数据通信与网络标准化 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 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 课程议题 OSI七层参考模型概述 计算机网络介绍 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 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 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 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 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 ftp smtp pop3 telnet dns等 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 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 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 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 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 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 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 课程议题 数据封装和拆封过程 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 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 数据通信过程 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 数据的接收 报文拆封 课程议题 TCP IP协议栈 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 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 IP ICMP IGMP RARP ARP UDP TCP 各种应用程序层 SMTP FTP DNS SNMP NFS TFTP 由底层网络定义的协议 Ethernet Token Ring FDDI X 25 Wirless ATM 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 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 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 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 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 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 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 1028 23 DP 101 Seq 301 Ack SP 客户端A 服务器B 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 发送方 ACK5Windowsize 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 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 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 IP ICMP IGMP RARP ARP 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 TTL值为 丢弃该数据包 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 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 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 源地址 帧检测序列 类型 目的地址 可变 2 6 6 4 XXXXXXXXXXXX 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 课程回顾 OSI七层参考模型概述数据封装和拆封过程TCP IP协议栈 课后习题 1 OSI七层模型中表示层的功能有哪些 2 TCP协议和UDP协议的区别有哪些 3 简述OSI七层模型中传输层 网络层 数据链路层的功能和它们进行数据封装时头部信息 4 TCP IP协议栈和OSI七层模型之间的区别 5 IP地址与MAC地址的区别是什么 6 ARP协议的工作原理 7 TCP三次握手的过程 8 请问端口号的作用是什么 请问当一台客户端主机访问互联网某服务器的WEB服务时 传输层封装的源端口 目的端口分别是什么