网络基本知识—OSI七层模型
osi七个层次主要功能概括
osi七个层次主要功能概括
1. 物理层：负责传输原始比特流，将数据转换为电信号以在物理媒介上进行传输。
主要功能包括定义电气、机械和功能接口规范，以及传输媒介的特性和连接方式。
2. 数据链路层：确保相邻节点之间可靠的数据传输。
它将原始位流组织为数据帧，并提供错误检测和纠正机制，以及流量控制和访问控制。
3. 网络层：负责在不同的网络之间进行逻辑通信，实现数据包的路由和转发。
它根据网络规模、拓扑结构等因素选择最佳路径，以确保数据的快速、可靠传输。
4. 传输层：通过提供端到端的数据传输服务确保可靠的数据传输。
它将数据划
分为较小的数据段，确保数据的完整性、顺序和流量控制，以及错误检测和纠正。
5. 会话层：协调两个应用程序之间的对话，管理会话的建立、维护和终止。
它
提供会话控制机制，允许应用程序在通信过程中进行同步、检查点和恢复。
6. 表示层：负责数据的语法和语义转换，确保不同的系统能够相互理解和交互。
它处理数据的编码、压缩、加密和解密，确保数据的安全性和可靠性。
7. 应用层：提供用户与网络之间的接口，使用户能够访问网络中的各种应用和
服务。
它包括各种应用程序，如电子邮件、文件传输协议、网页浏览器等。
这七个层次构成了OSI模型，提供了一个完整的网络通信框架，每一层都有不
同的功能和责任，协同工作以实现可靠的数据传输和应用程序的正常运行。
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。
OSI网络结构的七层模型
OSI网络结构的七层模型OSI（开放系统互连）网络结构是由国际标准化组织提出的一个理论模型，用于描述计算机网络中通信协议的层次结构。
它将网络通信分为七个不同的层次，每个层次具有不同的功能和责任。
以下是对每个层次的详细解释。
第一层：物理层（Physical Layer）物理层是OSI模型的最低层，负责传输原始的二进制数据，通过物理介质来传输比特流。
它定义了电气、机械和功能接口标准，包括电压等级、物理连接、物理拓扑和物理设备的规范。
第二层：数据链路层（Data Link Layer）数据链路层主要负责将物理层提供的比特流划分成数据帧，并在相邻节点之间进行可靠的传递。
它提供错误检测和纠正机制，确保数据的可靠传输。
此外，它还处理访问控制，协调多个设备访问共享媒体，并处理成帧、透明传输以及流量控制等任务。
第三层：网络层（Network Layer）网络层主要负责在不同网络之间提供转发和路由功能，使数据能够通过多个网络节点传输到目标地址。
它定义了一些协议，如IP（Internet协议），用于将数据分组分发到合适的路径，并实现包括拥塞控制、差错控制以及路由选择等功能。
第四层：传输层（Transport Layer）传输层主要负责为进程之间提供端到端的通信服务。
它通过端口号标识主机上运行的不同应用程序，并负责将数据流分成合适的大小块，并在不同主机之间的进程之间进行可靠传输。
第五层：会话层（Session Layer）会话层负责建立、管理和终止会话，使不同主机上的应用程序能够进行通信和交流。
它提供了对话控制，允许应用程序在两个节点之间建立会话，并提供同步点和重启功能以实现数据的可靠传输。
第六层：表示层（Presentation Layer）表示层主要负责处理数据在不同主机之间的转换和编码。
它负责数据的格式化、编码和解码，以便不同系统能够正确地解释和理解数据。
第七层：应用层（Application Layer）应用层是OSI模型的顶层，为最终用户提供了网络服务。
网络七层模型(osi参考模型)
第三层交换机因为工作于OSI／RM模型的网络层，所以它具有路由功能，它是将IP地址信息提供给网络路径选择，并实现不同网段间数据的线速交换。当网络规模较大时，可以根据特殊应用需求划分为小面独立的VLAN网段，以减小广播所造成的影响时。通常这类交换机是采用模块化结构，以适应灵活配置的需要。在大中型网络中，第三层交换机已经成为基本配置设备。（路由器有IP分配、路由寻址、地址映射、访问控制这些功能，普通交换机没有这些功能，三层交换机也可以有这些功能。） >
传输层：传输协议同时进行流量控制或是基于接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率。除此之外，传输层按照网络能处理的最大尺寸将较长的数据包进行强制分割。工作在传输层的一种服务是TCP/IP协议套中的TCP(传输控制协议)，另一项传输层服务是IPX/SPX协议集的SPX(序列包交换)。
(传输协议：传输协议中各层都为上一层提供业务功能。为了提供这种业务功能，下一层将上一层中的数据并入到本层的数据域中，然后通过加入报头或报尾来实现该层业务功能，该过程叫做数据封装。用户的数据要经过一次次包装，最后转化成可以在网络上传输的信号，发送到网络上。当到达目标计算机后，再执行相反的拆包过程。)
未完待续~！
物理层：该层包括物理连网媒介，如电缆连线连接器。物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是bit。
数据链路层：在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
<1、第二层交换机
第二层交换机是对应于OSI／RM的第二协议层来定义的，因为它只能工作在OSI／RM开放体系模型的第二层－－数据链路层。第二层交换机依赖于链路层中的信息（如MAC地址）完成不同端口数据间的线速交换，主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及数据流控制。>
osi模型的七个层次
osi模型的七个层次
osi模型的七个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
开放式系统互联通信参考模型（简称OSI模型）是一种概念模型，由国际标准化组织提出，一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架，定义于ISO/IEC 7498-1。
OSI模型简介
一、模型定义开放式系统互联通信参考模型（英语：Open System Interconnection Reference Model，缩写为OSI），简称为OSI模型（OSI model），一种概念模型，由国际标准化组织提出，一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。
定义于ISO/IEC 7498-1。
二、层次划分根据建议X.200，OSI将计算机网络体系结构划
分为以下七层，标有1～7，第1层在底部。
这七层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
1、物理层: 将数据转换为可通过物理介质传送的电子信号相当于邮局中的搬运工人。
2、数据链路层: 决定访问网络介质的方式。
3、网络层: 使用权数据路由经过大型网络相当于邮局中的排序工人。
4、传输层: 提供终端到终端的可靠连接相当于公司中跑邮局的送信职员。
5、会话层: 允许用户使用简单易记的名称建立连接相当于公司中收寄信、写信封与拆信封的秘书。
6、表示层: 协商数据交换格式相当公司中简报老板、替老板写信的助理。
7、应用层: 用户的应用程序和网络之间的接口。
网络基础-OSI网络七层参考模型
总结（续）
– 传输层可在发送主机系统上对数据进行分段， 在接收主机系统上将数据段重组为数据流。
– 会话层可建立、管理和终止两台通信主机间 的会话。
– 表示层可确保某一系统的应用层所发送的信 息可被另一系统的应用层读取。
– 应用层可为用户的应用程序（例如电子邮件、 文件传输和终端仿真）提供网络服务。
➢网络体系结构解决异质性问题采用的是 分层方法。——把复杂的网络互联问题 划分为若干个较小的、单一的问题，在 不同层面上予以解决。就像编程时把问题分解
层次结构方法要解决的问题
1.网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？ （分层与功能）。
2.各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？ （服务与接口）。
总结（续）
– 通过网络发送的信息称为数据或数据包。如 果一台计算机要向另一台计算机发送数据， 则必须首先执行被称为封装的过程以将数据 打包。
– 当远程设备接收到比特序列时，远程设备的 物理层便会将这些比特序列传送到数据链路 层进行处理。该过程称为解封。
总结（续）
– TCP/IP 是目前使用最广泛的协议，其原因众多， 例如灵活的编址方案、适用于大多数操作系统 和平台、具有许多工具和实用程序，以及需使 用它来连接 Internet。
以不同国籍的人进行信息交流为例。(见下页图)
对等通信示例：中德教师之间的对话
中国 教师
翻译
秘书
“你好” “Hello” 传真
对交谈内容的共识
P3
用英语对话
P2
使用传真通信
P1
“Hallo” “Hello” 传真
德国 教师
翻译
秘书
物理通信线路
问题： 中国教师与德国教师之间、翻译之间，他们是在直接通信吗？ 翻译、秘书各向谁提供什么样的服务？ 中德教师、翻译各使用谁提供的什么服务？
网络OSI七层参考模型
网络OSI七层参考模型一、OSI参考模型在整个参考模型中，下层是为上层提供服务。
二、TCP/IP常见的协议（一）应用层为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务，应用层协议指定相应的传输层协议，以及传输层所使用的端口等。
应用层的PDU被称为Data（数据）。
Telnet：端口号23，使用传输层TCP协议，远程接入协议，提供远程管理服务，通过Telent客户端程序连接到服务器，用户在客户端中输入命令，这些命令在服务器端运行。
FTP：端口号20、21，使用传输层TCP协议，文件传输协议，主要用于文件的下载和上传，采用C/S（（主机/服务器）结构。
TFTP：端口号69，使用传输层UDP协议，简单的文件传输协议SNMP：网络管理协议，一般用在管理平台，可将交换机、路由器等一些设备信息上传到网管平台HTTP：端口号80，使用传输层TCP协议，超文本传输协议，提供浏览网页服务。
SMTP：端口号25，使用传输层TCP协议，邮件传输协议DNS：域名解析协议，将域名翻译成IP地址进行访问网址DHCP：动态主机配置协议，自动匹配IP地址（二）传输层传输层协议接受来自应用层协议的数据，封装上相应的传输层头部，帮助其建立端到端的连接。
端口号的取值范围：0-655350-1023：知名端口号，发送过程中会在发送端随机匹配一个端口号，并且是在1023之外未使用的。
传输层的PDU被称为Segment（段）1.TCP一种面向连接的、可靠的传输层通信协议。
在传输前先建立连接，之后才可以传输，传多少接收多少，丢包之后重传确保全部收到。
使用场景在文件传输或者文档传输中使用。
(1)TCP的建立-三次握手A．主机1向主机2进行syn（查询B．主机2向主机1进行syn查询，ACK确定C．主机1进行ACK确定----------TCP连接建立--------------(2)TCP四次挥手A．主机1向主机2发送FIN请求断开连接B．主机2向主机1发送ACK确认C．主机2向主机1发送FIN请求断开连接D．主机1向主机2发送ACK确认----------TCP连接断开--------------(3)TCP序列号与确认序列号序列号：对包进行排序，根据序列号确认序列号：对收到的包进行确认A．主机1向主机2发送3000的数据包，最大数值需要1500包，进行分段传输，0-1499，1500-2999B．主机2收到包后向主机1进行发送确认序列号，未收到或者丢包，主机2会向主机1再次发送所丢失的包进行重传。
OSI七层网络模型
OSI七层⽹络模型⼀、OSI七层⽹络模型简介1、OSI的前世今⽣OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。
是OSI组织为了互联⽹各层之间协作⽽制定的标准模型。
再具体点来说是为了使互联⽹各个基础组件⼚商统⼀标准⽽制定的标准，这样就能实现互联了。
2、OSI七层模型的划分OSI划分为：物理层、数据链路层、⽹络层、传输层、会话层、表⽰层、应⽤层3、OSI的分层设计思想OSI严格遵守了“⾼内聚、低耦合”的互联⽹设计思想，在OSI七层模型中每层只关注本层的实现，向上只提供标准接⼝，它不需要其它层的实现，各司其职。
⼆、各司其职⼀张图先了解各层间的基本功能物理层OSI模型的第⼀层，最终数据的传输通道。
物理层顾名思义就是最靠近物理传输设备的⼀层。
物理媒介包括光纤，⽹线，等。
改成的主要作⽤是实现相邻计算机间的⽐特流传输，尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异。
尽量对上层也就是数据链路层屏蔽掉其不需要考虑的物理介质差异，对其提供统⼀的⽐特流传输调⽤⽅式。
物理层的主要功能：屏蔽物理媒介差异，为数据链路层提供统⼀的物理⽐特流传输能⼒。
数据单元：⽐特实例：光纤、⽹线、集线器、中继器、调制解调器等。
举个例⼦，早前的电话机，你在北京，你⼥朋友在上海，你俩打个电话就能通话了。
为什么？因为中间有根电话线。
物理层你就可以这么简单的理解和记忆。
数据链路该层主要负责建⽴和管理不同计算机节点间的数据链路，并提供差错检测、封装成帧、透明传输的能⼒。
数据链路层⼜分为两个层：媒体访问控制⼦层（MAC）和逻辑链路控制⼦层（LLC）媒体访问控制⼦层（MAC）MAC地址你⼀定不会陌⽣。
每台计算机都有⾃⼰的全⽹唯⼀的MAC地址，如下图你也可以看看⾃⼰的MAC地址。
MAC⼦层的主要任务是解决共享型⽹络中多⽤户对信道竞争的问题，完成⽹络介质的访问控制。
实现这个功能的是集线器。
⽤集线器组⽹，检查计算机与计算机之间有没有冲突，避免冲突的协议叫CSMA/CD协议。
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网型拓扑结构
网型拓扑结构
❖ 网型提供了网络的冗余路径，因此，如果一 条线路出现故障，另一条线路，继续发挥作 用
❖ 因为冗余路径比在其他拓扑结构中所需的缆 线更多，所以网状拓扑结构会更昂贵
混合型拓扑结构图
Star-Bus
Bus
Star-Ring
课程内容
网络概述
OSI参考模型
OSI参考模型
❖物理层 ❖数据链路层 ❖网络层 ❖传输层 ❖会话层、表示层和应用层
提供应用程序间通信
7
处理数据格式、数据加密等 6
建立、维护和管理会话
5
建立主机端到端连接
4
寻址和路由选择
3
提供介质访问、链路管理等
2
比特流传输
1
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
Host A
对等通信
应用层
APDU
表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
PPDU SPDU Segment Packet Frame
带宽和延迟
❖ 带宽定义：描述网络上数据在一定时 刻从一个节点传送到任意节点的信息 量。
❖ 以太网带宽：10M、100M、1000M等。 ❖ 广域网各类服务带宽。
❖ 延迟：节点间数据传送时间。
常见网络拓朴结构
❖ 拓扑结构：
总线、星型、树型 环型、网型
总线型拓扑结构图
Segment
Terminator
MAC/物理地址
24 bits 厂商编号
24 bits 序列号
00e0.fc01.2345
00e0.fc01.2345 Rom Ram
❖ MAC地址有48位，华为产品前3个字节是 0x00E0FC。
LAN与数据链路层
❖ IEEE802标准：当今最为流行的LAN标 准
IEEE802.1 基本局域网问题 IEEE802.2 定义LLC子层 IEEE802.3 以太网标准 IEEE802.4 令牌总线网 IEEE802.5 令牌环网
DTE设备：路由器、终端主机等； DCE设备：广域网交换机、Modem、
CSU/DSU等； 常见接口：RS-232、V.24、V.35等。
数据链路层
❖ 数据链路层分为2个子层：LLC子层和 MAC子层。
❖ 数据链路层的功能：
物理地址定义 网络拓扑结构 链路参数 差错验证 物理介质访问 流控制(可选)
信吗?
Source Host A
1
好啊！我刚好也
懂TCP/IP。
Destination Host B
❖ 网络协议是网络设备之间通信规则的正 式描述。
LAN定义
❖ LAN定义：通常指几公里以内的，可以 通过某种介质互联的计算机、打印机、 modem或其他设备的集合。
❖ 特点：距离短、延迟小、数据速率高、 传输可靠。
最远传输距离：100米 RJ-45
线缆分类
直连电缆（异种设备）
主机到交换机或集线器 路由器到交换机或集线器
交叉电缆（同种设备）
交换机到交换机 集线器到集线器 主机到主机 集线器到交换机
反转电缆
从主机到路由器控制台串行通信端口的连接
双绞线
橙白、橙 绿白、绿 蓝白、蓝 棕白、棕
橙白、橙 绿白、蓝 蓝白、绿 棕白、棕
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
传输层
❖ 传输层功能：
分段上层数据； 建立端到端连接； 将数据从一端主机传送到另一端主机； 保证数据按序、可靠、正确传输。
❖ 传输层协议：
主要有TCP/IP协议栈的TCP协议和UDP协议， IPX/SPX协议栈的SPX协议等。
端到端通信
传输虚电路
源端一次发送数据的多少。
源
Send 1,2,3 Send 4,5,6 Send 4,5,6
确认技术
传输虚电路
目的
Host
Acknowledge 4 Acknowledge 4
高层协议
❖ 会话层协议：
SQL、NFS、RPC等；
❖ 表示层协议：
ASCII、MPEG、JPEG等；
❖ 应用层协议：
文字处理、邮件、电子表格等。
OSI参考模型
❖ OSI RM：开放系统互连参考模型 (Open System Interconnection Reference Model)
网络世界的法律!
七层功能
7
高层:负责主机之间的数据传输
6
5
4
3
底层:负责网络数据传输
2
1
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
七层功能
FCS 数据链路层
FCS
物理层
帧 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
解封装数据
上层数据 上层数据
TCP+上层数据 IP + TCP +上层数据 LLC 头 + IP + TCP + 上层数据
0101110101001000010
数据传输过程中的帧结构和包结构
数据传输过程中，帧结构在改变，但是包结构不改变
HTTP、Telnet、FTP、 TFTP、Ping、etc
TCP/UDP
提供应用程序网络接口 建立端到端连接
网络层 数据链路层
物理层
IP
IGMP ICMP
ARP/RARP
2.2.2.2 1.1.1.1 Data Ethernet 2.2.2.2 1.1.1.1 Data
2.2.2.2 1.1.1.1 Data Data
物理层
❖ 物理层：定义电压、接口、线缆标准、 传输距离等。
❖ 物理层线缆：
同轴电缆(coaxical cable)：细缆和粗缆 双绞线(twisted pair)：UTP、STP 光纤(fibre) 无线电波(wireless radio)：无线局域网
网络地址
网络地址 10.
主机地址 8.2.48
IPX 地址
网络地址 1aceb0b1.
主机地址 0000.0c00.6e25
❖ 网络层地址由两部分地址组成：网络层地 址和主机地址。网络层地址是全局唯一的。
路由协议与可路由协议
N1 N1.H1
N2.H1
N2 N1.H2
❖ 可路由协议：IP、IPX ❖ 路由协议： RIP、OSPF、BGP等
优点：多路复用，网络资源利用率高； 缺点：实时性差。
WAN常用设备
❖ WAN的设计目标：
运行在广阔的地理区域； 通过低速串行链路进行访问；
❖ 网络控制服从公共服务的规则；
提供全时的或部分时间的联接性； 联接物理上分离的、遥远的、甚至全球的设备。
Modem/CSU/DSU
路由器
广域网交换机
接入服务器
❖ WAN分类：
共用电话网：PSTN 综合业务数字网：ISDN 数字数据网：DDN X.25共用分组交换网 帧中继：Frame Relay 异步传输模式：ATM
WAN交换模式
❖ 电路交换：基于电话网的电路交换
优点：时延小、透明传输； 缺点：带宽固定，网络资源利用率低。
❖ 分组交换：以分组为单位存储转发
Terminator
总线型拓扑结构
❖ 计算机连接到公共的共享电缆上 ❖ 在共享的电缆两端均有终结器,起到边界定
义的作用 ❖ 如果线路有一处断点，那么整个网络将停止
通信 ❖ 计算机数目越多，网络上的噪音越大，从而
网络的效率越低
星型拓扑结构图
Hub or Switch
星型拓扑结构
❖ 如果单个计算机发生故障，只有单个的计算 机不能与网络通信
Ip首 部20
Tcp首
应用数据
部 IP数据报
Tcp首
应用数据
部 20
以太网帧
以太网驱 以太网 动程序
首部4
46-1500字节
TCP/IP协议数据封装方式
TELNET 23
FTP
SMTP
20/21
25
SEGMENT
IP PACKETS
FRAMES
BITS
TFTP 69
Hale Waihona Puke 应用层 传输层TCP/IP协议栈
面向连接和无连接的服务
❖ 面向连接的服务：适合延迟敏感性应用
建立连接 数据传输 断开连接
❖ 无连接的服务：适合延迟不敏感的应用
无需建立连接 资源动态分配
网络层协议操作
A
Router A 网络层 数据链路层 物理层
D
C
B Router B 网络层
数据链路层 物理层
E Router C 网络层 数据链路层 物理层
TCP/IP与OSI模型
❖ 学习完此课程，您将会：
了解TCP/IP协议栈与OSI 参考模 型的区别与联系
了解TCP/IP协议栈各层的功能 掌握IP地址的分类和子网划分
第1章 TCP/IP协议与OSI参考模型 第2章 IP地址分类与子网划分
TCP/IP协议和OSI参考模型
❖ TCP/IP协议栈具有简单的分层设计，与OSI
Bit
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
Host B
❖ 每一层利用下一层提供的服务与对等层通信； 每一层使用自己的协议。
数据封装
Data H Data H H Data
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
主机
交换机 路由器
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
❖ 网络中的每台计算机上引出的电缆线段都连 接到中央的交换机或集线器