N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層結(jié)構(gòu)目錄Contents了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層原因了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層方式學(xué)習(xí)目標1為什么要分層2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層表示方式1.為什么要分層主機A主機B數(shù)據(jù)封裝將計算機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為信號告知網(wǎng)絡(luò)如何識別目的端測試接收方是否開機，連接是否正常保證數(shù)據(jù)能被安全地發(fā)送到接收端……計算機網(wǎng)絡(luò)的通信是一個非常復(fù)雜的過程為了減少網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的復(fù)雜性分層的方法設(shè)計網(wǎng)絡(luò)協(xié)議協(xié)議1功能1協(xié)議2功能22.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層方式郵件郵寄的過程為例寫信人收信人郵局收發(fā)郵件郵局收發(fā)郵件郵局分揀郵件郵局分揀郵件郵件運輸部門郵件運輸寫信、貼郵票收集信件、蓋郵戳分揀信件運輸郵件拆信、閱讀信件分發(fā)郵件分揀信件運輸郵件第一層第二層第三層第四層在計算機網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點都劃分為相同的層次，不同節(jié)點的相同層次具有相同的功能。2.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層方式分層的必要性N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分層目錄Contents了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層原因了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層方式學(xué)習(xí)目標1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分層特點2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)各層間關(guān)系1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分層特點網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型和各層次協(xié)議的集合。分層模型特點：N+1層N層N-1層實體實體實體實體實體實體N+1層N層N-1層N+1層協(xié)議N層協(xié)議N-1層協(xié)議接口接口接口接口1.各結(jié)點都有相同的層次2.同一結(jié)點內(nèi)相鄰層間通過接口通信3.不同結(jié)點的同等層具有相同的功能4.各層功能通過協(xié)議實現(xiàn)2.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)各層間關(guān)系網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型和各層次協(xié)議的集合。實體與對等實體N+1層N層N-1層實體實體實體實體實體實體N+1層N層N-1層N+1層協(xié)議N層協(xié)議N-1層協(xié)議接口接口接口接口1.用于實現(xiàn)該層功能的活動元素稱為實體2.不同機器上位于同一層次、完成相同功能的實體稱為對等實體。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型和各層次協(xié)議的集合。服務(wù)N+1層N層N-1層實體實體實體實體實體實體N+1層N層N-1層N+1層協(xié)議N層協(xié)議N-1層協(xié)議接口接口接口接口1.每一層為相鄰的上一層所提供的功能稱為服務(wù)2.

N層使用N-1層所提供的服務(wù)，向N+1層提供功能更強大的服務(wù)3.

N層向N+1層提供的服務(wù)通過N層和N+1層之間的接口來實現(xiàn)2.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)各層間關(guān)系網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型和各層次協(xié)議的集合。接口N+1層N層N-1層實體實體實體實體實體實體N+1層N層N-1層N+1層協(xié)議N層協(xié)議N-1層協(xié)議接口接口接口接口1.相鄰層之間交換信息的連接點2.同一節(jié)點內(nèi)的各相鄰層之間都應(yīng)有明確的接口，高層通過接口向低層提出服務(wù)請求，底層通過接口向高層提供服務(wù)2.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)各層間關(guān)系N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)協(xié)議標準化協(xié)議標準化20世紀70年代各家公司使用的通信模型不一致導(dǎo)致無法實現(xiàn)互通使用SNA通信模型使用DNA通信模型使用FNA通信模型A公司C公司B公司使用統(tǒng)一的通信模型方可進行互相通信1983年正式提出了開放式系統(tǒng)互聯(lián)OSI(OpenSystemInterconnection)參考模型，簡稱OSI／RM1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應(yīng)用層OSI參考模型TCP/IP協(xié)議棧A公司C公司B公司使用統(tǒng)一的通信模型方可進行互相通信在同一時期，ARPANET中的一個研究機構(gòu)研發(fā)出了TCP/IP。TCP/IP作為互聯(lián)網(wǎng)上的一種標準，已經(jīng)成為全世界所廣泛應(yīng)用的通信協(xié)議。1.網(wǎng)絡(luò)接口層2.網(wǎng)際層3.傳輸層4.應(yīng)用層TCP/IP協(xié)議棧N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)2.OSI參考模型特點目錄Contents了解OSI參考模型分層原則掌握OSI參考模型分層結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標1OSI參考模型簡介2OSI參考模型分層結(jié)構(gòu)3OSI參考模型分層原則1.OSI參考模型簡介OSI(OpenSystemInterconnectionReferenceModel)參考模型:又稱OSI/RM參考模型，即開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)并沒有提出任何具體協(xié)議，也沒有給出任何具體實現(xiàn)方法。服務(wù)定義協(xié)議規(guī)格說明2.OSI參考模型分層結(jié)構(gòu)面向用戶應(yīng)用1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應(yīng)用層OSI參考模型面向數(shù)據(jù)通信Web服務(wù)電子郵件FTP路由器C路由器B路由器A主機A以太網(wǎng)ATM專線以太網(wǎng)3.

OSI參考模型分層原則1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應(yīng)用層OSI參考模型1.協(xié)議的主要目的是將異構(gòu)系統(tǒng)互聯(lián)與互通A公司C公司B公司使用統(tǒng)一的通信模型方可進行互相通信3.

OSI參考模型分層原則1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應(yīng)用層OSI參考模型1.協(xié)議的主要目的是將異構(gòu)系統(tǒng)互聯(lián)與互通2.每一層都具有獨立性，具有獨立功能軍長師長旅長司令軍長師長旅長司令部隊A部隊B3.每一層使用下層提供的服務(wù)，并向上層提供服務(wù)N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)OSI參考模型各層功能OSI參考模型各層功能1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應(yīng)用層OSI參考模型定義了通信網(wǎng)絡(luò)之間物理鏈路的電氣或機械特性物理層負責將0、1的比特流與電壓（高電平、低電平）或光等傳輸方式之間的互換，實現(xiàn)的是按位(bit)傳輸主機A主機B0101010101011.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應(yīng)用層OSI參考模型負責物理層面上互連的、節(jié)點之間的通信傳輸數(shù)據(jù)鏈路層利用物理層的服務(wù)，在通信的實體間透明地傳輸以“幀”為單位的數(shù)據(jù)單元，并采用差錯控制和流量控制方法建立可靠的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。010101010101主機A主機B數(shù)據(jù)幀與比特流之間的轉(zhuǎn)換負責節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸OSI參考模型各層功能1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應(yīng)用層OSI參考模型傳輸以“分組”為單位的數(shù)據(jù)，完成目標尋址、路由轉(zhuǎn)發(fā)的功能網(wǎng)絡(luò)層由于網(wǎng)絡(luò)是錯綜復(fù)雜的，要想傳輸?shù)侥康牡?，要解決的關(guān)鍵問題是選擇路徑，另外還要解決擁塞、服務(wù)質(zhì)量等問題主機A主機B網(wǎng)路層負責選擇一條路徑將數(shù)據(jù)傳送到目的端通信者A通信者B郵局收發(fā)郵件郵局收發(fā)郵件郵局分揀郵件郵局分揀郵件郵件運輸部門郵件運輸寫信、貼郵票收集信件、蓋郵戳分揀信件運輸郵件拆信、閱讀信件分發(fā)郵件分揀信件運輸郵件第一層第二層第三層第四層OSI參考模型各層功能1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應(yīng)用層OSI參考模型在兩個節(jié)點之間通信鏈路已建立的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)節(jié)點間端到端的傳輸傳輸層傳輸層要向會話層提供通信服務(wù)的可靠性，避免報文的出錯、丟失、延遲時間紊亂、重復(fù)、亂序等差錯。主機A主機B傳輸層在網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)上實現(xiàn)端到端的傳輸應(yīng)用程序1應(yīng)用程序1通信者A通信者B郵局收發(fā)郵件郵局收發(fā)郵件郵局分揀郵件郵局分揀郵件郵件運輸部門郵件運輸寫信、貼郵票收集信件、蓋郵戳分揀信件運輸郵件拆信、閱讀信件分發(fā)郵件分揀信件運輸郵件第一層第二層第三層第四層OSI參考模型各層功能1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應(yīng)用層OSI參考模型管理和協(xié)調(diào)不同主機上各種進程之間的通信會話層用戶之間進行數(shù)據(jù)傳輸可以理解為用戶之間進行對話，在傳輸層建立端到端連接的基礎(chǔ)上，對話用戶之間建立和釋放會話連接，確保會話過程的連續(xù)性以及實現(xiàn)管理數(shù)據(jù)交換等功能。主機A主機B負責建立、管理和終止應(yīng)用程序之間的會話OSI參考模型各層功能1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應(yīng)用層OSI參考模型關(guān)心的是所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的表現(xiàn)方式，它的語法和語義表示層表示層提供一個可供應(yīng)用層選擇的服務(wù)的集合，使得應(yīng)用層可以根據(jù)這些服務(wù)功能解釋數(shù)據(jù)的含義，它如同應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的翻譯官主機B語音、圖像等數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)加解密過程網(wǎng)絡(luò)標準格式主機AOSI參考模型各層功能1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應(yīng)用層OSI參考模型關(guān)心的是所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的表現(xiàn)方式，它的語法和語義應(yīng)用層表示層提供一個可供應(yīng)用層選擇的服務(wù)的集合，使得應(yīng)用層可以根據(jù)這些服務(wù)功能解釋數(shù)據(jù)的含義，它如同應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的翻譯官主機B語音、圖像等數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)加解密過程網(wǎng)絡(luò)標準格式主機AOSI參考模型各層功能N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)OSI參考模型數(shù)據(jù)處理過程目錄Contents了解OSI數(shù)據(jù)處理過程理解OSI數(shù)據(jù)封裝接封裝過程理解OSI各層數(shù)據(jù)表示方式學(xué)習(xí)目標1OSI數(shù)據(jù)封裝解封裝過程2OSI每層數(shù)據(jù)處理舉例3OSI模型中的數(shù)據(jù)表示方式OSI數(shù)據(jù)封裝接封裝過程發(fā)送端接收端路由器應(yīng)用層表示層應(yīng)用程序會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用程序網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層協(xié)議表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議10101110……10101110……封裝解封裝OSI每層數(shù)據(jù)處理舉例

發(fā)送端接收端應(yīng)用程序應(yīng)用程序用戶A用戶B發(fā)件人為用戶A收件人為用戶B郵件內(nèi)容為“你好”應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層

應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換決定采用哪個連接發(fā)送？端到端連接建立與斷開數(shù)據(jù)傳輸可靠性保證

利用目的地址實現(xiàn)兩端的通信處理依據(jù)物理地址發(fā)送數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成物理信號傳輸OSI模型中數(shù)據(jù)表示方式層次層次名稱英文名稱名稱7應(yīng)用層APDU（ApplicationProtocolDataUnit）應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元6表示層PPDU（PresentationProtocolDataUnit）表示層協(xié)議數(shù)據(jù)單元5會話層SPDU（SessionProtocolDateUnit）會話層協(xié)議數(shù)據(jù)單元4傳輸層Segment段3網(wǎng)絡(luò)層Packet數(shù)據(jù)包2數(shù)據(jù)鏈路層Frame幀1物理層Bit比特流OSI模型中數(shù)據(jù)表示方式N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)3.TCP/IP協(xié)議棧目錄Contents了解TCP/IP協(xié)議棧特點掌握TCP/IP分層方式掌握TCP/IP與OSI對應(yīng)關(guān)系學(xué)習(xí)目標1TCP/IP協(xié)議簡介2TCP/IP協(xié)議特點3TCP/IP與OSI對應(yīng)關(guān)系1.TCP/IP協(xié)議簡介1.網(wǎng)絡(luò)接口層2.網(wǎng)際層3.傳輸層4.應(yīng)用層TCP/IP協(xié)議棧TCP/IP主要由傳輸控制協(xié)議(TCP)和網(wǎng)際協(xié)議(IP)而得名，它是Internet上所有網(wǎng)絡(luò)和主機之間進行交流所使用的共同“語言”，是Internet上使用的一組完整的標準網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)議。與OSI參考模型不同，TCP／IP模型更側(cè)重于通信的實現(xiàn)方式而不是嚴格的功能層次劃分發(fā)送端接收端Internet2.TCP/IP協(xié)議特點1.網(wǎng)絡(luò)接口層2.網(wǎng)際層3.傳輸層4.應(yīng)用層TCP/IP協(xié)議棧開放的協(xié)議標準獨立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)分配地址標準化的高層協(xié)議可以免費使用，并獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng)可以運行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適合于互聯(lián)網(wǎng)使得整個TCP／IP設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中都具有唯一的地址可以提供多種可靠的用戶服務(wù)1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應(yīng)用層OSI參考模型3.TCP/IP與OSI對應(yīng)關(guān)系1.網(wǎng)絡(luò)接口層2.網(wǎng)際層3.傳輸層4.應(yīng)用層TCP/IP協(xié)議棧1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)際層4.傳輸層5.應(yīng)用層分解后TCP/IP協(xié)議棧N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)TCP/IP協(xié)議棧各層功能目錄Contents理解TCP/IP各層功能理解TCP/IP各層主要協(xié)議學(xué)習(xí)目標1TCP/IP各層功能2TCP/IP協(xié)議棧各層協(xié)議1.TCP/IP各層功能4.網(wǎng)絡(luò)接口層3.網(wǎng)際層2.傳輸層1.應(yīng)用層TCP/IP協(xié)議棧主要是向用戶提供調(diào)用和訪問網(wǎng)絡(luò)中各種應(yīng)用程序的接口，并向用戶提供各種標準的應(yīng)用程序及相應(yīng)的協(xié)議?？蛻舳朔?wù)器Web瀏覽器FTP客戶端E-mail客戶端Web服務(wù)器FTP服務(wù)器E-mail服務(wù)器請求（Request）響應(yīng)（Response）注：提供服務(wù)的程序叫服務(wù)端，接受服務(wù)的程序叫客戶端。客戶端可以隨時發(fā)送請求給服務(wù)端。提供服務(wù)的程序會預(yù)先被部署到主機上。1.TCP/IP各層功能4.網(wǎng)絡(luò)接口層3.網(wǎng)際層2.傳輸層1.應(yīng)用層TCP/IP協(xié)議棧應(yīng)用層不用關(guān)心數(shù)據(jù)是如何傳輸?shù)?，就類似于，我們寄快遞時，只需要把包裹交給快遞員，由他負責運輸快遞，我們不需要關(guān)心快遞是如何被運輸?shù)膽?yīng)用層包含的協(xié)議：HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP等1.TCP/IP各層功能4.網(wǎng)絡(luò)接口層3.網(wǎng)際層2.傳輸層1.應(yīng)用層TCP/IP協(xié)議棧能夠讓應(yīng)用程序之間實現(xiàn)通信，與OSI參考模型傳輸層功能相似。客戶端服務(wù)器Web瀏覽器FTP客戶端E-mail客戶端Web服務(wù)器FTP服務(wù)器E-mail服務(wù)器傳輸層實現(xiàn)的是端到端應(yīng)用程序間的通信注：同一時間運行著多個程序，分清哪些程序與哪些程序在進行通信靠的是端口號1.TCP/IP各層功能在傳輸層有兩個傳輸協(xié)議，分別是TCP和UDP。TCP的全程叫傳輸控制協(xié)議（TransmissionControlProtocol），TCP相比UDP多了很多特性，比如流量控制、超時重傳、擁塞控制等，這些都是為了保證數(shù)據(jù)包能可靠的傳輸給對方UDP又叫用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UserDatagramProtocol），是一種無連接的傳輸層協(xié)議，只負責發(fā)送數(shù)據(jù)，不保證數(shù)據(jù)包是否能抵達對方，但是它實時性相對更好，傳輸效率也高。1.TCP/IP各層功能4.網(wǎng)絡(luò)接口層3.網(wǎng)際層2.傳輸層1.應(yīng)用層TCP/IP協(xié)議棧網(wǎng)際層負責確定一臺計算機在整個網(wǎng)絡(luò)上的位置，并找出通向它的路徑，然后才能夠相互交換數(shù)據(jù)。主機A主機B網(wǎng)路層負責選擇一條路徑將數(shù)據(jù)傳送到目的端1.TCP/IP各層功能網(wǎng)絡(luò)層最常使用的是IP協(xié)議（InternetProtocol）,IP協(xié)議會將傳輸層的報文作為數(shù)據(jù)部分，再加上IP包頭組成IP報文，如果IP報文大小超過MTU（以太網(wǎng)一般為1500字節(jié)）就會再次進行分片。1.TCP/IP各層功能網(wǎng)絡(luò)層負責將數(shù)據(jù)從一個設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€設(shè)備，世界上那么多設(shè)備，又該如何找到對方呢？因此網(wǎng)絡(luò)層需要有區(qū)分設(shè)備的編號。我們一般用IP地址給設(shè)備進行編號，對于IPv4協(xié)議，IP地址一共32位，分成了四段（比如)，每段是8位。只有一個單純的IP地址雖然做到了區(qū)分設(shè)備，但是尋址起來特別麻煩，全世界那么多臺設(shè)備，難道一個個去匹配？這顯然不科學(xué)。因此，需要將IP地址分成兩種意義：一個是網(wǎng)絡(luò)號，負責標識該IP地址是屬于哪個【子網(wǎng)】的一個是主機號，負責標識同一【子網(wǎng)】下的不同主機1.TCP/IP各層功能那么怎么將IP分成網(wǎng)絡(luò)號和主機號呢？這需要配合子網(wǎng)掩碼才能算出IP地址的網(wǎng)絡(luò)號和主機號。舉個例子，比如/24，后面的24表示就是子網(wǎng)掩碼：的二進制是[11111111-11111111-11111111-00000000]1.TCP/IP各層功能知道了子網(wǎng)掩碼，該怎么計算出網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址呢？將

和

進行按位與運算，就可以得到網(wǎng)絡(luò)號IP地址：00001010011001000111101000000010子網(wǎng)掩碼：11111111111111111111111100000000網(wǎng)絡(luò)號：00001010011001000111101000000000IP地址和子網(wǎng)掩碼做與運算網(wǎng)絡(luò)號將2

取反后與IP地址進行按位與運算，就可以得到主機號1.TCP/IP各層功能那么在尋址的過程中，先匹配到相同的網(wǎng)絡(luò)號（表示要找到同一個子網(wǎng)），才會找到對應(yīng)的主機。除了尋址能力，IP協(xié)議還有一個重要的能力就是路由。實際場景中，兩臺設(shè)備并不是用一條網(wǎng)絡(luò)連接起來的，而且通過很多網(wǎng)關(guān)、路由器、交換器等眾多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來的。那么就會形成很多條網(wǎng)絡(luò)的路徑，因此當數(shù)據(jù)包達到一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，就需要通過路由算法決定下一步去哪條路徑。所以，IP協(xié)議的尋址作用是告訴我們?nèi)ネ乱粋€目的地該超哪個方向走，路由則是根據(jù)[