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网络模型OSI

news 2025/11/6 15:23:45

网络模型

OSI定义
- 模型分布
- 数据封装、解封过程
数据链路层
- 1.LLC逻辑链路控制子层(Logic Link Control Sub Layer)
- 2.MAC媒介访问控制子层(Medium Acess Control Sub Layer)
- - CSMA/CA
  - - RST-CST原理

OSI定义

OSI：Open Systems Interconnection Reference Model，开放系统互连参考模型
目的：用于计算机或通信系统间互联的标准，以实现网络互通

模型分布

在这里插入图片描述

物理层（Physical Layer）：定义物理设备标准，包括电气特性、机械特性、功能特性、规程特性这四个方面。用于建立、维护、断开物理连接。定义通信的传输介质，实现实际终端设备信号传输，码流通过物理设备传输。工作设备主要有网卡、集线器、各种线缆（光纤、网线、同轴电缆）

数据链路层（Data Link Layer）：
1.提供mac地址（网卡物理地址），物理地址寻址
2.数据成帧frame、转发
3.错误检测机制，发现数据有丢失则通知对方重传

网络层（Network Layer）：
1.提供IP地址，数据传送的目的地寻址
2.选择一个传送数据的最佳路线，根据路由器运行的不同的路由协议选择最佳路径

传输层（Transport Layer）：
1.提供端口号,根据端口号识别对应服务（每种应用对应不同的端口号）
2.控制数据流量，确保传输准确。发送端分段数据、接收端重组数据

会话层（Session Layer）：
在应用程序之间建立维护并拆除会话连接

表示层（Presentation Layer）：
为不同客户端提供数据和信息的语法转换，使系统能解读成正确的数据，同时它还能提供压缩解压、加密解密等服务。

应用层（Application Layer）：
给用户和抽象的网络之间提供一个接口，使用户可以通过使用应用程序、app来使用整个的6层网络模型

数据封装、解封过程

在这里插入图片描述

数据链路层

数据链路层有两个著名sub layer

1.LLC逻辑链路控制子层(Logic Link Control Sub Layer)

该子层实现了两个站点之间帧的交换，实现端到端（源到目的），无差错的帧传输和应答功能及流量控制功能

2.MAC媒介访问控制子层(Medium Acess Control Sub Layer)

解决共用信道竞争，分配信道使用权。
目前LAN中常用的媒介访问控制方法是CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance，译为载波监听多路访问/冲突避免机制））

有线和无线使用MAC差异：
有线使用“冲突检测”CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect，载波监听多路访问/冲突检测机制）：
1.发送数据前监听信道是否空闲，空闲则发送；
2.发送数据的同时监听，监听到冲突时停时发送，停止随机时间后重新发送

无线使用“冲突避免”CSMA/CA：同时发送和监听的方式，对于无线介质来说浪费资源。

CSMA/CA

由于无线网络是共享介质，协调的作用是使各个无线设备使用无线网络时避免冲突发生。

两种冲突避免方案：
1.避退：发送数据前，先监听无线链路状态是否空闲。当无线链路被其他设备占用时，设备会随机为每一帧选择一段退避（backoff）时间，减少冲突发生。

2.RST-CST握手：发送数据前，终端发送一个RST帧给目标，目标回复CST才开始传输数据。确保后续传输数据时其他设备不会使用信道。
RST、CST帧长很小所以消耗很少：
RST请求发送帧：20字节，内容包含要发送的数据帧长，
CST允许发送帧：14字节，内容包含请求中欲发送的数据帧的长度

RST-CST原理

在这里插入图片描述
RST-CST如何解决多个站之间数据传输冲突：
站A无线信号覆盖范围：B、C、E
站B无线信号覆盖范围：A、D、E
如果A向B发送数据：
1.A向B发送RST，因为B、C、E在A的覆盖范围内，所以都能接收到A发送的RST
2.B向A发送CST，因为A、D、E在B的覆盖范围内，所以都能接受到B的CTS
3.C接收到A的RST，接收不到B的CST。在A向B发送数据的同时，可以发送数据，不会干扰B
4.D接受不到A的RST，可以接收B的CST。在收到B发送的CST后关闭数据发送，避免干扰B
5.E接收A的RST和B的CST，在A发送数据帧的整个过程中不能发送数据
6.若A和E同时向B发送RST，两个RST冲突使得B接收不到正确的RST，则B无法产生CST，此时A和E各自推迟随机时间后重新发送RST

802.11提供3种“RST-CST”可供使用：
1.使用RST-CST帧
2.不使用
3.在一定条件下使用，当数据帧的长度超过某一数值时

协调功能（Coordination Function）：
CSMA/CA具体运作时由协调功能来控制，协议规定四种协调功能
1.分布式协调功能（Distributed CF，简称DCF）
2.基于DCF之上的Point CF（Point CF，简称PCF）
3.混合型协调功能（Hybrid CF，简称HCF）
4.用于Mesh网络的（Mesh CF，简称MCF）
基于竞争的服务（contention-based service，使用DCF进行数据交换）
基于无竞争的服务（contention-free service，使用PCF进行数据交换）