ccna (640-802)

Cisco PublicITE PC v4.0Chapter 1 1

------OSI模型概述

CCNA (640-802)

计算机网络的发展（ Evolution of Networking）

计算机网络的功能

数据通信

Data

什么是协议 (Protocol) 什么是协议？

为了使数据可以在网络上从源传递到目的地，网络上所有设备需要“讲”相同的“语言”描述网络通信中“语言”规范的一组规则就是协议

例如：两个人交谈，必须使用相同的语 言，如果你说汉语，他说阿拉伯语……

数据通信协议的定义决定数据的格式和传输的一组规则或者一组惯例

@#&$ ％……

协议分层 网络通信的过程很复杂

数据以电子信号的形式穿越介质到达正确的计算机，然后转换成最初的形式，以便接收者能够阅读为了降低网络设计的复杂性，将协议进行了分层设计

协议分层

分层设计的意义用户服务层的模块设计可相对独立于具体的通信线路和通信硬件接口的差别而通信服务层的模块设计又可相对独立于具体用户应用要求的不同

例如：文件传输或电子邮件服务模块的设计，不必关心底层通信线路是光纤还是双绞线

OSI 协议模型通信

协议

协议分层

OSI7层模型

通信的双方需要“讲”相同的语言

网络通信的过程很复杂，为了降低复杂性

1974 年， ISO 组织发布了 OSI 参考模型

OSI(Open System Internetwork)

是开放的通信系统互联参考模型

OSI(Open System Internetwork)

是开放的通信系统互联参考模型

OSI 与 TCP/IP 参考模型（ OSI RM and TCP/IP RM）

OSI 模型的好处（ Benefit of OSI Model ）

OSI 模型的好处减少复杂性标准化接口便于模块化设计确保技术兼容性加速发展简化教与学

邮局实例

写信人

邮局

运输部门

收信人

邮局

甲地 乙地

邮局实例

邮局对于写信人来说是下层 运输部门是邮局的下层 －－下层为上层提供服务 写信人与收信人之间使用相同的语言 邮局之间的约定 －－同层次之间使用相同的协议

服务与服务访问点

服务是网络中各层向其相邻上层提供的一组操作

服务访问点（ SAP ）N+1 层实体是通过 N 层的 SAP 来使用 N 层所提供的服务SAP 相当于相邻层之间的接口

OSI 的七层框架

物理层 物理层

数据链路层 数据链路层

网络层 网络层

传输层 传输层

会话层 会话层

表示层 表示层

应用层 应用层

物理层协议

数据链路层协议

网络层协议

传输层协议

会话层协议

表示层协议

应用层协议

比特

帧

报文

TPDU

SPDU

PPDU

APDU

1 接口

2 接口

3 接口

4 接口

5 接口

6 接口

主机 A 主机 B 数据单元层

OSI 的七层框架

数据流层

传输层

数据链路层

网络层

物理层

应用 ( 上 ) 层

会话层

表示层

应用层

数据流层

TCPUDPSPX

802.3 / 802.2HDLC

EIA/TIA-232V.35

IPIPX

表示层

应用层

会话层 举例

• 可靠或不可靠的递送• 重传前的差错检测

• 将比特组合成字节，再将字节组合成帧• 使用 MAC 地址来访问介质• 检测 ( 但不更正 ) 差错

• 在设备之间传输比特• 规定电平、线速和电缆针脚

传输层

数据链路层

物理层

网络层 提供逻辑地址，供路由器用来确定路径

应用层的功能

将不同应用程序的数据分开

用户接口

• 如何表示数据• 特殊处理，如加密

TelnetFTP

ASCIIEBCDICJPEG

操作系统 /应用程序访问调度

传输层

数据链路层

网络层

物理层

举例

会话层

表示层

应用层

OSI 物理层（ OSI Physical Layer ）

OSI 数据链路层（ OSI Data Link Layer ）

介质访问控制

OSI 网络层（ OSI Network Layer ）

OSI 传输层（ OSI Transport Layer ）

OSI 会话层（ OSI Session Layer ）

OSI 表示层（ OSI Presentation Layer ）

OSI 应用层（ OSI Application Layer ）

端到端通信（ Peer-to-Peer Communication ）

协议数据单元（ Protocol data units (PDUs) ）

每一层 PDU 名字（ Names for PDU at Each Layer ）：

位（ bit ） 帧（ frame ）

包（ packet ） 段（ segment ） 数据（ data ）

数据的封装与解封装过程

Internet

Hello!Hello!

数据封装（ Data Encapsulation ）

IP 包头IP 包头

数据的封装与解封装过程

HelloHello

物理层

数据链路层

网络层

传输层

会话层表示层应用层

比特

帧

报文

段

PDU

HelloHello

TCP/UDP 头TCP/UDP 头 HelloHelloIP 包头IP 包头LLC 子层LLC 子层

TCP/UDP 头TCP/UDP 头 HelloHelloIP 包头IP 包头LLC 子层LLC 子层MAC 子

层MAC 子

层

TCP/UDP 头TCP/UDP 头

HelloHelloTCP/UDP 头TCP/UDP 头

高层数据

MAC 子层

LLC 子层

FCSFCS

IP 包头IP 包头

数据的封装与解封装过程

HelloHello

物理层

数据链路层

网络层

传输层

会话层表示层应用层

比特

帧

报文

段

PDU

HelloHello

TCP/UDP 头TCP/UDP 头 HelloHelloIP 包头IP 包头LLC 子层LLC 子层

MAC 子层TCP/UDP 头TCP/UDP 头 HelloHelloIP 包头IP 包头LLC 子层LLC 子层MAC 子

层MAC 子

层 FCSFCS

TCP/UDP 头TCP/UDP 头

HelloHelloTCP/UDP 头TCP/UDP 头

高层数据

LLC 子层

TCP/IP 参考模型（ TCP/IP RM ）

应用层

传输层

网际层

网络访问层

TCP/IP （ 1 ）TCP/IP （ 1 ）Host

Internet

TCP/IP

Host

TCP/IP （ 2 ）

传输层（ Transport Layer Protocols ）

IP 层（ IP Layer Protocol ） IP 是无连接，尽力传输的协议。 IP is connectionless, best-effort delivery protocol.

物理层－网络的基础

物理层是 OSI 的最底层 物理层为数据传输提供可靠环境

物理层是网络的基础，正如同公路是汽车通行的基础一样

（ Physical Layer ）（ Physical Layer ）

Cisco 分层网络模型 (Cisco Hierarchical Model)

核心层

分布层

接入层

核心层提供高速的交换基础设施并且通常不操纵分组内容 .

分布层提供接入层各核心层之间的边界 .

接入层通常通过交换机和集线器提供用户到网络的初始连接 .

(Distribution Layer)(Distribution Layer)

(Core Layer)(Core Layer)

(Access Layer)(Access Layer)

物理层的功能

规定

• 介质类型

• 连接类型

• 信号类型 以太

网

802.

3

V.3

5

物

理介

质

EIA

/TIA

-232

物理层： Ethernet/802.3

集线器

主机

主机

10Base2— 细以太网10Base5— 粗以太网

10BaseT— 双绞线

以太网接口

RJ － 45RJ 是描述公用电信网络的接口，常用的有 RJ-11 和 RJ-45

光纤接口用以稳定地但并不是永久地连接两根或多根光纤的无源组件

FC 圆形带螺纹光纤接头 ST 卡接式圆形光纤接头 ( 最常见 )

SC 方型光纤接头 LC 窄体方形光纤接头 MT-RJ 收发一体的方型光纤接头

物理层的传输介质 (Transmission Media)

有线介质双绞线光纤

无线介质无线电微波激光红外线

双绞线 （ Twisted Pair ）

双绞线 TP 是目前使用最广，价格相对便宜的一种传输介质

由两根绝缘铜导线相互缠绕组成，以减少对邻近线对的电气干扰

由若干对双绞线构成的电缆被称为双绞线电缆 非屏蔽双绞线 UTP(Unshielded Twisted Pair) 和屏蔽双

绞线 STP(Shielded Twisted Pair)

双绞线的标准

EIA/TIA-568——“ 商用建筑物电信布线标准”

Cat 5 ：适用于 100Mbps 的 100Base-TX 和100Base-T4

支持高达 100MHz 的数据通信传输频率为 100MHz

用于语音传输和最高传输速率为1000Mbps 的数据传输主要用于 100base-T 和 10base-T 网络。Cat 5e ：超五类双绞线

Cat 6:传输频率为 200MHz

Cat 5e UTP

Cat 5e STP

六类布线系统

六类系统向下兼容三类、五类、超五类布线产品，同时满足混合使用的要求

六类提供 2 倍于超五类的带宽 改善了在串扰以及回波损耗方面的性能 6 类线与 5 类和超 5 类标准存在许多不同之处：

最高工作带宽 200MHz

按照 250MHz 下检测进行设计 可作为 UTP 和 STP 的解决方案包括超 5 类的所有测试， 并加入新的参量

以太网标准中的线缆规范

以太网标准 传输介质 拓扑 接口 最大传输距离（ m ）

速率（ Mb/

s ）10Base-T 2 对三类或以上 UTP 星形 RJ-45 100 10

100Base-TX 2 对五类 UTP 或以上 星形 RJ-45 100 100

1000Base-T 4 对五类 UTP 或以上 星形 RJ-45 100 1000

1000Base-LX 光缆 星形 SC① 5000 1000

1000Base-SX 多模光缆 星形 SC① 550 1000

UTP 设备

The RJ-45 Connector

1

8

8 Pair 4 R4

1

2

34

5

6

7

Wire PairT is TipR is Ring

Pair 3 T2

Pair 3 R2

Pair 2 T3

Pair 1 R1

Pair 1 T1

Pair 2 R3

Pair 4 T4

Pin

UTP 直连线缆 (straight-through cable)

两边线缆的顺序是一致的

Pin Label1 RD+2 RD-3 TD+4 NC5 NC6 TD-7 NC8 NC

Cable 10BaseT/100BaseTx 直通线缆

Pin Label1 TD+2 TD-3 RD+4 NC5 NC6 RD-7 NC8 NC

Server/Router

8 1

wg

g bwo

wb

o brwbr

1

8

直通线缆

8

1Hub/Switch

8 1

wg

g bwo

wb

o brwbr

UTP 交叉线缆 (Crossover Cable)

一部分的线缆是交叉的

8 1

wo

ob wg

wb

gbr wbr

Cable 10BaseT/100BaseT 交叉线缆

Pin Label1 RD+2 RD-3 TD+4 NC5 NC6 TD-7 NC8 NC

Pin Label1 RD+2 RD-3 TD+4 NC5 NC6 TD-7 NC8 NC

交叉线缆

1

8 1

8

8 1

wg

gwb

wo

b obr wbr

Hub/Switch Hub/Switch

线缆的连接

标准网线的线序 交叉网线的线序 制作过程

双绞线实现直通式与交叉

当两边的端口都有 X 时使用交叉线缆

当一个端口有 X 时使用直通线缆

1x 2x 3x 4x

1x 2x 3x 4x 1x 2x 3x 4x

线缆的连接

EIA/TIA 568A 和 568B

线缆的连接标准网线交叉网线全反线

直通 / 交叉直通

交叉

直通

交叉

直通

交叉

交叉

管脚号 用途 颜色

1 发送 + 白色和绿色

2 发送 - 绿色

3 接收 + 白色和橘黄色

4 不被使用 蓝色

5 不被使用 白色和蓝色

6 接收 - 橘黄色

7 不被使用 白色和棕色

8 不被使用 棕色

T568A标准中 RJ-45连接器的管脚号和颜色编码

实现控制线连接 全反线（ rollover cable ）

电脑需要一个 RJ - 45 的 DB - 9 或 RJ - 45对的 DB - 25适配器COM 端口设置为 9600 点， 8 个数据位，无奇偶校验， 1停止位，无流量控制提供带控制台的访问AUX 交换机端口可用于调制解调器连接控制台

Device with console

集线器 (HUB)工作在物理层

A B C D

物理层

• 所有的设备在同一个冲突域中• 所有的设备在同一个广播域中• 设备共享相同的带宽

Collision Domains:

Broadcast Domains:

Hubs: 一个冲突域

• 节点越多意味着冲突越多• CSMA/CD 被使用用来避免冲突

Collision Domains:Collision Domains:

以太网采用 CSMA/CD

CSMA/CD— 带冲突检测的载波监听多路访问 以太网采用 CSMA/CD避免信号的冲突 工作原理

发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听若监听到冲突，则立即停止发送等待一段随机时间（称为退避 back-off ）以后，再重新尝试

网络设备划分的域

Hub Bridge Switch Router

Collision Domains:

1 4 4 4 Broadcast Domains:

1 1 1 4