可靠的传输使用户免去对丢失信息、干扰信息及顺序不正确等的担心。4.2开放系统互联参考模型8ppt课件数据链路层的主要功能：数据链路层最基本的服务是将源机网络层来的数据可靠的传输到相邻节点的目标机网络层。为达到这一目的，数据链路层必须具备一系列相应的功能，它们主要有：如何将数据组合成数据块，在数据链路层中将这种数据块称为帧，帧是数据链路层的传送单位；如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错，如何调节发送速率以使之与接收方相匹配；在两个网路实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放管理。4.2开放系统互联参考模型9ppt课件(1)帧同步功能为了使传输中发生差错后只将出错的有限数据进行重发,数据链路层将比特流组织成以帧为单位传送。帧的组织结构必须设计成使接收方能够明确的从物理层收到比特流中对其进行识别，即能从比特流中区分出帧的起始与终止，这就是帧同步要解决的问题。由于网络传输中很难保证计时的正确和一致，所以不能采用依靠时间间隔关系来确定一帧的起始与终止的方法。4.2开放系统互联参考模型10ppt课件（2）差错控制功能通信系统必须具备发现(即检测)差错的能力，并采取措施纠正之，使差错控制在所能允许的尽可能小的范围内，这就是差错控制过程，也是数据链路层的主要功能之一。（3）流量控制功能说明一下，流量控制并不是数据链路层特有的功能，许多高层协议中也提供流量控制功能，只不过流量控制的对象不同而已。比如，对于数据链路层来说，控制的是相邻两节点这间数据链路上的流量，而对于运输层来说，控制的则是从源到最终目的之间端对端的流量。4.2开放系统互联参考模型11ppt课件由于收发双方各自使用的设备工作速率和缓冲存储空间的差异，可能出现发送方发送能力大于接收方接收能力的现象，若此时不对发送方的发送速率（也即链路上的信息流量）做适当的限制，前面来不及接收的帧将被后面不断发送来的帧“淹没”，从而造成帧的丢失而出错。由此可见，流量控制实际上是对发送方数据流量的控制，使其发送速率不致超过接收方的速率。也即需要有一些规则使得发送方知道在什么情况下可以接着发送下一帧，而在什么情况下必须暂停发送，以等待收到某种反馈信息后再继续发送。4.2开放系统互联参考模型12ppt课件（4）链路管理功能链路管理功能主要用于面向连接的服务。在链路两端的节点要进行通信前，必须首先确认对方已处于就绪状态，并交换一些必要的信息以对帧序号初始化，然后才能建立连接。在传输过程中则要维持该连接。如果出现差错，需要重新初始化，重新自动建立连接。传输完毕后则要释放连接。数据链路层连接的建立，维持和释放就称做链路管理。在多个站点共享同一物理信道的情况下（例如在局域网中），如何在要求通信的站点间分配和管理信道也属于数据层链路管理的范畴。4.2开放系统互联参考模型13ppt课件•2．数据链路控制协议举例•数据链路控制协议也称链路通信规程，也就是OSI参考模型中的数据链路层协议。链路控制协议可分为异步协议和同步协议两大类。同步协议又可分为面向字符的同步协议、面向比特的同步协议及面向字节计数的同步协议三种类型。•面向比特的数据链路控制协议的典型，HDLC（高级数据链路控制）是目前网络设计普遍使用的数据链路控制协议。4.2开放系统互联参考模型14ppt课件•(8位)标志字段F地址字段A(8/16位)控制字段C(8/16位)信息字段I(长度可变)帧校验字段FCS(16/32位)标志字段F(8位)•数据链路层的数据传输是以帧为单位的，HDLC的帧格式如图4-4所示，其中标志字段F是一个固定的比特序列01111110，用来表示一帧的开始和结束；地址字段A用来表示站点的物理地址；控制字段C用来表示帧的类型和功能、帧的编号等控制信息；帧校验字段FCS用来校验传输的帧是否有错；信息字段I是要传输的数据信息，长度通常不大于256字节。4.2开放系统互联参考模型15ppt课件4.2开放系统互联参考模型(8位)标志字段F地址字段A(8/16位)控制字段C(8/16位)信息字段I(长度可变)帧校验字段FCS(16/32位)标志字段F(8位)16ppt课件注意1、运行在数据链路层的设备有二层交换机等。2、运行在物理层的数据的单位为：帧4.2开放系统互联参考模型17ppt课件•4.2.3网络层网络层是OSI参考模型中的第三层,介于传输层和数据链中路层之间。它在数据路层提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上，进一步管理网络中的数据通信，将数据设法从源端经过若干个中间节点传送到目的端，从而向运输层提供最基本的端到端的数据传送服务。网络层关系到通信子网的运行控制，体现了网络应用环境中资源子网访问通信子网的方式，是OSI模型中面向数据通信的低三层(也即通信子网)中最为复杂、关键的一层。4.2开放系统互联参考模型18ppt课件•1．网络层的主要功能•网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送，即为数据选择最佳路径传输到目的主机，而网络用户不必关心网络的拓扑结构和使用的通信介质。具体功能包括路由选择、流量控制、数据的传输与中继、清除子网的质量差异。4.2开放系统互联参考模型19ppt课件•（1）路由选择通信子网为网络源节点和目的节点提供了多条传输路径的可能性。网络节点在收到一个分组后后，要确定向下一节点传送的路径，这就是路由选择。要进行路由选择就得有路由算法，路由选择的算法很多，概括起来可以分为静态路由算法和动态路由算法两大类。静态路由选择算法也叫做非自适应路由选择算法，其特点是简单和开销较小，但不能及时适应网络状态的变化；动态路由选择算法也称为自适应路由选择算法，其特点是能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。常见的路由协议有内部网关协议（IGP）、外部网关协议（EGP）、最短路径优先协议（OSPF）等。4.2开放系统互联参考模型20ppt课件•（2）流量控制通信子网中的资源总是有限的，如果对进网的业务量不加以控制，就会出现由于资源负荷过重造成拥塞现象。网络层的流量控制是对进入通信子网的数据量加以控制，以防止拥塞现象的出现，就象是一个城市的交通必须加以控制一样。•（3）数据的传输与中继网络层的一个重要作用是按照选定的路径进行实际的数据传输。•（4）清除子网的质量差异在现实的通信环境中，由于通信网的类型不同，所以通信质量也存在差异，即使是类型相同的网络，也会因国家、地区的不同而存在差异。网络层必须能够适应各种具体通信网，消除各个通信子网的服务质量差异，使两端服务质量一致，也是网络层的重要功能。4.2开放系统互联参考模型21ppt课件•2．网络层的服务从OSI/RM的角度看，网络层提供服务有两大类：面向连接的服务和无连接的服务。面向连接的服务又称为虚电路服务，无连接的服务又称为数据报服务。4.2开放系统互联参考模型22ppt课件注意：1、运行在网络层的设备有：三层交换机、路由器等。2、运行在网络层的数据的单位为：报文或分组4.2开放系统互联参考模型23ppt课件•4.2.4传输层OSI七层模型中的物理层、数据链路层和网络层是面向网络通信的低三层协议。传输层负责端到端的通信，既是七层模型中负责数据通信的最高层，又是面向网络通信的低三层和面向信息处里的高三层之间的中间层。传输层位于网络层之上、会话层之下，它利用网络层子系统提供给它的服务去开发本层的功能，并实现本层对会话层的服务。4.2开放系统互联参考模型24ppt课件传输层的地位和作用传输层是OSI七层模型中最重要、最关键的一层，是唯一负责总体数据传输和控制的一层。传输层的两个主要目的是：第一，提供可靠的端到端的通信；第二，向会话层提供独立于网络的运输服务。4.2开放系统互联参考模型25ppt课件传输层的地位和作用•（1）提供可靠的端到端的通信•在互联网中，各个子网所能够提供的服务往往是不一样的。为了能使通信子网中的用户得到一个统一的通信服务，就必须要设置一个传输层，它弥补了各个通信子网提供的服务的差异和不足。而在各个通信子网提供的服务的基础上，传输层又能利用本身的传输协议，增加服务功能，消除网络层上的一些差错，保证端到端的通信是可靠的。4.2开放系统互联参考模型26ppt课件•传输层的地位和作用•（2）向会话层提供独立于网络的运输服务•传输服务是传输层向会话层提供的服务，主要有寻址、建立连接、流量控制、崩溃恢复和多路利用等服务。4.2开放系统互联参考模型27ppt课件•传输层的协议分类•传输层的功能是要弥补从网络层获得的服务和拟向传输服务用户提供的服务之间的差距,它所担心的是提高服务质量,包括优化成本。•运输层的功能按级别划分，OSI定义了五种协议级别，即级别0（简单级）、级别1（基本差错恢复级）、级别2（多路复用级）、级别3（差错恢复和多路复用级）和级别4（差错检测和恢复级）。服务质量划分的较高的网络，仅需要较简单的协议级别；反之，服务质量划分的较低的网络，仅需要较复杂的协议级别。•传输层的两个著名协议是TCP和UDP。4.2开放系统互联参考模型28ppt课件•4.2.5其他各层简介1．会话层会话层在运输层提供的服务上，加强了会话管理、同步和活动管理等功能。•（1）实现会话连接到运输连接的映射•会话层的主要功能是提供建立连接并有序传输数据的一种方法，这种连接就叫作绘画(Se