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思科网技术学院教程学习笔记与要点归纳
http://www.21tx.com 2005年07月28日 中国IT认证实验室

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    OSI参考模型和路由

     一. 层次网络模型:OSI参考模型

     网络模型使用分层来简化网络功能。将网络功能进行划分叫层。OSI参考模型通过划分层次,简化了两台计算机之间相互通信所要完成的任务。每一层集中完成一定的功能,因此允许网络的设计者为每层选择适当的网络设备和功能。在OSI参考模型中,它的7层分别表示了不同的网络功能。

    这种按网络功能进行层次划分的原因包括:

    1. 分层把网络操作分成不太复杂的单元。

    2. 分层为即插即用的兼容性定义了标准接口。

    3. 分层使设计者能专心设计和开发功能模块。

    4. 分层提高了不同网络模块功能的对称性,让它们能很好地一起工作。

    5. 分层使得一个区域的改变不会影响到其他区域,这样每个区域能更快地发展。

    6. 分层把复杂的网络通信过程分解成了独立的、更容易学习的操作。

    OSI参考模型的每一层完成特定的功能:

    应用层(第7层):这一层给用户应该程序提供网络服务。例如,一个字处理应用程序使用了这一层的文件传输服务。

    表示层(第6层):这一层提供了数据表示和编码格式,还有数据传输语法的协商。它确保从网络抵达的数据能被应用进程使用,应用进程发送的信息能在网络上传送。

    会话层(第5层):这一层建立、维持和管理应用进程之间的会话。

    传输层(第4层):这一层把数据进行分段或重组成数据流。传输层具有潜在的能力保证一个连接并提供其可靠的传输。

    网络层(第3层):这一层决定把数据从一个地方移到另一个地方的最佳路径。路由器在这一层上运行。本层使用逻辑地址方案,以便管理者能够进行管理。它使用IP协议的寻址方案,此外还有ApplTalk、DECnet、VINES和IPX等寻址方案。

    数据链路层(第2层):这一层提供了通过介质物理传输过程。它处理错误通告、网络拓扑和流量控制。这一层使用介质访问控制(MAC)地址,这种地址也称为物理地址或硬件地址。

    物理层(第1层):这一层提供电气的、机械的、软件的或者实用的方法来激活和维护系统间的物理链路。这一层使用双绞线、同轴电缆、光纤等物理介质。

    二. 对等层通信

    OSI参考模型描述了在不同计算机上应用程序信息是如何通过网络介质传送的。对于一个给定系统的各层,当要发送的信息逐层向下传送时,信息越往低层就越不同于人类的语言,而是计算机能够理解的“1”和“0”。每一层使用自己的协议与其他的对等层相互通信。每一层的协议在与对等层之间交换的信息称为协议数据单元(PDU)。

主机A                主机B
应用层<------------------------>应用层
表示层<------------------------>表示层
会话层<------------------------>会话层
传输层<---------数据段--------->传输层
网络层<---------数据包--------->网络层
数据链路层<------数据帧------>数据链路层
物理层<----------比特---------->物理层

    上图是OSI类型通信的一个例子。主机A发送信息给主机B。主机A的应用程序与主机A的应用层通信,主机A的应用层再与主机A的表示层通信,主机A的表示层再与主机A的会话层通信,等等,直到到达主机A的物理层。物理层把信息放到网络物理介质上并把信息从网络物理介质上送走。信息在物理介质上传送并被主机B接收后,会以相反的方向向上通过主机B的各层(先是物理层,然后是数据链路层等等)。直到最终到达主机B的应用层。尽管主机A的每一层只与它自己的相邻层直接通信,但主机的每一层总有一个主要任务必须要执行。每一层的主要任务是与主机B的对等层进行通信。也就是说A主机的第一层任务是与B主机的第一层通信;A主机的第二层任务是与B主机的第二层通信;等等。

    OSI参考模型的分层禁止了不同主机间的对等层之间的直接通信。因此主机A的每一层必须依靠主机A相邻层提供的服务来与主机B的对应层通信。假定主机A的第4层必须与主机B的第4层通信。那么,主机A的第4层就必须使用主机A的第3层提供的服务。第4层叫服务用户(service),第3层叫服务提供者(service provider)。第3接入点(SAP)给第4层提供服务。这些服务接入点使得第4层要求第3层提供服务。

   三. 数据封装

    主机B的第4层如何知道主机A的第4层想要什么呢?把第4层的特定要求进行存储以控制信息,这些控制信息附加在实际应用信息的数据包报头中并在对等层之间进行传输。每一层都依靠于它的OSI参考模型的下一层提供的服务功能。为了提供这些服务,低层使用封装把上层的PDU放入它的数据区域;然后,该层将会把它要的任何报头和报尾进行添加以执行它的功能。

    数据报头和数据的概念是相对的。这取决于对当前信息单元进行分析的层。例如,到第3层,一个信息单元包含第3层的报头以及它所包含的数据。但第3层数据潜在地包含了从第4、5、6、7层来的头。还有,第3层的报头却只是第2层的数据。并不是所有层都需要加头。一些层只是简单地对它们接收的实际数据进行一些转换,使得数据对于邻居层可读。

    四. 物理层

    目前Ethernet和IEEE 802.3占据着局域网(LAN)协议的最大份额。如今,Ethernet
这个名词常用来指所有使用载波侦听多路访问带冲突检测(CSMA/CD)的LAN,它通常符合包括IEEE 802.3在内的以太网规范。

    术语以太网(Ethernet)是指局域网实施系列,它包含三个主要分类:

    1. 以太网和IEEE 802.3:运行于同轴电缆和双绞线上的10Mbit/s局域网规范。

    2. 100Mbit/s以太网:一种特定的局域网规范,也称作快速以太网,它以100Mbit/s运行在双绞线电缆上。

    3. 1000Mbit/s以太网:一种特定的局域网规范,也称为吉比特以太网,它以1000Mbit/s(1Gbit/s)运行在光纤和双绞线电缆上。

    以太网/802.3物理连接

    以太网和IEEE 802.3线路标准定义了以10Mbit/s运行的LAN总线拓扑结构。

    三个定义的线路标准:

    1. 10Base2:也称细以太网,10Base2允许网络段在同轴电缆上的最大传输范围是185m。

    2. 10Base5:也称粗以太网,10Base5允许网络段在同轴电缆上的最大传输范围是500m。

    3. 10BaseT:10BaseT在便宜的双绞线上传送以太网帧。

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