OSI & OSI & TCP/IPTCP/IP 介紹介紹

蔡進義蔡進義cyt@pmlab.iecs.fcu.edu.twcyt@pmlab.iecs.fcu.edu.tw

2

課程內容課程內容

OSIOSI

TCP/IPTCP/IP 歷史歷史

TCP/IPTCP/IP

3

網路通訊網路通訊

4

OSIOSI

OSIOSI （（ Open Systems InterconnectionOpen Systems Interconnection ；開放系統；開放系統互連）模型將電腦網路分成彼此獨立的互連）模型將電腦網路分成彼此獨立的七個層級七個層級，，每一個層級都有特定的功能與任務。而這個標準是每一個層級都有特定的功能與任務。而這個標準是由國際標準化組織（由國際標準化組織（ International Standards OrganiInternational Standards Organizationzation ；； ISOISO ）所制定，所以稱為）所制定，所以稱為 ISO/OSIISO/OSI 標準標準

協定協定 大家一致的大家一致的溝通方式溝通方式稱為協定，而協定為建構網路通訊的稱為協定，而協定為建構網路通訊的

基礎基礎

5

電腦協定電腦協定

資料通訊協定的技術定義之一是：一組規範或協議，可決定資料的規格和傳輸。一部電腦上的第 n 層可以與另一部電腦上的第 n 層通訊。

6

OSIOSI 網路七層分層架構網路七層分層架構

第一層 Physical 　 實體層第一層 Physical 　 實體層

第二層 Data Link 　 資料鏈結層第二層 Data Link 　 資料鏈結層

第三層 Network 　 網路層第三層 Network 　 網路層

第四層 Transport 　 傳輸層第四層 Transport 　 傳輸層

第五層 Session 　 會議層第五層 Session 　 會議層

第六層 Presentation 　表現層第六層 Presentation 　表現層

第七層 Application 　 應用層第七層 Application 　 應用層

提供服務

要求服務

7

OSI OSI 七層架構特色七層架構特色 責任分工責任分工

各個層級負責自己的任務，問題區分清楚，不會混淆不各個層級負責自己的任務，問題區分清楚，不會混淆不清清

對等互談對等互談 發送端會與接收端的同層級交談，如發送端的發送端會與接收端的同層級交談，如發送端的 HTTPHTTP 與與

接收端的接收端的 HTTPHTTP 對談對談

HTTPHTTP HTTPHTTP相互溝通

網路介面卡網路介面卡

8

為什麼選擇分層網路模式為什麼選擇分層網路模式 ??

9

OSI (Open System Interconnection)OSI (Open System Interconnection)

10

資料封裝資料封裝

11

資料封裝範例資料封裝範例

12

實體層 實體層 PhysicalPhysical

實體層定義了實體層定義了電氣電氣、、機制機制、、程序程序和和功能功能等四大規格等四大規格來啟動、維護及關閉端點系統間的來啟動、維護及關閉端點系統間的實體鏈結實體鏈結。。

如電壓標準、電壓改變的時間、實體的資料速率、如電壓標準、電壓改變的時間、實體的資料速率、最大傳輸距離、實體的連接器和其它相似的屬性都最大傳輸距離、實體的連接器和其它相似的屬性都由實體層規格所定義。如果您想用最少的字記住第由實體層規格所定義。如果您想用最少的字記住第一層，想一下訊號和媒體。 一層，想一下訊號和媒體。

13

實體層 實體層 Physical (cont’d)Physical (cont’d)

傳接方式傳接方式 點對點點對點 多點連接多點連接

實體拓樸實體拓樸

數位訊號解釋數位訊號解釋

類比訊號解釋類比訊號解釋

頻寬使用頻寬使用 BasebandBaseband BroadbandBroadband

多工器多工器 FDMFDM TDMTDM

14

實體媒介上的一個位元實體媒介上的一個位元

15

常使用的 常使用的 LAN LAN 媒體媒體

有遮蔽式雙絞線有遮蔽式雙絞線電纜 電纜 ((STPSTP) )

16

常使用的 常使用的 LAN LAN 媒體媒體

無遮蔽式雙絞線電纜無遮蔽式雙絞線電纜 ((UTPUTP) )

17

常使用的 常使用的 LAN LAN 媒體媒體

同軸電纜同軸電纜

18

19

資料連接層 資料連接層 Data LinkData Link

20

資料連接層 資料連接層 Data LinkData Link

定義存取實體層的方法，如乙太網路的定義存取實體層的方法，如乙太網路的 CSMA/CDCSMA/CD

把框架同步化送給實體層或從實體層接收把框架同步化送給實體層或從實體層接收

錯誤偵測錯誤偵測

Address Resolution Protocol (ARP) Address Resolution Protocol (ARP) 協定協定 來對應 來對應 MAC MAC 與 與 IP IP 的重要工作的重要工作

實體層實體層實體層實體層

00-20-ED-5B-7A-5C00-20-ED-5B-7A-5C 140.134.26.50140.134.26.50

ARP

RARP

21

ARP ExampleARP Example

140.134.26.51

140.134.26.50

資料

要把資料送到 140.134.26.50但要知道對方的 MAC Address 才行使用 ARP取得 140.134.26.50 的 MAC Address

22

比較 比較 OSI OSI 第一、二層和各種不同的 第一、二層和各種不同的 LAN LAN 標準 標準

邏輯鏈結控制 邏輯鏈結控制 (LLC) ((LLC) ( 往上與網路層傳輸往上與網路層傳輸 ) ) 媒體存取控制 媒體存取控制 (MAC) ((MAC) ( 往下與媒體傳輸往下與媒體傳輸 ) )

23

LANLAN 技術技術

24

MAC Address

25

網路層 網路層 NetworkNetwork

26

Routing & AddressingRouting & Addressing

27

網路層 網路層 NetworkNetwork

提供路由與提供主機間的定址兩大功能提供路由與提供主機間的定址兩大功能

實際上在進行電子訊號傳遞的是較底層的 實際上在進行電子訊號傳遞的是較底層的 MAC MAC 與 與 fframe rame ，而這個網路層的 ，而這個網路層的 packet packet 則是用來處理網路則是用來處理網路定址的定址的

在這個 在這個 packet packet 被發送之前，在發送端的電腦會為這被發送之前，在發送端的電腦會為這個封包建立表頭個封包建立表頭 (header)(header) ，， Header Header 裡面的資訊包裡面的資訊包含了來源與目的端的位址含了來源與目的端的位址

網際網路上的 網際網路上的 IP IP 協定位於此層協定位於此層

28

29

IPIP 類別類別

o

10

110

30

傳輸層 傳輸層 TransportTransport

31

傳輸方法傳輸方法 (TCP, UDP)(TCP, UDP)

TCPTCP 提供終端使用者應用程式間的虛擬電路。它的特性包括：提供終端使用者應用程式間的虛擬電路。它的特性包括： 連接導向式 連接導向式 可靠 可靠 將外送訊息分段 將外送訊息分段 在目的地工作站重組訊息 在目的地工作站重組訊息 重送未收到的資料 重送未收到的資料 將收到的區段重組成訊息。 將收到的區段重組成訊息。

UDPUDP 在主機間不可靠地傳輸資料。以下是 在主機間不可靠地傳輸資料。以下是 UDPUDP 的特性： 的特性： 非連接式 非連接式 不可靠 不可靠 傳送訊息 傳送訊息 (( 稱為使用者資料元稱為使用者資料元 ) ) 不提供訊息傳輸的軟體檢查 不提供訊息傳輸的軟體檢查 (( 不可靠不可靠 ) ) 不重組傳入的訊息 不重組傳入的訊息 不使用確認 不使用確認 不提供資料流控制 不提供資料流控制

32

上層的資料

33

TCP 和 UDP 都使用埠 ( 或 socket) 號碼，將資訊傳遞給較上面各層。

34

TCP TCP 連接方法 連接方法

首先，由某一台主機啟動一個連線，送出要求連線的封包，並指定起始序號為 “ X” ，同時在表頭中設定一個傳送位元。然後，彼方主機接收到封包，記錄下序號 x ，而以 x + 1 的確認來回覆，其中包含它自己的啟始序號 y 。確認號碼 x + 1 代表主機已收到已包含 x 的所有位元組，接下來等著要收 x + 1

35

會談層 會談層 SessionSession

建立、管理並終止兩個通訊主機之間的會談。會談建立、管理並終止兩個通訊主機之間的會談。會談層提供服務給展示層。層提供服務給展示層。

同時也讓兩個主機展示層之間的對話同步化，並管同時也讓兩個主機展示層之間的對話同步化，並管理兩者之間的資料交換。除了會談規定以外，會談理兩者之間的資料交換。除了會談規定以外，會談層也提供各項規定，以利有效進行資料傳輸、服務層也提供各項規定，以利有效進行資料傳輸、服務分等，以及會談層、展示層和應用層問題的例外報分等，以及會談層、展示層和應用層問題的例外報告。如果您想用最少的字記住第五層，想一下對話告。如果您想用最少的字記住第五層，想一下對話和會話。 和會話。

36

對話控制 對話控制 & & 對話分隔對話分隔

37

會談層協定會談層協定

38

表現層 表現層 RepresentationRepresentation

展示層可以確保一個系統的應用層所送出資訊可由另一個系展示層可以確保一個系統的應用層所送出資訊可由另一個系統的應用層加以讀取。必要時，展示層會利用共同的格式，統的應用層加以讀取。必要時，展示層會利用共同的格式，在多種資料格式之間進行翻譯的工作。如果您想用最少的字在多種資料格式之間進行翻譯的工作。如果您想用最少的字記住第六層，想一下最常用的記住第六層，想一下最常用的資料格式資料格式。 。

將來自本地端應用程式的資料格式轉換將來自本地端應用程式的資料格式轉換 (( 或者是重新編碼或者是重新編碼 )) 成成為網路的標準格式，定義了數據的語法以及格式為網路的標準格式，定義了數據的語法以及格式

把傳收的資訊做有意義的轉換如把傳收的資訊做有意義的轉換如 編碼的轉換編碼的轉換 資料的壓縮資料的壓縮 資料的加密與解密資料的加密與解密

39

應用層 應用層 ApplicationApplication

應用層是 應用層是 OSI OSI 中最接近使用者的一層，它提供網路中最接近使用者的一層，它提供網路服務給使用者的應用程式。這一層與其它各層的差服務給使用者的應用程式。這一層與其它各層的差異是在，它不提供服務給 異是在，它不提供服務給 OSI OSI 的其他任何一層，而的其他任何一層，而只為在 只為在 OSI OSI 模型之外的應用程式提供服務。此類應模型之外的應用程式提供服務。此類應用程式的範例包括：試算表程式、文字處理程式和用程式的範例包括：試算表程式、文字處理程式和銀行終端機程式。應用層會建立元件間通訊的有效銀行終端機程式。應用層會建立元件間通訊的有效性、在發生錯誤後復原及資料完整性控制的程序上，性、在發生錯誤後復原及資料完整性控制的程序上，建立共識並讓程序同步化。若您想用最少的字記住建立共識並讓程序同步化。若您想用最少的字記住第七層，想一下第七層，想一下瀏覽器瀏覽器。 。

表現層的工作是將來自應用程式的資料轉成網路傳表現層的工作是將來自應用程式的資料轉成網路傳輸的標準格式，至於應用層則是完全與應用程式有輸的標準格式，至於應用層則是完全與應用程式有關關

40

應用層 應用層 ApplicationApplication

41

課程內容課程內容

OSIOSI

TCP/IPTCP/IP 歷史歷史

TCP/IPTCP/IP

42

TCP/IPTCP/IP 歷史歷史

TCP/IPTCP/IP起源於起源於 19601960年代，美國國防部為網路系統年代，美國國防部為網路系統免於遭受核子武器的攻擊，因此授權免於遭受核子武器的攻擊，因此授權 ARPAARPA (Advan (Advanced Research Projects Agency)ced Research Projects Agency) 研究高速的分封交研究高速的分封交換通訊，來連結美國不同區域內的超級電腦。換通訊，來連結美國不同區域內的超級電腦。

19701970年開始使用年開始使用 NCP (Network Control Protocol)NCP (Network Control Protocol) ，，也就是也就是 ARPANetARPANet

19721972年年 DARPADARPA (Defense Advanced Research Proj (Defense Advanced Research Projects Agency)ects Agency) 取代了取代了 ARPAARPA原有的工作，並提出原有的工作，並提出 TelTelnetnet 通訊協定， 通訊協定， 19731973 ，訂定，訂定 FTPFTP 標準標準

43

TCP/IPTCP/IP 歷史歷史 19741974 年，年， Vinton CerfVinton Cerf 和和 Robert KahnRobert Kahn 提出提出 TCP (Transmission Control TCP (Transmission Control

Protocol)Protocol)

19801980 年發展出年發展出 UDP (User Datagram Protocol)UDP (User Datagram Protocol)

19811981 年首次提出年首次提出 IP (Internet Protocol)IP (Internet Protocol) 的觀念的觀念

19821982 年，年， TCP/IPTCP/IP 通訊協定正式由通訊協定正式由 DCA (Defense Communications AgeDCA (Defense Communications Agency)ncy) 和和 ARPAARPA 提出提出

19831983 年年 11 月月 11 日，日， ARPANetARPANet停止使用停止使用 NCPNCP ，並且要求所有網路傳輸以，並且要求所有網路傳輸以及基本通訊都使用及基本通訊都使用 TCPTCP 及及 IPIP 通訊協定，這也是日後的通訊協定，這也是日後的 InternetInternet

19841984 年，年， DNS (Domain Name System)DNS (Domain Name System) 提出提出

19911991 年年 ARPAARPA 將負責發展將負責發展 InternetInternet 的工作移交給的工作移交給 NSF (National Science NSF (National Science Foundation)Foundation) ，因為，因為 InternetInternet 上擴展最快速的部分都是在學校網路上擴展最快速的部分都是在學校網路

44

課程內容課程內容

OSIOSI

TCP/IPTCP/IP 歷史歷史

TCP/IPTCP/IP

45

TCP/IPTCP/IP

46

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

47

TCP/IPTCP/IP 與與 OSIOSI 網路七層比較網路七層比較

48

Application

TCP/UDP

IP

Network Access

Application

TCP/UDP

IP

Network Access

使用下層所提供的服務

提供上層一些服務

49

參考文獻參考文獻

The OSI Reference ModelThe OSI Reference Model