网络技术基础知识

网络基础Page2/31主要内容网络模型分层思想OSI参考模型TCP/IP参考模型数据封装和解封装数据的传输Page3/31教学目的Data任务：理解数据如何从一台主机传输到网络上的另一台主机？Page4/31理论基础通信协议协议分层OSI7层模型通信的双方需要“讲”相同的语言网络通信的过程很复杂，为了降低复杂性1974年，ISO组织发布了OSI参考模型TCP/IP参考模型定义了现在建立大多数网络时所使用的网络标准与协议。TCP/IP模型OSI参考模型太复杂太难实施IBM的SNA、Mac的AppleTalk、Novell的NetWarePage5/31协议分层网络通信的过程很复杂数据以电子信号的形式穿越介质到达正确的计算机，然后转换成最初的形式，以便接收者能够阅读为了降低网络设计的复杂性，将协议进行了分层设计Page6/31协议分层分层设计的意义用户服务层的模块设计可相对独立于具体的通信线路和通信硬件接口的差别而通信服务层的模块设计又可相对独立于具体用户应用要求的不同例如：文件传输或电子邮件服务模块的设计，不必关心底层通信线路是光纤还是双绞线Page7/31邮局实例写信人邮局运输部门收信人邮局甲地乙地Page8/31邮局实例邮局对于写信人来说是下层运输部门是邮局的下层－－下层为上层提供服务写信人与收信人之间使用相同的语言邮局之间的约定－－同层次之间使用相同的协议Page9/31OSI的七层框架物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层物理层协议数据链路层协议网络层协议传输层协议会话层协议表示层协议应用层协议比特帧报文TPDUSPDUPPDUAPDU1接口2接口3接口4接口5接口6接口主机A主机B数据单元层Page10/31OSI的七层框架名称功能实例应用层用户接口HTTPTelnet表示层数据的表现形式、特定功能的实现如-加密ASCII、EBCDICJPEG会话层对应用会话的管理、同步操作系统/应用读取传输层可靠与不可靠的传输、传输前的错误检测、流控TCP、UDP网络层提供逻辑地址、选路IP数据链路层成帧、用MAC地址访问媒介、错误检测与修正802.3/802.2HDLC物理层设备之间的比特流的传输、物理接口、电气特性等EIA/TIA-232

V.35Page11/31TCP/IP协议参考模型TCP/IP是20世纪70年代中期美国国防部为ARPANET开发的网络体系结构网络接口层互联网层传输层应用层TCP/IP实际模型物理层数据链路层网络层OSI

7层模型会话层表示层应用层传输层互联网层传输层应用层物理层数据链路层TCP/IP对等模型Page12/31应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层

Internet层网络接口层TCP/IP协议参考模型

TCP/IP协议栈是由一组不同功能的协议组合在一起构成的协议栈利用一组协议完成OSI所实现的功能Page13/31TCP/IP模型与OSI模型的比较相同点两者都是以协议栈的概念为基础协议栈中的协议彼此相互独立下层对上层提供服务不同点OSI是先有模型；TCP/IP是先有协议，后有模型OSI适用于各种协议栈；TCP/IP只适用于TCP/IP网络层次数量不同Page14/31TCP/IP模型与OSI模型的比较OSI层次间存在严格的调用关系，两个（N）层实体的通信必须通过下一层（N-1）层实体，不能越级，而TCP/IP可以越过紧邻的下一层直接使用更低层次所提供的服务（这种层次关系常被称为“等级”关系），因而减少了一些不必要的开销，提高了协议的效率。OSI只考虑用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互联在一起，后来认识到互联网协议的重要性，才在网络层划出一个子层来完成互联作用。而TCP/IP一开始就考虑到多种异构网的互联问题，并将互联网协议IP作为TCP/IP的重要组成部分。OSI开始偏重于面向连接的服务，后来才开始制定无连接的服务标准，而TCP/IP一开始就有面向连接和无连接服务，无连接服务的数据报对于互联网中的数据传送以及分组话音通信都是十分方便的。Page15/31TCP/IP模型与OSI模型的比较OSI与TCP/IP对可靠性的强调也不相同。对OSI的面向连接服务，数据链路层、网络层和运输层都要检测和处理错误，尤其在数据链路层采用校验、确认和超时重传等措施提供可靠性，而且网络和运输层也有类似技术。而TCP/IP则不然，TCP/IP认为可靠性是端到端的问题，应由运输层来解决，因此它允许单个的链路或机器丢失数据或数据出错，网络本身不进行错误恢复，丢失或出错数据的恢复在源主机和目的主机之间进行，由运输层完成。由于可靠性由主机完成，增加了主机的负担。但是，当应用程序对可靠性要求不高时，甚至连主机也不必进行可靠性处理，在这种情况下，TCP/IP网的效率最高。Page16/31TCP/IP模型与OSI模型的比较在两个体系结构中智能的位置也不相同。OSI网络层提供面向连接的服务，将寻径、流控、顺序控制、内部确认、可靠性带有智能性的问题，都纳入网络服务，留给末端主机的事就不多了。相反，TCP/IP则要求主机参与几乎所有网络服务，所以对入网的主机要求很高。OSI开始未考虑网络管理问题，到后来才考虑这个问题，而TCP/IP有较好的网络管理Page17/31TCP/IP中的主流协议应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层IPICMPIGMPRARPARPUDPTCP各种应用程序层SMTPFTP……DNSSNMPNFSTFTP由底层网络定义的协议Ethernet,Token-Ring,FDDI,X.25,Wirless,ATMPage18/31数据的封装与解封装过程InternetHello!Page19/31IP包头数据的封装与解封装过程Hello物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层比特帧报文段PDUHelloTCP/UDP头HelloIP包头LLC子层TCP/UDP头HelloIP包头LLC子层MAC子层TCP/UDP头HelloTCP/UDP头高层数据MAC子层LLC子层FCSPage20/31IP包头数据的封装与解封装过程Hello物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层比特帧报文段PDUHelloTCP/UDP头HelloIP包头LLC子层MAC子层TCP/UDP头HelloIP包头LLC子层MAC子层FCSTCP/UDP头HelloTCP/UDP头高层数据LLC子层Page21/31数据在网络上传输的过程1.04.01.3E04.3S02.2E02.1S01.2Router1Router2Data主机1.1要发送数据到4.2，首先对数据进行封装路由表网段接口1.0E02.0S04.0S0路由表网段接口1.0S02.0S04.0E0Page22/31数据在网络上传输的过程MAC表MAC接口AAS0/1BBS0/2CCS0/241.04.01.3E04.3S02.2E02.1S01.2Router1Router2Data交换机接收到数据，查看数据包中的目标MAC地址为CC，查找MAC表PC1PC2PC3PC4Page23/31数据在网络上传输的过程路由表网段接口1.0E02.0S04.0S01.04.01.3E04.3S02.2E02.1S01.2Router1Router2Data路由器接收到数据，查看数据包中的目标地址为4.2，查找路由表路由表网段接口1.0S02.0S04.0E0Page24/31数据在网络上传输的过程1.04.01.3E04.3S02.2E02.1S01.2Router1Router2Data路由器1根据路由表转发数据到S0口路由表网段接口1.0E02.0S04.0S0路由表网段接口1.0S02.0S04.0E0Page25/31数据在网络上传输的过程1.04.01.3E04.3S02.2E02.1S01.2Router1Router2Data路由器2接收到数据包，查看数据包的目标地址，并查找路由表路由表网段接口1.0E02.0S04.0S0路由表网段接口1.0S02.0S04.0E0Page26/31数据在网络上传输的过程1.04.01.3E04.3S02.2E02.1S01.2Router1Router2Data路由器2根据路由表转发数据到E0口路由表网段接口1.0E02.0S04.0S0路由表网段接口1.0S02.