转载 网络层次结构 计算机网络层次结构

原文地址:网络层次结构作者:loongene让我们从基础开始,首先介绍一下网络的层次结构:

当前分层方法分为两种:TCP/IP模型和OSI参考模型,两者稍有不同,但其分层实质和思想是基本一致的,不存在分歧。

TCP/IP模型将网络分为四层,OSI参考模型对网络分为更加细致的七层,叫做ISO协议,详细分层如下:

TCP/IP协议ISO协议

应用层应用层

表示层

会话层

传输层传输层

网络层网络层

数据链路层数据链路层

物理层

对各层次功能的描述是这样的:

1、物理层(Physical Layer):

提供机械、电气、功能和过程特性。如规定使用电缆和接头的类型,传送信号的电压等。在这一层,数据还没有被组织,仅作为原始的位流或电气电压处理。

2、数据链锯层(Data-Link Layer):Ethernet II 802.3 PPP ATM等

实现数据的无差错传送。它接收物理层的原始数据位流以组成帧(位组),并在网络设备之间传输。帧含有源站点和目的站点的物理地址。

3、网络层(Network Layer):IPIPX等

处理网络间路由,确保数据即时传送。将数据链路层提供的帧组成数据包,包中封装有网络层包头,其中含有逻辑地址信息——源站点和目的站点地址的网络地址。

4、传输层(Transport Layer):TCPUDP等

提供建立、维护和取消传输连接功能,负责可靠地传输数据。

5、会话层(Session Layer):

提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。

6、表示层(Presentation Layer):

提供格式化的表示和转换数据服务。如数据的压缩和解压缩,加密和解密等工作都由表示层负责。

7、应用层(ApplicationLayer):HTTPFTP DNS H.323等

提供网络与用户应用软件之间的接口服务。

目前我们使用最多的还是TCP/IP协议模型,并可以完成绝大多数的网络应用。ISO协议模型对网络协议的发展有着指导性作用,对未来的协议设计提供参考。如IPv6协议已经对验证、加密等工作进行了改革,以更加适应网络传输的需求。


OSI七层模型介绍OSI是一个开放性的通行系统互连参考模型,他是一个定义的非常好的协议规范。OSI模型有7层结构,每层都可以有几个子层。下面我简单的介绍一下这7层及其功能。    OSI的7层从上到下分别是        7 应用层         6 表示层        5 会话层        4 传输层        3 网络层        2 数据链路层        1 物理层    其中高层,既7、6、5、4层定义了应用程序的功能,下面3层,既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。下面我给大家介绍一下这7层的功能:         (1)应用层:与其他计算机进行通讯的一个应用,它是对应应用程序的通信服务的。例如,一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码,从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是,如果添加了一个传输文件的选项,那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例:telnet,HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。         (2)表示层:这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如,FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。如果选择二进制,那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASII格式,发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。示例:加密,ASII等。         (3)会话层:他定义了如何开始、控制和结束一个会话,包括对多个双向小时的控制和管理,以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用,从而使表示层看到的数据是连续的,在某些情况下,如果表示层收到了所有的数据,则用数据代表表示层。示例:RPC,SQL等。         (4)传输层:这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议,及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用,还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例:TCP,UDP,SPX。         (5)网络层:这层对端到端的包传输进行定义,他定义了能够标识所有结点的逻辑地址,还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质,网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例:IP,IPX等。         (6)数据链路层:他定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的歌种介质有关。示例:ATM,FDDI等。         (7)物理层:OSI的物理层规范是有关传输介质的特性标准,这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。连接头、针、针的使用、电流、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例:Rj45,802.3等。OSI分层的优点:         (1)人们可以很容易的讨论和学习协议的规范细节。         (2)层间的标准接口方便了工程模块化。         (3)创建了一个更好的互连环境。         (4)降低了复杂度,使程序更容易修改,产品开发的速度更快。         (5)每层利用紧邻的下层服务,更容易记住个层的功能。     大多数的计算机网络都采用层次式结构,即将一个计算机网络分为若干层次,处在高层次的系统仅是利用较低层次的系统提供的接口和功能,不需了解低层实现该功能所采用的算法和协议;较低层次也仅是使用从高层系统传送来的参数,这就是层次间的无关性。因为有了这种无关性,层次间的每个模块可以用一个新的模块取代,只要新的模块与旧的模块具有相同的功能和接口,即使它们使用的算法和协议都不一样。     网络中的计算机与终端间要想正确的传送信息和数据,必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则,这种约定或规则称做协议。网络协议主要有三个组成部分:    1、语义:           是对协议元素的含义进行解释,不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。例如需要发出何种控制信息、完成何种动作及得到的响应等。    2、语法:         将若干个协议元素和数据组合在一起用来表达一个完整的内容所应遵循的格式,也就是对信息的数据结构做一种规定。例如用户数据与控制信息的结构与格式等。    3、时序:        对事件实现顺序的详细说明。例如在双方进行通信时,发送点发出一个数据报文,如果目标点正确收到,则回答源点接收正确;若接收到错误的信息,则要求源点重发一次。        70年代以来,国外一些主要计算机生产厂家先后推出了各自的网络体系结构,但它们都属于专用的。为使不同计算机厂家的计算机能够互相通信,以便在更大的范围内建立计算机网络,有必要建立一个国际范围的网络体系结构标准。        国际标准化组织ISO 于1981年正式推荐了一个网络系统结构----七层参考模型,叫做开放系统互连模型(Open System Interconnection,OSI)。由于这个标准模型的建立,使得各种计算机网络向它靠拢, 大大推动了网络通信的发展。       OSI 参考模型将整个网络通信的功能划分为七个层次,见图1。它们由低到高分别是物理层(PH)、链路层(DL)、网络层(N)、传输层(T)、会议层(S)、表示层(P)、应用层(A)。每层完成一定的功能,每层都直接为其上层提供服务,并且所有层次都互相支持。第四层到第七层主要负责互操作性,而一层到三层则用于创造两个网络设备间的物理连接.     1.物理层         物理层是OSI的第一层,它虽然处于最底层,却是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备,为数据传输提供可靠的环境。        1.1媒体和互连设备            物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。通信用的互连设备指DTE和DCE间的互连设备。DTE既数据终端设备,又称物理设备,如计算机、终端等都包括在内。而DCE则是数据通信设备或电路连接设备,如调制解调器等。数据传输通常是经过DTE——DCE,再经过DCE——DTE的路径。互连设备指将DTE、DCE连接起来的装置,如各种插头、插座。LAN中的各种粗、细同轴电缆、T型接、插头,接收器,发送器,中继器等都属物理层的媒体和连接器。         1.2物理层的主要功能            1.2.1为数据端设备提供传送数据的通路,数据通路可以是一个物理媒体,也可以是多个物理媒体连接而成.一次完整的数据传输,包括激活物理连接,传送数据,终止物理连接.所谓激活,就是不管有多少物理媒体参与,都要在通信的两个数据终端设备间连接起来,形成一条通路.             1.2.2传输数据.物理层要形成适合数据传输需要的实体,为数据传送服务.一是要保证数据能在其上正确通过,二是要提供足够的带宽(带宽是指每秒钟内能通过的比特(BIT)数),以减少信道上的拥塞.传输数据的方式能满足点到点,一点到多点,串行或并行,半双工或全双工,同步或异步传输的需要.         1.3物理层的一些重要标准            物理层的一些标准和协议早在OSI/TC97/C16 分技术委员会成立之前就已制定并在应用了,OSI也制定了一些标准并采用了一些已有的成果.下面将一些重要的标准列出,以便读者查阅.ISO2110:称为"数据通信----25芯DTE/DCE接口连接器和插针分配".它与EIA(美国电子工业协会)的"RS-232-C"基本兼容。ISO2593:称为"数据通信----34芯DTE/DCE----接口连接器和插针分配"。ISO4092:称为"数据通信----37芯DTE/DEC----接口连接器和插针分配".与EIARS-449兼容。CCITT V.24:称为"数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备之间的接口电路定义表".其功能与EIARS-232-C及RS-449兼容于100序列线上.      2.数据链路层    数据链路可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终端设备间的数据通信提供传输媒体及其连接.媒体是长期的,连接是有生存期的.在连接生存期内,收发两端可以进行不等的一次或多次数据通信.每次通信都要经过建立通信联络和拆除通信联络两过程.这种建立起来的数据收发关系就叫作数据链路.而在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错,为了弥补物理层上的不足,为上层提供无差错的数据传输,就要能对数据进行检错和纠错.数据链路的建立,拆除,对数据的检错,纠错是数据链路层的基本任务。         2.1链路层的主要功能        链路层是为网络层提供数据传送服务的,这种服务要依靠本层具备的功能来实现。链路层应具备如下功能:            2.1.1链路连接的建立,拆除,分离。             2.1.2帧定界和帧同步。链路层的数据传输单元是帧,协议不同,帧的长短和界面也有差别,但无论如何必须对帧进行定界。             2.1.3顺序控制,指对帧的收发顺序的控制。            2.1.4差错检测和恢复。还有链路标识,流量控制等等.差错检测多用方阵码校验和循环码校验来检测信道上数据的误码,而帧丢失等用序号检测.各种错误的恢复则常靠反馈重发技术来完成。        2.2数据链路层的主要协议        数据链路层协议是为发对等实体间保持一致而制定的,也为了顺利完成对网络层的服务。主要协议如下:            2.2.1ISO1745--1975:"数据通信系统的基本型控制规程".这是一种面向字符的标准,利用10个控制字符完成链路的建立,拆除及数据交换.对帧的收发情况及差错恢复也是靠这些字符来完成.ISO1155, ISO1177, ISO2626, ISO2629等标准的配合使用可形成多种链路控制和数据传输方式.             2.2.2ISO3309--1984:称为"HDLC 帧结构".ISO4335--1984:称为"HDLC 规程要素 ".ISO7809--1984:称为"HDLC 规程类型汇编".这3个标准都是为面向比特的数据传输控制而制定的.有人习惯上把这3个标准组合称为高级链路控制规程.             2.2.3ISO7776:称为"DTE数据链路层规程".与CCITT X.25LAB"平衡型链路访问规程"相兼容.        2.3链路层产品        独立的链路产品中最常见的当属网卡,网桥也是链路产品。MODEM的某些功能有人认为属于链路层,对些还有争议.数据链路层将本质上不可靠的传输媒体变成可靠的传输通路提供给网络层。在IEEE802.3情况下,数据链路层分成了两个子层,一个是逻辑链路控制,另一个是媒体访问控制。下图所示为IEEE802.3LAN体系结构。                 AUI=连接单元接口       PMA=物理媒体连接                MAU=媒体连接单元       PLS=物理信令                MDI=媒体相关接口     3.网络层    网络层的产生也是网络发展的结果.在联机系统和线路交换的环境中,网络层的功能没有太大意义.当数据终端增多时.它们之间有中继设备相连.此时会出现一台终端要求不只是与唯一的一台而是能和多台终端通信的情况,这就是产生了把任意两台数据终端设备的数据链接起来的问题,也就是路由或者叫寻径.另外,当一条物理信道建立之后,被一对用户使用,往往有许多空闲时间被浪费掉.人们自然会希望让多对用户共用一条链路,为解决这一问题就出现了逻辑信道技术和虚拟电路技术.         3.1网络层主要功能        网络层为建立网络连接和为上层提供服务,应具备以下主要功能:            3.1.1路由选择和中继.             3.1.2激活,终止网络连接.             3.1.3在一条数据链路上复用多条网络连接,多采取分时复用技术 .            3.1.4差错检测与恢复.             3.1.5排序,流量控制.             3.1.6服务选择.             3.1.7网络管理.         3.2网络层标准简介        网络层的一些主要标准如下:            3.2.1 ISO.DIS8208:称为"DTE用的X.25分组级协议"             3.2.2 ISO.DIS8348:称为"CO 网络服务定义"(面向连接)             3.2.3 ISO.DIS8349:称为"CL 网络服务定义"(面向无连接)             3.2.4 ISO.DIS8473:称为"CL 网络协议"             3.2.5 ISO.DIS8348:称为"网络层寻址"             3.2.6 除上述标准外,还有许多标准。这些标准都只是解决网络层的部分功能,所以往往需要在网络层中同时使用几个标准才能完成整个网络层的功能.由于面对的网络不同,网络层将会采用不同的标准组合.                 在具有开放特性的网络中的数据终端设备,都要配置网络层的功能.现在市场上销售的网络硬设备主要有网关和路由器.    4.传输层    传输层是两台计算机经过网络进行数据通信时,第一个端到端的层次,具有缓冲作用。当网络层服务质量不能满足要求时,它将服务加以提高,以满足高层的要求;当网络层服务质量较好时,它只用很少的工作。传输层还可进行复用,即在一个网络连接上创建多个逻辑连接。 传输层也称为运输层.传输层只存在于端开放系统中,是介于低3层通信子网系统和高3层之间的一层,但是很重要的一层.因为它是源端到目的端对数据传送进行控制从低到高的最后一层.    有一个既存事实,即世界上各种通信子网在性能上存在着很大差异.例如电话交换网,分组交换网,公用数据交换网,局域网等通信子网都可互连,但它们提供的吞吐量,传输速率,数据延迟通信费用各不相同.对于会话层来说,却要求有一性能恒定的界面.传输层就承担了这一功能.它采用分流/合流,复用/介复用技术来调节上述通信子网的差异,使会话层感受不到.    此外传输层还要具备差错恢复,流量控制等功能,以此对会话层屏蔽通信子网在这些方面的细节与差异.传输层面对的数据对象已不是网络地址和主机地址,而是和会话层的界面端口.上述功能的最终目的是为会话提供可靠的,无误的数据传输.传输层的服务一般要经历传输连接建立阶段,数据传送阶段,传输连接释放阶段3个阶段才算完成一个完整的服务过程.而在数据传送阶段又分为一般数据传送和加速数据传送两种。传输层服务分成5种类型.基本可以满足对传送质量,传送速度,传送费用的各种不同需要.传输层的协议标准有以下几种:         4.1 ISO8072:称为"面向连接的传输服务定义"         4.2 ISO8072:称为"面向连接的传输协议规范"     5.会话层    会话层提供的服务可使应用建立和维持会话,并能使会话获得同步。会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。会话层,表示层,应用层构成开放系统的高3层,面对应用进程提供分布处理,对话管理,信息表示,恢复最后的差错等.    会话层同样要担负应用进程服务要求,而运输层不能完成的那部分工作,给运输层功能差距以弥补.主要的功能是对话管理,数据流同步和重新同步。要完成这些功能,需要由大量的服务单元功能组合,已经制定的功能单元已有几十种.现将会话层主要功能介绍如下.         5.1为会话实体间建立连接。为给两个对等会话服务用户建立一个会话连接,应该做如下几项工作:            5.1.1将会话地址映射为运输地址             5.1.2选择需要的运输服务质量参数(QOS)             5.1.3对会话参数进行协商             5.1.3识别各个会话连接             5.1.4传送有限的透明用户数据         5.2数据传输阶段        这个阶段是在两个会话用户之间实现有组织的,同步的数据传输.用户数据单元为SSDU,而协议数据单元为SPDU.会话用户之间的数据传送过程是将SSDU转变成SPDU进行的.         5.3连接释放        连接释放是通过"有序释放","废弃","有限量透明用户数据传送"等功能单元来释放会话连接的.会话层标准为了使会话连接建立阶段能进行功能协商,也为了便于其它国际标准参考和引用,定义了12种功能单元.各个系统可根据自身情况和需要,以核心功能服务单元为基础,选配其他功能单元组成合理的会话服务子集.会话层的主要标准有"DIS8236:会话服务定义"和"DIS8237:会话协议规范".     6.表示层    表示层的作用之一是为异种机通信提供一种公共语言,以便能进行互操作。这种类型的服务之所以需要,是因为不同的计算机体系结构使用的数据表示法不同。例如,IBM主机使用EBCDIC编码,而大部分PC机使用的是ASCII码。在这种情况下,便需要会话层来完成这种转换。     通过前面的介绍,我们可以看出,会话层以下5层完成了端到端的数据传送,并且是可靠,无差错的传送.但是数据传送只是手段而不是目的,最终是要实现对数据的使用.由于各种系统对数据的定义并不完全相同,最易明白的例子是键盘,其上的某些键的含义在许多系统中都有差异.这自然给利用其它系统的数据造成了障碍.表示层和应用层就担负了消除这种障碍的任务.        对于用户数据来说,可以从两个侧面来分析,一个是数据含义被称为语义,另一个是数据的表示形式,称做语法.像文字,图形,声音,文种,压缩,加密等都属于语法范畴.表示层设计了3类15种功能单位,其中上下文管理功能单位就是沟通用户间的数据编码规则,以便双方有一致的数据形式,能够互相认识.ISO表示层为服务,协议,文本通信符制定了DP8822,DP8823,DIS6937/2等一系列标准.    7.应用层    应用层向应用程序提供服务,这些服务按其向应用程序提供的特性分成组,并称为服务元素。有些可为多种应用程序共同使用,有些则为较少的一类应用程序使用。应用层是开放系统的最高层,是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时,完成一系列业务处理所需的服务.其服务元素分为两类:公共应用服务元素CASE和特定应用服务元素SASE.CASE提供最基本的服务,它成为应用层中任何用户和任何服务元素的用户,主要为应用进程通信,分布系统实现提供基本的控制机制.特定服务SASE则要满足一些特定服务,如文卷传送,访问管理,作业传送,银行事务,订单输入等.    这些将涉及到虚拟终端,作业传送与操作,文卷传送及访问管理,远程数据库访问,图形核心系统,开放系统互连管理等等.应用层的标准有DP8649"公共应用服务元素",DP8650"公共应用服务元素用协议",文件传送,访问和管理服务及协议.    讨论:OSI七层模型是一个理论模型,实际应用则千变万化,因此更多把它作为分析、评判各种网络技术的依据;对大多数应用来说,只将它的协议族(即协议堆栈)与七层模型作大致的对应,看看实际用到的特定协议是属于七层中某个子层,还是包括了上下多层的功能。        这样分层的好处有:        1.使人们容易探讨和理解协议的许多细节。        2.在各层间标准化接口,允许不同的产品只提供各层功能的一部分,(如路由器在一到三层),或者只提供协议功能的一部分。(如Win95中的Microsoft TCP/IP)        3. 创建更好集成的环境。        4. 减少复杂性,允许更容易编程改变或快速评估。        5. 用各层的headers和trailers排错。        6.较低的层为较高的层提供服务。        7. 把复杂的网络划分成为更容易管理的层。OSI/RM即Open System Interconnection Reference Model开放系统互连基本参考模型。开放,是指非垄断的。系统是指现实的系统中与互联有关的各部分。 

OSI/RM参考模型的提出

  世界上第一个网络体系结构由IBM公司提出(74年,SNA),以后其他公司也相继提出自己的网络体系结构如:Digital公司的DNA,美国国防部的TCP/IP等,多种网络体系结构并存,其结果是若采用IBM的结构,只能选用IBM的产品,只能与同种结构的网络互联。 
  为了促进计算机网络的发展,国际标准化组织ISO于1977年成立了一个委员会,在现有网络的基础上,提出了不基于具体机型、操作系统或公司的网络体系结构,称为开放系统互联模型(OSI参考,open system interconnection) 
  OSI 参考模型表格 
   
具体7层数据格式功能与连接方式典型设备
应用层 Application
网络服务与使用者应用程序间的一个接口
表示层 Presentation
数据表示、数据安全、数据压缩
会话层 Session
建立、管理和终止会话
传输层 Transport数据组织成数据段Segment)用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序(端口号)
[转载]网络层次结构 计算机网络层次结构
网络层 Network分割和重新组合数据包Packet基于网络层地址(IP地址)进行不同网络系统间的路径选择路由器
数据链路层 Data Link将比特信息封装成数据帧Frame在物理层上建立、撤销、标识逻辑链接和链路复用以及差错校验等功能。通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻址网桥、交换机
物理层Physical传输比特(bit)流建立、维护和取消物理连接网卡、中继器和集线器

OSI的设计目的

  OSI模型的设计目的是成为一个所有销售商都能实现的开放网路模型,来克服使用众多私有网络模型所带来的困难和低效性。OSI是在一个备受尊敬的国际标准团体的参与下完成的,这个组织就是ISO(国际标准化组织)。什么是OSI,OSI是Open System Interconnection 的缩写,意为开放式系统互联参考模型。在OSI出现之前,计算机网络中存在众多的体系结构,其中以IBM公司的SNA(系统网络体系结构)和DEC公司的DNA(Digital Network Architecture)数字网络体系结构最为著名。为了解决不同体系结构的网络的互联问题,国际标准化组织ISO(注意不要与OSI搞混)于1981年制定了开放系统互连参考模型(Open System Interconnection Reference Model,OSI/RM)。这个模型把网络通信的工作分为7层,它们由低到高分别是物理层(Physical Layer),数据链路层(Data Link Layer),网络层(Network Layer),传输层(Transport Layer),会话层(Session Layer),表示层(Presentation Layer)和应用层(Application Layer)。第一层到第三层属于OSI参考模型的低三层,负责创建网络通信连接的链路;第四层到第七层为OSI参考模型的高四层,具体负责端到端的数据通信。每层完成一定的功能,每层都直接为其上层提供服务,并且所有层次都互相支持,而网络通信则可以自上而下(在发送端)或者自下而上(在接收端)双向进行。当然并不是每一通信都需要经过OSI的全部七层,有的甚至只需要双方对应的某一层即可。物理接口之间的转接,以及中继器与中继器之间的连接就只需在物理层中进行即可;而路由器与路由器之间的连接则只需经过网络层以下的三层即可。总的来说,双方的通信是在对等层次上进行的,不能在不对称层次上进行通信。 
  OSI 标准制定过程中采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题,这就是分层的体系结构办法。在OSI中,采用了三级抽象,既体系结构,服务定义,协议规格说明。 
  为方便记忆可以将七层从高到低视为:All People Seem To Need Data Processing.每一个大写字母与七层名称头一个字母相对应。 

OSI划分层次的原则

  网络中各结点都有相同的层次 
  不同结点相同层次具有相同的功能 
  同一结点相邻层间通过接口通信 
  每一层可以使用下层提供的服务,并向上层提供服务 
  不同结点的同等层间通过协议来实现对等层间的通信 

OSI/RM分层结构

  对等层实体间通信时信息的流动过程 
  对等层通信的实质: 
  对等层实体之间虚拟通信;下层向上层提供服务;实际通信在最底层完成在发送方数据由最高层逐渐向下层传递,到接收方数据由最低层逐渐向高层传递. 
  协议数据单元PDU 
  SI参考模型中,对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元(PDU,Protocol Data Unit)。 
  而传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称: 
  传输层——数据段(Segment) 
  网络层——分组(数据包)(Packet) 
  数据链路层——数据帧(Frame) 
  物理层——比特(Bit) 

OSI的七层结构

  第一层:物理层(PhysicalLayer) 
  规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性,用以建立、维护和拆除物理链路连接。具体地讲,机械特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等;电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率距离限制等;功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义,即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能;过程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组操作规程,是指在物理连接的建立、维护、交换信息时,DTE和DCE双方在各电路上的动作系列。 
  在这一层,数据的单位称为比特(bit)。 
  属于物理层定义的典型规范代表包括:EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。 
  物理层的主要功能:  
   为数据端设备提供传送数据的通路,数据通路可以是一个物理媒体,也可以是多个物理媒体连接而成.一次完整的数据传输,包括激活物理连接,传送数据,终止物理连接.所谓激活,就是不管有多少物理媒体参与,都要在通信的两个数据终端设备间连接起来,形成一条通路. 
  传输数据.物理层要形成适合数据传输需要的实体,为数据传送服务.一是要保证数据能在其上正确通过,二是要提供足够的带宽(带宽是指每秒钟内能通过的比特(BIT)数),以减少信道上的拥塞.传输数据的方式能满足点到点,一点到多点,串行或并行,半双工或全双工,同步或异步传输的需要. 
  完成物理层的一些管理工作. 
  物理层的主要设备:中继器、集线器。 
  第二层:数据链路层(DataLinkLayer) 
   在物理层提供比特流服务的基础上,建立相邻结点之间的数据链路,通过差错控制提供数据帧(Frame)在信道上无差错的传输,并进行各电路上的动作系列。  
  数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。 
  在这一层,数据的单位称为帧(frame)。 
  数据链路层协议的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。 
  链路层的主要功能: 
  链路层是为网络层提供数据传送服务的,这种服务要依靠本层具备的功能来实现。链路层应具备如下功能: 
  链路连接的建立,拆除,分离。 
  帧定界和帧同步。链路层的数据传输单元是帧,协议不同,帧的长短和界面也有差别,但无论如何必须对帧进行定界。 
  顺序控制,指对帧的收发顺序的控制。 
  差错检测和恢复。还有链路标识,流量控制等等.差错检测多用方阵码校验和循环码校验来检测信道上数据的误码,而帧丢失等用序号检测.各种错误的恢复则常靠反馈重发技术来完成。 
  数据链路层主要设备:二层交换机、网桥 
  第三层是网络层(Network layer) 
   在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路,也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点, 确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包,包中封装有网络层包头,其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。 
  如果你在谈论一个IP地址,那么你是在处理第3层的问题,这是“数据包”问题,而不是第2层的“帧”。IP是第3层问题的一部分,此外还有一些路由协议和地址解析协议(ARP)。有关路由的一切事情都在第3层处理。地址解析和路由是3层的重要目的。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。 
  在这一层,数据的单位称为数据包(packet)。 
  网络层协议的代表包括:IP、IPX、OSPF等。 
  网络层主要功能: 
   网络层为建立网络连接和为上层提供服务,应具备以下主要功能: 
  路由选择和中继 
  激活,终止网络连接 
  在一条数据链路上复用多条网络连接,多采取分时复用技术 
  差错检测与恢复 
  排序,流量控制 
  服务选择 
  网络管理 
  网络层标准简介 
  网络层主要设备:路由器 
  第四层是处理信息的传输层(Transport layer) 
   第4层的数据单元也称作数据包(packets)。但是,当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法,TCP的数据单元称为段(segments)而UDP协议的数据单元称为“数据报(datagrams)”。这个层负责获取全部信息,因此,它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。第4层为上层提供端到端(最终用户到最终用户)的透明的、可靠的数据传输服务。所谓透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。 
  传输层协议的代表包括:TCP、UDP、SPX等。 
  传输层是两台计算机经过网络进行数据通信时,第一个端到端的层次,具有缓冲作用。当网络层服务质量不能满足要求时,它将服务加以提高,以满足高层的要求;当网络层服务质量较好时,它只用很少的工作。传输层还可进行复用,即在一个网络连接上创建多个逻辑连接。 传输层也称为运输层.传输层只存在于端开放系统中,是介于低3层通信子网系统和高3层之间的一层,但是很重要的一层.因为它是源端到目的端对数据传送进行控制从低到高的最后一层. 
  有一个既存事实,即世界上各种通信子网在性能上存在着很大差异.例如电话交换网,分组交换网,公用数据交换网,局域网等通信子网都可互连,但它们提供的吞吐量,传输速率,数据延迟通信费用各不相同.对于会话层来说,却要求有一性能恒定的界面.传输层就承担了这一功能.它采用分流/合流,复用/介复用技术来调节上述通信子网的差异,使会话层感受不到. 
  此外传输层还要具备差错恢复,流量控制等功能,以此对会话层屏蔽通信子网在这些方面的细节与差异.传输层面对的数据对象已不是网络地址和主机地址,而是和会话层的界面端口.上述功能的最终目的是为会话提供可靠的,无误的数据传输.传输层的服务一般要经历传输连接建立阶段,数据传送阶段,传输连接释放阶段3个阶段才算完成一个完整的服务过程.而在数据传送阶段又分为一般数据传送和加速数据传送两种。传输层服务分成5种类型.基本可以满足对传送质量,传送速度,传送费用的各种不同需要. 
  第五层是会话层(Session layer) 
   这一层也可以称为会晤层或对话层,在会话层及以上的高层次中,数据传送的单位不再另外命名,统称为报文。会话层不参与具体的传输,它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。 
  会话层提供的服务可使应用建立和维持会话,并能使会话获得同步。会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。会话层,表示层,应用层构成开放系统的高3层,面对应用进程提供分布处理,对话管理,信息表示,恢复最后的差错等. 会话层同样要担负应用进程服务要求,而运输层不能完成的那部分工作,给运输层功能差距以弥补.主要的功能是对话管理,数据流同步和重新同步。要完成这些功能,需要由大量的服务单元功能组合,已经制定的功能单元已有几十种.现将会话层主要功能介绍如下. 
  为会话实体间建立连接。为给两个对等会话服务用户建立一个会话连接,应该做如下几项工作: 
  将会话地址映射为运输地址 
  选择需要的运输服务质量参数(QOS) 
  对会话参数进行协商 
  识别各个会话连接 
  传送有限的透明用户数据 
  数据传输阶段 
  这个阶段是在两个会话用户之间实现有组织的,同步的数据传输.用户数据单元为SSDU,而协议数据单元为SPDU.会话用户之间的数据传送过程是将SSDU转变成SPDU进行的. 
  连接释放 
  连接释放是通过"有序释放","废弃","有限量透明用户数据传送"等功能单元来释放会话连接的.会话层标准为了使会话连接建立阶段能进行功能协商,也为了便于其它国际标准参考和引用,定义了12种功能单元.各个系统可根据自身情况和需要,以核心功能服务单元为基础,选配其他功能单元组成合理的会话服务子集.会话层的主要标准有"DIS8236:会话服务定义"和"DIS8237:会话协议规范". 
  第六层是表示层(Presentation layer) 
   这一层主要解决用户信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法,转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩, 加密和解密等工作都由表示层负责。例如图像格式的显示,就是由位于表示层的协议来支持。 
  第七层应用层(Application layer) 
   应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。 
  应用层协议的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。 
  通过 OSI 层,信息可以从一台计算机的软件应用程序传输到另一台的应用程序上。例如,计算机 A 上的应用程序要将信息发送到计算机 B 的应用程序,则计算机 A 中的应用程序需要将信息先发送到其应用层(第七层),然后此层将信息发送到表示层(第六层),表示层将数据转送到会话层(第五层),如此继续,直至物理层(第一层)。在物理层,数据被放置在物理网络媒介中并被发送至计算机 B 。计算机 B 的物理层接收来自物理媒介的数据,然后将信息向上发送至数据链路层(第二层),数据链路层再转送给网络层,依次继续直到信息到达计算机 B 的应用层。最后,计算机 B 的应用层再将信息传送给应用程序接收端,从而完成通信过程。下面图示说明了这一过程。 
  OSI 的七层运用各种各样的控制信息来和其他计算机系统的对应层进行通信。这些控制信息包含特殊的请求和说明,它们在对应的 OSI 层间进行交换。每一层数据的头和尾是两个携带控制信息的基本形式。 
  对于从上一层传送下来的数据,附加在前面的控制信息称为头,附加在后面的控制信息称为尾。然而,在对来自上一层数据增加协议头和协议尾,对一个 OSI 层来说并不是必需的。 
  当数据在各层间传送时,每一层都可以在数据上增加头和尾,而这些数据已经包含了上一层增加的头和尾。协议头包含了有关层与层间的通信信息。头、尾以及数据是相关联的概念,它们取决于分析信息单元的协议层。例如,传输层头包含了只有传输层可以看到的信息,传输层下面的其他层只将此头作为数据的一部分传递。对于网络层,一个信息单元由第三层的头和数据组成。对于数据链路层,经网络层向下传递的所有信息即第三层头和数据都被看作是数据。换句话说,在给定的某一 OSI 层,信息单元的数据部分包含来自于所有上层的头和尾以及数据,这称之为封装。 
  例如,如果计算机 A 要将应用程序中的某数据发送至计算机 B ,数据首先传送至应用层。 计算机 A 的应用层通过在数据上添加协议头来和计算机 B 的应用层通信。所形成的信息单元包含协议头、数据、可能还有协议尾,被发送至表示层,表示层再添加为计算机 B 的表示层所理解的控制信息的协议头。信息单元的大小随着每一层协议头和协议尾的添加而增加,这些协议头和协议尾包含了计算机 B 的对应层要使用的控制信息。在物理层,整个信息单元通过网络介质传输。 
  计算机 B 中的物理层收到信息单元并将其传送至数据链路层;然后 B 中的数据链路层读取计算机 A 的数据链路层添加的协议头中的控制信息;然后去除协议头和协议尾,剩余部分被传送至网络层。每一层执行相同的动作:从对应层读取协议头和协议尾,并去除,再将剩余信息发送至上一层。应用层执行完这些动作后,数据就被传送至计算机 B 中的应用程序,这些数据和计算机 A 的应用程序所发送的完全相同 。 
  一个 OSI 层与另一层之间的通信是利用第二层提供的服务完成的。相邻层提供的服务帮助一 OSI 层与另一计算机系统的对应层进行通信。一个 OSI 模型的特定层通常是与另外三个 OSI 层联系:与之直接相邻的上一层和下一层,还有目标联网计算机系统的对应层。例如,计算机 A 的数据链路层应与其网络层,物理层以及计算机 B 的数据链路层进行通信。 

OSI分层的优点

   [1][2](1)人们可以很容易的讨论和学习协议的规范细节。 
  (2)层间的标准接口方便了工程模块化。 
  (3)创建了一个更好的互连环境。 
  (4)降低了复杂度,使程序更容易修改,产品开发的速度更快。 
  (5)每层利用紧邻的下层服务,更容易记住个层的功能。 
  OSI是一个定义良好的协议规范集,并有许多可选部分完成类似的任务。 
  它定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系以及各层所包括的可能的任务。是作为一个框架来协调和组织各层所提供的服务。 
  OSI参考模型并没有提供一个可以实现的方法,而是描述了一些概念,用来协调进程间通信标准的制定。即OSI参考模型并不是一个标准,而是一个在制定标准时所使用的概念性框架。 

OSI模型与TCP/IP模型的比较

   TCP/IP模型实际上是OSI模型的一个浓缩版本,它只有四个层次: 
  1.应用层 
  2.运输层 
  3.网际层 
  4.网络接口层 
  与OSI功能相比: 
   
  应用层对应着OSI的 应用层 表示层 会话层 
  运输层对应着OSI的传输层 
  网际层对应着OSI的网络层 
  网络接口层对应着OSI的数据链路层和物理层
所谓“路由”,是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作,而路由器,正是执行这种行为动作的机器,它的英文名称为Router。是使用一种或者更多度量因素的网络层设备,它决定网络通信能够通过的最佳路径。路由器依据网络层信息将数据包从一个网络前向转发到另一个网络。偶尔也称为网关(尽管网关的这个定义现在己经过时)。    集线器的英文称为“Hub”。“Hub”是“中心”的意思,集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大,以扩大网络的传输距离,同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI(开放系统互联参考模型)参考模型第一层,即“物理层”。集线器与网卡、网线等传输介质一样,属于局域网中的基础设备,采用CSMA/CD(一种检测协议)访问方式。    交换(switching)是按照通信两端传输信息的需要,用人工或设备自动完成的方法,把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机(switch)就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。    网桥工作在数据链路层,将两个LAN连起来,根据MAC地址来转发帧,可以看作一个“低层的路由器”(路由器工作在网络层,根据网络地址如IP地址进行转发)。      网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连,是最复杂的网络互连设备,仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似,不同的是互连层。网关既可以用于广域网互连,也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统之间,网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同,网关对收到的信息要重新打包,以适应目的系统的需求。同时,网关也可以提供过滤和安全功能。大多数网关运行在OSI 7层协议的顶层--应用层。

  

爱华网本文地址 » http://www.413yy.cn/a/25101017/354324.html

更多阅读

转载 网络打印机RPC服务器不可用解决办法 xp rpc服务器不可用

很好,,,很实用原文地址:网络打印机RPC服务器不可用解决办法作者:盈信网络本人公司局域网内打印机,只有连接打印机的电脑可以打印,其它局域网电脑,连接不上该打印机,以前连上的电脑,也不能使用该打印机,报错是:RPC服务器不可用.网上人说的

转载 网络问题-4 微信转载文章授权问题

尽信书则不如无书原文地址:网络问题-4作者:与非门问题4-1:以太网使用载波监听多点接入碰撞检测协议CSMA/CD。频分复用FDM才使用载波。以太网有没有使用频分复用?答:这里的“载波”并非指频分复用FDM的载波。CSMA/CD协议的发明者故意使用

转载 网络围棋练习40000题

原文地址:网络围棋练习40000题作者:方圆忘忧孩子如何涨棋快?回答只有一句:多做练习题。“宁肯一天不下棋,不能一天不做练习题”。练习题目的练习是孩子们涨棋的关键,是我强调根本原因。日本超一流棋手加藤正夫说过:“做练习确实是提高棋艺

声明:《转载 网络层次结构 计算机网络层次结构》为网友丝丝记忆分享!如侵犯到您的合法权益请联系我们删除