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计算机网络数据模型图

发布时间: 2023-03-31 08:02:03

① 写出计算机网络OSI模型的七个层次,并简述个层的作用

看来你很需要 本来不回答0分的
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网络协议设计者不应当设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整的细节,而应把通信问题划分成多个小问题,然后为每一个小问题设计一个单独的协议。这样做使得每个协议的设计、分析、时限和测试比较容易。协议划分的一个主要原则是确保目标系统有效且效率高。为了提高效率,每个协议只应该注意没有被其他协议处理过的那部分通信问题;为了主协议的实现更加有效,协议之间应该能够共享特定的数据结构;同时这些协议的组合应该能处理所有可能的硬件错误以及其它异常情况。为了保证这些协议工作的协同性,应当将协议设计和开发成完整的、协作的协议系列(即协议族),而不是孤立地开发每个协议。
在网络历史的早期,国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)共同出版了开放系统互联的七层参考模型。一台计算机操作系统中的网络过程包括从应用请求(在协议栈的顶部)到网络介质(底部) ,OSI参考模型把功能分成七个分立的层次。图2.1表示了OSI分层模型。

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│ 应用层 │←第七层
├—————┤
│ 表示层 │
├—————┤
│ 会话层 │
├—————┤
│ 传输层 │
├—————┤
│ 网络层 │
├—————┤
│数据链路层│
├—————┤
│ 物理层 │←第一层
└—————┘
图2.1 OSI七层参考模型

OSI模型的七层分别进行以下的操作:

第一层??物理层
第一层负责最后将信息编码成电流脉冲或其它信号用于网上传输。它由计算机和网络介质之间的实际界面组成,可定义电气信号、符号、线的状态和时钟要求、数据编码和数据传输用的连接器。如最常用的RS-232规范、10BASE-T的曼彻斯特编码以及RJ-45就属于第一层。所有比物理层高的层都通过事先定义好的接口而与它通话。如以太网的附属单元接口(AUI),一个DB-15连接器可被用来连接层一和层二。
第二层??数据链路层
数据链路层通过物理网络链路提供可靠的数据传输。不同的数据链路层定义了不同的网络和协议特征,其中包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。物理编址(相对应的是网络编址)定义了设备在数据链路层的编址方式;网络拓扑结构定义了设备的物理连接方式,如总线拓扑结构和环拓扑结构;错误校验向发生传输错误的上层协议告警;数据帧序列重新整理并传输除序列以外的帧;流控可能延缓数据的传输,以使接收设备不会因为在某一时刻接收到超过其处理能力的信息流而崩溃。数据链路层实际上由两个独立的部分组成,介质存取控制(Media Access Control,MAC)和逻辑链路控制层(Logical Link Control,LLC)。MAC描述在共享介质环境中如何进行站的调度、发生和接收数据。MAC确保信息跨链路的可靠传输,对数据传输进行同步,识别错误和控制数据的流向。一般地讲,MAC只在共享介质环境中才是重要的,只有在共享介质环境中多个节点才能连接到同一传输介质上。IEEE MAC规则定义了地址,以标识数据链路层中的多个设备。逻辑链路控制子层管理单一网络链路上的设备间的通信,IEEE 802.2标准定义了LLC。LLC支持无连接服务和面向连接的服务。在数据链路层的信息帧中定义了许多域。这些域使得多种高层协议可以共享一个物理数据链路。
第三层??网络层
网络层负责在源和终点之间建立连接。它一般包括网络寻径,还可能包括流量控制、错误检查等。相同MAC标准的不同网段之间的数据传输一般只涉及到数据链路层,而不同的MAC标准之间的数据传输都涉及到网络层。例如IP路由器工作在网络层,因而可以实现多种网络间的互联。
第四层??传输层
传输层向高层提供可靠的端到端的网络数据流服务。传输层的功能一般包括流控、多路传输、虚电路管理及差错校验和恢复。流控管理设备之间的数据传输,确保传输设备不发送比接收设备处理能力大的数据;多路传输使得多个应用程序的数据可以传输到一个物理链路上;虚电路由传输层建立、维护和终止;差错校验包括为检测传输错误而建立的各种不同结构;而差错恢复包括所采取的行动(如请求数据重发),以便解决发生的任何错误。传输控制协议(TCP)是提供可靠数据传输的TCP/IP协议族中的传输层协议。
第五层??会话层
会话层建立、管理和终止表示层与实体之间的通信会话。通信会话包括发生在不同网络应用层之间的服务请求和服务应答,这些请求与应答通过会话层的协议实现。它还包括创建检查点,使通信发生中断的时候可以返回到以前的一个状态。
第六层??表示层
表示层提供多种功能用于应用层数据编码和转化,以确保以一个系统应用层发送的信息可以被另一个系统应用层识别。表示层的编码和转化模式包括公用数据表示格式、性能转化表示格式、公用数据压缩模式和公用数据加密模式。
公用数据表示格式就是标准的图像、声音和视频格式。通过使用这些标准格式,不同类型的计算机系统可以相互交换数据;转化模式通过使用不同的文本和数据表示,在系统间交换信息,例如ASCII(American Standard Code for Information Interchange,美国标准信息交换码);标准数据压缩模式确保原始设备上被压缩的数据可以在目标设备上正确的解压;加密模式确保原始设备上加密的数据可以在目标设备上正确地解密。
表示层协议一般不与特殊的协议栈关联,如QuickTime是Applet计算机的视频和音频的标准,MPEG是ISO的视频压缩与编码标准。常见的图形图像格式PCX、GIF、JPEG是不同的静态图像压缩和编码标准。
第七层??应用层
应用层是最接近终端用户的OSI层,这就意味着OSI应用层与用户之间是通过应用软件直接相互作用的。注意,应用层并非由计算机上运行的实际应用软件组成,而是由向应用程序提供访问网络资源的API(Application Program Interface,应用程序接口)组成,这类应用软件程序超出了OSI模型的范畴。应用层的功能一般包括标识通信伙伴、定义资源的可用性和同步通信。因为可能丢失通信伙伴,应用层必须为传输数据的应用子程序定义通信伙伴的标识和可用性。定义资源可用性时,应用层为了请求通信而必须判定是否有足够的网络资源。在同步通信中,所有应用程序之间的通信都需要应用层的协同操作。
OSI的应用层协议包括文件的传输、访问及管理协议(FTAM) ,以及文件虚拟终端协议(VIP)和公用管理系统信息(CMIP)等。

2.2 TCP/IP分层模型

TCP/IP分层模型(TCP/IP Layening Model)被称作因特网分层模型(Internet Layering Model)、因特网参考模型(Internet Reference Model)。图2.2表示了TCP/IP分层模型的四层。
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│ ││D│F│W│F│H│G│T│I│S│U│ │
│ ││N│I│H│T│T│O│E│R│M│S│其│
│第四层,应用层 ││S│N│O│P│T│P│L│C│T│E│ │
│ ││ │G│I│ │P│H│N│ │P│N│ │
│ ││ │E│S│ │ │E│E│ │ │E│它│
│ ││ │R│ │ │ │R│T│ │ │T│ │
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│第三层,传输层 ││ TCP │ UDP │
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│ ││ │ICMP│ │
│第二层,网间层 ││ └————┘ │
│ ││ IP │
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│第一层,网络接口││ARP/RARP │ 其它 │
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图2.2 TCP/IP四层参考模型
TCP/IP协议被组织成四个概念层,其中有三层对应于ISO参考模型中的相应层。ICP/IP协议族并不包含物理层和数据链路层,因此它不能独立完成整个计算机网络系统的功能,必须与许多其他的协议协同工作。
TCP/IP分层模型的四个协议层分别完成以下的功能:
第一层??网络接口层
网络接口层包括用于协作IP数据在已有网络介质上传输的协议。实际上TCP/IP标准并不定义与ISO数据链路层和物理层相对应的功能。相反,它定义像地址解析协议(Address Resolution Protocol,ARP)这样的协议,提供TCP/IP协议的数据结构和实际物理硬件之间的接口。
第二层??网间层
网间层对应于OSI七层参考模型的网络层。本层包含IP协议、RIP协议(Routing Information Protocol,路由信息协议),负责数据的包装、寻址和路由。同时还包含网间控制报文协议(Internet Control Message Protocol,ICMP)用来提供网络诊断信息。
第三层??传输层
传输层对应于OSI七层参考模型的传输层,它提供两种端到端的通信服务。其中TCP协议(Transmission Control Protocol)提供可靠的数据流运输服务,UDP协议(Use Datagram Protocol)提供不可靠的用户数据报服务。
第四层??应用层
应用层对应于OSI七层参考模型的应用层和表达层。因特网的应用层协议包括Finger、Whois、FTP(文件传输协议)、Gopher、HTTP(超文本传输协议)、Telent(远程终端协议)、SMTP(简单邮件传送协议)、IRC(因特网中继会话)、NNTP(网络新闻传输协议)等,这也是本书将要讨论的重点。

② osi参考模型分为几层

OSI参考模型分为7层:物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层和应用层。

各层功能:物理连接、传送数据、及时传送、可靠传输数据、维护机制、解压缩数据、接口服务。

OSI,即开放式系统互联。 一般都叫OSI参考模型,OSI参考模型是一个具有七层结构的体系模型。发送和接收信息所涉及的内容和相应的设备称为实体。OSI的每一层都包含多个实体,处于同一层的实体称为对等实体。

OSI参考模型较为理想化,过分模块化使处理变得更加沉重,每个模块不得不实现相似的处理逻辑。虽然OSI存在这样或那样的问题,但OSI参考模型对通信中必要的功能做了很好的归纳,理解它有助于学习更深的计算机网络知识。

OSI参考模型与TCP/IP模型各自层与层之间关系相似。每一层都只与自己相邻的上下两层直接通信,下层通过服务访问点为上一层提供服务。当接受数据时,数据是自下而上传输;当发送数据时,数据则是自上向下传输的。

在这一点上TCP/IP参考模型与OSI参考模型是一致的。只是TCP/IP参考模型相比OSI参考模型少了会话层协议数据单元(SPDU)和表示层协议数据单元(PPDU)。

③ osi七层模型是什么解释一下好吗

OSI七层模型介绍
OSI是一个开放性的通行系统互连参考模型,他是一个定义的非常好的协议规范。OSI模型有7层结构,每层都可以有几个子层。下面我简单的介绍一下这7层及其功能。

OSI的7层从上到下分别是

7 应用层
6 表示层
5 会话层
4 传输层
3 网络层
2 数据链路层
1 物理层

其中高层,既7、6、5、4层定义了应用程序的功能,下面3层,既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。下面我给大家介绍一下这7层的功能:

(1)应用层:与其他计算机进行通讯的一个应用,它是对应应用程序的通信服务的。例如,一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码,从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是,如果添加了一个传输文件的选项,那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例:telnet,HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。

(2)表示层:这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如,FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。如果选择二进制,那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASII格式,发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。示例:加密,ASII等。

(3)会话层:他定义了如何开始、控制和结束一个会话,包括对多个双向小时的控制和管理,以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用,从而使表示层看到的数据是连续的,在某些情况下,如果表示层收到了所有的数据,则用数据代表表示层。示例:RPC,SQL等。

(4)传输层:这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议,及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用,还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例:TCP,UDP,SPX。

(5)网络层:这层对端到端的包传输进行定义,他定义了能够标识所有结点的逻辑地址,还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质,网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例:IP,IPX等。

(6)数据链路层:他定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的歌种介质有关。做弯示例:ATM,FDDI等。

(7)物理层:OSI的物理层规范是有关传输介质的特性标准,这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。连接头、针、针的使用、电流、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例:Rj45,802.3等。

OSI分层的优点:

(1)人们可以很容易的讨论和学习协议的规范细节。

(2)层间的标准接口方便了工程模块化。

(3)创建了一个更好的互连环境。

(4)降低了复杂度,使程序更容易修改,产品开发的速度更快。

(前仔5)每层利用紧邻的下层服务,更容易记住个层的功能。

大多数的计算机网络都采用层次式结构,即将一个计算机网络分为若干层次,处在高层次的系统仅是利用较低层次的系统提供的接口和功能,不需了解低层实现该功能所采用的算法和协议;较低层次也仅是使用从高层系统传送来的参数,这就是层次间的无关性。因为有了这种无关性,层次间的每个模块可以用一个新的模块取代,只要新的模块与旧的模块具有相同的功能和接口,即使它们使用的算法和协议都不一样。

网络中的计算机与终端间要想正确的传送信息和数据,必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则,这种约定或规则称做协议。网络协议慧胡汪主要有三个组成部分:

1、语义:

是对协议元素的含义进行解释,不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。例如需要发出何种控制信息、完成何种动作及得到的响应等。

2、语法:

将若干个协议元素和数据组合在一起用来表达一个完整的内容所应遵循的格式,也就是对信息的数据结构做一种规定。例如用户数据与控制信息的结构与格式等。

3、时序:

对事件实现顺序的详细说明。例如在双方进行通信时,发送点发出一个数据报文,如果目标点正确收到,则回答源点接收正确;若接收到错误的信息,则要求源点重发一次。

70年代以来,国外一些主要计算机生产厂家先后推出了各自的网络体系结构,但它们都属于专用的。
为使不同计算机厂家的计算机能够互相通信,以便在更大的范围内建立计算机网络,有必要建立一个国际范围的网络体系结构标准。

国际标准化组织ISO 于1981年正式推荐了一个网络系统结构----七层参考模型,叫做开放系统互连模型(Open System Interconnection,OSI)。由于这个标准模型的建立,使得各种计算机网络向它靠拢, 大大推动了网络通信的发展。

OSI 参考模型将整个网络通信的功能划分为七个层次,见图1。它们由低到高分别是物理层(PH)、链路层(DL)、网络层(N)、传输层(T)、会议层(S)、表示层(P)、应用层(A)。每层完成一定的功能,每层都直接为其上层提供服务,并且所有层次都互相支持。第四层到第七层主要负责互操作性,而一层到三层则用于创造两个网络设备间的物理连接.

1.物理层

物理层是OSI的第一层,它虽然处于最底层,却是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备,为数据传输提供可靠的环境。

1.1媒体和互连设备

物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。通信用的互连设备指DTE和DCE间的互连设备。DTE既数据终端设备,又称物理设备,如计算机、终端等都包括在内。而DCE则是数据通信设备或电路连接设备,如调制解调器等。数据传输通常是经过DTE——DCE,再经过DCE——DTE的路径。互连设备指将DTE、DCE连接起来的装置,如各种插头、插座。LAN中的各种粗、细同轴电缆、T型接、插头,接收器,发送器,中继器等都属物理层的媒体和连接器。

1.2物理层的主要功能

1.2.1为数据端设备提供传送数据的通路,数据通路可以是一个物理媒体,也可以是多个物理媒体连接而成.一次完整的数据传输,包括激活物理连接,传送数据,终止物理连接.所谓激活,就是不管有多少物理媒体参与,都要在通信的两个数据终端设备间连接起来,形成一条通路.

1.2.2传输数据.物理层要形成适合数据传输需要的实体,为数据传送服务.一是要保证数据能在其上正确通过,二是要提供足够的带宽(带宽是指每秒钟内能通过的比特(BIT)数),以减少信道上的拥塞.传输数据的方式能满足点到点,一点到多点,串行或并行,半双工或全双工,同步或异步传输的需要.

1.3物理层的一些重要标准

物理层的一些标准和协议早在OSI/TC97/C16 分技术委员会成立之前就已制定并在应用了,OSI也制定了一些标准并采用了一些已有的成果.下面将一些重要的标准列出,以便读者查阅.ISO2110:称为"数据通信----25芯DTE/DCE接口连接器和插针分配".它与EIA(美国电子工
业协会)的"RS-232-C"基本兼容。ISO2593:称为"数据通信----34芯DTE/DCE----接口连接器和插针分配"。ISO4092:称为"数据通信----37芯DTE/DEC----接口连接器和插针分配".与EIARS-449兼容。CCITT V.24:称为"数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备之间的接口电路定义表".其功能与EIARS-232-C及RS-449兼容于100序列线上.

2.数据链路层

数据链路可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终端设备间的数据通信提供传输媒体及其连接.媒体是长期的,连接是有生存期的.在连接生存期内,收发两端可以进行不等的一次或多次数据通信.每次通信都要经过建立通信联络和拆除通信联络两过程.这种建立起来的数据收发关系就叫作数据链路.而在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错,为了弥补物理层上的不足,为上层提供无差错的数据传输,就要能对数据进行检错和纠错.数据链路的建立,拆除,对数据的检错,纠错是数据链路层的基本任务。

2.1链路层的主要功能

链路层是为网络层提供数据传送服务的,这种服务要依靠本层具备的功能来实现。链路层应具备如下功能:

2.1.1链路连接的建立,拆除,分离。

2.1.2帧定界和帧同步。链路层的数据传输单元是帧,协议不同,帧的长短和界面也有差别,但无论如何必须对帧进行定界。

2.1.3顺序控制,指对帧的收发顺序的控制。

2.1.4差错检测和恢复。还有链路标识,流量控制等等.差错检测多用方阵码校验和循环码校验来检测信道上数据的误码,而帧丢失等用序号检测.各种错误的恢复则常靠反馈重发技术来完成。

2.2数据链路层的主要协议

数据链路层协议是为发对等实体间保持一致而制定的,也为了顺利完成对网络层的服务。主要协议如下:

2.2.1ISO1745--1975:"数据通信系统的基本型控制规程".这是一种面向字符的标准,利用10个控制字符完成链路的建立,拆除及数据交换.对帧的收发情况及差错恢复也是靠这些字符来完成.ISO1155, ISO1177, ISO2626, ISO2629等标准的配合使用可形成多种链路控制和数据传输方式.

2.2.2ISO3309--1984:称为"HDLC 帧结构".ISO4335--1984:称为"HDLC 规程要素 ".ISO7809--1984:称为"HDLC 规程类型汇编".这3个标准都是为面向比特的数据传输控制而制定的.有人习惯上把这3个标准组合称为高级链路控制规程.

2.2.3ISO7776:称为"DTE数据链路层规程".与CCITT X.25LAB"平衡型链路访问规程"相兼容.

2.3链路层产品

独立的链路产品中最常见的当属网卡,网桥也是链路产品。MODEM的某些功能有人认为属于链路层,对些还有争议.数据链路层将本质上不可靠的传输媒体变成可靠的传输通路提供给网络层。在IEEE802.3情况下,数据链路层分成了两个子层,一个是逻辑链路控制,另一个是媒体访问控制。下图所示为IEEE802.3LAN体系结构。

AUI=连接单元接口 PMA=物理媒体连接
MAU=媒体连接单元 PLS=物理信令
MDI=媒体相关接口

3.网络层

网络层的产生也是网络发展的结果.在联机系统和线路交换的环境中,网络层的功能没有太大意义.当数据终端增多时.它们之间有中继设备相连.此时会出现一台终端要求不只是与唯一的一台而是能和多台终端通信的情况,这就是产生了把任意两台数据终端设备的数据链接起来的问题,也就是路由或者叫寻径.另外,当一条物理信道建立之后,被一对用户使用,往往有许多空闲时间被浪费掉.人们自然会希望让多对用户共用一条链路,为解决这一问题就出现了逻辑信道技术和虚拟电路技术.

3.1网络层主要功能

网络层为建立网络连接和为上层提供服务,应具备以下主要功能:

3.1.1路由选择和中继.

3.1.2激活,终止网络连接.

3.1.3在一条数据链路上复用多条网络连接,多采取分时复用技术 .

3.1.4差错检测与恢复.

3.1.5排序,流量控制.

3.1.6服务选择.

3.1.7网络管理.

3.2网络层标准简介

网络层的一些主要标准如下:

3.2.1 ISO.DIS8208:称为"DTE用的X.25分组级协议"

3.2.2 ISO.DIS8348:称为"CO 网络服务定义"(面向连接)

3.2.3 ISO.DIS8349:称为"CL 网络服务定义"(面向无连接)

3.2.4 ISO.DIS8473:称为"CL 网络协议"

3.2.5 ISO.DIS8348:称为"网络层寻址"

3.2.6 除上述标准外,还有许多标准。这些标准都只是解决网络层的部分功能,所以往往需要在网络层中同时使用几个标准才能完成整个网络层的功能.由于面对的网络不同,网络层将会采用不同的标准组合.

在具有开放特性的网络中的数据终端设备,都要配置网络层的功能.现在市场上销售的网络硬设备主要有网关和路由器.

4.传输层

传输层是两台计算机经过网络进行数据通信时,第一个端到端的层次,具有缓冲作用。当网络层服务质量不能满足要求时,它将服务加以提高,以满足高层的要求;当网络层服务质量较好时,它只用很少的工作。传输层还可进行复用,即在一个网络连接上创建多个逻辑连接。 传输层也称为运输层.传输层只存在于端开放系统中,是介于低3层通信子网系统和高3层之间的一层,但是很重要的一层.因为它是源端到目的端对数据传送进行控制从低到高的最后一层.

有一个既存事实,即世界上各种通信子网在性能上存在着很大差异.例如电话交换网,分组交换网,公用数据交换网,局域网等通信子网都可互连,但它们提供的吞吐量,传输速率,数据延迟通信费用各不相同.对于会话层来说,却要求有一性能恒定的界面.传输层就承担了这一功能.它采用分流/合流,复用/介复用技术来调节上述通信子网的差异,使会话层感受不到.

此外传输层还要具备差错恢复,流量控制等功能,以此对会话层屏蔽通信子网在这些方面的细节与差异.传输层面对的数据对象已不是网络地址和主机地址,而是和会话层的界面端口.上述功能的最终目的是为会话提供可靠的,无误的数据传输.传输层的服务一般要经历传输连接建立阶段,数据传送阶段,传输连接释放阶段3个阶段才算完成一个完整的服务过程.而在数据传送阶段又分为一般数据传送和加速数据传送两种。传输层服务分成5种类型.基本可以满足对传送质量,传送速度,传送费用的各种不同需要.传输层的协议标准有以下几种:

4.1 ISO8072:称为"面向连接的传输服务定义"

4.2 ISO8072:称为"面向连接的传输协议规范"

5.会话层
会话层提供的服务可使应用建立和维持会话,并能使会话获得同步。会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。会话层,表示层,应用层构成开放系统的高3层,面对应用进程提供分布处理,对话管理,信息表示,恢复最后的差错等.

会话层同样要担负应用进程服务要求,而运输层不能完成的那部分工作,给运输层功能差距以弥补.主要的功能是对话管理,数据流同步和重新同步。要完成这些功能,需要由大量的服务单元功能组合,已经制定的功能单元已有几十种.现将会话层主要功能介绍如下.

5.1为会话实体间建立连接。为给两个对等会话服务用户建立一个会话连接,应该做如下几项工作:

5.1.1将会话地址映射为运输地址

5.1.2选择需要的运输服务质量参数(QOS)

5.1.3对会话参数进行协商

5.1.3识别各个会话连接

5.1.4传送有限的透明用户数据

5.2数据传输阶段

这个阶段是在两个会话用户之间实现有组织的,同步的数据传输.用户数据单元为SSDU,而协议数据单元为SPDU.会话用户之间的数据传送过程是将SSDU转变成SPDU进行的.

5.3连接释放

连接释放是通过"有序释放","废弃","有限量透明用户数据传送"等功能单元来释放会话连接的.会话层标准为了使会话连接建立阶段能进行功能协商,也为了便于其它国际标准参考和引用,定义了12种功能单元.各个系统可根据自身情况和需要,以核心功能服务单元为基础,选配其他功能单元组成合理的会话服务子集.会话层的主要标准有"DIS8236:会话服务定义"和"DIS8237:会话协议规范".

6.表示层

表示层的作用之一是为异种机通信提供一种公共语言,以便能进行互操作。这种类型的服务之所以需要,是因为不同的计算机体系结构使用的数据表示法不同。例如,IBM主机使用EBCDIC编码,而大部分PC机使用的是ASCII码。在这种情况下,便需要会话层来完成这种转换。

通过前面的介绍,我们可以看出,会话层以下5层完成了端到端的数据传送,并且是可靠,无差错的传送.但是数据传送只是手段而不是目的,最终是要实现对数据的使用.由于各种系统对数据的定义并不完全相同,最易明白的例子是键盘,其上的某些键的含义在许多系统中都有差异.这自然给利用其它系统的数据造成了障碍.表示层和应用层就担负了消除这种障碍的任务.

对于用户数据来说,可以从两个侧面来分析,一个是数据含义被称为语义,另一个是数据的表示形式,称做语法.像文字,图形,声音,文种,压缩,加密等都属于语法范畴.表示层设计了3类15种功能单位,其中上下文管理功能单位就是沟通用户间的数据编码规则,以便双方有一致的数据形式,能够互相认识.ISO表示层为服务,协议,文本通信符制定了DP8822,DP8823,DIS6937/2等一系列标准.

7.应用层

应用层向应用程序提供服务,这些服务按其向应用程序提供的特性分成组,并称为服务元素。有些可为多种应用程序共同使用,有些则为较少的一类应用程序使用。应用层是开放系统的最高层,是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时,完成一系列业务处理所需的服务.其服务元素分为两类:公共应用服务元素CASE和特定应用服务元素SASE.CASE提供最基本的服务,它成为应用层中任何用户和任何服务元素的用户,主要为应用进程通信,分布系统实现提供基本的控制机制.特定服务SASE则要满足一些特定服务,如文卷传送,访问管理,作业传送,银行事务,订单输入等.

这些将涉及到虚拟终端,作业传送与操作,文卷传送及访问管理,远程数据库访问,图形核心系统,开放系统互连管理等等.应用层的标准有DP8649"公共应用服务元素",DP8650"公共应用服务元素用协议",文件传送,访问和管理服务及协议.

讨论:OSI七层模型是一个理论模型,实际应用则千变万化,因此更多把它作为分析、评判各种网络技术的依据;对大多数应用来说,只将它的协议族(即协议堆栈)与七层模型作大致的对应,看看实际用到的特定协议是属于七层中某个子层,还是包括了上下多层的功能。

这样分层的好处有:

1.使人们容易探讨和理解协议的许多细节。

2.在各层间标准化接口,允许不同的产品只提供各层功能的一部分,(如路由器在一到三层),或者只提供协议功能的一部分。(如Win95中的Microsoft TCP/IP)

3. 创建更好集成的环境。

4. 减少复杂性,允许更容易编程改变或快速评估。

5. 用各层的headers和trailers排错。

6.较低的层为较高的层提供服务。

7. 把复杂的网络划分成为更容易管理的层。

④ 局域网参考模型由哪几层组成

局域网是一个通信网,只涉及到相当于OSI/RM通信子网的功能。由于内部大多采用共享信道的技术,所以局域网通常不单独设立网络层。局域网的高层功能由具体的局域网操作系统来实现。
IEEE 802标准的局域网参考模型与OSI/RM的对应关系,该模型包括了OSI/RM最低两层(物理层和链路层)的功能,也包括网间互连的高层戚拆功能和管理功能。从图中可见,OSI/RM的数据链路层功能,在局域网参考模型中被分成媒体访问控制MAC(Medium Access Control)和逻辑链路控乱稿制LLC(Logical Link Control)两个子层。
在OSI/RM中,物理层、数据链路层和网络层使计算机网络具有报文分组转接的功能。对于局域网来说,物理层是必需的,它负责体现机械、电气和过程方面的特性,以建立、维持和拆除物理链路;数据链路层也是必需的,它负责把不可靠的传输信道转换成可靠的传输信道,传送带有校验的数据帧,采用差错控制和帧确认技术。
但是,局域网中的多个设备一般共享公共传输媒体,在设备之间传输数据时,首先要解决由哪些设备占有媒体的问题。所以局域网的数据链路层必须设置媒体访问控制功能。高陪枣由于局域网采用的媒体有多种,对应的媒体访问控制方法也有多种,为了使数据帧的传送独立于所采用的物理媒体和媒体访问控制方法,IEEE 802 标准特意把 LLC 独立出来形成一具单独子层,使用权LLC子层与媒体无关,仅让MAC子层依赖于物理媒体和媒体访问控制方法。
由于穿越局域网的链路只有一条,不需要设立路由器选择和流量控制功能,如网络层中的分级寻址、排序、流量控制、差错控制功能都可以放在数据链路层中实现。因此,局域网中可以不单独设置网络层。当局限于一个局域网时,物理层和链路层就能完成报文分组转接的功能。但当涉及网络互连时,报文分组就必须经过多条链路才能到达目的地,此时就必须专门设置一个层次来完成网络层的功能,在职IEEE 802 标准中灾一层被称为网际层。
在参考模型中,每个实体和另一个系统和同等实体按协议进行通信;而一个系统中上下层之间的通信,则通过接口进行,并用服务访问点SAP(Server Access Point) 来定义接口。为了对多个高层实体提供支持,在LLC层的顶部有多个LLC服务访问点(LSAP),为图中的实体A和B提供接口端;在网际层的顶部有多个网间服务访问点(NSAP),为实体C、D和E提供接口端;媒体访问控制服务访问点(MSAP)向LLC实体提供单个接口端。
LLC子层中规定了无确认无连接、有确认无连接和面向连接三种类型的链路服务。无确认城无连接服务是一促数据报服务,信息帧在LLC实体间交换时,无需在同等层实体间事先建立逻辑链路,对这种LLC帧进行确认外,其它类似于无确认无连接服务;面向连接服务提供访问点之间的虚电路服务,在任何住处帧交换前,一对LLC实体之间必须建立逻辑路,在数据传送过程中,信息帧依次发送,并提供差错恢复和流量控制功能。
MAC子层在支持LLC层完成毁灭体访问控制功能时,可以提供多个可供选择的毁灭体访问控制方式。使用MSAP支持LLC子层悍,MAC子层实现帧的寻址和识别。MAC到MAC的操作通过同等层协议来进行MAC还产生帧检验序列和完成帧检验等功能。

⑤ 计算机网络模型(OSI & TCP/IP)

开放式系统互联模型 (英语: O pen  S ystem  I nterconnection Model,缩写:OSI;简称为 OSI模型 )是一种 概念模型 ,由 国际标准化组织 提出,一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。7层中按照功能可分为资源子网和通信子网。每层提取一个字简记为“物联网书会使用”

根据建议X.200,OSI将计算机网络体系结构划分为以下七层,标有1~7,第1层在底部。 现“OSI/RM”是 英文 “Open Systems Interconnection Reference Model”的缩写。

应用层(Application Layer)提供为应用软件而设的接口,以设置与另一应用软件之间的通信。例如:HTTP、HTTPS、FTP、Telnet、SSH、SMTP、POP3等。所有能与用户交互产生网络流量的程序都在这一层。

表达层(Presentation Layer)把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式。用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式(语法和语义)。有如下功能:

😊数据格式变换(比特流解析成图片...)

😊数据加密解密

😊数据压缩与恢复

会话层(Session Layer)负责在数据传输中设置和维护计算机网络中两台计算机之间的通信连接。向表示层用户实体/用户进程提供 建立连接 并在连接上 有序 的 传输 数据。这是会话,也是建立同步(SYN)。功能如下:

》建立、管理、终止会话

》使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信,实现数据同步。(适用于传输大文件)

传输层(Transport Layer)把传输表头(TH)加至数据以形成数据包。传输表头包含了所使用的协议等发送信息。例如:传输控制协议(TCP)、用户数据报协议( UDP) 等。负责主机中两个进程的通信,即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报。功能如下:

👍可靠传输、不可靠传输

👍差错控制

👍流量控制

👍复用分用  

网络层(Network Layer)决定数据的路径选择和转寄,将网络表头(NH)加至数据包,以形成报文。网络表头包含了网络数据。例如:互联网协议(IP)、ICMP、IGMP……等。主要任务是将分组从源端传递到目的端,为分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层的传输单位是数据报。功能有:

😎路由选择

😎流量控制

😎差错控制

😎拥塞控制(若所有节点来不及接受分组而要大量丢弃分组的话,网络处于拥塞状态)

主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。这层传输单位为帧。

数据链路层(Data Link Layer)负责网络寻址、错误侦测和改错。当表头和表尾被加至数据包时,会形成 信息框 (Data Frame)。数据链表头(DLH)是包含了物理地址和错误侦测及改错的方法。数据链表尾(DLT)是一串指示数据包末端的字符串。例如以太网、无线局域网(Wi-Fi)和通用分组无线服务(GPRS)等。

分为两个子层:逻辑链路控制(logical link control,LLC)子层和介质访问控制(Media access control,MAC)子层。功能有:

😜成帧(定义帧的开始和结束)

😜差错控制(帧错+位错)

😜流量控制

😜访问(接入)控制,控制对信道的访问。

主要是在物理媒体上实现比特流的透明传输。传输单位是bit。物理层就是个小傻瓜。

物理层(Physical Layer)在局部局域网上传送 数据帧 (Data Frame),它负责管理电脑通信设备和网络媒体之间的互通。包括了针脚、电压、线缆规范、集线器、中继器、网卡、主机接口卡等。功能有:

🤢定义接口特性

🤢定义传输模式(全双工、半双工、单工)

🤢定义传输速率

🤢比特同步

🤢比特编码

TCP/IP提供了点对点链接的机制,将数据应该如何封装、寻址、传输、路由以及在目的地如何接收,都加以标准化。它将软件通信过程 抽象化 为四个 抽象层 ,采取 协议堆栈 的方式,分别实现出不同通信协议。协议族下的各种协议,依其功能不同,被分别归属到这四个层次结构之中,常被视为是简化的七层 OSI模型 。

该层包括所有和应用程序协同工作,利用基础网络交换应用程序专用的数据的协议。  应用层 是大多数普通与网络相关的程序为了通过网络与其他程序通信所使用的层。这个层的处理过程是应用特有的;数据从网络相关的程序以这种应用内部使用的格式进行传送,然后被编码成标准协议的格式。

一些特定的程序被认为运行在这个层上。它们提供服务直接支持用户应用。这些程序和它们对应的协议包括 HTTP (万维网服务)、 FTP (文件传输)、 SMTP (电子邮件)、 SSH (安全远程登录)、 DNS (名称<-> IP地址寻找)以及许多其他协议。 一旦从应用程序来的数据被编码成一个标准的应用层协议,它将被传送到IP栈的下一层。

在传输层,应用程序最常用的是TCP或者UDP,并且服务器应用程序经常与一个 公开的端口号 相联系。服务器应用程序的端口由 互联网号码分配局 (IANA)正式地分配,但是现今一些新协议的开发者经常选择它们自己的端口号。由于在同一个系统上很少超过少数几个的服务器应用,端口冲突引起的问题很少。应用软件通常也允许用户强制性地指定端口号作为运行 参数 。

链接外部的客户端程序通常使用系统分配的一个随机端口号。监听一个端口并且通过服务器将那个端口发送到应用的另外一个副本以创建对等链接(如 IRC 上的 dcc 文件传输)的应用也可以使用一个随机端口,但是应用程序通常允许定义一个特定的端口范围的规范以允许端口能够通过实现 网络地址转换 (NAT)的路由器映射到内部。

每一个应用层( TCP/IP参考模型 的最高层)协议一般都会使用到两个传输层协议之一: 面向连接的 TCP传输控制协议 和无连接的包传输的 UDP用户数据报文协议 。 常用的应用层协议有:

运行在 TCP 协议上的协议:

HTTP (Hypertext Transfer Protocol,超文本传输协议),主要用于普通浏览。

HTTPS (Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer, or HTTP over SSL,安全超文本传输协议),HTTP协议的安全版本。

FTP (File Transfer Protocol,文件传输协议),由名知义,用于文件传输。

POP3 (Post Office Protocol, version 3,邮局协议),收邮件用。

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol,简单邮件传输协议),用来发送电子邮件。

TELNET (Teletype over the Network,网络电传),通过一个终端(terminal)登陆到网络。

SSH (Secure Shell,用于替代安全性差的 TELNET ),用于加密安全登陆用。

运行在 UDP 协议上的协议:

BOOTP (Boot Protocol,启动协议),应用于无盘设备。

NTP (Network Time Protocol,网络时间协议),用于网络同步。

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议),动态配置IP地址。

其他:

DNS (Domain Name Service,域名服务),用于完成地址查找,邮件转发等工作(运行在 TCP 和 UDP 协议上)。

ECHO (Echo Protocol,回绕协议),用于查错及测量应答时间(运行在 TCP 和 UDP 协议上)。

SNMP (Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议),用于网络信息的收集和网络管理。

ARP (Address Resolution Protocol,地址解析协议),用于动态解析以太网硬件的地址。

传输层 (transport layer)的协议,能够解决诸如端到端可靠性(“数据是否已经到达目的地?”)和保证数据按照正确的顺序到达这样的问题。在TCP/IP协议组中,传输协议也包括所给数据应该送给哪个应用程序。 在TCP/IP协议组中技术上位于这个层的动态路由协议通常被认为是网络层的一部分;一个例子就是 OSPF (IP协议89)。  TCP (IP协议6)是一个“可靠的”、 面向链接 的传输机制,它提供一种可靠的字节流保证数据完整、无损并且按顺序到达。TCP尽量连续不断地测试网络的负载并且控制发送数据的速度以避免网络过载。另外,TCP试图将数据按照规定的顺序发送。这是它与UDP不同之处,这在实时数据流或者路由高 网络层 丢失率应用的时候可能成为一个缺陷。 较新的 SCTP 也是一个“可靠的”、 面向链接 的传输机制。它是面向记录而不是面向字节的,它在一个单独的链接上提供通过多路复用提供的多个子流。它也提供多路自寻址支持,其中链接终端能够被多个IP地址表示(代表多个实体接口),这样的话即使其中一个连接失败了也不中断。它最初是为电话应用开发的(在 IP 上传输 SS7 ),但是也可以用于其他的应用。  UDP (IP协议号17)是一个 无链接 的数据报协议。它是一个“尽力传递”(best effort)或者说“不可靠”协议——不是因为它特别不可靠,而是因为它不检查数据包是否已经到达目的地,并且不保证它们按顺序到达。如果一个应用程序需要这些特性,那它必须自行检测和判断,或者使用 TCP 协议。 UDP的典型性应用是如流媒体(音频和视频等)这样按时到达比可靠性更重要的应用,或者如 DNS 查找这样的简单查询/响应应用,如果创建可靠的链接所作的额外工作将是不成比例地大。  DCCP 目前正由IETF开发。它提供TCP流动控制语义,但对于用户来说保留UDP的数据报服务模型。 TCP和UDP都用来支持一些高层的应用。任何给定网络地址的应用通过它们的TCP或者UDP 端口号 区分。根据惯例使一些 大众所知的端口 与特定的应用相联系。  RTP 是为如音频和视频流这样的实时数据设计的数据报协议。RTP是使用UDP包格式作为基础的会话层,然而据说它位于因特网协议栈的传输层。

TCP/IP协议族中的 网络互连层 (internet layer)在OSI模型中叫做 网络层 (network layer)。

正如最初所定义的, 网络层 解决在一个单一网络上传输数据包的问题。类似的协议有 X.25 和 ARPANET 的 Host/IMP Protocol 。 随着 因特网 思想的出现,在这个层上添加附加的功能,也就是将数据从源 网络 传输到目的网络。这就牵涉到在网络组成的网上选择路径将数据包传输,也就是 因特网 。 在因特网协议组中, IP 完成数据从源发送到目的的基本任务。IP能够承载多种不同的高层协议的数据;这些协议使用一个唯一的 IP协议号 进行标识。ICMP和IGMP分别是1和2。 一些IP承载的协议,如 ICMP (用来发送关于IP发送的诊断信息)和 IGMP (用来管理 多播 数据),它们位于IP层之上但是完成网络层的功能,这表明因特网和OSI模型之间的不兼容性。所有的路由协议,如 BGP 、 OSPF 、和 RIP 实际上也是网络层的一部分,尽管它们似乎应该属于更高的协议栈。

网络访问(链接)层实际上并不是因特网协议组中的一部分,但是它是数据包从一个设备的网络层传输到另外一个设备的网络层的方法。这个过程能够在 网卡 的 软件 驱动程序 中控制,也可以在 韧体 或者专用 芯片 中控制。这将完成如添加 报头 准备发送、通过 实体 介质 实际发送这样一些 数据链路 功能。另一端,链路层将完成数据帧接收、去除报头并且将接收到的包传到网络层。 然而,链路层并不经常这样简单。它也可能是一个 虚拟专有网络 (VPN)或者隧道,在这里从网络层来的包使用 隧道协议 和其他(或者同样的)协议组发送而不是发送到实体的接口上。VPN和信道通常预先建好,并且它们有一些直接发送到实体接口所没有的特殊特点(例如,它可以加密经过它的数据)。由于现在链路“层”是一个完整的网络,这种协议组的 递归 使用可能引起混淆。但是它是一个实现常见复杂功能的一个优秀方法。(尽管需要注意预防一个已经封装并且经隧道发送下去的数据包进行再次地封装和发送)。    

⑥ TCP/IP网络模型从上至下哪四层组成各层主要功能是什么

1、组成:应用层、传输层、网络层、链路层

2、各层主要功能:

应用层:负责向用户提供应用程序,比如HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP等。

传输层:负责对报文进行分组和重组,并以TCP或UDP协议格式封装报文。

网络层:负责路由以及把分组报文发送给目标网络或主机。

链路层:负责封装和解封装IP报文,发送和接受ARP/RARP报文等。

(6)计算机网络数据模型图扩展阅读

OSI是开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect 简称OSI),是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互连参考模型,为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架。

它从低到高分别是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

而TCP/IP简单来说就是OSI的简化版,把OSI的七层简化为了四层。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。

协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。

⑦ OSI(开放系统互连)参考模型七个层次是

OSI(开放系统互连)参考模型七个层次是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

OSI将计算机网络体系结构(architecture)划分为以下七层:

物理层:将数据转换为可通过物理介质传送的电子信号相当于邮局中的搬运工人。

数据链路层:决定访问网络介质的方式。在此层将数据分帧,并处理流控制。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址,相当于邮局中的装拆箱工人。

网络层:使用权数据路由经过大型网络 相当于邮局中的排序工人。

传输层:提供终端到终端的可靠连接 相当于公司中跑邮局的送信职员。

会话层:允许用户使用简单易记的名称建立连接 相当于公司中收寄信、写信封与拆信封的秘书。

表示层:协商数据交换格式,相当公司中简报老板、替老板写信的助理。

应用层:用户的应用程序和网络之间的接口。



(7)计算机网络数据模型图扩展阅读

OSI参考模型的优点

1、分工合作,责任明确

性质相似的工作划分在同一层,性质相异的工作则划分到不同层。如此一来,每一层所负责的工作范围,都区分得很清楚,彼此不会重叠。万一出了问题,很容易判断是哪一层没做好,就应该先改善该层的工作,不至于无从着手。

2、对等交谈

对等是指所处的层级相同,对等交谈意指同一层找同一层谈,例如:第3层找第3层谈、第4层找第4层谈,依此类推。所以某一方的第N层只与对方的第N层交谈,是否收到、解读自己所送出的信息即可,完全不必关心对方的第N-1层或第N+1层会如何做,因为那是由一方的第N-1层与第N+1层来处理。

其实,双方以对等身份交谈是常用的规则,这样的最大好处是简化了各层所负责的事情。因此,通信协议是对等个体通信时的一切约定。

3、逐层处理,层层负责

既然层次分得很清楚,处理事情时当然应该按部就班,逐层处理,决不允许越过上一层,或是越过下一层。因此,第N层收到数据后,一定先把数据进行处理,才会将数据向上传送给第N+1层,如果收到第N+1层传下来的数据,也是处理无误后才向下传给第N-1层。

任何一层收到数据时,都可以相信上一层或下一层已经做完它们该做的事,层级的多少还要考虑效率与实际操作的难易,并非层数越多越好。

⑧ OSI七层型的层次结构是什么

OSI七层型从低到高依次是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

1、应用层:网络服务与最终用户的一个接口。

2、表示层:数据的表示、安全、压缩。(在五层模型里面已经合并到了应用层),格式有,JPEG、ASCll、EBCDIC、加密格式等。

3、会话层:建立、管理、终止会话。(在五层模型里面已经合并到了应用层),对应主机进程,指本地主机与远程主机正在进行的会话。



4、传输层:定义传输数据的协议端口号,以及流控和差错校验。

协议有:TCP、UDP,数据包一旦离开网卡即进入网络传输层。

5、网络层:进行逻辑地址寻址,实现不同网络之间的路径选择。

协议有:ICMP、IGMP、IP(IPV4、IPV6)。

6、数据链路层:建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能。将比特组合成字节进而组合成帧,用MAC地址访问介质,错误发现但不能纠正。

7、物理层:建立、维护、断开物理连接。

TCP/IP 层级模型结构,应用层之间的协议通过逐级调用传输层、网络层和物理数据链路层而可以实现应用层的应用程序通信互联。

⑨ osi参考模型分为哪几层各层的功能是什么

OSI参考模型包括7层,物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

各自的作用如下:

1、物理层的主要功能是利用传输介质为数据链路层提供物理联接,负责数据流的物理传输工作。物理层传输的基本单位是比特流,即0和1,也就是最基本的电信号或光信号,是最基本的物理传输特征。

2、数据链路层是在通信实体间建立数据链路联接,数据链路控制子层会接受网络协议数据、分组的数据报并且添加更多的控制信息,从而把这个分组传送到它的目标设备。

3、网络层是以路由器为最高节点俯瞰网络的关键层誉戚,它负责把分组从源网络传输到目标网络的路由选择工作。互联网是由多个网络组成在一起的一个集合,正是借助了网络层的路由路径选择功能,才能使得多个网滚虚隐络之间的联接得以畅通,信息得以共享。

4、传输层使用网络层提供的网络联接服务,依据系统需求可以选择数据传输时使用面大厅向联接的服务或是面向无联接的服务。

5、会话层的主要功能是负责维护两个节点之间的传输联接,确保点到点传输不中断,以及管理数据交换等功能。会话层在应用进程中建立、管理和终止会话。会话层还可以通过对话控制来决定使用何种通信方式,全双工通信或半双工通信。会话层通过自身协议对请求与应答进行协调。

6、表示层的主要功能是处理在两个通信系统中交换信息的表示方式,主要包括数据格式变化、数据加密与解密、数据压缩与解压等。在网络带宽一定的前提下数据压缩的越小其传输速率就越快,所以表示层的数据压缩与解压被视为掌握网络传输速率的关键因素。

7、应用层采用不同的应用协议来解决不同类型的应用要求,并且保证这些不同类型的应用所采用的低层通信协议是一致的。应用层中包含了若干独立的用户通用服务协议模块,为网络用户之间的通信提供专用的程序服务。

OSI简介:

OSI(Open System Interconnect),即开放式系统互连。 一般都叫OSI参考模型,是ISO组织在1985年研究的网络互连模型。该体系结构标准定义了网络互连的七层框架(物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层),即OSI开放系统互连参考模型。

⑩ 计算机网络(三)数据链路层

结点:主机、路由器

链路:网络中两个结点之间的物理通道,链路的传输介质主要有双绞线、光纤和微波。分为有线链路、无线链路。

数据链路:网络中两个结点之间的逻辑通道,把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路。

帧:链路层的协议数据单元,封装网络层数据报。

数据链路层负责通过一条链路从一个结点向另一个物理链路直接相连的相邻结点传送数据报。

数据链路层在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务,其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。其主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能,将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为 逻辑上无差错的数据链路 ,使之对网络层表现为一条无差错的链路。

封装成帧就是在一段数据的前后部分添加首部和尾部,这样就构成了一个帧。接收端在收到物理层上交的比特流后,就能根据首部和尾部的标记,从收到的比特流中识别帧的开始和结束。首部和尾部包含许多的控制信息,他们的一个重要作用:帧定界(确定帧的界限)。

帧同步:接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始和终止。

组帧的四种方法:

透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合,都应当能够在链路上传送。因此,链路层就“看不见”有什么妨碍数据传输的东西。

当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时,就必须采取适当的措施,使收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输是透明的。

概括来说,传输中的差错都是由于噪声引起的。

数据链路层编码和物理层的数据编码与调制不同。物理层编码针对的是单个比特,解决传输过程中比特的同步等问题,如曼彻斯特编码。而数据链路层的编码针对的是一组比特,它通过冗余码的技术实现一组二进制比特串在传输过程是否出现了差错。

较高的发送速度和较低的接收能力的不匹配,会造成传输出错,因此流量控制也是数据链路层的一项重要工作。数据链路层的流量控制是点对点的,而传输层的流量控制是端到端的。

滑动窗口有以下重要特性:

若采用n个比特对帧编号,那么发送窗口的尺寸W T 应满足: 。因为发送窗口尺寸过大,就会使得接收方无法区别新帧和旧帧。

每发送完一个帧就停止发送,等待对方的确认,在收到确认后再发送下一个帧。

除了比特出差错,底层信道还会出现丢包 [1] 问题

“停止-等待”就是每发送完一个分组就停止发送,等待对方确认,在收到确认后再发送下一个分组。其操作简单,但信道利用率较低

信道利用率是指发送方在一个发送周期内,有效地发送数据所需要的时间占整个发送周期的比率。即

GBN发送方:

GBN接收方:

因连续发送数据帧而提高了信道利用率,重传时必须把原来已经正确传送的数据帧重传,是传送效率降低。

设置单个确认,同时加大接收窗口,设置接收缓存,缓存乱序到达的帧。

SR发送方:

SR接收方:

发送窗口最好等于接收窗口。(大了会溢出,小了没意义),即

传输数据使用的两种链路

信道划分介质访问控制将使用介质的每个设备与来自同一通信信道上的其他设备的通信隔离开来,把时域和频域资源合理地分配给网络上的设备。

当传输介质的带宽超过传输单个信号所需的带宽时,人们就通过在一条介质上同时携带多个传输信号的方法来提高传输系统的利用率,这就是所谓的多路复用,也是实现信道划分介质访问控制的途径。多路复用技术把多个信号组合在一条物理信道上进行传输,使多个计算机或终端设备共享信道资源,提高了信道的利用率。信道划分的实质就是通过分时、分频、分码等方法把原来的一条广播信道,逻辑上分为几条用于两个结点之间通信的互不干扰的子信道,实际上就是把广播信道转变为点对点信道。

频分多路复用是一种将多路基带信号调制到不同频率载波上,再叠加形成一个复合信号的多路复用技术。在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽的情况下,可将该物理信道的总带宽分割成若千与传输单个信号带宽相同(或略宽)的子信道,每个子信道传输一种信号,这就是频分多路复用。

每个子信道分配的带宽可不相同,但它们的总和必须不超过信道的总带宽。在实际应用中,为了防止子信道之间的千扰,相邻信道之间需要加入“保护频带”。频分多路复用的优点在于充分利用了传输介质的带宽,系统效率较高;由于技术比较成熟,实现也较容易。

时分多路复用是将一条物理信道按时间分成若干时间片,轮流地分配给多个信号使用。每个时间片由复用的一个信号占用,而不像FDM那样,同一时间同时发送多路信号。这样,利用每个信号在时间上的交叉,就可以在一条物理信道上传输多个信号。

就某个时刻来看,时分多路复用信道上传送的仅是某一对设备之间的信号:就某段时间而言,传送的是按时间分割的多路复用信号。但由于计算机数据的突发性,一个用户对已经分配到的子信道的利用率一般不高。统计时分多路复用(STDM,又称异步时分多路复用)是TDM 的一种改进,它采用STDM帧,STDM帧并不固定分配时隙,面按需动态地分配时隙,当终端有数据要传送时,才会分配到时间片,因此可以提高线路的利用率。例如,线路传输速率为8000b/s,4个用户的平均速率都为2000b/s,当采用TDM方式时,每个用户的最高速率为2000b/s.而在STDM方式下,每个用户的最高速率可达8000b/s.

波分多路复用即光的频分多路复用,它在一根光纤中传输多种不同波长(频率)的光信号,由于波长(频率)不同,各路光信号互不干扰,最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。由于光波处于频谱的高频段,有很高的带宽,因而可以实现多路的波分复用

码分多路复用是采用不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式。与FDM和 TDM不同,它既共享信道的频率,又共享时间。下面举一个直观的例子来理解码分复用。

实际上,更常用的名词是码分多址(Code Division Multiple Access.CDMA),1个比特分为多个码片/芯片( chip),每一个站点被指定一个唯一的m位的芯片序列,发送1时发送芯片序列(通常把o写成-1) 。发送1时站点发送芯片序列,发送o时发送芯片序列反码。

纯ALOHA协议思想:不监听信道,不按时间槽发送,随机重发。想发就发

如果发生冲突,接收方在就会检测出差错,然后不予确认,发送方在一定时间内收不到就判断发生冲突。超时后等一随机时间再重传。

时隙ALOHA协议的思想:把时间分成若干个相同的时间片,所有用户在时间片开始时刻同步接入网络信道,若发生冲突,则必须等到下一个时间片开始时刻再发送。

载波监听多路访问协议CSMA(carrier sense multiple access)协议思想:发送帧之前,监听信道。

坚持指的是对于监听信道忙之后的坚持。

1-坚持CSMA思想:如果一个主机要发送消息,那么它先监听信道。

优点:只要媒体空闲,站点就马上发送,避免了媒体利用率的损失。

缺点:假如有两个或两个以上的站点有数据要发送,冲突就不可避免。

非坚持指的是对于监听信道忙之后就不继续监听。

非坚持CSMA思想:如果一个主机要发送消息,那么它先监听信道。

优点:采用随机的重发延迟时间可以减少冲突发生的可能性。

缺点:可能存在大家都在延迟等待过程中,使得媒体仍可能处于空闲状态,媒体使用率降低。

p-坚持指的是对于监听信道空闲的处理。

p-坚持CSMA思想:如果一个主机要发送消息,那么它先监听信道。

优点:既能像非坚持算法那样减少冲突,又能像1-坚持算法那样减少媒体空闲时间的这种方案。

缺点:发生冲突后还是要坚持把数据帧发送完,造成了浪费。

载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD(carrier sense multiple access with collision detection)

CSMA/CD的工作流程:

由图可知,至多在发送帧后经过时间 就能知道所发送的帧有没有发生碰撞。因此把以太网端到端往返时间为 称为争周期(也称冲突窗口或碰撞窗口)。

截断二进制指数规避算法:

最小帧长问题:帧的传输时延至少要两倍于信号在总线中的传播时延。

载波监听多点接入/碰撞避免CSMA/CA(carrier sense multiple access with collision avoidance)其工作原理如下

CSMA/CD与CSMA/CA的异同点:

相同点:CSMA/CD与CSMA/CA机制都从属于CSMA的思路,其核心是先听再说。换言之,两个在接入信道之前都须要进行监听。当发现信道空闲后,才能进行接入。

不同点:

轮询协议:主结点轮流“邀请”从属结点发送数据。

令牌:一个特殊格式的MAC控制帧,不含任何信息。控制信道的使用,确保同一时刻只有一个结点独占信道。每个结点都可以在一定的时间内(令牌持有时间)获得发送数据的权利,并不是无限制地持有令牌。应用于令牌环网(物理星型拓扑,逻辑环形拓扑)。采用令牌传送方式的网络常用于负载较重、通信量较大的网络中。

轮询访问MAC协议/轮流协议/轮转访问MAC协议:基于多路复用技术划分资源。

随机访问MAC协议: 用户根据意愿随机发送信息,发送信息时可独占信道带宽。 会发生冲突

信道划分介质访问控制(MAC Multiple Access Control )协议:既要不产生冲突,又要发送时占全部带宽。

局域网(Local Area Network):简称LAN,是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组,使用广播信道。其特点有

决定局域网的主要要素为:网络拓扑,传输介质与介质访问控制方法。

局域网的分类

IEEE 802标准所描述的局域网参考模型只对应OSI参考模型的数据链路层与物理层,它将数据链路层划分为逻辑链路层LLC子层和介质访问控制MAC子层。

以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带总线局域网规范,是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)技术。 以太网只实现无差错接收,不实现可靠传输。

以太网两个标准:

以太网提供无连接、不可靠的服务

10BASE-T是传送基带信号的双绞线以太网,T表示采用双绞线,现10BASE-T 采用的是无屏蔽双绞线(UTP),传输速率是10Mb/s。

计算机与外界有局域网的连接是通过通信适配器的。

在局域网中,硬件地址又称为物理地址,或MAC地址。MAC地址:每个适配器有一个全球唯一的48位二进制地址,前24位代表厂家(由IEEE规定),后24位厂家自己指定。常用6个十六进制数表示,如02-60-8c-e4-b1-21。

最常用的MAC帧是以太网V2的格式。

IEEE 802.11是无线局域网通用的标准,它是由IEEE所定义的无线网络通信的标准。

广域网(WAN,Wide Area Network),通常跨接很大的物理范围,所覆盖的范围从几十公里到几千公里,它能连接多个城市或国家,或横跨几个洲并能提供远距离通信,形成国际性的远程网络。

广域网的通信子网主要使用分组交换技术。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网,它将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来,达到资源共享的目的。如因特网(Internet)是世界范围内最大的广域网。

点对点协议PPP(Point-to-Point Protocol)是目前使用最广泛的数据链路层协议,用户使用拨号电话接入因特网时一般都使用PPP协议。 只支持全双工链路。

PPP协议应满足的要求

PPP协议的三个组成部分

以太网交换机

冲突域:在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。简单的说就是同一时间内只能有一台设备发送信息的范围。

广播域:网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。简单的说如果站点发出一个广播信号,所有能接收收到这个信号的设备范围称为一个广播域。

以太网交换机的两种交换方式:

直通式交换机:查完目的地址(6B)就立刻转发。延迟小,可靠性低,无法支持具有不同速率的端口的交换。

存储转发式交换机:将帧放入高速缓存,并检查否正确,正确则转发,错误则丢弃。延迟大,可靠性高,可以支持具有不同速率的端口的交换。