1、 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2第二章第二章OSI層次模型層次模型 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2本章目的本章目的經過本章的學習，您應該掌握以下內容經過本章的學習，您應該掌握以下內容:掌握掌握OSI分層模型分層模型描畫數據在源和目的設備間的傳送過程描畫數據在源和目的設備間的傳送過程清楚集線器清楚集線器,交換機和路由器任務在網絡的第交換機和路由器任務在網絡的第幾層幾層 在網絡中擔當的角色和功能在網絡中擔當的角色和功能懂得在什么情況下該用什么樣的設備懂得在什么情況下該用什么樣的設備 2009, Cisco Systems, Inc.

2、ICND2規范化組織規范化組織ISOISO:國際規范化組織國際規范化組織 ( International Organization for Standardization )OSI:開放系統互聯模型開放系統互聯模型 ( open system interconnection )早期不同廠商之間的網絡是不可以進展互聯早期不同廠商之間的網絡是不可以進展互聯的，的， 20世紀世紀70年代后期，為理處理這個問題年代后期，為理處理這個問題，國際規范化組織，國際規范化組織ISO就推出了就推出了OSI模型希望模型希望不同供應商的網絡之間可以相互協同任務，不同供應商的網絡之間可以相互協同任務，但迄今為止，這依

3、然是一個偉大的目的！但迄今為止，這依然是一個偉大的目的！ 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2OSI模型簡介模型簡介OSI模型模型 描畫了數據和網絡信息怎樣從一臺機通描畫了數據和網絡信息怎樣從一臺機通 過介質傳送到下一臺過介質傳送到下一臺 協助不同類型的主機實現相互之間的數據協助不同類型的主機實現相互之間的數據傳輸，比如傳輸，比如UNIX主機和主機和PC或或MAC進展數據傳進展數據傳輸輸 為創建并實現聯網規范設備和網際互聯方為創建并實現聯網規范設備和網際互聯方案提供了一個框架案提供了一個框架 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2OSI參考模型

4、有參考模型有7層層數據流層數據流層傳輸層傳輸層數據鏈路層數據鏈路層網絡層網絡層物理層物理層運用層運用層 (高高) 會話層會話層表示層表示層運用層運用層擔任主機之間的數據傳輸擔任主機之間的數據傳輸擔任網絡數據傳輸擔任網絡數據傳輸Application layerPresentation layerSession layerTransport layerNetwork layerDatalink layerPhysical layer 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2運用層運用層用戶接口用戶接口1.OSI參考模型的最高一層參考模型的最高一層,它它提供人機交互用戶界面提

5、供人機交互用戶界面. 2.用戶與計算機進展實踐通訊用戶與計算機進展實踐通訊的地的地 方方3.提供用戶接口提供用戶接口運用層運用層完全與程序相關，包括完全與程序相關，包括定義文件的讀取定義文件的讀取 復制復制 翻開翻開 封鎖等封鎖等例子：例子：協議協議 ： ftp 程序程序 ： 閱讀器閱讀器 IM 電子郵件系統等電子郵件系統等 2009, Cisco Systems, Inc. ICND22.提供編碼和轉換提供編碼和轉換 加密等特加密等特殊處置過程殊處置過程例如：例如：數據的加密解密也是在這一數據的加密解密也是在這一層上完成的層上完成的數據表示數據表示加密等特殊處置過程加密等特殊處置過程例子例子

6、表示層表示層表示層表示層功能：功能：1.為運用層提供數據為運用層提供數據 并擔任數據轉換和代碼的并擔任數據轉換和代碼的 格式化格式化例如：運用程序上所制造出的數據不一定符合例如：運用程序上所制造出的數據不一定符合網絡傳輸的規范編碼格式。所以在這個層中的網絡傳輸的規范編碼格式。所以在這個層中的主要操作是：未來自本地端運用程序的數據格主要操作是：未來自本地端運用程序的數據格式轉換成為網絡的規范格式，然后交給下面的式轉換成為網絡的規范格式，然后交給下面的傳輸層進展處置。所以這個層級上面主要定義傳輸層進展處置。所以這個層級上面主要定義的是網絡效力或程序之間的數據格式轉換。的是網絡效力或程序之間的數據格

7、式轉換。 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2表示層舉例表示層舉例我們在電腦里面存儲的各種各樣的數據如我們在電腦里面存儲的各種各樣的數據如word pdf 文檔以及文檔以及JPG 格式的圖片，和格式的圖片，和MP3格式的音樂。他們在電腦中存儲的方格式的音樂。他們在電腦中存儲的方式都是式都是 01010101 這樣的方式，但是我們用不同的軟件翻開這這樣的方式，但是我們用不同的軟件翻開這個文件，就會得到不同的界面，比如聽到聲音以及看到圖片。個文件，就會得到不同的界面，比如聽到聲音以及看到圖片。這些都是由于表示層的緣故，相應的軟件，把內存中的這些都是由于表示層的緣故，相應的

8、軟件，把內存中的010101代碼轉換成了我代碼轉換成了我 們需求的視頻或者音樂們需求的視頻或者音樂例子：例子： jpg ascII mp3 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2保證不同運用間的數據區保證不同運用間的數據區分分會話層會話層會話層會話層功能：功能：1.建立建立 管理和終止表示層實體之間的會話銜接管理和終止表示層實體之間的會話銜接2.在設備或結點之間提供會話控制在設備或結點之間提供會話控制3.保證不同運用之間的數據區分保證不同運用之間的數據區分4.確定網絡效力建立銜接確實認確定網絡效力建立銜接確實認 例如例如 TCP 的三次握手的三次握手5.三種通訊方式組織

9、協調通訊過程三種通訊方式組織協調通訊過程 單工單工 全雙工全雙工 半雙工半雙工我們用我們用PC翻開多個網絡運翻開多個網絡運用時候，數據不會錯亂用時候，數據不會錯亂 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2概念引見概念引見單單 工：工： 通訊雙方中，一方固定為發送端，一方那么固定為接納端通訊雙方中，一方固定為發送端，一方那么固定為接納端。信息只能沿一個方向傳輸，運用一根傳輸線。信息只能沿一個方向傳輸，運用一根傳輸線。半雙工：半雙工： 通訊運用同一根傳輸線，既可以發送數據又可以接納數據通訊運用同一根傳輸線，既可以發送數據又可以接納數據，但不能同時進展發送和接納。數據傳輸允許數

10、據在兩個方向，但不能同時進展發送和接納。數據傳輸允許數據在兩個方向上傳輸，但是，在任何時辰只能由其中的一方發送數據，另一上傳輸，但是，在任何時辰只能由其中的一方發送數據，另一方接納數據。因此半雙工方式既可以運用一條數據線，也可以方接納數據。因此半雙工方式既可以運用一條數據線，也可以運用兩條數據線。運用兩條數據線。 例如例如 ： 對講機對講機全雙工全雙工: 數據通訊允許數據同時在兩個方向上傳輸，因此，全雙工數據通訊允許數據同時在兩個方向上傳輸，因此，全雙工通訊是兩個單工通訊方式的結合，它要求發送設備和接納設備通訊是兩個單工通訊方式的結合，它要求發送設備和接納設備都有獨立的接納和發送才干，就和一樣

11、。在全雙工方式中，每都有獨立的接納和發送才干，就和一樣。在全雙工方式中，每一端都有發送器和接納器，有兩條傳輸線，可在交互式運用和一端都有發送器和接納器，有兩條傳輸線，可在交互式運用和遠程監控系統中運用，信息傳輸效率高。遠程監控系統中運用，信息傳輸效率高。 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2數據流層數據流層傳輸層傳輸層網絡層網絡層數據鏈路數據鏈路物理層物理層 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2傳輸層傳輸層功能：功能： 將數據分段并重組為數據流將數據分段并重組為數據流 在互聯網發送方主機和目的方主機之間建在互聯網發送方主機和目的方主機之間建立

12、邏輯銜接立邏輯銜接 提供端口對端口的傳輸效力提供端口對端口的傳輸效力 提供可靠提供可靠TCP和不可靠和不可靠UDP的傳輸效力的傳輸效力 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2傳輸層面向銜接的可靠協議傳輸層面向銜接的可靠協議傳輸層可以是無銜接或者是面向銜接的傳輸層可以是無銜接或者是面向銜接的面向銜接效力的主要特點有：面向銜接效力要經過三個階段：數據傳數面向銜接效力的主要特點有：面向銜接效力要經過三個階段：數據傳數前，先建立銜接，銜接建立后再傳輸數據，數據傳送完后，釋放銜接。前，先建立銜接，銜接建立后再傳輸數據，數據傳送完后，釋放銜接。面向銜接效力，可確保數據傳送的次序和傳

13、輸的可靠性。面向銜接效力，可確保數據傳送的次序和傳輸的可靠性。無銜接效力的特點是：無銜接效力只需傳輸數據階段。消除了除數據通無銜接效力的特點是：無銜接效力只需傳輸數據階段。消除了除數據通訊外的其它開銷。只需發送實體是活潑的，無須接納實體也是活潑的。訊外的其它開銷。只需發送實體是活潑的，無須接納實體也是活潑的。它的優點是靈敏方便、迅速，特別適宜于傳送少量零星的報文，但無銜它的優點是靈敏方便、迅速，特別適宜于傳送少量零星的報文，但無銜接效力不能防止報文的喪失、反復或失序。接效力不能防止報文的喪失、反復或失序。 區分區分面向銜接效力面向銜接效力和和無銜接效力無銜接效力的概念，特別簡單、籠統的例子是的

14、概念，特別簡單、籠統的例子是：打和寫信。兩個人假設要通，必需先建立銜接：打和寫信。兩個人假設要通，必需先建立銜接-撥號，等待應對后才撥號，等待應對后才干相互傳送信息，最后還要釋放銜接干相互傳送信息，最后還要釋放銜接-掛。寫信就沒有那么復雜了，地掛。寫信就沒有那么復雜了，地址姓名填好以后直接往郵筒一扔，收信人就能收到。址姓名填好以后直接往郵筒一扔，收信人就能收到。 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2傳輸層面向銜接的可靠協議傳輸層面向銜接的可靠協議1.流量控制流量控制 防止發送主機和接納主機之間產生緩沖溢防止發送主機和接納主機之間產生緩沖溢出導致數據喪失。出導致數據喪失

15、。 例如當一臺主機收到了大量的數據報，速例如當一臺主機收到了大量的數據報，速度太快來不及處置，那么會將數據存儲在被度太快來不及處置，那么會將數據存儲在被稱為稱為“緩沖區的內存單元中，假設數據報繼緩沖區的內存單元中，假設數據報繼續泛濫，設備的內存最終被耗盡，那么會丟續泛濫，設備的內存最終被耗盡，那么會丟包。包。 流量控制可以處理這個問題，它不會讓資流量控制可以處理這個問題，它不會讓資源耗盡而引起數據喪失，而是發送一個源耗盡而引起數據喪失，而是發送一個“沒有沒有預備好的指示給發送方，當接納方處置完預備好的指示給發送方，當接納方處置完曾經在緩沖區的數據段之后，他會發出一個曾經在緩沖區的數據段之后，他

16、會發出一個曾經預備好的傳輸指示。當發送方主機接到曾經預備好的傳輸指示。當發送方主機接到這個指示之后，就可以恢復數據傳輸這個指示之后，就可以恢復數據傳輸 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2面向銜接的可靠協議面向銜接的可靠協議2.面向銜接的通訊：面向銜接的通訊： 一臺想要傳送數據的設備經過創建一個會話，與遠程設一臺想要傳送數據的設備經過創建一個會話，與遠程設備建立起面向銜接的通訊。例如備建立起面向銜接的通訊。例如 TCP的三次握手的三次握手 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2概念引見概念引見TCP的三次握手：的三次握手：第一次握手：建立銜接時

17、，客戶端發送第一次握手：建立銜接時，客戶端發送syn包包(syn=j)到效力器，并進入到效力器，并進入SYN_SEND形狀，等待效力器確認形狀，等待效力器確認；SYN：同步序列編號：同步序列編號(Synchronize Sequence Numbers)。第二次握手：效力器收到第二次握手：效力器收到syn包，必需確認客戶的包，必需確認客戶的SYNack=j+1，同時本人也發，同時本人也發一個一個SYN包包syn=k，即，即SYN+ACK包，此時效力器包，此時效力器進入進入SYN_RECV形狀；形狀；第三次握手：客戶端收到效力器的第三次握手：客戶端收到效力器的SYN+ACK包，向效包，向效力器發

18、送確認包力器發送確認包ACK(ack=k+1)，此包發送終了，客戶，此包發送終了，客戶端和效力器進入端和效力器進入ESTABLISHED形狀，完成三次握手形狀，完成三次握手。 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2同步懇求同步懇求回應同步懇求回應同步懇求, 同步懇求同步懇求回應同步懇求回應同步懇求數據傳輸數據傳輸(傳輸數據段傳輸數據段)發送方發送方接納方接納方可靠的傳輸層功能可靠的傳輸層功能 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2面向銜接的可靠協議面向銜接的可靠協議3.窗口機制窗口機制 發送方主機在沒有收到對所傳數據確實發送方主機在沒有收到對所傳

19、數據確實認時，被允許發送的數據段的數量，稱為窗認時，被允許發送的數據段的數量，稱為窗口口 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2網絡層網絡層作用：作用： 提供邏輯地址，轉發數據包和選擇數據走向提供邏輯地址，轉發數據包和選擇數據走向任務過程任務過程 1.接口接受數據包接口接受數據包 2.檢查檢查IP頭部的目的地址頭部的目的地址 3.假設不是本地那么查找路由表假設不是本地那么查找路由表 4.假設表中無此條目那么假設表中無此條目那么 丟棄丟棄 假設有那么選擇出口假設有那么選擇出口 5.接口把數據包封裝成幀接口把數據包封裝成幀 6.發送出本地網絡發送出本地網絡 2009, Ci

20、sco Systems, Inc. ICND2網絡層兩種類型的包網絡層兩種類型的包 數據包：數據包： 用來在網絡中傳送用戶數據用來在網絡中傳送用戶數據路由更新包：路由更新包： 向相鄰路由器通告銜接到網絡的一切路由器的更新信向相鄰路由器通告銜接到網絡的一切路由器的更新信息息路由協議路由協議自動路由協議自動路由協議: RIP RIPv2 EIGRP OSPF被動路由協議：被動路由協議：IP IPV6 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2數據數據源地址源地址目的地址目的地址IP頭頭主機號主機號網絡號網絡號邏輯地址邏輯地址網絡層的數據包網絡層的數據包網絡層

21、功能網絡層功能( (續續) )網絡層地址由兩部分地址組成：網絡地址和主機地址。網絡層地址由兩部分地址組成：網絡地址和主機地址。網絡地址是全局獨一的。網絡地址是全局獨一的。IP地址的相關問題地址的相關問題 以后會詳細引見以后會詳細引見 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2定義定義物理地址物理地址 MAC與幀關聯的高層協議與幀關聯的高層協議 SAP(Service Access Point)網絡拓撲網絡拓撲 數據流控制數據流控制數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層EIA/TIA-232v.35EthernetFrame RelayHDLC802.2802.3數據鏈路層功能數據

22、鏈路層功能 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2數據鏈路層數據鏈路層作用：作用： 提供數據的物理傳輸提供數據的物理傳輸 將數據封裝為幀將數據封裝為幀 運用硬件尋址方式運用硬件尋址方式(MAC)地址地址兩個子層兩個子層MAC：定義了數據怎樣在介質上傳輸：定義了數據怎樣在介質上傳輸LLC ：擔任識別網絡層協議然后封裝：擔任識別網絡層協議然后封裝 子層協議子層協議 802.2 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2MAC子層子層MAC子層子層media access control):擔任擔任MAC尋址尋址和定義介質訪問控制方法和定義介質訪問控制方法

23、MAC子層普通的訪問控制方式：子層普通的訪問控制方式：1。爭用式：大家搶占信道。爭用式：大家搶占信道 沖突不可防止沖突不可防止 處理方法處理方法 CSMA/CD 載波偵聽多路訪問；載波偵聽多路訪問； FCFSfirst come first service)2。輪番式：訪問時間可預見，不發生沖突。輪番式：訪問時間可預見，不發生沖突 延遲延遲大大所以目前爭用式是主流所以目前爭用式是主流 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2數據數據源地址源地址FCS長度長度目的地址目的地址可變長可變長26640000.0C xx.xxxx廠商本人分配廠商本人分配IEEE 分配分配MAC子

24、層子層- 802.3前導符前導符Ethernet II 在這在這里用里用 “Type指指明上層協議，所明上層協議，所以不用以不用 802.2.MAC 地址地址8# 字節字節數據鏈路層功能數據鏈路層功能( (續續) ) 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2MAC地址引見地址引見第三層網絡層擔任IP地址，第二層數據鏈路結層那么擔任MAC位址。因此一個主時機有一個IP地址，而每個網絡位置會有一個專屬于它的MAC位址。MAC地址也應該是全球獨一的。長度為48比特由十六進制數字組成前24位是我們不能用的叫做OUI廠商標識符， 2009, Cisco Systems, Inc.

25、ICND2LAN與數據鏈路層與數據鏈路層IEEE802規范：定義了系列局域網規范規范：定義了系列局域網規范IEEE802.1 根本局域網問題根本局域網問題IEEE802.2 定義定義LLC子層子層IEEE802.3 以太網規范以太網規范IEEE802.4 令牌總線網令牌總線網IEEE802.5 令牌環網令牌環網 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2WAN與數據鏈路層與數據鏈路層WAN數據鏈路層規范：數據鏈路層規范：HDLC PPPISDNX.25Frame Relay 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2數據鏈路層數據鏈路層或或123124交

26、換機和網橋運轉在鏈路層交換機和網橋運轉在鏈路層 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2交換機交換機 每個端口一個沖突域每個端口一個沖突域 廣播信息向一切端口轉發廣播信息向一切端口轉發 這是我們所不希望看到這是我們所不希望看到的經過的經過vlan可以可以 處理處理 支持支持VLAN緩沖區緩沖區交換交換 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2定義定義傳輸介質類型傳輸介質類型銜接器類型銜接器類型 信令類型信令類型Ethernet802.3V.35物理層物理層EIA/TIA-232物理層功能物理層功能 2009, Cisco Systems, Inc.

27、ICND2物理層功能物理層功能作用：作用： 1. 發送和接受比特流發送和接受比特流 2. 直接與各種類型的介質進展通訊直接與各種類型的介質進展通訊DCE: 數據通訊設備數據通訊設備 銜接運營商銜接運營商DTE：數據終端設備：數據終端設備 銜接本地銜接本地 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2物理層介質物理層介質同軸電纜同軸電纜coaxial cable：細纜和粗纜：細纜和粗纜 帶寬均為帶寬均為10M 只是傳輸間隔不同只是傳輸間隔不同雙絞線雙絞線twisted pair：UTP 非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線STP屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線雙絞線常見的有雙絞線常見的有3類線類線5類

28、線和超類線和超5類線，以及最新類線，以及最新的的6類類三類：該電纜的傳輸頻率三類：該電纜的傳輸頻率16MHz，最高傳輸速率為，最高傳輸速率為10Mbps10Mbit/s，主要運用于語音、，主要運用于語音、10Mbit/s以太網以太網10BASE-T和和4Mbit/s令牌環令牌環，最大網段長度為，最大網段長度為100m，采用，采用RJ方式的銜接器方式的銜接器，目前已淡出市場，目前已淡出市場五類：線纜最高頻率帶寬為五類：線纜最高頻率帶寬為100MHz，最高傳輸率，最高傳輸率為為100Mbps，用于語音傳輸和最高傳輸速率為，用于語音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數據傳輸，主要用于的數據傳輸，主

29、要用于100BASE-T和和1000BASE-T網絡，最大網段長為網絡，最大網段長為100m，采用，采用RJ方式的銜接器。這是最常用的以太網電纜。方式的銜接器。這是最常用的以太網電纜。超五類超五類:主要用于千兆位以太網主要用于千兆位以太網 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2物理層介質物理層介質無線無線wireless：藍牙藍牙Blue Tooth 任務頻段任務頻段 2.4GHZ 數據傳輸速率數據傳輸速率 1MbpsWLAN技術技術 采用采用 802.11規范，后續會有詳細引見規范，后續會有詳細引見 比比如如802.1B G N 2009, Cisco Systems

30、, Inc. ICND2物理層介質物理層介質光纖光纖fiber單模單模 多模多模區別：單模光纖相比于多模光纖可支持更長傳輸間區別：單模光纖相比于多模光纖可支持更長傳輸間隔，在隔，在100Mbps的以太網以致這行的的以太網以致這行的1G千兆網千兆網，單模光纖都可支持超越，單模光纖都可支持超越5000m的傳輸間隔。的傳輸間隔。 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2物理層設備物理層設備集線器集線器中繼器中繼器 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2對等層通訊對等層通訊Host AHost BAPDUPPDUSPDUSegmentPacketFrame

31、Bit運用層運用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網絡層網絡層數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層運用層運用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網絡層網絡層數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層每一層利用下一層提供的效力與對等層通訊；每一層利用下一層提供的效力與對等層通訊；每一層運用本人的協議。每一層運用本人的協議。 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2封裝與解封裝封裝與解封裝封裝封裝 encapsulate/encapsulation：數：數據要經過網絡進展傳輸，要從高層一層一層據要經過網絡進展傳輸，要從高層一層一層的向下傳送，假設一個主機要傳送數據到別的向下傳送，假設

32、一個主機要傳送數據到別的主機，先把數據裝到一個特殊協議報頭中的主機，先把數據裝到一個特殊協議報頭中，這個過程叫，這個過程叫-封裝封裝封裝分為：切片和加控制信息封裝分為：切片和加控制信息解封裝：上述的逆向過程解封裝：上述的逆向過程 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2上層數據上層數據LLC 頭頭 + IP + TCP + 上層數據上層數據MAC 頭頭IP + TCP +上層數據上層數據LLC 頭頭TCP+上層數據上層數據IP 頭頭上層數據上層數據TCP 頭頭0101110101001000010傳輸層傳輸層 數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層 網絡層網絡層 表示層表示層運

33、用層運用層會話層會話層封裝過程封裝過程LLC 頭頭IP 頭頭FCSFCS 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2上層數據上層數據LLC 頭頭 + IP + TCP + 上層數據上層數據MAC 頭頭IP + TCP +上層數據上層數據LLC 頭頭TCP+上層數據上層數據IP 頭頭上層數據上層數據TCP 頭頭0101110101001000010傳輸層傳輸層 數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層 網絡層網絡層 表示層表示層運用層運用層會話層會話層解封裝過程解封裝過程 2009, Cisco Systems, Inc. ICND2Cisco 分層網絡模型分層網絡模型中心層中心層分布層分布層接入層接入層中心層提供高速的交換根底設備中心層提供高速的交換根底設備并且通常不支配分組內容并