参考模型.pptx
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1、第第4 4章章 ISO/OSIISO/OSI参考模型参考模型4.1 网络的层次网络的层次 4.1.14.1.1 基本概念与分层基本概念与分层基本概念与分层基本概念与分层。网络的作用是。网络的作用是。网络的作用是。网络的作用是为实体提供通信联系为实体提供通信联系为实体提供通信联系为实体提供通信联系(实体实体实体实体指通信联系所涉及的内容指通信联系所涉及的内容指通信联系所涉及的内容指通信联系所涉及的内容)。网络由。网络由。网络由。网络由多个实体构成多个实体构成多个实体构成多个实体构成,各实体间工作需按一定的规则,各实体间工作需按一定的规则,各实体间工作需按一定的规则,各实体间工作需按一定的规则(协
2、议协议协议协议)。协议协议协议协议:是规则是规则是规则是规则(范范范范),它规定交换数据的格式和时序等,它规定交换数据的格式和时序等,它规定交换数据的格式和时序等,它规定交换数据的格式和时序等。协议是复杂且分层的集合,每层都使用较低层提供的服务协议是复杂且分层的集合,每层都使用较低层提供的服务协议是复杂且分层的集合,每层都使用较低层提供的服务协议是复杂且分层的集合,每层都使用较低层提供的服务,同同同同 时又为高层提供服务时又为高层提供服务时又为高层提供服务时又为高层提供服务(高层依靠低层高层依靠低层高层依靠低层高层依靠低层)。协议分:协议分:协议分:协议分:同等层同等层同等层同等层间的通信协议
3、和间的通信协议和间的通信协议和间的通信协议和不同等层不同等层不同等层不同等层间的通信协议间的通信协议间的通信协议间的通信协议。协议的分层和层次的模型集合。协议的分层和层次的模型集合。协议的分层和层次的模型集合。协议的分层和层次的模型集合称称计算机网络体系结构计算机网络体系结构计算机网络体系结构计算机网络体系结构 网络体系结构的网络体系结构的核心:核心:核心:核心:协议协议和和接口接口1 1、基本概念、基本概念 2 2、协议分层特点、协议分层特点、协议分层特点、协议分层特点 。各层只能与相邻上、下层通信,不能跨层通信。各层只能与相邻上、下层通信,不能跨层通信 。各层均有自己的协议,且相互独立,任
4、务明确。各层均有自己的协议,且相互独立,任务明确3 3 3 3、协议分层原则、协议分层原则、协议分层原则、协议分层原则。每层的功能需明确且相对独立,层与层之间通过接口联系每层的功能需明确且相对独立,层与层之间通过接口联系每层的功能需明确且相对独立,层与层之间通过接口联系每层的功能需明确且相对独立,层与层之间通过接口联系。各层的功能的确定要有助于网络协议的国际标准制定。各层的功能的确定要有助于网络协议的国际标准制定。各层的功能的确定要有助于网络协议的国际标准制定。各层的功能的确定要有助于网络协议的国际标准制定。层间接口需清晰,尽量减少跨越接口的信息量。层间接口需清晰,尽量减少跨越接口的信息量。层
5、间接口需清晰,尽量减少跨越接口的信息量。层间接口需清晰,尽量减少跨越接口的信息量。层数适当,太少不易描述;太多,则使网络结构过于复杂。层数适当,太少不易描述;太多,则使网络结构过于复杂。层数适当,太少不易描述;太多,则使网络结构过于复杂。层数适当,太少不易描述;太多,则使网络结构过于复杂 接口接口:是网中不同功能层之间的通信规约,是数据流穿越功是网中不同功能层之间的通信规约,是数据流穿越功 能层界面的约定,是实体之间的连接部分能层界面的约定,是实体之间的连接部分 物理层是网络中各结点的直接接口物理层是网络中各结点的直接接口4 4 4 4、接口与服务、接口与服务、接口与服务、接口与服务5 5、层
6、与接口间的服务关系、层与接口间的服务关系、层与接口间的服务关系、层与接口间的服务关系(体系结构的特点体系结构的特点体系结构的特点体系结构的特点)4.1.3 各层设计中的流量控制各层设计中的流量控制1 1 1 1、网络的拥塞与死锁、网络的拥塞与死锁、网络的拥塞与死锁、网络的拥塞与死锁 网络资源是有限的网络资源是有限的(链路容量、结点缓冲区大小、结点处理能链路容量、结点缓冲区大小、结点处理能力力),当某时刻对网络资源的需求量超过其所能提供的数量时,性,当某时刻对网络资源的需求量超过其所能提供的数量时,性能就会下降,如实施一定的策略控制则会大大提高网络的性能能就会下降,如实施一定的策略控制则会大大提
7、高网络的性能 拥拥 塞:塞:网络的吞吐量随输入网络的吞吐量随输入 负载的增大而下降的现象负载的增大而下降的现象死死 锁:锁:吞吐量随输入大到一吞吐量随输入大到一 定程度,引起网络不能工作定程度,引起网络不能工作目目 的:的:在互相竞争用户之间合理、在互相竞争用户之间合理、有效地动态分配网络资源有效地动态分配网络资源用户资源需求用户资源需求可用资源可用资源 引起拥塞、死锁的原因引起拥塞、死锁的原因引起拥塞、死锁的原因引起拥塞、死锁的原因2 2 2 2、流量控制的基本原理、流量控制的基本原理、流量控制的基本原理、流量控制的基本原理 流量控制技术的实现手段可在网络的任何层面,目前一般流量控制技术的实
8、现手段可在网络的任何层面,目前一般在物理层、数据链路层、网络层和传输层中实现在物理层、数据链路层、网络层和传输层中实现 流量控制功能流量控制功能 防止网络因过载而引起的吞吐率的下降和延时的增加防止网络因过载而引起的吞吐率的下降和延时的增加 实现流量控制的基本策略实现流量控制的基本策略 增加用户可用资源增加用户可用资源和和限制用户资源需求限制用户资源需求 物理层流量控制的基本策略物理层流量控制的基本策略 。增加通道带宽。增加通道带宽 。均衡网络负荷。均衡网络负荷 。增加缓冲区域等。增加缓冲区域等 其它层面的流量控制策略其它层面的流量控制策略 主要是限制用户资源需求主要是限制用户资源需求 研究流量
9、控制的角度:研究流量控制的角度:网络组成环节网络组成环节、网络体系结构网络体系结构 1 1)网络组成环节)网络组成环节 。涉及相邻节点间。涉及相邻节点间(段级段级)、节点间、节点间(入入/出口级出口级)、主机与节点、主机与节点 间间(进网级进网级)、主机间、主机间(传输级传输级)。段级控制在链路层上;入。段级控制在链路层上;入/出口级控制在网络层;进网级控出口级控制在网络层;进网级控 制在网络和链路层、传输级控制在传输层制在网络和链路层、传输级控制在传输层 2 2)网络体系结构)网络体系结构 体系结构涉及到体系结构涉及到 。物理层。物理层 。链路层。链路层 。网络层。网络层 。传输层。传输层
10、3 3、流量控制的级别、流量控制的级别 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 流量控制的级别有:流量控制的级别有:相邻结点控制相邻结点控制;源结点和目的结点控制源结点和目的结点控制;主机与源结点的控制主机与源结点的控制;原主机与目的主机控制原主机与目的主机控制 3)3)流量控制具体级别流量控制具体级别。相邻结点控制:相邻结点控制:维持均匀平滑流量,避免产生局部拥塞和死锁维持均匀平滑流量,避免产生局部拥塞和死锁。源结点和目的结点:源结点和目的结点:防
11、止目的结点因缺少缓冲区而产生拥塞防止目的结点因缺少缓冲区而产生拥塞。主机与源结点的控制:主机与源结点的控制:控制进网的总通信量(网络访问流量控制)控制进网的总通信量(网络访问流量控制)。原主机与目的主机控制:原主机与目的主机控制:防止用户缓冲区出现拥塞防止用户缓冲区出现拥塞 即通过限制用户对资源需求来控制流量的方法即通过限制用户对资源需求来控制流量的方法 等待传输法等待传输法 当接收节点的缓冲区将被占满当接收节点的缓冲区将被占满(死锁来临之前死锁来临之前),),向发送节点向发送节点 发暂停信息;危险解除后,再通知发送节点恢复发送发暂停信息;危险解除后,再通知发送节点恢复发送 预约缓冲区法预约缓
12、冲区法 源主机传输前,向目的主机预约缓冲区,根据分配的缓冲区源主机传输前,向目的主机预约缓冲区,根据分配的缓冲区 大小控制数据的发送量大小控制数据的发送量(当缓冲区用完后等待重新分配当缓冲区用完后等待重新分配)数据单元丢弃法数据单元丢弃法 目的主机有缓冲区时就接收,无缓冲区时就将数据单元丢弃,目的主机有缓冲区时就接收,无缓冲区时就将数据单元丢弃,被丢弃的由于得不到确认而需重发被丢弃的由于得不到确认而需重发 许可证法(许可证法(全网流量控制策略全网流量控制策略)每个节点利用许可证来发送数据每个节点利用许可证来发送数据 4 4用户资源需求限制策略用户资源需求限制策略。19821982年出台,仅是年
13、出台,仅是“参考模型参考模型”,不是网络体系结构的全部,不是网络体系结构的全部。模型不基于特定机型、网络操作系统和公司产品模型不基于特定机型、网络操作系统和公司产品。模型仅描述层的功能,没描述各层使用那些协议和承担那些任务模型仅描述层的功能,没描述各层使用那些协议和承担那些任务 。模型中各层的功能都在下一层支持下实现,并且支持上一层模型中各层的功能都在下一层支持下实现,并且支持上一层4.2 ISO/OSI参考模型结构参考模型结构。应用层:应用层:为应用进程提供访问为应用进程提供访问OSIOSI环境的手段环境的手段。表示层:。表示层:为上下层之间提供对数据或信息的语法和语义的转换为上下层之间提供
14、对数据或信息的语法和语义的转换。会话层:。会话层:管理不同主机上各进程间的对话管理不同主机上各进程间的对话。传输层:。传输层:为上层用户提供独立于具体网络、透明的端为上层用户提供独立于具体网络、透明的端-端数据传输服务端数据传输服务。网络层:。网络层:负责分组从信源到信宿如何选择路由穿越通信子网负责分组从信源到信宿如何选择路由穿越通信子网。数据链路层:。数据链路层:将有差错的物理链路转化成没有传输错误的数据链路将有差错的物理链路转化成没有传输错误的数据链路。物物理层:理层:负责在物理介质上传输原始的二进制比特流负责在物理介质上传输原始的二进制比特流n OSI OSI参考模型七个层次功能参考模型
15、七个层次功能应用层应用层与用户应用进程接口与用户应用进程接口做什么做什么表示层表示层数据格式转换数据格式转换对方看起来象什么对方看起来象什么会话层会话层会话管理与数据传输同步会话管理与数据传输同步该谁讲话?从哪讲起?该谁讲话?从哪讲起?传输层传输层端到端可靠的数据传输端到端可靠的数据传输对方在哪?对方在哪?网络层网络层分组传送,路由选择、流量控制分组传送,路由选择、流量控制走那条路可以到达对方?走那条路可以到达对方?数据链路层数据链路层相邻节点无差错的传送帧相邻节点无差错的传送帧每一步该怎么走?每一步该怎么走?物理层物理层物理介质上透明的传送位流物理介质上透明的传送位流怎样用物理媒体?怎样用物
16、理媒体?n OSI各层中传输的数据格式各层中传输的数据格式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网络支持层网络支持层(通信子网通信子网)用户支持层用户支持层(资源子网资源子网)连接层连接层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报文报文/数据段数据段报文分组报文分组单元帧单元帧比特流比特流主机相关的层和数据传输相关的层主机相关的层和数据传输相关的层网络传输网络传输传输层传输层数据链路层数据链路层网络层网络层物理层物理层主机系统主机系统 会话层会话层表示层表示层应用层应用层4.2.1 OSI
17、4.2.1 OSI模型底层模型底层模型底层模型底层 OSI OSI OSI OSI的底层包括物理层、数据链路层、网络层。主的底层包括物理层、数据链路层、网络层。主的底层包括物理层、数据链路层、网络层。主的底层包括物理层、数据链路层、网络层。主要功能是实现通信,属于通信子网部分要功能是实现通信,属于通信子网部分要功能是实现通信,属于通信子网部分要功能是实现通信,属于通信子网部分1 1 1 1、物理层、物理层、物理层、物理层(是解决是解决是解决是解决“物理连接物理连接物理连接物理连接”的标准问题的标准问题的标准问题的标准问题)定义:定义:定义:定义:物理层提供机械的、电气的、功能的和规程的物理层提
18、供机械的、电气的、功能的和规程的物理层提供机械的、电气的、功能的和规程的物理层提供机械的、电气的、功能的和规程的 特性,目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间特性,目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间特性,目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间特性,目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间 进行比特传输的物理连接进行比特传输的物理连接进行比特传输的物理连接进行比特传输的物理连接 功能:功能:功能:功能:在两个网络设备之间提供透明的比特流传输在两个网络设备之间提供透明的比特流传输在两个网络设备之间提供透明的比特流传输在两个网络设备之间提供透明的比特流传输 研究内容:研究内容:研究内容:研究内容:
19、物理连接的启动和关闭,正常数据的传物理连接的启动和关闭,正常数据的传物理连接的启动和关闭,正常数据的传物理连接的启动和关闭,正常数据的传 输及维护管理输及维护管理输及维护管理输及维护管理 (1)(1)建立在传输介质之上,不考虑传输介质具体问题,只关心链建立在传输介质之上,不考虑传输介质具体问题,只关心链 路两端物理特性。特性包括:路两端物理特性。特性包括:。机械特性:。机械特性:插头尺寸、各脚位置插头尺寸、各脚位置 。电气特性:。电气特性:表示表示“1 1”和和“0 0”的电压、宽度的电压、宽度 。功能特性:。功能特性:某一根线上出现某一电平所代表的意义某一根线上出现某一电平所代表的意义 。规
20、程特性:。规程特性:不同功能的各种可能事什出现的顺序不同功能的各种可能事什出现的顺序 (2)(2)相关问题相关问题 。数据传输单位。数据传输单位 串行、并行串行、并行 。数据传输方式。数据传输方式 全双工或半双工及同步方式全双工或半双工及同步方式 。服务质量参数。服务质量参数 出错率、可用性、速率和延迟出错率、可用性、速率和延迟 。物理层本身的管理等。物理层本身的管理等 1)1)1)1)物理层包含的含义物理层包含的含义物理层包含的含义物理层包含的含义应用层应用层 7表示层表示层 6会话层会话层 5传输层传输层 4网络层网络层 3数据链路层数据链路层2 物理层物理层 12 2)典型物理层标准接口
21、)典型物理层标准接口)典型物理层标准接口)典型物理层标准接口 (1)EIA RS-232C(1)EIA RS-232C 69 69年提出年提出RS-232CRS-232C。用于。用于数据终端设备数据终端设备(DTE)(DTE)/数据电路端数据电路端 接设备接设备(DCE)(DCE)之间的接口之间的接口 。机械特性。机械特性 25 25芯连接器,芯连接器,DTEDTE为插头,为插头,DCEDCE为插座。为插座。电气特性。电气特性 采用非平衡型电气特性,低于采用非平衡型电气特性,低于-3V-3V为为“1”1”,高于,高于+4V+4V为为 “0”0”,最大,最大20Kbps20Kbps,最长,最长1
22、5m 15m 非平衡传输非平衡传输:所有电路共享一个公用的地线:所有电路共享一个公用的地线 平衡传输:每个主要电路需要两根线,没有公用的地线平衡传输:每个主要电路需要两根线,没有公用的地线 。规程特性。规程特性 RS-232C RS-232C有有1414中不同的接口类型,适合于:单工、半双中不同的接口类型,适合于:单工、半双 工、全双工、同步、异步工、全双工、同步、异步 。RS-232CRS-232C的不足与改进的不足与改进 不足:传输性能低,距离短,速率低不足:传输性能低,距离短,速率低 改进:改进:7777年提出年提出RS-449 RS-449 2 2 2 2、数据链路层、数据链路层、数据
23、链路层、数据链路层(无错的数据传输链路无错的数据传输链路)该层从该层从一条传输链路一条传输链路的角度来解决传输中可靠性的问题,并的角度来解决传输中可靠性的问题,并将将不可靠的物理传输信道变成不可靠的物理传输信道变成无差错无差错、可靠的可靠的数据链路数据链路 n 该层需解决的问题该层需解决的问题 1 1)如何将数据组合成如何将数据组合成帧,并确定帧的顺序,以便拼接帧,并确定帧的顺序,以便拼接 2 2)如何控制帧在物理信道上的传输如何控制帧在物理信道上的传输(流量流量和差错控制和差错控制)3 3)如何调节发送速率,使之与接收方相匹配如何调节发送速率,使之与接收方相匹配 4)如何在两个实体之间提供)
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