第二课时-网络协议与层次网络模型
《OSI层次模型》课件
总结与展望
OSI层次模型提供了一种系统化的思维方式，帮助我们理解计算机网络通信的内部机制。未来，随着网 络技术的不断发展，也将出现新的通信协议和模型。
各层的功能和协议
物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层
信号传输、数据编码 错误检测、流量控制 路由、分组转发 可靠性、错误恢复 与TCP/IP的关系
OSI层次模型是一种理论标准，而TCP/IP协议是实际应用中使用的通信协议。 TCP/IP协议栈可以与OSI层次模型相对应，但并不完全一致。
《OSI层次模型》PPT课件
了解OSI层次模型的原理和应用是理解计算机网络的基础。本课件将介绍OSI 层次模型的七个层次、功能、协议以及在网络通信中的应用。
OSI层次模型简介
OSI层次模型是一种网络通信协议的理论框架，旨在标准化计算机网络中的通 信过程。它将网络通信划分为七个层次，每个层次负责不同的功能。
OSI层次模型在网络通信中的应用
1
网络故障排除
通过逐层分析和诊断，快速定位和解决网络故障。
2
协议开发与测试
按照每个层次的要求，开发和测试通信协议。
3
网络安全
通过在不同层次实施安全机制，保护数据传输的机密性和完整性。
OSI层次模型的优缺点
1 优点
2 缺点
标准化网络通信过程，促进互操作性和协 作。
过于复杂，实际应用中可能被简化或绕过。
OSI层次模型的七层结构
物理层
负责传输比特流，处理物理连接和电信号。
数据链路层
将比特流组织成数据帧，并提供错误检测和 纠正。
网络层
负责数据包的路由选择和转发。
传输层
提供端到端的可靠数据传输。
会话层
OSI七层模型和TCPIP模型及对应协议(详解)
OSI七层模型和TCPIP模型及对应协议（详解）1.OSI七层模型OSI（Open Systems Interconnection）七层模型是国际标准化组织（ISO）制定的一种网络体系结构模型，将计算机网络的功能划分为七个层次，每个层次负责不同的任务。
这些层次从底层到顶层分别为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
-物理层：负责传输比特流，即原始的0和1的比特流。
-数据链路层：将物理层传输的数据流划分为数据帧，并在物理传输媒介上发送和接收数据帧。
-网络层：负责通过不同网络节点进行数据的路由和转发，实现数据包的传输。
-传输层：负责端到端的通信连接，在传输过程中确保数据的可靠传输和错误控制。
-会话层：负责建立、管理和终止应用程序之间的通信会话。
-表示层：负责数据的格式化和解码、加密和解密，确保接收方能够正确理解发送方的数据。
-应用层：提供用户与网络的接口，支持各种应用程序的网络访问和通信。
2.TCP/IP模型TCP/IP模型是一种通信协议体系结构，目前是互联网的基础协议。
TCP/IP模型由四个层次构成，分别为网络接口层、互联网层、传输层和应用层。
-网络接口层：负责将数据帧从物理层传输到网络层，并对数据进行分割和重组。
-互联网层：负责将数据包从源主机传输到目的主机，包括IP协议、ARP协议和ICMP协议等。
-传输层：负责数据的可靠传输和错误控制，包括TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）等。
-应用层：提供用户与网络的接口，支持各种应用程序的网络访问和通信，包括HTTP、FTP、SMTP等协议。
3.OSI七层模型和TCP/IP模型的对应关系及协议：-OSI的物理层对应TCP/IP的网络接口层，协议包括以太网、Wi-Fi 等。
-OSI的数据链路层对应TCP/IP的网络接口层，协议包括以太网、Wi-Fi等。
-OSI的网络层对应TCP/IP的互联网层，协议包括IP、ARP、ICMP等。
三个层次模型的实例
三个层次模型的实例一、计算机网络的三个层次模型计算机网络是由多个设备相互连接而成的网络系统，它可以实现信息的传输和共享。
为了更好地管理和组织计算机网络中的各个部分，人们提出了计算机网络的三个层次模型，分别是物理层、数据链路层和网络层。
1. 物理层物理层是计算机网络中最底层的一层，它负责传输数据的物理介质和电信号。
物理层的主要任务是将比特流转化为电信号，并通过物理介质（如双绞线、光纤）将电信号传输到接收方。
在物理层中，需要考虑传输介质的选择、数据传输的时序控制、传输速率等问题。
以太网是物理层的一个典型实例。
以太网使用双绞线作为物理介质，通过发送方将比特流转化为电信号，并通过双绞线将电信号传输到接收方。
在以太网中，物理层还负责控制传输速率，以确保数据能够准确地传输到目标设备。
2. 数据链路层数据链路层是计算机网络中位于物理层之上的一层，它负责在相邻节点之间传输数据。
数据链路层的主要任务是将物理层传输过来的比特流划分为帧，并为每个帧添加必要的控制信息，以保证数据的可靠传输。
同时，数据链路层还负责进行差错检测和纠正，以提高数据传输的可靠性。
以太网中的MAC子层就是数据链路层的一个实例。
MAC子层负责将物理层传输过来的比特流划分为帧，并为每个帧添加MAC地址等控制信息。
在数据链路层中，还会对帧进行差错检测，以确保数据的准确传输。
3. 网络层网络层是计算机网络中位于数据链路层之上的一层，它负责在不同网络之间进行数据传输和路由选择。
网络层的主要任务是将数据分组（如IP数据报）从源主机传输到目标主机，同时通过路由选择算法确定数据传输的路径。
网络层还负责将数据分组从一个网络传输到另一个网络，并在传输过程中对数据分组进行分片、重组和差错处理。
互联网协议（IP）是网络层的一个典型实例。
IP协议负责将数据分组从源主机传输到目标主机，并通过路由选择算法确定数据传输的路径。
在网络层中，还会对数据分组进行分片、重组和差错处理，以确保数据的正常传输。
OSI参考模型和TCPIP具体层次
2. 网络层次标准现在的网络都采用分层的方式进行工作，当前，通用的网络层次标准有OSI和TCP/IP 两种。
OSI是理论上的标准，TCP/IP是工业上的事实标准。
由于不同的局域网有不同的网络协议，不同的传输介质也各有其电气性能，为了使不同的网络能够互连，必须建立统一的网络互连协议。
为此，ISO(国际标准化组织)提出了网络互连协议的基本框架，称为开放系统互连(OSI)参考模型。
它将整个网络的功能划分成七个层次。
TCP/IP协议（传输控制协议／互联网协议）的缩写。
美国国防部高级研究计划局DARPA为了实现异种网络之间的互连与互通,大力资助互联网技术的开发，于1977年到1979年间推出目前形式的TCP/IP体系结构和协议。
它将网络分为4个层次，TCP/IP协议使用范围极广，是目前异种网络通信使用的唯一协议体系，适用于连接多种机型，既可用于局域网，又可用于广域网，许多厂商的计算机操作系统和网络操作系统产品都采用或含有TCP/IP协议。
TCP/IP协议已成为目前事实上的国际标准和工业标准。
2.1 OSI参考模型和TCP/IP具体层次网络是分层的，每一层分别负责不同的通信功能。
应用层，表示层，会话层，传输层被归为高层，而网络层，数据链路层，物理层被归为底层。
高层负责主机之间的数据传输，底层负责网络数据传输。
OSI参考模型主要功能常见协议应用层------ 提供应用程序间通讯；HTTP，FTP表示层------ 处理数据格式，数据加密等；NBSSL,LPP会话层------ 建立，维护，管理会话； RPC,LDAP传输层------ 建立主机端到端的连接： TCP,UDP网络层------ 寻址和路由选择； IP,ICMP数据链路层 ------ 提供介质访问和链路管理等；PPP物理层------ 比特流传输；TCP/IP网络层次主要功能常见协议应用层 ----- 提供应用程序接口； HTTP，FTP传输层----- 建立端到端的连接； TCP，UDP互联网层 ----- 寻址和路由选择；IP，ICMP网络接口层 ----- 二进制数据流传输和物理介质访问； PPP2.2 OSI和TCP/IP的层次对应关系OSI TCP/IP应用层+表示层+会话层 ---- 应用层传输层---- 传输层网络层---- 互联网层数据链路层+物理层 ---- 网络接口层层与层之间的联系是通过各层之间的接口来进行的，上层通过接口向下层提出服务请求，而下层通过接口向上层提供服务。
OSI与TCPIP参考模型和各层协议介绍
OSI与TCPIP参考模型和各层协议介绍OSI是Open System Interconnect的缩写，意为开放式系统互联。
国际标准组织（国际标准化组织）制定了OSI模型。
这个模型把网络通信的工作分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
OSI模型的设计目的是成为一个所有销售商都能实现的开放网路模型，来克服使用众多私有网络模型所带来的困难和低效性。
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写，中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的协议、Internet 国际互联网络的基础，简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。
TCP/IP 定义了电子设备（比如计算机）如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。
TCP/IP是一个四层的分层体系结构。
高层为传输控制协议，它负责聚集信息或把文件拆分成更小的包。
低层是网际协议，它处理每个包的地址部分，使这些包正确的到达目的地。
TCP/IP各层对应的协议TCP/IP的层对应的TCP/IP协议应用在各层的硬件设备应用层(Application)：应用程序网关（application gateway）Telnet: 远程登录（在应用层连接两部分应用程序）FTP（File Transfer Protocol）：文件传输协议HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）：超文本传输协议SMTP（Simple Mail Transter Protocol）：简单邮件传输协议POP3（Post Office Ptotocol）：邮局协议SNMP（Simple Network Mangement Protocol）：简单网络管理协议DNS（Domain Name System）：域名系统传输层（Transport）：传输网关（transport gateway）TCP（Transmission Control Potocol)：传输控制协议（在传输层连接两个网络）UDP（User Data Potocol）：用户数据协议网络层（Internet）：多协议路由器（multiprotocol router）IP（Internet Protocol）：网络协议（在异构网络间转发分组）ARP（Address Resolution Protocol）：地址解析协议RARP（Reverse Address Resolution Protocol) ：逆地址解析协议ICMP（Internet Control Message Protocol）：因特网控制消息协议IGMP（Internet Group Manage Protocol）：因特网组管理协议BOOTP （Bootstrap）：可选安全启动协议数据链路层（Data Link）：网桥（bridge）交换机（switcher）HDLC（High Data Link Control）：高级数据链路控制（在LAN之间存储-转发数据链路针）SLIP（Serial Line IP）：串行线路IPPPP（Point-to-Point Protocol）：点到点协议802.2等物理层（Physical）：中继器（repeater）集线器（hub）无（放大或再生弱的信号，在两个电缆段之间复制每一个比特）应用层包括所有和应用程序协同工作，利用基础网络交换应用程序专用的数据的协议。
计算机网络体系结构与参考模型
计算机网络体系结构与参考模型计算机网络层次结构模型和各层协议的集合被定义为计算机网络体系结构，网络体系结构的提出不仅方便了大家对网络的认识和学习，同时也加强了人们对网络设计和实现的指导。
在这一节中我们主要讨论网络的分层结构、一些基本概念及ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型等。
1.2.1计算机网络分层结构网络分层结构的出现其实是将复杂的网络任务分解为多个可处理的部分，使问题简单化。
而这些可处理的部分模块之间形成单向依赖关系，即模块之间是单向的服务与被服务的关系，从而构成层次关系，这就是分层。
分层网络体系结构的基本思想是每一层都在它的下层提供的服务基础上提供更高级的增值服务，且通过服务访问点（SAP）来向其上一层提供服务。
在OSI分层结构中，其目标是保持层次之间的独立性，也就是第（N）层实体只能够使用（N-1）层实体通过SAP提供的服务；也只能够向（N+1）层提供服务；实体间不能够跨层使用，也不能够同层调用。
网络是一个非常复杂的整体，为便于研究和实现，才将其进行分层，其中分层的基本原则是。
（1）各层之间界面清晰自然，易于理解，相互交流尽可能少。
（2）各层功能的定义独立于具体实现的方法。
（3）网中各节点都有相同的层次，不同节点的同等层具有相同的功能。
（4）保持下层对上层的独立性，单向使用下层提供的服务。
计算机网络层次结构模型和各层协议的集合被定义为计算机网络体系结构，网络体系结构的提出不仅方便了大家对网络的认识和学习，同时也加强了人们对网络设计和实现的指导。
在这一节中我们主要讨论网络的分层结构、一些基本概念及ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型等。
1.2.1计算机网络分层结构网络分层结构的出现其实是将复杂的网络任务分解为多个可处理的部分，使问题简单化。
而这些可处理的部分模块之间形成单向依赖关系，即模块之间是单向的服务与被服务的关系，从而构成层次关系，这就是分层。
分层网络体系结构的基本思想是每一层都在它的下层提供的服务基础上提供更高级的增值服务，且通过服务访问点（SAP）来向其上一层提供服务。
网络体系结构与网络协议
网络体系结构与网络协议网络体系结构与网络协议是网络技术中两个最基本的概念。
本章将从层次、服务与协议的基本概念出发，对OSI参考模型、TCP／IP 协议与参考模型，以及网络协议标准化与制定国际标准的组织进行介绍。
学习要求：●掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念。
●掌握：网络体系结构的层次化研究方法。
●掌握：OSI参考模型及各层的基本服务功能。
●掌握：TCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本服务功能与主要协议。
●了解：OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较。
●了解：网络协议标准组织，RFC文档、Internet草案与Internet 协议标准的制定过程。
计算机网络的四个重要的概念➢协议（protocol）➢层次（layer）➢接口（interface）➢体系结构（architecture）计算机网络是由多个互联的结点组成的，结点之间需要不断地交换数据与控制信息。
要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约定好的规则。
一个协议就是一组控制数据通信的规则。
这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序。
哲学家-翻译-秘书结构网络协议的概念网络协议是为网络数据交换而制定的规则、约定与标准；➢网络协议的三要素：语义、语法与时序：➢语义：用于解释比特流的每一部分的意义；➢--表示做什么➢语法：语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序的意义；➢--表示要怎么做➢时序：事件实现顺序的详细说明。
➢--表示什么时候做社会上存在的邮政系统协议(Protocol)●协议是一种通信规约。
●为了保证计算机网络中大量计算机之间要有条不紊地交换数据，必须制定一系列的通信协议。
层次（layer）➢层次是人们对复杂问题处理的基本方法；➢将总体要实现的很多功能分配在不同层次中；➢对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定；➢不同的系统分成相同的层次；➢不同系统的最低层之间存在着“物理”通信；➢不同系统的对等层次之间存在着“虚拟”通信；➢对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信规定；➢高层使用低层提供的服务时，并不需要知道低层服务的具体实现方法。
tcpip协议四层模型
tcpip协议四层模型TCP/IP协议四层模型是一种常用的网络通信协议模型，它是互联网通信的基础。
该模型是由网络界所熟知且广泛采用的四层参考模型，包括应用层、传输层、网络层和数据链路层。
以下是对每一层模型的简要介绍：1. 应用层：应用层是TCP/IP协议模型的顶层，它提供了网络应用程序与网络之间的接口。
应用层协议包括HTTP（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）等，它们负责实现应用程序与网络之间的通信。
应用层协议是TCP/IP协议栈中最高层的协议，在数据传输时会将数据拆分为小块并进行分组。
2. 传输层：传输层负责将数据从源地址传送到目标地址，提供端到端的可靠通信。
主要有两种协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。
TCP是一种面向连接的协议，提供可靠的数据传输，通过确认、重传、流量控制和拥塞控制等机制来保证数据的可靠性。
UDP则是一种无连接的协议，数据传输速度快，但不保证可靠性。
3. 网络层：网络层主要负责处理数据包的路由和转发。
它的核心是IP（Internet Protocol，互联网协议）协议，它定义了在网络中如何寻址、传递和分配数据包。
网络层还包含了一些其他的协议，如ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制消息协议）用于在网络中传递错误消息。
4. 数据链路层：数据链路层负责将数据传输到物理层，并负责管理物理介质（如以太网、Wi-Fi等）。
它将IP层的数据包封装为适合在物理链路上传输的帧，以及在发送和接收之间执行错误检测和纠正。
TCP/IP协议四层模型的优势在于它提供了一个灵活、可扩展且相对简单的网络通信模型。
该模型的每一层都有自己的功能和责任，工作协同以实现数据的有效传输。
总结起来，TCP/IP协议四层模型是互联网通信的基础，它提供了一种灵活且可靠的网络通信模型。
应用层提供了各种网络应用程序的接口，传输层负责传送数据并保证可靠性，网络层处理数据包的路由和转发，数据链路层负责物理链路上的数据传输。
网络层次划分与网络模型
⽹络层次划分与⽹络模型1、⽹络层次划分OSI七层模型TCP/IP四层模型TCP/IP五层模型2、OSI七层⽹络协议1. 物理层激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电⽓特性、功能特性以及过程特性。
确保原始的数据可在各种物理媒体上传输；两个重要的设备名称：中继器和集线器2. 数据链路层数据链路层在物理层提供的服务的基础上向⽹络层提供服务，其最基本的服务是将源⾃⽹络层来的数据可靠地传输到相邻节点的⽬标机⽹络层。
该⾏的作⽤包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错和重发等将数据组合成数据块。
这些数据块叫帧，帧是数据链路层的传送单位。
重要知识点1、数据链路层为⽹络层提供可靠的数据传输2、基本数据单位为帧3、主要的协议：以太⽹协议4、两个重要设备名称：⽹桥和交换机3.⽹络层⽹络层的⽬的是实现两个端系统之间的数据透明传送，具体功能包括==寻址、路由选择、链接的建⽴、保持和终⽌等。
⽹络层中涉及很多协议，最重要的协议、也就是TCP/IP的核⼼协议---IP协议。
IP协议的主要功能有:⽆连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。
与IP协议配套使⽤实现功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特⽹组管理协议IGMP。
重要知识点1、⽹络层负责对⼦⽹间的数据包进⾏路由选择。
此外，⽹络层还可以实现阻塞控制，⽹际互连等功能2、基本数据单位为IP数据报3、包含的主要协议：IP协议（因特⽹互联协议）；ICMP协议（因特⽹控制报⽂协议）；ARP(地址解析协议)；RARP（逆地址解析协议）4、重要的设备：路由器4.传输层传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。
此外传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题在这⼀层，信息传送的协议数据单元称为段或报⽂⽹络层只是根据⽹络地址将源节点发出的数据包传送到⽬的结点，⽽传输层则负责将数据可靠地传送到相应的端⼝重要知识点1、传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输以及端到端的差错控制和流量控制问题；2、包含的主要协议：TCP协议，UDP协议3、重要设备：⽹关5.会话层6.表⽰层7.应⽤层为操作系统或⽹络应⽤程序提供访问⽹络服务的接⼝。
计算机网络协议
计算机网络协议计算机网络协议是指在计算机网络中，用于实现数据传输和通信的规则和标准。
它们定义了计算机之间如何建立连接、交换数据以及错误处理等过程。
准确地说，计算机网络协议是计算机网络的核心，它们支持互联网的稳定性和可靠性。
一、OSI网络模型在了解计算机网络协议之前，让我们先介绍一下OSI网络模型。
OSI（开放系统互连）网络模型是国际标准化组织（ISO）制定的一个用于计算机网络的概念框架。
它将计算机网络划分为七个不同的层次，每个层次都负责特定的功能和任务。
1. 物理层物理层是最基础的层次，它负责传输比特流，使用电气、光学和无线等手段来传输数据，如以太网、无线局域网等都是在物理层上进行传输的。
2. 数据链路层数据链路层负责在相邻节点之间传输数据帧，通过物理地址（MAC 地址）来识别和寻址设备，确保数据在相邻节点之间的可靠传输。
3. 网络层网络层负责将数据包从源地址传输到目的地址，使用逻辑地址（IP地址）来识别和寻址计算机，实现网络间的路由选择和转发功能。
4. 传输层传输层主要负责提供可靠的数据传输服务，通过传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）来实现数据的分段和重组，确保数据的正确性和完整性。
5. 会话层会话层负责建立、管理和终止会话连接，如远程登录、文件传输和电子邮件等。
6. 表示层表示层负责数据的压缩、加密和解密等处理，以便于数据在不同系统之间的交换和解释。
7. 应用层应用层是网络中最上层的层次，它提供了用户与应用程序之间的交互接口，如网页浏览器、电子邮件客户端等。
二、常见的网络协议下面我们将介绍一些常见的计算机网络协议。
1. TCP/IP 协议TCP/IP 协议是互联网上最重要的协议之一。
它由两个主要协议构成：传输控制协议（TCP）和互联网协议（IP）。
TCP 协议负责将数据分割成适合网络传输的数据段，并在接收端重新组装起来。
它提供了可靠的、面向连接的数据传输服务。
IP 协议则负责将数据包从源地址传输到目的地址。
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第1章网络体系结构7
出嫌控制
由层提供的一个功能，它用来侦察并纠正数据包的丢失或损坏。
浇控制
由层提供的一个功能，它用来在接收端开始拥堵时，降低发送端数据包的传送速率。
层次网络功能
由层提供的一组操作，它的作用是在和网络中的对方设备的对等层协同时，提供网络服务。
这些功能使面向层提供的服务能够执行并依赖下一层提供的服务。
复用
某一层提供的服务访问点面向多个上一层，反之，仅由一个下一层提供的服务访问点为多个上一层发送或接收数据包。
网络尽
网络体系结构中的一个功能组件，包含一组确定的输入和输出，并提供一组功能协助网络的运行。
赦撮包
在层之间传输的一组数据。
彖嫣包头却
由层添加到数据包的那部分数据，它用来执行协议。
协议
一组规则，用千控制网络体系结构中两个对等层之间的交互。
协议用于执行层的功能。
重纽
由层提供的一个功能，用于合并数据包，即把对等层拆分的数据包重新组装成原来的数据包。
尾由晕
一种网络设备，负责把数据从一个网络传送到另一个网络。
路由器可以解读从发送端到接收端的数据的路由。
拆兮
由层提供的一种功能，它把从上一层接收的数据包分成多个较小的数据元素。
康务访问点
由网络层提供的一组服务。
服务访问点(service access point, SAP)通常被定义为一系列的子程序调用。
1.2 协议概述
我们每天都要用到协议，例如，可以将电话系统看成有多个层，每一层都有一个协议。
双方通话时就用到一个协议。
可以将其看成网络中的上一层，电话系统是为它的上一层提供服务和功能的下一层。
图l.5(a)说明了在一个电话系统中设备之间的协议的交互，图l.S(h)说明了电话系统两个用户之间协议的交互。
协议交互常常表示为协议图，如图1.5所示，垂直线表。