概念上和功能上的框架 (2)各层的主要功能 ①物理层( Physical Layer) 物理层负责提供并维护线路,检测处理争用冲突。这一层关注的问题大都是机械接口 电气接、过程接口以及物理层以下的物理传输介质。它的任务就是为上层(数据链路层) 提供一个物理连接。 ②数据链路层( Data Link Layer) 数据链路层把上一层送来的数据按照一定的格式分割成数据帧,然后将帧按顺序送出 等待由接收端送回的应答帧。因为传输线路上有大量的噪声,所以传输的数据帧有可能被破 坏。数据链路层主要解决数据帧的破坏,遗失和重复发送接收等问题。这样,数据链路层就 把一条可能出错的链路,转变成让网络层看起来就像是一条不出差错的理想链路 ③网络层( Network Layer) 通过计算机网络通信的两台计算机之间可能要经过许多结点和链路,或者要经过若千 个通信子网。网络层的任务就是保证分组在源结点与目的结点之间正确传送。为了完成这 任务,网络层最主要的工作是选择合适的路由器及处理好流量控制。 ④传输层( Transpor Layer 传输层接收来自会话层的数据。如果需要,将这些数据分割成较小的数据单位(数据 层〕再传送给网络层。传输层要确保数据片能够安全而正确地发送到另一端。传输层是以端 到端的方式传输数据的。传输层是计算机网络体系结构中最重要的一层,传输层协议也是最 复杂釣协议,其复杂程度取决于网络层所提供的服务类型及上层对传输层的要求。传输层协 议通常由网络操作系统的一部分来完成。 ⑨会话层( Session Layer 会话层进行高层通信控制。会话层可以让不同主机上的用户建立彼此间的“会话”。会 话层除了可以提供普通数据的传送,还可以提供一些应用程序所霈的特殊服务功能。会话层 的传送单位是报文。这一层不再参与数据传输,但要对数据传输进行管理。会话层在两个相 互通信的实体之间建立、组织、协调与交互 ⑥表示层( Presentation Layer) 表小层解决数据格式的转换。不同的计算机使用不同的编码来表示字符串,表示层所 提供的服务是以一致的标准将数据进行编码 ⑦应用层( Application Layer) 应用层为应用实体提供访问oSI环境的手段。本层提供些管理功能及支持分布式应 用的一些手段。在七层协议中,应用层包含的协议是最多的,且大有增长之势。像大家熟悉 的文件传送协议FIP、电子邮件协议等均属应用层协议。 数据在OSI参考模型中再重复地向下传送,最后到达物理层。在物理层,数据才能 确实地沿着传输介质被传送到接收端。在接收端的计算机中,随着数据不断地向上传送,各 种不同的信息在相应的层中被接收。由上述可知,数据实际是在参考模型的各层间,由上到 下再由下到上垂直传输的,但各层却仿佛是用水平方式来设计的。 三、实训内容 (1)了解OSI系统参考模型,掌握匕层协议的内容,了解其作用
(2)利用OSI模型实现两台主机通信的方法 四、实训步骤 1.使用OS模型实现两台主机通信的方法 山OsI模型实现两台土机间的通值有三种方法 (1)通过物理层连接; (2)通过数据链路层连接 3)通过网络层连接 选择哪一种方法取决于两台主机通信所需要的服务。下面分三种情况进行分析 第一种情况:假如两台主机之间物理位置的距离超过物理特性的限制(如使用双绞线 的以太网数据链路层,其长度超过1500m),主机A与主机B能传送数据。由于分层技术仅 耑在物理层连接来实现网络1到网络2的数据传送。如图3.2所示,不同网络上的两台主机 通过仅工作于物理层的没备进行互连,该设备仅需要复制电信号(从一个网络到另一个网 络),该设备称之为中继器 主机B 7应用层 6.表示层 会话层 5.会话层 仲输层 3.两络层 中斷器 3.网络层 2数德路层 物理层 2数据链蘑层 物理层 1.物理层 物理媒体 物理嫌体 图3.2主机间通过中继器进行通信的OSI模型 中继器是一种物理层设备,作用是从网络的段放大或再生电信号到另一段。中继器常用于 局域网(LAN)以扩展网络的范围。以太网有其受限的范围,其最大长度为1000m。如果网络设 备的距离超过了这个范围,就必须使用中继器来扩展网络,以确保传送到目的接收端的信号质量 第二种情况:假如两个网络不兼容,对这种互连,其设备需要工作于数据链路层,该 设备称为桥接器,如图3.3所示为一个网络互连的情形,其中一个网络使用令牌结构作为其 效据链路层,另一个网络使用以人网作为其数据链路层。 桥接器( Bridge)是一种连接局域网段的存储转发设备,当局域网段太长时,就需要使 用桥接器。桥接器转发报文时,从一个网络段连接到另一个网络段,直到到达包括所访间主 杋的局域网。在网络中,大量的独立局域网连接在一起,信息分组可能要通过大量的桥接器 才能使网络通信畅通。桥接器工作于数据链路层,基于过滤和网络接口卡的硬件地址进行转 发判决。其处理协议和编址方案是一种特定类型的数据链路层。 第三种情况:假如两个网终兼容,仅要求通过网络层。在这种情况中,存在两种不同 的设备;网关和路由器。 网关( Gateway)是用于互连两个或多个网络设备,它们时常完成一些协议转换,以实 现不同类型网络之间的数据传送,如图34所示。假设两个不同的网络要交换数据,一个网
络基于数字设备公司(DEC冫的 DECnet协议,另一个基于TCPP协议,在这两个网络之 间利用网关即可进行数据交换。在每一个不同的网络中,网关与其网络相连,网关的作用实 际上是将报文从一个网络传递到另一个网络,完成所需的协议转换。 报文 主机B 7.应用层 7.应用层 6表示层 6.表示层 传送层 网络层 网络层 [4传送层 2.数据链路层 路:区数鄙链路层 物理层 物理尽 1.物理层 物理龔体 物理媒体 网洛 网络2 图33丰机间通过桥接器进行通信的OSI模型 主机A 报文 主机B 7.应用层 7.应用层 6表示层 会话层 s会话昃 传送层 网络层 网络层 4传送层 3.网络层 3.阿络层 2数据链路区 锥路器 2数据链路层 1物理层 物理层 物理层 物理蝶体 物理媒体 网络1 网络2 图34主机闻通过网关进行通信的oSI模型 路由器( Router)工作于网络层,也用于网络间传送信息,如图3.5所示。路由器要完 成的主要功能之一是路由选择,即通过一个网络时,对走哪一条路最佳进行逻辑判决。路由 器通常以特定协议提供的地址进行通信操作。 主机A 报文 主机B 7厘用坛十h 据层 表示层 示层 会话层 会话层 传送层 传送层 3网络尽 醱 层网络层 2数据链路层 【理
路由器作于网络层,能识别和管理网絡的多个连接。路由器需配置地址、协议和特 定主机的路径,路由器通常只能处理在网络间的寻径,其网络使用同样的协议,它们能在使 用不同数据链路层(例如以太网、令牌环网等)的恻络间进行路由选择 2.完成实训报告 (1)实训地忠,参加人员,实训时间。 (2)实训内容:按实训步骤1的内容作详细记录。 3)实训分析;根据OSI参考模型,两台计算机通信采用物理层连接、数据链路层连 接或网络层连接时所用的是什么网络设备? (4)实训的心得体会 32实训二TCP/P网络协议 、实训目的 (1)在了解国际标准OS网络体系结构标准的同时,也要知道目前市场上使用的较常 见的网络协议TCPP协议 (2)了解TCP/P协议的内容,即网络的四层结构。 (3)区分OSI网络参考模型与TCP/IP网络结构的相同点和不同点。 、实训理论基础 实训一讲的是实际网络结构中普遍釆用分层的方法,OSI参考模型是严格遵循分层模式 的虫范。OSI参考模型白推出后,就在网络结构屮起到了主要作用。但除OS参考模型外, 市场还流行着些标准,由于它的简捷、高效,更由于 Internet上流行使用的产品大多遵 循TCP/P协议,因而TCPP已成为事实上的国际标准,也有人称它为工业标准。 1.TcPP分层结构 与标准化OSI模型不同,TCP不是作为标准人为制定的,而是产生于网问网研究和 应用实践中。虽然稍做修改后,OSI模型也可用于描述TPP协议,但这只是形式而已 二者内部细节的差别是很大的。TCPP模型由四个层次组成。 2.TCP/P模型各层的功能 (1)应用层:向用户提供一组常用的应用程序,比如文件传输访问、电子邮件等。 格说起来,TCPP网间网协议只包含下三层〈不含硬件),应用程序不能算 TCP/IP的一部 分。就上面提到的常用应用程序,TCP制定了相应的协议标准,所以也把它们作为TCP/P 的内容。 (2)传输层(TCP):提供程序间(即端到端)的通信。其功能包括 ①格式化信息流 ②提供可靠传输。 为实现后者,传输层协议规定接收端必须发回确认,并且假如分组丢失,必须重新发 送
(3)网间网层(P):负责相邻计算机之间的通信。其功能包括: ①处理来自传输层的分组发送请求收到请求后,将分组装入IP数据报,填充报头,选 择去往信宿机的路径,然后将数据报发往适当的网络接口。 ②处理输入数据报:首先检查其合法性,然后进行寻址假如该数据报已到达信宿 地(本机),则转发该数据报 ③处理文路径、流量、拥塞等问蘧。 (4)网络接口层:这是TCP/P软件的最低层,负责接收数据报并通过网络发送 或者从网络上接收物理帧,抽出P数据报,交给P层,如图36所小 概念层次 匚应用层 层次传递的对象 一报文流 传输层 传输协议分组 网间网层 教挑报 网络接口 网络帧 程件 图36TCPP协议分层结构 三、实训内容 (1)在实训一的内容的基础上,用TCPm协议分层分析网络结构。 (2)区分OSI网络参考模型与TCPP网络结构的相同点和不同点。 四、实训步骤 1.区分S网络参考模型与TCPP网络结构的相同点和不同点 OSI参考模型是作为标准制定出来的,而 TCP/IP则产生于互联网的研究和实践中 者内部细节的差异是相当大的。主要表现在以下几个方面。 (1)TCPP虽然也是分层次的,但其层次之间的调用关系不像OSI那样严格。在0sI 中,两个层实体的通信必牺涉屁下一层实体,但 TCP/IP则不一定,它可以越过紧挨着的下 层而使用更低层次提供的服务。这样做可以提高协议的效率,减少不必要的开销 (2)对可靠性的强调不同。所谓可靠性指网络正确传翰信息的能力。OSI对可靠性的强 调是第一位的,协议的所有各层都要检测和处理错误。因此遵循OSI协议的网络在较恶劣 的传输条件下也能做到正确传输信息。但它的缺点是额外开销较大,传输效率比较低。 TCPP则然。TCPP的基本思想是可靠性,是端对端的通信问题,应该由传输层来 解决,因此通信子网本身不进行错误检测和恢复。丢失或损坏数据的恢复只由传输层完成 即由主机来承担。这样做的效果使TCPP成为效率最高的体系结构。但如果通信子网可靠 性较差,主机的负担将会加重 (3)系统中体现智能的位置不同。OSI认为,通信子网是提供传输服务的设施,因此智