OSI & TCP/IP 介紹

1. OSI & TCP/IP介紹 蔡進義 cyt@pmlab.iecs.fcu.edu.tw

2. 課程內容 • OSI • TCP/IP歷史 • TCP/IP

3. 網路通訊

4. OSI • OSI（Open Systems Interconnection；開放系統互連）模型將電腦網路分成彼此獨立的七個層級，每一個層級都有特定的功能與任務。而這個標準是由國際標準化組織（International Standards Organization；ISO）所制定，所以稱為ISO/OSI標準 • 協定 • 大家一致的溝通方式稱為協定，而協定為建構網路通訊的基礎

5. 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. 提 供 服 務 要 求 服 務 OSI網路七層分層架構 第七層Application　 應用層 第六層Presentation　表現層 第五層Session　 會議層 第四層Transport　 傳輸層 第三層Network　 網路層 第二層Data Link　 資料鏈結層 第一層Physical　 實體層

7. OSI 七層架構特色 • 責任分工 • 各個層級負責自己的任務，問題區分清楚，不會混淆不清 • 對等互談 • 發送端會與接收端的同層級交談，如發送端的HTTP與接收端的HTTP對談 HTTP HTTP 相互溝通 網路介面卡

8. 為什麼選擇分層網路模式?

9. OSI (Open System Interconnection)

10. 資料封裝

11. 資料封裝範例

12. 實體層 Physical • 實體層定義了電氣、機制、程序和功能等四大規格來啟動、維護及關閉端點系統間的實體鏈結。 • 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。

13. 實體層 Physical (cont’d) • 傳接方式 • 點對點 • 多點連接 • 實體拓樸 • 數位訊號解釋 • 類比訊號解釋 • 頻寬使用 • Baseband • Broadband • 多工器 • FDM • TDM

14. 實體媒介上的一個位元

15. 常使用的 LAN 媒體 • 有遮蔽式雙絞線電纜 (STP)

16. 常使用的 LAN 媒體 • 無遮蔽式雙絞線電纜(UTP)

17. 常使用的 LAN 媒體 • 同軸電纜

19. 資料連接層 Data Link

20. ARP 00-20-ED-5B-7A-5C 140.134.26.50 RARP 資料連接層 Data Link • 定義存取實體層的方法，如乙太網路的CSMA/CD • 把框架同步化送給實體層或從實體層接收 • 錯誤偵測 • Address Resolution Protocol (ARP) 協定 • 來對應 MAC 與 IP 的重要工作 實體層

21. ARP Example 140.134.26.50 140.134.26.51 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 OSI 第一、二層和各種不同的 LAN 標準 • 邏輯鏈結控制 (LLC) (往上與網路層傳輸) • 媒體存取控制 (MAC) (往下與媒體傳輸)

23. LAN技術

24. MAC Address

25. 網路層 Network

26. Routing & Addressing

27. 網路層 Network • 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 MAC 與 frame ，而這個網路層的 packet 則是用來處理網路定址的 • 在這個 packet 被發送之前，在發送端的電腦會為這個封包建立表頭(header)，Header 裡面的資訊包含了來源與目的端的位址 • 網際網路上的 IP 協定位於此層

29. IP類別 o 10 110

30. 傳輸層 Transport

31. 傳輸方法(TCP, UDP) • TCP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 • 可靠 • 將外送訊息分段 • 在目的地工作站重組訊息 • 重送未收到的資料 • 將收到的區段重組成訊息。 • UDP在主機間不可靠地傳輸資料。以下是 UDP的特性： • 非連接式 • 不可靠 • 傳送訊息 (稱為使用者資料元) • 不提供訊息傳輸的軟體檢查 (不可靠) • 不重組傳入的訊息 • 不使用確認 • 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 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 Session • 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。 • 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告。如果您想用最少的字記住第五層，想一下對話和會話。

36. 對話控制 & 對話分隔

37. 會談層協定

38. 表現層 Representation • 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，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，想一下最常用的資料格式。 • 將來自本地端應用程式的資料格式轉換(或者是重新編碼)成為網路的標準格式，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 • 編碼的轉換 • 資料的壓縮 • 資料的加密與解密

39. 應用層 Application • 應用層是 OSI 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異是在，它不提供服務給 OSI 的其他任何一層，而只為在 OSI 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，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輸的標準格式，至於應用層則是完全與應用程式有關

40. 應用層 Application

41. 課程內容 • OSI • TCP/IP歷史 • TCP/IP

42. TCP/IP歷史 • TCP/IP起源於1960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ARPA (Advanced Research Projects Agency)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。 • 1970年開始使用NCP (Network Control Protocol)，也就是ARPANet • 1972年DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency)取代了ARPA原有的工作，並提出Telnet通訊協定， 1973，訂定FTP標準

43. TCP/IP歷史 • 1974年，Vinton Cerf和Robert Kahn提出TCP (Transmission Control Protocol) • 1980年發展出UDP (User Datagram Protocol) • 1981年首次提出IP (Internet Protocol)的觀念 • 1982年，TCP/IP通訊協定正式由DCA (Defense Communications Agency)和ARPA提出 • 1983年1月1日，ARPANet停止使用NCP，並且要求所有網路傳輸以及基本通訊都使用TCP及IP通訊協定，這也是日後的Internet • 1984年，DNS (Domain Name System)提出 • 1991年ARPA將負責發展Internet的工作移交給NSF (National Science Foundation)，因為Internet上擴展最快速的部分都是在學校網路

44. 課程內容 • OSI • TCP/IP歷史 • TCP/IP

45. TCP/IP

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

47. TCP/IP與OSI網路七層比較

48. Application Application 提 供 上 層 一 些 服 務 使 用 下 層 所 提 供 的 服 務 TCP/UDP TCP/UDP IP IP Network Access Network Access

49. 參考文獻 • The OSI Reference Model