数据通信与网络标准化

第1章网络标准化RCNA_T001第一页，共四十三页。教学目标通过本章学习使学员能够：1、掌握OSI七层模型的起源、作用和各层的功能；2、熟悉网络传输过程中数据的封装与解封装的过程；3、掌握TCP/IP协议栈中各层的常见协议的特点；4、了解以太网中数据的结构。第二页，共四十三页。本章内容OSI七层参考模型概述数据封装和拆封过程TCP/IP协议栈第三页，共四十三页。课程议题OSI七层参考模型概述第四页，共四十三页。计算机网络介绍InternetSOHOServerIntranet移动宽带上网计算机网络就是将分布在不同地理位置，具有独立功能的多台计算机，通过通信线路和通信设备相互连接起来，进行数据通信，实现资源共享。第五页，共四十三页。OSI参考模型OSI的概念OpenSystemInterconnect开放系统互连参考模型，是由ISO（国际标准化组织）定义的。OSI模型的目的规范不同系统的互联标准提供不同厂商间的接口标准OSI模型分为七层OSI把网络按照层次分为七层，由下到上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。第六页，共四十三页。OSI参考模型体系结构特点OSI模型每层都有自己的功能集；层与层之间相互独立又相互依靠；上层依赖于下层，下层为上层提供服务。4.传输层2.数据链路层3.网络层1.物理层5.会话层6.表示层面向用户应用面向数据传输7.应用层第七页，共四十三页。OSI参考模型网络设备传输数据的过程是按照OSI参考模型的层次结构运动的。5.会话层6.表示层7.应用层4.传输层2.数据链路层1.物理层4.传输层2.数据链路层3.网络层1.物理层5.会话层6.表示层7.应用层数据3.网络层第八页，共四十三页。应用层应用层的作用为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务常见的应用层协议http、、pop3、telnet、dns等应用层用户L7数据到表示层FTP应用层用户L7数据到表示层FTP第九页，共四十三页。表示层表示层的作用 数据的解码和编码数据的加密和解密数据的压缩和解压缩L7数据数据的编码、加密和压缩表示层从应用层H6L6数据到会话层L7数据数据的解码、解密和解压表示层到应用层H6L6数据从会话层第十页，共四十三页。会话层会话层的作用建立、维护、管理应用程序之间的会话。功能对话控制同步L6数据会话层从表示层synL5数据到传输层synsynH5L6数据会话层到表示层synL5数据从传输层synsynH5第十一页，共四十三页。传输层传输层的作用负责建立端到端的连接，保证报文在端到端之间的传输传输层的功能服务点编址、分段与重组、连接控制、流量控制、差错控制L5数据传输层从会话层H4L4数据到网络层H4H4L4数据L4数据L5数据传输层到会话层H4L4数据从网络层H4H4L4数据L4数据第十二页，共四十三页。网络层网络层的作用负责将分组数据从源端传输到目的端网络层功能为网络设备提供逻辑地址进行路由选择、分组转发L4数据网络层从传输层H3包L3数据到数据链路层L4数据网络层到传输层H3包L3数据从数据链路层第十三页，共四十三页。数据链路层数据链路层的作用为网络层提供透明和可靠的传输服务，在不可靠的物理链路上，提供可靠的数据传输服务数据链路层的功能组帧、物理编址、流量控制、差错控制、接入控制L3数据数据链路层从网络层H2T2帧L2数据到物理层L3数据数据链路层到网络层H2T2帧L2数据从物理层第十四页，共四十三页。物理层物理层的作用负责发送和接收二进制信号物理层功能定义接口和媒体的物理特性定义位的表示、数据传输速率、信号的传输模式定义网络物理拓扑L2数据0101010000111100传输媒体物理层从数据链路层L2数据0101010000111100到数据链路层物理层第十五页，共四十三页。允许接入网络资源应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层建立、管理和终止会话将分组从源端传送到目的端；提供网络互联在媒体上传输比特；提供机械的和电气的规约对数据进行转换、加密和压缩提供可靠的端到端的报文传输和差错控制将分组数据封装成帧；提供节点到节点方式的传输各层间的联系第十六页，共四十三页。课程议题数据封装和拆封过程第十七页，共四十三页。数据的发送—报文封装数据数据数据网络层报头数据数据链路层报头0101110101001000010传输层数据链路层物理层网络层表示层应用层会话层源端口、目的端口源IP、目的IP、协议号源MAC、目的MAC、帧类型二进制流“0、1”传输层报头协议数据单元（PDU）数据段Segment数据包Packet数据帧Frame比特Bit第十八页，共四十三页。设备A设备B7654321L7数据L7数据H6L6数据H5L5数据H4L4数据H3L3数据H2010101000011110000101010T27654321L7数据L7数据H6L6数据H5L5数据H4L4数据H3L3数据H2010101000011110000101010T2传输媒体数据通信过程第十九页，共四十三页。数据网络层报头+传输层报头+数据数据链路层报头传输层报头+数据网络层报头数据传输层报头0101110101001000010传输层数据链路层物理层网络层表示层应用层会话层数据的接收—报文拆封第二十页，共四十三页。课程议题TCP/IP协议栈第二十一页，共四十三页。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协议栈 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所实现的功能第二十二页，共四十三页。TCP/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,ATM第二十三页，共四十三页。应用层协议HTTP超文本传输协议，提供浏览网页服务Telnet远程登陆协议，提供远程管理服务FTP文件传输协议，提供互联网文件资源共享服务SMTP简单邮件传输协议，提供互联网电子邮件服务POP3邮局协议3，提供互联网电子邮件服务TFTP简单文件传输协议，提供简单的文件传输服务第二十四页，共四十三页。TCP(传输控制协议)属于面向连接的网络协议UDP(用户报文协议)属于无连接的网络协议应用层传输层Internet层物理层数据链路层传输层协议网络层主机到主机传输传输层端到端可靠传输互联网络报文报文第二十五页，共四十三页。端口号传输层利用端口号来区分上层的应用协议。HTTPFTPDNSTFTP传输层应用层端口8020、215369第二十六页，共四十三页。源/目的端口号应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用的且大于1023；目的端口号为服务器端应用服务的进程。如telnet为23。主机B主机A102823…源端口目的端口第二十七页，共四十三页。常见的端口号端口号的分类范围Well-known端口：0-1023注册端口：1024-49151动态或私有端口：49152-65535应用协议传输层协议端口号FTPTCP20、21TelnetTCP23HTTPTCP80DNSTCP、UDP53SMTPTCP25第二十八页，共四十三页。TCP协议TCP协议特点TCP---传输控制协议TCP属于面向连接的协议TCP可以提供可靠的、有序的端到端之间的传输，并且进行流量控制源端口号(16比特)目的端口号(16比特)顺序号(32比特)应答号(32比特)窗口大小(16比特)校验和(16比特)其它TCP控制信息（如SYN,ACK等）数据20第二十九页，共四十三页。TCP的工作过程Seq序列号标识该数据段在已发送数据流中的位置Ack应答发送方通过返回一条消息来验证数据已被接收102823DP.101Seq.301Ack.102823SP.DP.103Seq.302Ack.SP.102823SP.DP.102Seq.301Ack.102823SP.DP.102Seq.302Ack.客户端A服务器B第三十页，共四十三页。TCP三次握手注：TCP协议通过四次握手断开连接客户端A服务器B发送SYN＝1(seq#=100)1接收SYN发送SYN＝1,ACK＝1(seq#=300ack#=101)2建立连接，ACK＝1(ack#=301)3接收SYN,ACK第三十一页，共四十三页。发送方Windowsize=3发送1Windowsize=3发送2Windowsize=3发送3ACK3Windowsize=2第三个数据段被丢弃Windowsize=2发送4Windowsize=2发送3ACK5Windowsize=2接收方Window大小为发送方或接收方的缓存大小。TCP滑动窗口第三十二页，共四十三页。源端口号(16比特)目的端口号(16比特)其它UDP控制信息数据校验和(16比特)8

字节UDP应用在对延时比较敏感或不要求确认的数据传输时。UDP段格式第三十三页，共四十三页。网络层网络层也叫Internet层负责将分组报文从源端发送到目的端网络层作用为网络中的设备提供逻辑地址负责数据包的寻径和转发网络层IPICMPIGMPRARPARP第三十四页，共四十三页。IP数据包格式版本：IPv4、IPv6（目前主流为IPv4）IP：32bit表示的逻辑地址TTL:生存周期，每经过一次路由减１，TTL值为０丢弃该数据包Bit0Bit31版本(4)目的IP地址(32)选项(0or32ifany)数据头长度(4)TOS(8)总长度(16)标识(16)标志

(3)段偏移(13)TTL(8)协议(8)校验和(16)源IP地址(32)20-60

Bytes20-65536

Bytes第三十五页，共四十三页。ICMP(网际控制消息协议)主要用途:测试目的端的可达性(ping)测试到达目的端的路径(tracert,pathping,traceroute,扩展ping)应用Ping命令基于ICMP的两种报文应用echorequest和echoreply注意:封装成IP数据包再传给下一层ICMP报文IP数据尾部IP首部帧的数据帧的首部第三十六页，共四十三页。ARP(地址解析协议)ARP作用负责将已知IP地址解析为MAC地址ARP工作过程ARP请求报文：广播ARP应答报文：单播RARP协议负责将已知MAC地址解析为IP地址12第三十七页，共四十三页。网络接口层IEEE802.3以太网标准MAC层管理网络设备的物理地址，物理地址也被称作MAC地址。LLC层主要负责对各种网络协议进行封装，使得协议能在物理线路上传输。数据链路层LLC层MAC层第三十八页，共四十三页。数据源地址帧检测序列类型目的地址可变2664XXXXXXXXXXXX由厂商分配给设备由IEEE分配给厂商(如:锐捷网络00-D0-F8)前导位MAC地址8单位:字节

EthernetII的帧格式MAC地址由48bit构成，采用12位16进制数表示第三十九页，共四十三页。课程回顾OSI七层参考模型概述数据封装和拆