1、Version 2.0网络基础网络基础Page 2/31主要内容主要内容v网络模型分层思想网络模型分层思想vOSI参考模型参考模型vTCP/IP参考模型参考模型v数据封装和解封装数据封装和解封装v数据的传输数据的传输Page 3/31教学目的教学目的Datav任务：理解数据如何从一台主机传输任务：理解数据如何从一台主机传输到网络上的另一台主机？到网络上的另一台主机？Page 4/31理论基础理论基础通信通信协议协议协议协议分层分层OSI7OSI7层层模型模型通信的双方需要通信的双方需要“讲讲”相同的语言相同的语言网络通信的过程很复杂，为了降低复杂性网络通信的过程很复杂，为了降低复杂性1974年
2、，年，ISO组织发布了组织发布了OSI参考模型参考模型vTCP/IPTCP/IP参考模型定义了现在建立大多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。数网络时所使用的网络标准与协议。TCP/IPTCP/IP模型模型OSI参考模型太复杂太难实施参考模型太复杂太难实施IBMIBM的的SNASNA、MacMac的的Apple TalkApple Talk、NovellNovell的的NetWareNetWarePage 5/31协议分层协议分层v网络通信的过程很复杂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，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
3、成最初的形式，以便接收者能够阅读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为了降低网络设计的复杂性，将协议进行了分层设计Page 6/31协议分层协议分层v分层设计的意义分层设计的意义 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用要求的不同例如：文件传输或电子邮件服务模块的设计，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不
4、必关心底层通信线路是光纤还是双绞线Page 7/31邮局实例邮局实例写信人写信人邮局邮局运输部门运输部门收信人收信人邮局邮局甲地甲地乙地乙地Page 8/31邮局实例邮局实例v邮局对于写信人来说是下层邮局对于写信人来说是下层v运输部门是邮局的下层运输部门是邮局的下层 下层为上层提供服务下层为上层提供服务v写信人与收信人之间使用相同的语言写信人与收信人之间使用相同的语言v邮局之间的约定邮局之间的约定 同层次之间使用相同的协议同层次之间使用相同的协议Page 9/31OSI的七层框架的七层框架物理层物理层物理层物理层数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层网络层网络层网络层网络层传输层传输层传输层
5、传输层会话层会话层会话层会话层表示层表示层表示层表示层应用层应用层应用层应用层物理层协议物理层协议数据链路层协议数据链路层协议网络层协议网络层协议传输层协议传输层协议会话层协议会话层协议表示层协议表示层协议应用层协议应用层协议 比特比特 帧帧 报文报文TPDUSPDUPPDUAPDU1 接口接口2 接口接口3 接口接口4 接口接口5 接口接口6 接口接口主机主机A主机主机B数据单元数据单元层层Page 10/31OSI的七层框架的七层框架名称名称功能功能实例实例应用层应用层用户接口用户接口HTTPTelnet表示层表示层数据的表现形式、特定功能的实现如数据的表现形式、特定功能的实现如- -加密
6、加密ASCII、EBCDICJPEG会话层会话层对应用会话的管理、同步对应用会话的管理、同步操作系统操作系统/ /应用读取应用读取传输层传输层可靠与不可靠的传输、传输前的错误检测、流可靠与不可靠的传输、传输前的错误检测、流控控TCP、UDP网络层网络层提供逻辑地址、选路提供逻辑地址、选路IP数据链路层数据链路层成帧、用成帧、用MACMAC地址访问媒介、错误检测与修正地址访问媒介、错误检测与修正802.3 / 802.2HDLC物理层物理层设备之间的比特流的传输、物理接口、电气特设备之间的比特流的传输、物理接口、电气特性等性等EIA/TIA-232V.35Page 11/31TCP/IP协议参考
7、模型协议参考模型v TCP/IP是是20世纪世纪70年代中期美国国防部为年代中期美国国防部为ARPANET开发的网络体系结构开发的网络体系结构网络接口层网络接口层互联网层互联网层传输层传输层应用层应用层TCP/IP实际模型实际模型物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层OSI 7层模型层模型会话层会话层表示层表示层应用层应用层传输层传输层互联网层互联网层传输层传输层应用层应用层物理层物理层数据链路层数据链路层TCP/IP 对等模型对等模型Page 12/31应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层传输层传输层 Internet
8、Internet层层网络接口层网络接口层TCP/IP协议参考模型协议参考模型vTCP/IP协议栈协议栈 是由一组不同功能的协议组合在一起构成是由一组不同功能的协议组合在一起构成的协议栈的协议栈 利用一组协议完成利用一组协议完成OSIOSI所实现的功能所实现的功能Page 13/31TCP/IP模型与模型与OSI模型的比较模型的比较v相同点相同点 两者都是以协议栈的概念为基础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协议栈中的协议彼此相互独立 下层对上层提供服务下层对上层提供服务v不同点不同点 OSI是先有模型；是先有模型；TCP/IP是先有协议，后有模型是先有协议，后有模型 OS
9、I适用于各种协议栈；适用于各种协议栈；TCP/IP只适用于只适用于TCP/IP网络网络 层次数量不同层次数量不同 Page 14/31TCP/IP模型与模型与OSI模型的比较模型的比较v OSI层次间存在严格的调用关系，两个（层次间存在严格的调用关系，两个（N）层实体的通）层实体的通信必须通过下一层（信必须通过下一层（N-1）层实体，不能越级，而）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（这种层次关系常被称为“等级等级”关系），因而减少了一关系），因而减少了一些不必要的开销，提高了协议
10、的效率。些不必要的开销，提高了协议的效率。 v OSI只考虑用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互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。而划出一个子层来完成互联作用。而TCP/IP一开始就考虑一开始就考虑到多种异构网的互联问题，并将互联网协议到多种异构网的互联问题，并将互联网协议IP作为作为TCP/IP的重要组成部分。的重要组成部分。 v OSI开始偏重于面向连接的服务，后来才开始制定无连接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，而的服务标
11、准，而TCP/IP一开始就有面向连接和无连接服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。组话音通信都是十分方便的。 Page 15/31TCP/IP模型与模型与OSI模型的比较模型的比较v OSI与与TCP/IP对可靠性的强调也不相同。对对可靠性的强调也不相同。对OSI的面向连的面向连接服务，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误，尤其在数据链路层采用校验、确认和超时重传等措施提
12、供可靠性，而且网络和运输层也有类似技术。而提供可靠性，而且网络和运输层也有类似技术。而TCP/IP则不然，则不然，TCP/IP认为可靠性是端到端的问题，应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
13、高时，甚至连主机也不必进行可靠性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，处理，在这种情况下，TCP/IP网的效率最高。网的效率最高。 Page 16/31TCP/IP模型与模型与OSI模型的比较模型的比较v在两个体系结构中智能的位置也不相同。在两个体系结构中智能的位置也不相同。OSI网网络层提供面向连接的服务，将寻径、流控、顺序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。相纳入网络服务，留给末端主机的事就不多了。相反，反，TCP/IP则要求主机
14、参与几乎所有网络服务，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。所以对入网的主机要求很高。 vOSI开始未考虑网络管理问题，到后来才考虑这开始未考虑网络管理问题，到后来才考虑这个问题，而个问题，而TCP/IP有较好的网络管理有较好的网络管理 Page 17/31TCP/IPTCP/IP中的主流协议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各种应用程序层各种应用程序层SMTPFTPDNSSNMPNFSTFTP由底层网络定义的协议由底层网络定义的协议Ethernet,Token-Ring,FDDI,X.25,Wirles
15、s,ATMPage 18/31数据的封装与解封装过程数据的封装与解封装过程InternetHello!Page 19/31IP包头包头数据的封装与解封装过程数据的封装与解封装过程Hello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 比特比特 帧帧 报文报文段段PDUHelloTCP/UDP头头HelloIP包头包头LLC子层子层TCP/UDP头头HelloIP包头包头LLC子层子层MAC子层子层TCP/UDP头头HelloTCP/UDP头头高层数据高层数据MAC子层子层LLC子层子层FCSPage 20/31IP包头包头数据的封装与解封装过程数
16、据的封装与解封装过程Hello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 比特比特 帧帧 报文报文段段PDUHelloTCP/UDP头头HelloIP包头包头LLC子层子层MAC子层子层TCP/UDP头头HelloIP包头包头LLC子层子层MAC子层子层FCSTCP/UDP头头HelloTCP/UDP头头高层数据高层数据LLC子层子层Page 21/31数据在网络上传输的过程数据在网络上传输的过程1.04.01.3E04.3S02.2E02.1S04.14.21.11.2Router1Router2Data主机主机1.1要发送数据到要发送数据到
17、4.2，首先对数据进行首先对数据进行封装封装路由表路由表网段网段接口接口1.0E02.0S04.0S0路由表路由表网段网段接口接口1.0S02.0S04.0E0Page 22/31数据在网络上传输的过程数据在网络上传输的过程MAC表表MAC接口接口AAS0/1BBS0/2CCS0/241.04.01.3E04.3S02.2E02.1S04.14.21.11.2Router1Router2Data交换机接收到数据，查交换机接收到数据，查看数据包中的目标看数据包中的目标MAC地址为地址为CC，查找，查找MAC表表PC1PC2PC3PC4Page 23/31数据在网络上传输的过程数据在网络上传输的过
18、程路由表路由表网段网段接口接口1.0E02.0S04.0S01.04.01.3E04.3S02.2E02.1S04.14.21.11.2Router1Router2Data路由器接收到数据，查路由器接收到数据，查看数据包中的目标地址看数据包中的目标地址为为4.2，查找路由表，查找路由表路由表路由表网段网段接口接口1.0S02.0S04.0E0Page 24/31数据在网络上传输的过程数据在网络上传输的过程1.04.01.3E04.3S02.2E02.1S04.14.21.11.2Router1Router2Data路由器路由器1根据路由表转根据路由表转发数据到发数据到S0口口路由表路由表网段网
19、段接口接口1.0E02.0S04.0S0路由表路由表网段网段接口接口1.0S02.0S04.0E0Page 25/31数据在网络上传输的过程数据在网络上传输的过程1.04.01.3E04.3S02.2E02.1S04.14.21.11.2Router1Router2Data路由器路由器2接收到数据包，接收到数据包，查看数据包的目标地址，查看数据包的目标地址，并查找路由表并查找路由表路由表路由表网段网段接口接口1.0E02.0S04.0S0路由表路由表网段网段接口接口1.0S02.0S04.0E0Page 26/31数据在网络上传输的过程数据在网络上传输的过程1.04.01.3E04.3S02.
20、2E02.1S04.14.21.11.2Router1Router2Data路由器路由器2根据路由表转根据路由表转发数据到发数据到E0口口路由表路由表网段网段接口接口1.0E02.0S04.0S0路由表路由表网段网段接口接口1.0S02.0S04.0E0主机主机4.2接收到数据包接收到数据包Page 27/31总结总结v 课程采用的教学方法：课程采用的教学方法：v 整个课程采用任务驱动教学法整个课程采用任务驱动教学法-提出任务（数据传输过程的理解）提出任务（数据传输过程的理解）-讲解理论（讲解理论（OSI参考模型和参考模型和TCP/IP模型、数据封装解封）模型、数据封装解封）-任务分解（数据如何从主机传给交换机、交换机如何给路任务分解（数据如何从主机传给交换机、交换机如何给路由器由器-路由器之间传输路由器之间传输-数据交给目的地主机）数据交给目的地主机）v 案例法案例法邮局案例邮局案例v 问题教学法（利用提问启发引导）问题教学法（利用提问启发引导）数据传输过程的提数据传输过程的提问问v 动画演示动画演示课件中的动画课件中的动画
