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第五课 网络体系结构 (2)

第五课 网络体系结构 (2). 附：首先了解 bit 、 Byte 、 KB 、 MB 、 GB. 1Byte （字节） = 8 个 bit （比特位） 1KB=1024 Byte 1MB=1024KB 1GB=1024MB. 物理层. 物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。物理连接可以通过中继系统，允许进行全双工或半双工的二进制 比特流 的传输。物理层的数据服务单元是比特，它可以通过同步或异步的方式进行传输。. 物理层.

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第五课 网络体系结构 (2)

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  1. 第五课网络体系结构(2)

  2. 附：首先了解bit、Byte、KB、MB、GB • 1Byte（字节）= 8个bit（比特位） • 1KB=1024 Byte • 1MB=1024KB • 1GB=1024MB

  3. 物理层 • 物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。物理连接可以通过中继系统，允许进行全双工或半双工的二进制比特流的传输。物理层的数据服务单元是比特，它可以通过同步或异步的方式进行传输。

  4. 物理层 • 物理层是设备之间的物理接口,数据位流通过该接口从一台设备传送给另一台设备。 • 物理层应该保持数据传输的正确性.(即当一方发送“1”时，对方接收到的就应该是“1”而不是“0”。

  5. 物理层基本功能 机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列方式，定义接插及锁紧方式等。 电气特性 指明在接口电缆的线路上出现的电压、电流等范围。 功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压信号表示何种意义，通信过程中完成何种功能。 规程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。是功能事件时序的描述。

  6. 机械特性

  7. 9针与 25针串行口插针示意图

  8. 电气特性 • RS-232C电气特性

  9. 功能特性

  10. 规程特性 • 规程特性：　　规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。　　　　物理层中较重要的新规程是EIA RS-449及X.21，然而经典的EIA RS-232C仍是目前最常用的计算机异步通信接口。

  11. 衰减的信号 放大的信号 中继器 中继器图中继器对信号的放大

  12. 100 集线器 Hub 以太网Ethernet 所有节点共享100M带宽 同一时间只能有一个设备发送信息

  13. 数据链路层概述 数据链路层的目的、服务及功能 1．目的 数据链路层在网络实体间提供建立、维持和释放数据链路连接以及提供传输数据链路服务数据单元的功能和过程的手段；在物理连接上建立数据链路连接。它检测和校正物理层出现的错误，为网络层提供可靠的数据链路。

  14. 数据链路层概述 数据链路层的目的、服务及功能 2．服务 （1）数据链路连接。 （2）接收数据链路服务数据单元和网络层交换数据； （3）提供数据链路端点标识符； （4）当把数据链路服务数据单元划分为多个数据链路协议数据单元传送时，要保证按发送方发送的顺序向接收方的网络层递交，即提供保序的服务； （5）差错位检测、纠正和报告； （6）流量控制； （7）服务质量参数的商定。

  15. 数据链路层概述 数据链路层的目的、服务及功能 3．功能 1、链路管理：当网络中的两个结点进行通信时，发送方必须确知接收方是否已处在准备接收状态。 2、帧同步：数据链路层，数据传送的单位是帧。 3、流量控制：协调发送方与接收方的工作。 4、差错控制：接收方可通过校验帧的差错编码，判断接收到的帧是否有差错。 5、透明传输：所谓透明传输就是不管所传数据是什么样的比特组合，都应能够在链路上传送。 6、寻址：在多点连接的情况下，保证每一帧都能送到正确的目的站。

  16. 数据链路层 该层用于建立相邻结点之间的数据传输；它将不可靠的物理信道处理为可靠的通道，使高层不必考虑物理介质的具体特性；该层的数据单元为帧(frame)；IEEE标准将该层又分为介质访问控制层(MAC)和逻辑链路控制层(LLC )。

  17. 数据链路层 • 物理层只负责传输无结构的原始比特流，是不可靠的。数据链路层将不可靠的物理连接（数据电路）转换成（对网络层来说）可靠的数据链路。为实现转换： • 首先，必须将物理层的无结构原始比特流划分成一定长度的结构数据单元——帧（frame） • 其次，对帧进行差错控制（error control），实现检错/纠错功能。 • 最后，通过合适的流量控制（flow control）协议保证收发双方的传输同步，为网络层提供透明可靠的服务。

  18. 数据链路层的功能实现 停止等待协议 停止等待协议的工作原理：

  19. 媒介访问控制方法 • 介质访问控制 确定共享介质环境（冲突域）中的计算机哪一台可以发送数据的协议。 • 介质访问控制有两大类 非确定性MAC协议： 使用先来先服务（FCFS）的方式。带冲突检测的载波侦听多路访问协议(CSMA/CD)就是非确定性MAC技术。 确定性MAC协议使用“轮流”的形式。令牌环（Token Ring）采用了这种形式。

  20. CSMA/CD 原理 发送数据前先侦听侦听是否有其它人在发送。 缺点 不能完全避免冲突 随着网络规模的扩大，发生冲突的几率也越大。

  21. 令牌 • 原理 令牌在网络中传递，只有获得令牌才能发送数据，数据发送完成释放令牌。

  22. IEEE802规范 IEEE（电气与电子工程师协会）将第二层分成LLC（逻辑链路控制层）和MAC（介质访问控制层）； IEEE802规范： 802.1:802协议概论； 802.2:LLC协议 802.3:以太网CSMA/CD协议 802.4:令牌总线协议； 802.5:令牌环协议； 802.6:城域网协议； 802.7:宽带技术协议； 802.8:光纤技术协议； 802.9:LAN上的语音/数据集成协议； 802.10:LAN安全互操作标准； 802.11:无线LAN协议

  23. 冲突域 冲突 在同一个网络上，当两个bits同时在介质中传输时，数据就会发生碰撞，造成损坏，这叫做冲突。 冲突域 一组连接到同一物理媒介的集合，如果两个设备同时访问媒介，信息将发生冲突，那么这组设备就在同一个冲突域。 所有第一层的互连设备都是冲突域的一部分。

  24. 解决冲突的方法 方案一 检测冲突，采用竞争的方法或轮流通讯的方法 方案二 使用设备把网络分段（Segmentation）以减少冲突；例如：网桥、交换机或路由器。

  25. 广播域 • 广播 一次发送给所有设备的数据包。 • 广播域 广播域就是能够同时收到某个广播的一组设备的集合。 • 减小广播的有效办法是使用路由器来隔离广播。

  26. 数据链路层

  27. 从网络层 到网络层 L3数据 L3数据 数据链路层 数据链路层 T2 H2 T2 H2 帧 帧 L2数据 L2数据 到物理层 从物理层 数据链路层数据封装示意图

  28. OSI模型下三层与网络设备 • OSI参考模型与网络设备，如集线器、交换机、路由器，存在一一对应的关系，下图就是OSI模型下三层与网络设备的对应图。

  29. 交换机层 交换式以太网 以太网交换机 100 骨干 每个节点独享100M带宽 多个设备可同时发送信息

  30. 网络层 • 网络层又称通信子网层，主要负责控制通信子网的操作，实现网络上任意一个节点数据准确无误的传输到其他节点。

  31. 网络层功能 • OSI参考模型规定网络层的主要功能有以下三点： • 1、路径选择与中继：在点-点连接的通信子网中，信息从源结点出发，要经过若干个中继结点的存储转发后，才能到达目的结点。通信子网中的路径是指从源结点到目的结点之间的一条通路，它可以表示为从源结点到目的结点之间的相邻结点及其链路的有序集合。一般在两个结点之间都会有多条路径选择。路径选择是指在通信子网中，源结点和中间结点为将报文分组传送到目的结点而对其后继结点的选择，这是网络层所要完成的主要功能之一。 • 2、流量控制：网络中多个层次都存在流量控制问题，网络层的流量控制则对进入分组交换网的通信量加以一定的控制，以防因通信量过大造成通信子网性能下降。 • 3、网络连接建立与管理：在面向连接服务中，网络连接是传输实体之间传送数据的逻辑的贯穿通信子网的端--端通信通道。

  32. 网络层 • 负责将从发送端的连接多于一个链路的数据的传输，这时一个数据包从发送端到接收端要经过路由的选择和数据包的转发过程： • 1)将网络逻辑地址转换成物理机器地址： IP=>MAC 。 • 2)决定服务质量(如消息的优先权)， 从发送者到接收者之间存在多条线路径时,还需要进行路由选择： 路由选择。 • 3)当数据包的大小比数据链路层允许的最大数据帧还要大时,网络层将其分成多个数据段，在接收端负责将多个数据段组合数据包：包的拆分和重组。

  33. 网络层 传送分组 路径选择 网络中拥挤控制 网络层

  34. 从传输层 到传输层 L4数据 L4数据 网络层 网络层 H3 分组 分组 H3 L3数据 L3数据 到数据链路层 从数据链路层 网络层数据封装示意图

  35. 网络层作用 IP IPX 网络层 提供路由器用来决定路径的逻辑寻址 • 将比特组合成字节进而组合成帧 • 用MAC地址访问介质 • 差错控制 802.3 / 802.2 HDLC 数据链路层 物理层 EIA/TIA-232V.35 • 设备间接收或发送比特流 • 说明电压、线速和线缆等

  36. 路由器 1.0 4.0 1.1 4.1 2.1 2.2 1.3 4.3 1.2 4.2 E0 S0 S0 E0 Routing Table Routing Table NET INT Metric NET INT Metric 1 E0 0 1 S0 1 2 S0 0 2 S0 0 4 S0 1 4 E0 0

  37. 传输层 为会话层实体提供独立于具体网络的高效经济透明的端---端多路数据传输服务。 本层提供了两个实体之间端对端的通信，掩盖了通信网服务的差别。该层的数据单元是段（Segment)，该层通常提供两种服务：面向连接的服务和面向无连接的服务。主要协议包括Internet的TCP、UDP，Novell的SPX等。

  38. 传输层 • 传输层从会话层接收数据,在必要时把它分成较小的单元传输给网络层,并确保到达对方的各段信息正确无误,而且这些任务都必须高效率地完成。设立传输层的目的是在使用通信子网提供服务的基础上，使用传输层协议和增加的功能，使得通信子网对于端--端用户是透明的。高层用户不需要知道它们的物理层采用何种物理线路。对高层用户来说，两个传输层实体之间存在着一条端--端可靠的通信连接。传输层向高层用户屏蔽了通信子网的细节。

  39. 传输层 提供两个端系统之间可靠、透明的数据传送 传输层 传送报文 差错控制 顺序控制 流量控制

  40. 从会话层 到会话层 L5数据 L5数据 传输层 传输层 H4 H4 H4 H4 H4 H4 L4数据 L4数据 L4数据 L4数据 L4数据 L4数据 到网络层 从网络层 传输层数据封装及功能示意图

  41. 传输层

  42. 提供给高层的服务 应用程序进行数据通信的过程

  43. TCP UDP SPX • 可靠或不可靠的数据传输 • 数据重传前的错误纠正 传输层 提供路由器用来决定路径的逻辑寻址 IP IPX 网络层 • 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 802.3 / 802.2 HDLC 数据链路层 • 设备间接收或发送比特流 • 说明电压、线速和线缆等 EIA/TIA-232V.35 物理层 传输层作用

  44. 会话层 • 会话层可以通知进程之间实现同步通信。名思义，会话层建立，管理和终止两台通信主机之间的会话。会话层给上层提供可和上层进行会话的服务，这些服务包括：建立会话性能(建立不同的连接)，管理对话性能(避免双方同时发送数据)， 管理活动性能(把会话分成多个活动) ，礼貌地结束会话性能(确认数据传输是否真的结束了，而不是因为以外终端而结束的。)除了会话规则以外，会话层为进行高效的用户传输，服务分类和会话层，表示层以及应用层的差错报告提供条件。

  45. 举例： •  应用举例：连接时控制通信会话的两种可能方式：1. 在建立一次连接中，可以发生几次会话。2. 一次会话需要传输层建立几次连接才能完成

  46. 会话层 会话层 为通信的两个进程建立会话连接，进行交换 传送报文 会话管理 令牌管理 同步管理

  47. 从表示层 到表示层 L6数据 L6数据 会话层 会话层 H5 H5 L5数据 L5数据 到传输层 从传输层 会话层数据封装及功能示意图

  48. 会话层作用 • Telnet • HTTP 应用层 用户接口 ASCII EBCDIC JPEG • 数据表示 • 加密等特殊处理过程 表示层 Operating System/ Application Access Scheduling（应用访问时序） 保证不同应用间的数据区分 会话层

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