1、網絡協議OSI模型-講稿+網絡協議的定義：為計算機網絡中進行數據交換而建立的規則、標準或約定的集合。例如，網絡中一個微機用戶和一個大型主機的操作員進行通信，由于這兩個數據終端所用字符集不同，因此操作員所輸入的命令彼此不認識。為了能進行通信，規定每個終端都要將各自字符集中的字符先變換為標準字符集的字符后，才進入網絡傳送，到達目的終端之后，再變換為該終端字符集的字符。當然，對于不相容終端，除了需變換字符集字符外。其他特性，如顯示格式、行長、行數、屏幕滾動方式等也需作相應的變換。協議是用來描述進程之間信息交換數據時的規則術語（參見“法律學”對于“協議”的定義）。在計算機網絡中，兩個相互通信的實體處在

2、不同的地理位置，其上的兩個進程相互通信，需要通過交換信息來協調它們的動作達到同步，而信息的交換必須按照預先共同約定好的規則進行。2要素網絡協議是由三個要素組成：2(1) 語義。語義是解釋控制信息每個部分的意義。它規定了需要發出何種控制信息，以及完成的動作與做出什么樣的響應。(2) 語法。語法是用戶數據與控制信息的結構與格式，以及數據出現的順序。(3) 時序。時序是對事件發生順序的詳細說明。（也可稱為“同步”）。3人們形象地把這三個要素描述為：語義表示要做什么，語法表示要怎么做，時序表示做的順序。3工作方式網絡上的計算機之間又是如何交換信息的呢？就像我們說話用某種語言一樣，在網絡上的各臺計算機之

3、間也有一種語言，這就是網絡協議，4不同的計算機之間必須使用相同的網絡協議才能進行通信。網絡協議是網絡上所有設備（網絡服務器、計算機及交換機、路由器、防火墻等）之間通信規則的集合，它規定了通信時信息必須采用的格式和這些格式的意義。大多數網絡都采用分層的體系結構，每一層都建立在它的下層之上，向它的上一層提供一定的服務，而把如何實現這一服務的細節對上一層加以屏蔽。一臺設備上的第 n層與另一臺設備上的第n層進行通信的規則就是第n層協議。在網絡的各層中存在著許多協議，接收方和發送方同層的協議必須一致，否則一方將無法識別另一方發出的信息。網絡協議使網絡上各種設備能夠相互交換信息。常見的協議有：TCP/IP

4、協議、IPX/SPX協議、NetBEUI協議等。當然了，網絡協議也有很多種，具體選擇哪一種協議則要看情況而定。Internet上的計算機使用的是TCP/IP協議。ARPANET成功的主要原因是因為它使用了TCP/IP標準網絡協議，TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）-傳輸控制協議/互聯網協議是Internet采用的一種標準網絡協議。它是由ARPA于1977年到1979年推出的一種網絡體系結構和協議規范。隨著Internet網的發展，TCP/IP也得到進一步的研究開發和推廣應用，成為Internet網上的"通用語

5、言"。4、層次結構由于網絡節點之間聯系的復雜性，在制定協議時，通常把復雜成分分解成一些簡單成分，然后再將它們復合起來。最常用的復合技術就是層次方式，網絡協議的層次結構如下：（1）結構中的每一層都規定有明確的服務及接口標準。（2）把用戶的應用程序作為最高層（3）除了最高層外，中間的每一層都向上一層提供服務，同時又是下一層的用戶。（4）把物理通信線路作為最低層，它使用從最高層傳送來的參數，是提供服務的基礎。5層次劃分為了使不同計算機廠家生產的計算機能夠相互通信，以便在更大的范圍內建立計算機網絡，國際標準化組織（ISO）在1978年提出了“開放系統互聯參考模型”，即著名的OSI/RM模型（

6、Open System Interconnection/Reference Model）。它將計算機網絡體系結構的通信協議劃分為七層，自下而上依次為：物理層（Physics Layer）、數據鏈路層（Data Link Layer）、網絡層（Network Layer）、傳輸層（Transport Layer）、會話層（Session Layer）、表示層（Presentation Layer）、應用層（Application Layer）。其中第四層完成數據傳送服務，上面三層面向用戶。對于每一層，至少制定兩項標準：服務定義和協議規范。前者給出了該層所提供的服務的準確定義，后者詳細描述了該協議

7、的動作和各種有關規程，以保證服務的提供。應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈層物理層6常用協議5TCP/IP協議毫無疑問是這三大協議中最重要的一個，作為互聯網的基礎協議，沒有它就根本不可能上網，任何和互聯網有關的操作都離不開TCP/IP協議。不過TCP/IP協議也是這三大協議中配置起來最麻煩的一個，單機上網還好，而通過局域網訪問互聯網的話，就要詳細設置IP地址，網關，子網掩碼，DNS服務器等參數。TCP/IP盡管是目前最流行的網絡協議，但TCP/IP協議在局域網中的通信效率并不高，使用它在瀏覽“網上鄰居”中的計算機時，經常會出現不能正常瀏覽的現象。此時安裝NetBEUI協議就會解決這個問題。N

8、etBEUI即NetBios Enhanced User Interface ，或NetBios增強用戶接口。它是NetBIOS協議的增強版本，曾被許多操作系統采用，例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等。NETBEUI協議在許多情形下很有用，是WINDOWS98之前的操作系統的缺省協議。NetBEUI協議是一種短小精悍、通信效率高的廣播型協議，安裝后不需要進行設置，特別適合于在“網絡鄰居”傳送數據。所以建議除了TCP/IP協議之外，小型局域網的計算機也可以安上NetBEUI協議。另外還有一點要注意，如果一臺只裝了TCP/IP協議的WINDOW

9、S98機器要想加入到WINNT域，也必須安裝NetBEUI協議。IPX/SPX協議本來就是Novell開發的專用于NetWare網絡中的協議，但是也非常常用-大部分可以聯機的游戲都支持IPX/SPX協議，比如星際爭霸，反恐精英等等。雖然這些游戲通過TCP/IP協議也能聯機，但顯然還是通過IPX/SPX協議更省事，因為根本不需要任何設置。除此之外，IPX/SPX協議在非局域網絡中的用途似乎并不是很大.如果確定不在局域網中聯機玩游戲，那么這個協議可有可無。-OSI Open Source Initiative（簡稱OSI，有譯作開放源代碼促進會、開放原始碼組織）是一個旨在推動開源軟件發展的非盈利組

10、織。OSI參考模型（OSI/RM）的全稱是開放系統互連參考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM），它是由國際標準化組織ISO提出的一個網絡系統互連模型。它是網絡技術的基礎，也是分析、評判各種網絡技術的依據，它揭開了網絡的神秘面紗，讓其有理可依，有據可循。OSI參考模型知識要點圖表 1：OSI模型基礎知識速覽模型把網絡通信的工作分為7層。1至4層被認為是低層，這些層與數據移動密切相關。5至7層是高層，包含應用程序級的數據。每一層負責一項具體的工作，然后把數據傳送到下一層。由低到高具體分為：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會

11、話層、表示層和應用層。第7層應用層直接對應用程序提供服務，應用程序可以變化，但要包括電子消息傳輸第6層表示層格式化數據，以便為應用程序提供通用接口。這可以包括加密服務第5層會話層在兩個節點之間建立端連接。此服務包括建立連接是以全雙工還是以半雙工的方式進行設置，盡管可以在層4中處理雙工方式第4層傳輸層常規數據遞送面向連接或無連接。包括全雙工或半雙工、流控制和錯誤恢復服務 第3層網絡層本層通過尋址來建立兩個節點之間的連接，它包括通過互連網絡來路由和中繼數據第2層數據鏈路層在此層將數據分幀，并處理流控制。本層指定拓撲結構并提供硬件尋址第1層物理層原始比特流的傳輸電子信號傳輸和硬件接口數據發送時，從第

12、七層傳到第一層，接受方則相反。各層對應的典型設備如下：應用層 .計算機：應用程序，如FTP，SMTP，HTTP表示層 .計算機：編碼方式，圖像編解碼、URL字段傳輸編碼會話層 .計算機：建立會話，SESSION認證、斷點續傳傳輸層 .計算機：進程和端口網絡層網絡：路由器，防火墻、多層交換機數據鏈路層 .網絡：網卡，網橋，交換機物理層網絡：中繼器，集線器、網線、HUB-OSI基礎知識OSI/RM參考模型的提出世界上第一個網絡體系結構由IBM公司提出（74年，SNA），以后其他公司也相繼提出自己的網絡體系結構如：Digital公司的DNA，美國國防部的TCP/IP等，多種網絡體系結構并存，其結果是

13、若采用IBM的結構，只能選用IBM的產品，只能與同種結構的網絡互聯。為了促進計算機網絡的發展，國際標準化組織ISO于1977年成立了一個委員會，在現有網絡的基礎上，提出了不基于具體機型、操作系統或公司的網絡體系結構，稱為開放系統互聯模型（OSI參考，open system interconnection） OSI的設計目的OSI模型的設計目的是成為一個所有銷售商都能實現的開放網路模型，來克服使用眾多私有網絡模型所帶來的困難和低效性。OSI是在一個備受尊敬的國際標準團體的參與下完成的，這個組織就是ISO（國際標準化組織）。什么是OSI，OSI是Open System Interconnectio

14、n 的縮寫，意為開放式系統互聯參考模型。在OSI出現之前，計算機網絡中存在眾多的體系結構，其中以IBM公司的SNA(系統網絡體系結構)和DEC公司的DNA(Digital Network Architecture)數字網絡體系結構最為著名。為了解決不同體系結構的網絡的互聯問題，國際標準化組織ISO(注意不要與OSI搞混）于1981年制定了開放系統互連參考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM）。這個模型把網絡通信的工作分為7層,它們由低到高分別是物理層（Physical Layer),數據鏈路層（Data Link Layer

15、),網絡層(Network Layer),傳輸層（Transport Layer),會話層（Session Layer），表示層（Presentation Layer)和應用層（Application Layer)。第一層到第三層屬于OSI參考模型的低三層，負責創建網絡通信連接的鏈路；第四層到第七層為OSI參考模型的高四層，具體負責端到端的數據通信。每層完成一定的功能，每層都直接為其上層提供服務，并且所有層次都互相支持，而網絡通信則可以自上而下（在發送端）或者自下而上（在接收端）雙向進行。當然并不是每一通信都需要經過OSI的全部七層，有的甚至只需要雙方對應的某一層即可。物理接口之間的轉接，以及

16、中繼器與中繼器之間的連接就只需在物理層中進行即可；而路由器與路由器之間的連接則只需經過網絡層以下的三層即可。總的來說，雙方的通信是在對等層次上進行的，不能在不對稱層次上進行通信。OSI 標準制定過程中采用的方法是將整個龐大而復雜的問題劃分為若干個容易處理的小問題，這就是分層的體系結構辦法。在OSI中，采用了三級抽象，既體系結構，服務定義，協議規格說明。OSI劃分層次的原則網絡中各結點都有相同的層次不同結點相同層次具有相同的功能同一結點相鄰層間通過接口通信每一層可以使用下層提供的服務，并向上層提供服務不同結點的同等層間通過協議來實現對等層間的通信 OSI/RM分層結構對等層實體間通信時信息的流動

17、過程對等層通信的實質：對等層實體之間虛擬通信;下層向上層提供服務;實際通信在最底層完成在發送方數據由最高層逐漸向下層傳遞,到接收方數據由最低層逐漸向高層傳遞.協議數據單元PDUSI參考模型中，對等層協議之間交換的信息單元統稱為協議數據單元(PDU,Protocol Data Unit)。而傳輸層及以下各層的PDU另外還有各自特定的名稱：傳輸層數據段（Segment） 、網絡層分組（數據包）（Packet）、數據鏈路層數據幀（Frame）、物理層比特（Bit）OSI的七層結構第一層：物理層（PhysicalLayer)規定通信設備的機械的、電氣的、功能的和過程的特性，用以建立、維護和拆除物理鏈路

18、連接。具體地講，機械特性規定了網絡連接時所需接插件的規格尺寸、引腳數量和排列情況等；電氣特性規定了在物理連接上傳輸bit流時線路上信號電平的大小、阻抗匹配、傳輸速率距離限制等；功能特性是指對各個信號先分配確切的信號含義，即定義了DTE和DCE之間各個線路的功能；過程特性定義了利用信號線進行bit流傳輸的一組操作規程，是指在物理連接的建立、維護、交換信息時，DTE和DCE雙方在各電路上的動作系列。在這一層，數據的單位稱為比特（bit）。屬于物理層定義的典型規范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。物理層的主要功能:為數據端設備提供傳送數據的

19、通路,數據通路可以是一個物理媒體,也可以是多個物理媒體連接而成.一次完整的數據傳輸,包括激活物理連接,傳送數據,終止物理連接.所謂激活,就是不管有多少物理媒體參與,都要在通信的兩個數據終端設備間連接起來,形成一條通路.傳輸數據.物理層要形成適合數據傳輸需要的實體,為數據傳送服務.一是要保證數據能在其上正確通過，二是要提供足夠的帶寬(帶寬是指每秒鐘內能通過的比特(BIT)數),以減少信道上的擁塞.傳輸數據的方式能滿足點到點,一點到多點,串行或并行,半雙工或全雙工，同步或異步傳輸的需要. 完成物理層的一些管理工作.物理層的主要設備：中繼器、集線器。產品代表：TP-LINK TL-HP8MU 集線器

20、第二層：數據鏈路層（DataLinkLayer)在物理層提供比特流服務的基礎上，建立相鄰結點之間的數據鏈路，通過差錯控制提供數據幀（Frame）在信道上無差錯的傳輸，并進行各電路上的動作系列。數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址尋址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。在這一層，數據的單位稱為幀（frame）。數據鏈路層協議的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。 鏈路層的主要功能：鏈路層是為網絡層提供數據傳送服務的,這種服務要依靠本層具備的功能來實現。鏈路層應具備如下功能:鏈路連接的建立，拆除，分離。 幀定界和幀同步。鏈路層的數據傳輸

21、單元是幀,協議不同,幀的長短和界面也有差別，但無論如何必須對幀進行定界。 順序控制,指對幀的收發順序的控制。 差錯檢測和恢復。還有鏈路標識,流量控制等等.差錯檢測多用方陣碼校驗和循環碼校驗來檢測信道上數據的誤碼,而幀丟失等用序號檢測.各種錯誤的恢復則常靠反饋重發技術來完成。數據鏈路層主要設備：二層交換機、網橋產品代表：D-Link DES-1024D第三層：網絡層(Network layer)在計算機網絡中進行通信的兩個計算機之間可能會經過很多個數據鏈路，也可能還要經過很多通信子網。網絡層的任務就是選擇合適的網間路由和交換結點， 確保數據及時傳送。網絡層將數據鏈路層提供的幀組成數據包，包中封裝

22、有網絡層包頭，其中含有邏輯地址信息- -源站點和目的站點地址的網絡地址。 如果你在談論一個IP地址，那么你是在處理第3層的問題，這是“數據包”問題，而不是第2層的“幀”。IP是第3層問題的一部分，此外還有一些路由協議和地址解析協議（ARP）。有關路由的一切事情都在第3層處理。地址解析和路由是3層的重要目的。網絡層還可以實現擁塞控制、網際互連等功能。在這一層，數據的單位稱為數據包（packet）。網絡層協議的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。網絡層主要功能:網絡層為建立網絡連接和為上層提供服務,應具備以下主要功能：路由選擇和中繼 激活,終止網絡連接 在一條數據鏈路上復用多條網絡連接,多

23、采取分時復用技術 差錯檢測與恢復 排序,流量控制 服務選擇 網絡管理 網絡層標準簡介網絡層主要設備：路由器產品代表：TP-LINK TL-R4148第四層：處理信息的傳輸層(Transport layer)第4層的數據單元也稱作數據包（packets）。但是，當你談論TCP等具體的協議時又有特殊的叫法，TCP的數據單元稱為段（segments）而UDP協議的數據單元稱為“數據報（datagrams）”。這個層負責獲取全部信息，因此，它必須跟蹤數據單元碎片、亂序到達的數據包和其它在傳輸過程中可能發生的危險。第4層為上層提供端到端（最終用戶到最終用戶）的透明的、可靠的數據傳輸服務。所謂透明的傳輸是

24、指在通信過程中傳輸層對上層屏蔽了通信傳輸系統的具體細節。 傳輸層協議的代表包括：TCP、UDP、SPX等。傳輸層是兩臺計算機經過網絡進行數據通信時,第一個端到端的層次，具有緩沖作用。當網絡層服務質量不能滿足要求時，它將服務加以提高，以滿足高層的要求；當網絡層服務質量較好時，它只用很少的工作。傳輸層還可進行復用，即在一個網絡連接上創建多個邏輯連接。傳輸層也稱為運輸層.傳輸層只存在于端開放系統中,是介于低3層通信子網系統和高3層之間的一層,但是很重要的一層.因為它是源端到目的端對數據傳送進行控制從低到高的最后一層.有一個既存事實，即世界上各種通信子網在性能上存在著很大差異.例如電話交換網,分組交換

25、網,公用數據交換網，局域網等通信子網都可互連,但它們提供的吞吐量,傳輸速率,數據延遲通信費用各不相同.對于會話層來說,卻要求有一性能恒定的界面.傳輸層就承擔了這一功能.它采用分流/合流，復用/介復用技術來調節上述通信子網的差異,使會話層感受不到.此外傳輸層還要具備差錯恢復，流量控制等功能,以此對會話層屏蔽通信子網在這些方面的細節與差異.傳輸層面對的數據對象已不是網絡地址和主機地址,而是和會話層的界面端口.上述功能的最終目的是為會話提供可靠的,無誤的數據傳輸.傳輸層的服務一般要經歷傳輸連接建立階段,數據傳送階段,傳輸連接釋放階段3個階段才算完成一個完整的服務過程.而在數據傳送階段又分為一般數據傳

26、送和加速數據傳送兩種。傳輸層服務分成5種類型.基本可以滿足對傳送質量,傳送速度,傳送費用的各種不同需要.產品代表：NETGEAR GS748TS第五層：會話層(Session layer)這一層也可以稱為會晤層或對話層，在會話層及以上的高層次中，數據傳送的單位不再另外命名，統稱為報文。會話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問驗證和會話管理在內的建立和維護應用之間通信的機制。如服務器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。 會話層提供的服務可使應用建立和維持會話，并能使會話獲得同步。會話層使用校驗點可使通信會話在通信失效時從校驗點繼續恢復通信。這種能力對于傳送大的文件極為重要。會話層,表示層,應用層構成開

27、放系統的高3層，面對應用進程提供分布處理，對話管理,信息表示,恢復最后的差錯等.會話層同樣要擔負應用進程服務要求，而運輸層不能完成的那部分工作,給運輸層功能差距以彌補.主要的功能是對話管理，數據流同步和重新同步。要完成這些功能,需要由大量的服務單元功能組合,已經制定的功能單元已有幾十種.現將會話層主要功能介紹如下.為會話實體間建立連接。為給兩個對等會話服務用戶建立一個會話連接,應該做如下幾項工作：將會話地址映射為運輸地址、 選擇需要的運輸服務質量參數(QOS) 、對會話參數進行協商 、識別各個會話連接 傳送有限的透明用戶數據 、數據傳輸階段這個階段是在兩個會話用戶之間實現有組織的,同步的數據傳

28、輸.用戶數據單元為SSDU,而協議數據單元為SPDU.會話用戶之間的數據傳送過程是將SSDU轉變成SPDU進行的. 連接釋放。連接釋放是通過"有序釋放","廢棄"，"有限量透明用戶數據傳送"等功能單元來釋放會話連接的.會話層標準為了使會話連接建立階段能進行功能協商，也為了便于其它國際標準參考和引用,定義了12種功能單元.各個系統可根據自身情況和需要，以核心功能服務單元為基礎,選配其他功能單元組成合理的會話服務子集.會話層的主要標準有"DIS8236:會話服務定義"和"DIS8237:會話協議規范"

29、;.第六層：表示層(Presentation layer)這一層主要解決用戶信息的語法表示問題。它將欲交換的數據從適合于某一用戶的抽象語法，轉換為適合于OSI系統內部使用的傳送語法。即提供格式化的表示和轉換數據服務。數據的壓縮和解壓縮， 加密和解密等工作都由表示層負責。例如圖像格式的顯示，就是由位于表示層的協議來支持。第七層：應用層(Application layer)應用層為操作系統或網絡應用程序提供訪問網絡服務的接口。應用層協議的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。通過 OSI 層，信息可以從一臺計算機的軟件應用程序傳輸到另一臺的應用程序上。例如，計算機 A 上的應用程序

30、要將信息發送到計算機 B 的應用程序，則計算機 A 中的應用程序需要將信息先發送到其應用層（第七層），然后此層將信息發送到表示層（第六層），表示層將數據轉送到會話層（第五層），如此繼續，直至物理層（第一層）。在物理層，數據被放置在物理網絡媒介中并被發送至計算機 B 。計算機 B 的物理層接收來自物理媒介的數據，然后將信息向上發送至數據鏈路層（第二層），數據鏈路層再轉送給網絡層，依次繼續直到信息到達計算機 B 的應用層。最后，計算機 B 的應用層再將信息傳送給應用程序接收端，從而完成通信過程。下面圖示說明了這一過程。OSI 的七層運用各種各樣的控制信息來和其他計算機系統的對應層進行通信。這些控制

31、信息包含特殊的請求和說明，它們在對應的 OSI 層間進行交換。每一層數據的頭和尾是兩個攜帶控制信息的基本形式。對于從上一層傳送下來的數據，附加在前面的控制信息稱為頭，附加在后面的控制信息稱為尾。然而，在對來自上一層數據增加協議頭和協議尾，對一個 OSI 層來說并不是必需的。 當數據在各層間傳送時，每一層都可以在數據上增加頭和尾，而這些數據已經包含了上一層增加的頭和尾。協議頭包含了有關層與層間的通信信息。頭、尾以及數據是相關聯的概念，它們取決于分析信息單元的協議層。例如，傳輸層頭包含了只有傳輸層可以看到的信息，傳輸層下面的其他層只將此頭作為數據的一部分傳遞。對于網絡層，一個信息單元由第三層的頭和數據組成。對于數據鏈路層，經網絡層向下傳遞的所有信息即第三層頭和數據都被看作是數據。換句話說，在給定的某一 OSI 層，信息單元的數據部分包含來自于所有上層的頭和尾以及數據，這稱之為封