网络标准和OSI模型

1、1网络标准和网络标准和OSI模型模型 列出制定连网标准的组织 解释两个系统如何通过O S I 模型进行通信 解释O S I 模型的分层结构 描述O S I 模型每一分层提供的特定连网服务 讨论数据帧的结构和目的 描述O S I 模型所采用的两类编址方案2标准标准和和网络标准化组织网络标准化组织 标准: 是用于确保材料、产品、处理和服务达到要求的指导性技术规范或其他精确准则的一组文档化协议。制定标准的必要性：如果没有标准，硬件就不能相互兼容，应用程序也不能相互通信，因而也就无法设计网络了。指定网络标准的必要性：由于目前网络界所使用的硬件、软件种类繁多，标准尤其重要。如果没有标准，可能由于一种网络

2、硬件不能与另一种兼容，或者因一个网络应用程序（网络操作系统和网络应用软件） 不能与另一个通信而不能进行网络设计。例如，一个厂商的1 厘米宽网络电缆插头另一公司生产的槽口为0 . 8 厘米宽，则无法将电缆插入这种槽口由于计算机工业发展迅速，许多不同的组织都开发自己的标准。在一些情况下，多个组织负责网络的某个方面。如，A N S I 和I T U 均负责I S D N (综合业务数字网)通信标准，而A N S I 制定接收一个I S D N 连接所需要的硬件种类，I T U 判定如何使I S D N 链接的数据以正确序列到达用户。这些组织负责着网络的现在和未来。3几个重要的几个重要的网络标准化组织

3、网络标准化组织ANSI、EIA、IEEEANSI：（American National Standards InstituteAmerican National Standards Institute 美国国家标准协会）负责制定电子工业的标准，此外也制定其他行业的标准，如化学和核工程、健康和安全。 A N S I 标准的一个例子即是ANSI T1 .2 4 0 - 1 9 9 8 ，“电信操作、管理、维护、供应操作系统和网络部件之间接口的通用网络系统信息模型”。可通过A N S I 网站（w w w. a n s i . o rg ）在线购买A N S I 标准文档。E I A ：（Elect

4、ronic Industries Association Electronic Industries Association 电子工业联盟）是一个商业组织，其代表来自全美各电子制造公司。涉及到电视机、半导体、计算机以及网络设备。该组织不仅为自己的成员设定标准，还帮助制定A N S I 标准。从网站h t t p : / / w w w. e i a . o rg ，你可获得更多的E I A 信息。I E E E ：（Institute of Electrical & Electronic Engineers Institute of Electrical & Electroni

5、c Engineers 电气与电子工程师学或称为I - 3 - E ），是一个由工程专业人士组成的国际社团，其目的在于促进电气工程和计算机科学领域的发展和教育。I E E E 主办大量的研讨会、会议和本地分会议，发行刊物以培养技术先进的成员。同时，I E E E 有自己的标准委员会，为电子和计算机工业制定自己的标准，并对其他标准制定组织如A N S I 的工作提供帮助。4几个重要的几个重要的网络标准化组织网络标准化组织IEEE I E E E 技术论文和标准在网络专业受到高度重视。I E E E 标准的例子：“信息技术2 0 0 0 年测试方法”、“虚拟桥接局域网”，以及“软件项目管理计划”。

6、网站提供在线订购。 I S O ：International Standardization Organization, International Standardization Organization, 国际标准化组织）是一个代表了1 3 0 个国家的标准组织的集体。I S O 的目标是制定国际技术标准以促进全球信息交换和无障碍贸易。但“I S O ”并不只意味着是一个首字母缩略字。实际上，在希腊语中，“I S O ”意味着“平等”。通过这个词汇表达了组织对标准的贡献。在I S O 大约1 2 , 0 0 0 标准中，仅有大约5 0 0 个应用于计算机相关的产品和功能中。网址：http:

7、/www. iso.ch I T U :（International Telecommunications Union International Telecommunications Union 国际电信同盟）是联合国特有的管理国际电信的机构，它管理无线电和电视频率、卫星和电话的规范、网络基础设施、全球通信所使用的关税率。它为发展中国家提供技术专家和设备以提高其技术基础。5OSI模型模型在2 0 世纪8 0 年代早期，I S O 即开始致力于制定一套普遍适用的规范集合，以使得全球范围的计算机平台可进行开放式通信。ISO 创建了一个有助于开发和理解计算机的通信模型，即开放系统互连参考模型O S

8、 I (Open System Interconnect Reference Model )。 O S I 模型将网络结构划分为七层：即物理层（Physical）、数据链路层（Data Link）、网络层（Network）、传输层(Transport)、会话层(Session)、表示层(Presentation)和应用层（Application）。每一层均有自己的一套功能集，并与紧邻的上层和下层交互作用。可以巧记短语“Phil Donald Never Televises Sick People Anymore ” 。Warning：O S I 模型是对发生在网络中两节点之间过程的理论化描述。

9、它并不规定支持每一层的硬件或软件的模型。6OSI模型物理层模型物理层物理层：是O S I 模型的最低层或第一层，该层包括物理连网媒介，如电缆连线、连接器、网卡等。 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。 在你的桌面P C 上插入网络接口卡，你就建立了计算机连网的基础。换言之，你提供了一个物理层。 尽管物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率。 I E E E 已制定了物理层协议的标准，特别IEEE 802 规定了以太网和令牌环网应如何处理数据。 术语“第一层协议”和“物理层协议”，均是指描述电信号如何被放大及通过电线传输的标准。7OSI模型模型数据链路层

10、数据链路层数据链路层:是O S I 模型的第二层，它控制网络层与物理层之间的通信。 1、它的主要功能是将从网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧。 2、帧(FrameFrame)是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始（未加工）数据，或称“有效荷载”，还包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。 3 3、通常，发送方的数据链路层将等待来自接收方对数据已正确接收的应答信号。4 4、数据链路层控制信息流量，以允许网络接口卡正确处理数据。5 5、数据链路层的功能独立于网络和它的节点所采用的物理层类型。NoteNote：

11、有一些连接设备，如有一些连接设备，如网桥网桥或或交换机交换机，由于它们要，由于它们要对帧解码并使用帧信对帧解码并使用帧信息将数据发送到正确的接收方息将数据发送到正确的接收方，所以，所以它们是工作在它们是工作在数据链路层数据链路层的。的。8OSI模型模型网络层网络层 网络层，O S I 模型的第三层，其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。例如：一个计算机有一个网络地址 （若它使用的是TCP/IP协议）和一个物理地址060973E97F3 。 1 1、网络层通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中节点 到另一个网

12、络中节点 的最佳路径。 2 2、在网络中，“路由”是基于编址方案、使用模式以及可达性来指引数据的发送。 3 3、网络层协议还能补偿数据发送、传输以及接收的设备能力的不平衡性。为完成这一任务，网络层对数据包进行分段和重组。 4 4、分段和重组 是指当数据从一个能处理较大数据单元的网络段传送到仅能处理较小数据单元的网络段时，网络层减小数据单元的大小的过程。重组 是重构被分段的数据单元。Note 1Note 1、网络层的分段网络层的分段是是指数据帧大小的减小指数据帧大小的减小，而，而网络分段网络分段是指一个是指一个网络分割成更小的逻辑片段或物理片段网络分割成更小的逻辑片段或物理片段。Note 2No

13、te 2、路由器：路由器：由于网络层处理路由，而路由器因为连接网络各段，并由于网络层处理路由，而路由器因为连接网络各段，并智能指导数据传送，所以智能指导数据传送，所以属于网络层属于网络层。Note 3Note 3、 TCP/IPTCP/IP协议中协议中IPIP属于网络层；属于网络层；IPX/SPXIPX/SPX协议中协议中IPXIPX属于属于9OSI模型模型传输层传输层传输层：主要负责确保数据可靠、顺序、无错地从 点到传输到 点（ 、 点可能在也可能不在相同的网络段上）。 1 1、因为如果没有传输层，数据将不能被接受方验证或解释，所以，传输层常被认为是O S I 模型中最重要的一层。 2 2、

14、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。 3 3、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并编号。例如：以太网无法接收大于1 5 0 0 字节的数据包。发送方节点的传输层将数据分割成较小的数据片，同时对每一数据片安排一序列号，以便数据到达接收方节点的传输层时，能以正确的顺序重组。该过程即被称为排序。 4、在网络中，传输层发送一个A C K （应答）信号以通知发送方数据已被正确接收。如果数据有错或者数据在一给定时间段未被应答，传输层将请求发送方重新发送数据。NOTENOTE：工作在传输层的一种服务是TCP/IP协议套中的T C P（Trans

15、fer Control Protocol 传输控制协议），另一项传输层服务是IPX/SPX 协议集的S P X（ Serial package Exchange 序列包交换）10OSI模型模型会话层会话层会话层:负责在网络中的两节点之间建立和维持通信。 1、会话层的功能包括：建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。 2、会话层通过决定节点通信的优先级和通信时间的长短来设置通信期限。11OSI模型模型表示层表示层表示层：充当应用程序和网络之间的“翻译官”角色。1、在表示层，数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式

16、化也因所使用网络的类型不同而不同。例如，IBM主机使用EBCDICEBCDIC编码，而大部分PC机使用的是ASCIIASCII码。在这种情况下，便需要会话层来完成这种转换2 2、表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理。如果在I Internet 上查询你银行账户，使用的即是一种安全连接。3 3、表示层协议还对图片和文件格式信息进行解码和编码。12OSI模型模型应用层应用层应用层：O S I 模型的顶端也即第七层是。应用层负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务。 1 1、术语“应用层”并不是指运行在网络上的某个特别应用程序，而是提供了一组方便程序开发者在自己的应用程序中使用网络功能的服务

17、。 2 2、应用层提供的服务包括文件传输（FTPFTP）、文件管理以及电子邮件的信息处理（SMTPSMTP）等。NOTE：一个一个A P I A P I （应用程序接口）是使一个程序与操作系统相互作用的例应用程序接口）是使一个程序与操作系统相互作用的例行程序（即一组指令）。行程序（即一组指令）。API API 属于属于OSI OSI 模型的应用层模型的应用层，编程者使用，编程者使用API API 在代在代码与操作系统之间建立链接。网络环境中一个码与操作系统之间建立链接。网络环境中一个API API 的例子是的例子是MSMQMSMQ（Micros Micros oftoft消息队列）。消息队列）

18、。MSMQMSMQ顺序存储节点之间发送的信息，并在到达接收方的链接顺序存储节点之间发送的信息，并在到达接收方的链接畅通时将数据转发到它们的目的地。程序可以独立运行，而不管发送数据时畅通时将数据转发到它们的目的地。程序可以独立运行，而不管发送数据时目标节点是否被连接到网络上。目标节点是否被连接到网络上。13OSI模型各层功能总结模型各层功能总结14数据穿过数据穿过OSI模型各层时的情况模型各层时的情况15帧规范帧规范前面介绍了数据帧的基本结构。实际上，帧包括几个更小的部件或域。这些组件的特性依赖于帧所运行的网络的类型以及它们所必须服从的标准。相应于两类最通用的网络技术，存在两种主要的帧类型：Et

19、hernet 和Token Ring 。 Ethernet ：最初是由Xerox在1 9 7 0 年开发的一种网络技术，后来经由D E C 、I n t e l 以及X e r o x改进。目前，有四种类型的Ethernet 技术存在（以太网802.2、以太网802.3、以太网II 和以太网SNAP 。）。每一种均有相应的一组IEEE 标准。Ethernet 局域网能以不同的速率并通过多种网络介质发送数据。 Token Ring ：是IBM在20世纪80年代开发的一种网络技术。它通过在节点之间建立直接链接，采用环形拓扑结构，并轮转传递令牌以允许节点发送数据。NOTE：由于由于路由器在每个物理接

20、口上路由器在每个物理接口上只支持一种类型帧只支持一种类型帧，因而，因而每个类型的帧每个类型的帧都是惟一的都是惟一的，与网络中其他类型的帧不会交互，与网络中其他类型的帧不会交互。你。你能在一个网络上采用多种协能在一个网络上采用多种协议，但只使用一种帧类型议，但只使用一种帧类型。例如，在。例如，在Ethernet 网络中，你可以同时运行网络中，你可以同时运行IPX/S PX和和TCP/IP 。即使你在一个网络中同时发送即使你在一个网络中同时发送Token Ring 和和Ethernet 帧，帧，Ethernet 接口也不能解释接口也不能解释Token Ring 帧，反之亦然。通常，局域网可以使用帧

21、，反之亦然。通常，局域网可以使用E thernet 或或Token Ring 。另一方面，许多局域网同时运行另一方面，许多局域网同时运行TCP/IP 和和IPX/SPX 。16由由IEEE 802.3 标准规定的典型标准规定的典型Ethernet 帧帧 报头： 标记整个帧的开始，提供网络一个信号，说明数据正在途中。由于报头是通信过.程的一部分，因而不被计算在一帧的长度之中。 帧定界符开始（S F D ）：指定一个编址帧的开始。 目标地址：包含目标节点的地址。 源地址：包含了发起节点的地址。 长度（LEN）：指示包的长度。 数据：包含了由发起节点发出的整个数据，或被分段数据的一部分。 填充：用来

22、增加帧的长度以达到最小长度为4 6 个字节的要求。 帧校验序列（F C S ）：提供算法以判定数据是否被正确接收。最常用的算法是CRC （循环冗余校验），因此该域也常被称为CRC 。17由由IEEE802.5 标准规定的一种典型的标准规定的一种典型的Token Ring 帧帧 开始定界符（SD）：标记包的开始，它是构成Token Ring 帧的三个域之一。 访问控制（AC）：包含了帧优先权信息，它是构成TOKEN RING 帧三个域的第二部分。 帧控制（FC ）：定义了帧的类型，用于帧校验序列域中。 目标地址：包含了目标节点地址。 源地址：包含了发起节点地址。 数据：包含了由发起节点发送的数据

23、，也可能包含路由和管理信息。 帧校验序列（F C S ）：用于检验帧的完整性。 结束定界符（E D) ：指示帧的结束，它是构成Token Ring 帧三个域的第三部分。 帧状态（F S ）：指示目标节点是否被识别，帧是否被正确拷贝，或目标节点是否正常工作。NOTENOTE：Token RingToken Ring的一些特性是与E t h e r n e t 帧相匹配的，但关键的差别在于对控制信息的处理方式。18层间编址数据链路层地址层间编址数据链路层地址 编址：即是对网络中每个节点安排一个唯一的标识。 网络中每个节点都有两类地址标识：网络层地址和数据链路层地址。 1、数据链路层地址数据链路层地

24、址：是与网络硬件相关联的固定序列号，通常出工厂之前即被确定，这些地址在通过位于数据链路层中的M A C （介质访问控制）子层后被称为M A C 地址，并被附加到数据帧的目标物理地址之上。 MAC地址分两部分（共48位）：生产商ID设备I D。 （1 1）。生产商ID（24位） ：3Com 公司：00608C Intel公司 “00AA00 ”。有些生产厂商有几个不同的生产商I D （2 2）。设备ID（24位） ：制造商为某具体设备分配的I D，如005499块I D 和设备I D 组合在一起就构成了惟一的M A C 地址：如“00608C0054 99 ”。网络依靠唯一的M A C 地址将数据发送到它们正确的目的地 我计算机的MAC： 00608C 3C905B NoteNote：数据链路层数据链路层( (或或MAC)MAC)地址地址也被称为也被称为物理地址物理地址或或硬件地址硬件地址。19层间编址数据链路层地址层间编址数据链路层地址2、网络层地址：用于网络层寻址。 （1）采取一种分级编址方案。驻留在OSI模型网络层的网络层地址所包含的数据子集能逐渐缩小地址范围，并且该地址可通过操作系统软件指定。 （2）网络层地址使数据分类更加逻辑化