各種網(wǎng)絡設備所處的層次

1、常用的網(wǎng)絡設備有網(wǎng)卡、交換機、集線器、路由器、Modem、防火墻、UPS、測 試設備、網(wǎng)絡機柜、VPN設備、-打印服務器、光纖設備等等一般來說第三層以上的功能都是軟件實現(xiàn)的 沒有硬件設備與之對應網(wǎng)線，集線器物理層網(wǎng)卡，網(wǎng)橋數(shù)據(jù)鏈路路由器網(wǎng)絡層交換機就是用來進行報文交換的機器.它和HUB最重要的區(qū)別就HUB是物理層 設備,采用廣播的形式來傳輸信息，交換機多為鏈路層設備（二層交換機，也有三層 -網(wǎng)絡層，四層-傳輸層交換機）,能夠進行地址學習，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的形式來交換報 文.它和路由器的區(qū)別在于路由器有DDN,ADSL等接口,交換機只有以太網(wǎng)接口.OSI是一個開放性的通行系統(tǒng)互連參考模型，他是一個定

2、義的非常好的協(xié)議規(guī) 范。OSI模型有7層結(jié)構(gòu)，每層都可以有幾個子層。下面我簡單的介紹一下這7 層及其功能。OSI的7層從上到下分別是7應用層6表示層5會話層4傳輸層3網(wǎng)絡層2數(shù)據(jù)鏈路層1物理層其中高層，既7、6、5、4層定義了應用程序的功能，下面3層，既3、2、1層 主要面向通過網(wǎng)絡的端到端的數(shù)據(jù)流。下面我給大家介紹一下這7層的功能：（1）應用層：與其他計算機進行通訊的一個應用，它是對應應用程序的通信服 務的。例如，一個沒有通信功能的字處理程序就不能執(zhí)行通信的代碼，從事字處 理工作的程序員也不關(guān)心OSI的第7層。但是，如果添加了一個傳輸文件的選項， 那么字處理器的程序員就需要實現(xiàn)OSI的第7層

3、。示例：telnet， HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP 等。（2）表示層：這一層的主要功能是定義數(shù)據(jù)格式及加密。例如，F(xiàn)TP允許你選 擇以二進制或ASII格式傳輸。如果選擇二進制，那么發(fā)送方和接收方不改變文 件的內(nèi)容。如果選擇ASII格式，發(fā)送方將把文本從發(fā)送方的字符集轉(zhuǎn)換成標準 的ASII后發(fā)送數(shù)據(jù)。在接收方將標準的ASII轉(zhuǎn)換成接收方計算機的字符集。示 例：加密，ASII等。（3）會話層：他定義了如何開始、控制和結(jié)束一個會話，包括對多個雙向小時 的控制和管理，以便在只完成連續(xù)消息的一部分時可以通知應用，從而使表示層 看到的數(shù)據(jù)是連續(xù)的，在某些情況下，如果表示層收到了所有的數(shù)據(jù)，

4、則用數(shù)據(jù) 代表表示層。示例：RPC，SQL等。（4）傳輸層：這層的功能包括是否選擇差錯恢復協(xié)議還是無差錯恢復協(xié)議，及 在同一主機上對不同應用的數(shù)據(jù)流的輸入進行復用，還包括對收到的順序不對的 數(shù)據(jù)包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。（5）網(wǎng)絡層：這層對端到端的包傳輸進行定義，他定義了能夠標識所有結(jié)點的 邏輯地址，還定義了路由實現(xiàn)的方式和學習的方式。為了適應最大傳輸單元長度 小于包長度的傳輸介質(zhì)，網(wǎng)絡層還定義了如何將一個包分解成更小的包的分段方 法。示例：IP,IPX等。（6）數(shù)據(jù)鏈路層：他定義了在單個鏈路上如何傳輸數(shù)據(jù)。這些協(xié)議與被討論的 歌種介質(zhì)有關(guān)。示例：ATM，F(xiàn)DDI等。（7

5、）物理層：OSI的物理層規(guī)范是有關(guān)傳輸介質(zhì)的特性標準，這些規(guī)范通常也 參考了其他組織制定的標準。連接頭、針、針的使用、電流、電流、編碼及光調(diào) 制等都屬于各種物理層規(guī)范中的內(nèi)容。物理層常用多個規(guī)范完成對所有細節(jié)的定 義。示例：Rj45，802.3 等。OSI分層的優(yōu)點：（1）人們可以很容易的討論和學習協(xié)議的規(guī)范細節(jié)。（2）層間的標準接口方便了工程模塊化。（3）創(chuàng)建了一個更好的互連環(huán)境。（4）降低了復雜度，使程序更容易修改，產(chǎn)品開發(fā)的速度更快。（5）每層利用緊鄰的下層服務，更容易記住個層的功能。大多數(shù)的計算機網(wǎng)絡都采用層次式結(jié)構(gòu)，即將一個計算機網(wǎng)絡分為若干層次，處 在高層次的系統(tǒng)僅是利用較低層次的

6、系統(tǒng)提供的接口和功能，不需了解低層實現(xiàn) 該功能所采用的算法和協(xié)議；較低層次也僅是使用從高層系統(tǒng)傳送來的參數(shù)，這 就是層次間的無關(guān)性。因為有了這種無關(guān)性，層次間的每個模塊可以用一個新的 模塊取代，只要新的模塊與舊的模塊具有相同的功能和接口，即使它們使用的算 法和協(xié)議都不一樣。網(wǎng)絡中的計算機與終端間要想正確的傳送信息和數(shù)據(jù)，必須在數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樞颉?數(shù)據(jù)的格式及內(nèi)容等方面有一個約定或規(guī)則，這種約定或規(guī)則稱做協(xié)議。網(wǎng)絡協(xié)議主要有三個組成部分：1、語義：是對協(xié)議元素的含義進行解釋，不同類型的協(xié)議元素所規(guī)定的語義是不同的。例 如需要發(fā)出何種控制信息、完成何種動作及得到的響應等。2、語法：將若干個協(xié)議元素和

7、數(shù)據(jù)組合在一起用來表達一個完整的內(nèi)容所應遵循的格式， 也就是對信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做一種規(guī)定。例如用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)與格式 等。3、時序：對事件實現(xiàn)順序的詳細說明。例如在雙方進行通信時，發(fā)送點發(fā)出一個數(shù)據(jù)報文， 如果目標點正確收到，則回答源點接收正確；若接收到錯誤的信息，則要求源點 重發(fā)一次。70年代以來，國外一些主要計算機生產(chǎn)廠家先后推出了各自的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)， 但它們都屬于專用的。為使不同計算機廠家的計算機能夠互相通信，以便在更大的范圍內(nèi)建立計算機網(wǎng) 絡，有必要建立一個國際范圍的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)標準。國際標準化組織ISO于1981年正式推薦了一個網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)七層參考模 型，叫做開放系統(tǒng)互連模型(

8、Open System Interconnection，OSI)。由于這個標 準模型的建立，使得各種計算機網(wǎng)絡向它靠攏，大大推動了網(wǎng)絡通信的發(fā)展。OSI參考模型將整個網(wǎng)絡通信的功能劃分為七個層次，見圖1。它們由低到高分 別是物理層(PH)、鏈路層(DL)、網(wǎng)絡層(N)、傳輸層(T)、會議層、表示層(P)、 應用層(A)。每層完成一定的功能，每層都直接為其上層提供服務，并且所有層 次都互相支持。第四層到第七層主要負責互操作性，而一層到三層則用于創(chuàng)造兩 個網(wǎng)絡設備間的物理連接.物理層物理層是OSI的第一層，它雖然處于最底層，卻是整個開放系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物理層 為設備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設備

9、，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。1.1媒體和互連設備 物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無線信道等。通信用的互連設備 指DTE和DCE間的互連設備。DTE既數(shù)據(jù)終端設備，又稱物理設備，如計算機、 終端等都包括在內(nèi)。而DCE則是數(shù)據(jù)通信設備或電路連接設備，如調(diào)制解調(diào)器等。數(shù)據(jù)傳輸通常是經(jīng)過DTEDCE,再經(jīng)過DCEDTE的路徑?；ミB設備指將DTE、 DCE連接起來的裝置，如各種插頭、插座。LAN中的各種粗、細同軸電纜、T型 接、插頭，接收器，發(fā)送器，中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。1.2物理層的主要功能1.2.1為數(shù)據(jù)端設備提供傳送數(shù)據(jù)的通路,數(shù)據(jù)通路可以是一個物理媒體，也可 以是多個物理

10、媒體連接而成.一次完整的數(shù)據(jù)傳輸，包括激活物理連接,傳送數(shù) 據(jù),終止物理連接.所謂激活，就是不管有多少物理媒體參與，都要在通信的兩個 數(shù)據(jù)終端設備間連接起來，形成一條通路.1.2.2傳輸數(shù)據(jù).物理層要形成適合數(shù)據(jù)傳輸需要的實體，為數(shù)據(jù)傳送服務.一是 要保證數(shù)據(jù)能在其上正確通過，二是要提供足夠的帶寬(帶寬是指每秒鐘內(nèi)能通 過的比特(BIT)數(shù))，以減少信道上的擁塞.傳輸數(shù)據(jù)的方式能滿足點到點，一點到 多點，串行或并行,半雙工或全雙工，同步或異步傳輸?shù)男枰?1.3物理層的一些重要標準物理層的一些標準和協(xié)議早在OSI/TC97/C16分技術(shù)委員會成立之前就已制定 并在應用了，OSI也制定了 一些標準

11、并采用了一些已有的成果.下面將一些重要 的標準列出，以便讀者查閱.ISO2110:稱為”數(shù)據(jù)通信25芯DTE/DCE接口連接 器和插針分配”.它與EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會)的RS-232-C基本兼容。ISO2593:稱為”數(shù)據(jù)通信34芯DTE/DCE 接口連接器和插針分配o ISO4092:稱為”數(shù)據(jù)通信37芯DTE/DEC接口連 接器和插針分配”.與EIARS-449兼容。CCITT V.24:稱為”數(shù)據(jù)終端設備(DTE)和 數(shù)據(jù)電路終接設備之間的接口電路定義表”.其功能與EIARS-232-C及RS-449兼 容于100序列線上.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路可以粗略地理解為數(shù)據(jù)通道。物理層要為終端設

12、備間的數(shù)據(jù)通信提供傳 輸媒體及其連接.媒體是長期的，連接是有生存期的.在連接生存期內(nèi)，收發(fā)兩端 可以進行不等的一次或多次數(shù)據(jù)通信.每次通信都要經(jīng)過建立通信聯(lián)絡和拆除通 信聯(lián)絡兩過程.這種建立起來的數(shù)據(jù)收發(fā)關(guān)系就叫作數(shù)據(jù)鏈路.而在物理媒體上 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)難免受到各種不可靠因素的影響而產(chǎn)生差錯，為了彌補物理層上的不 足，為上層提供無差錯的數(shù)據(jù)傳輸,就要能對數(shù)據(jù)進行檢錯和糾錯.數(shù)據(jù)鏈路的建 立，拆除,對數(shù)據(jù)的檢錯，糾錯是數(shù)據(jù)鏈路層的基本任務。2.1鏈路層的主要功能鏈路層是為網(wǎng)絡層提供數(shù)據(jù)傳送服務的，這種服務要依靠本層具備的功能來實 現(xiàn)。鏈路層應具備如下功能： 2.1.1鏈路連接的建立，拆除，分離。2.

13、1.2幀定界和幀同步。鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸單元是幀，協(xié)議不同，幀的長短和界面 也有差別，但無論如何必須對幀進行定界。2.1.3順序控制，指對幀的收發(fā)順序的控制。2.1.4差錯檢測和恢復。還有鏈路標識，流量控制等等.差錯檢測多用方陣碼校驗 和循環(huán)碼校驗來檢測信道上數(shù)據(jù)的誤碼，而幀丟失等用序號檢測.各種錯誤的恢 復則常靠反饋重發(fā)技術(shù)來完成。2.2數(shù)據(jù)鏈路層的主要協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是為發(fā)對等實體間保持一致而制定的，也為了順利完成對網(wǎng)絡層 的服務。主要協(xié)議如下：2.2.1ISO1745-1975:數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本型控制規(guī)程.這是一種面向字符的 標準，利用10個控制字符完成鏈路的建立，拆除及數(shù)據(jù)交換.對幀

14、的收發(fā)情況及 差錯恢復也是靠這些字符來完成.ISO1155, ISO1177, ISO2626, ISO2629等標準 的配合使用可形成多種鏈路控制和數(shù)據(jù)傳輸方式.2.2.2ISO3309-1984:稱為HDLC 幀結(jié)構(gòu).ISO4335-1984:稱為HDLC 規(guī)程要素 .ISO7809-1984:稱為HDLC規(guī)程類型匯編.這3個標準都是為面向比特的數(shù) 據(jù)傳輸控制而制定的.有人習慣上把這3個標準組合稱為高級鏈路控制規(guī)程.2.2.3ISO7776:稱為DTE數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)程”.與CCITT X.25LAB平衡型鏈路訪問規(guī) 程”相兼容.2.3鏈路層產(chǎn)品獨立的鏈路產(chǎn)品中最常見的當屬網(wǎng)卡，網(wǎng)橋也是鏈路產(chǎn)

15、品。MODEM的某些功能有 人認為屬于鏈路層，對些還有爭議.數(shù)據(jù)鏈路層將本質(zhì)上不可靠的傳輸媒體變成 可靠的傳輸通路提供給網(wǎng)絡層。在IEEE802.3情況下，數(shù)據(jù)鏈路層分成了兩個子 層，一個是邏輯鏈路控制，另一個是媒體訪問控制。下圖所示為IEEE802.3LAN 體系結(jié)構(gòu)。AUI=連接單元接口 PMA=物理媒體連接MAU=媒體連接單元PLS=物理信令 MDI=媒體相關(guān)接口網(wǎng)絡層 網(wǎng)絡層的產(chǎn)生也是網(wǎng)絡發(fā)展的結(jié)果.在聯(lián)機系統(tǒng)和線路交換的環(huán)境中，網(wǎng)絡層的 功能沒有太大意義.當數(shù)據(jù)終端增多時.它們之間有中繼設備相連.此時會出現(xiàn)一 臺終端要求不只是與唯一的一臺而是能和多臺終端通信的情況，這就是產(chǎn)生了把 任

16、意兩臺數(shù)據(jù)終端設備的數(shù)據(jù)鏈接起來的問題，也就是路由或者叫尋徑.另外，當 一條物理信道建立之后，被一對用戶使用，往往有許多空閑時間被浪費掉.人們自 然會希望讓多對用戶共用一條鏈路，為解決這一問題就出現(xiàn)了邏輯信道技術(shù)和虛 擬電路技術(shù).3.1網(wǎng)絡層主要功能網(wǎng)絡層為建立網(wǎng)絡連接和為上層提供服務，應具備以下主要功能：3.1.1路由選擇和中繼.3.1.2激活，終止網(wǎng)絡連接.3.1.3在一條數(shù)據(jù)鏈路上復用多條網(wǎng)絡連接,多采取分時復用技術(shù).3.1.4差錯檢測與恢復.3.1.5排序，流量控制.3.1.6服務選擇.3.1.7網(wǎng)絡管理.3.2網(wǎng)絡層標準簡介網(wǎng)絡層的一些主要標準如下：ISO.DIS8208:稱為DTE

17、用的X.25分組級協(xié)議”ISO.DIS8348:稱為CO網(wǎng)絡服務定義（面向連接）ISO.DIS8349:稱為CL網(wǎng)絡服務定義（面向無連接）ISO.DIS8473:稱為CL 網(wǎng)絡協(xié)議ISO.DIS8348:稱為網(wǎng)絡層尋址3.2.6除上述標準外，還有許多標準。這些標準都只是解決網(wǎng)絡層的部分功能， 所以往往需要在網(wǎng)絡層中同時使用幾個標準才能完成整個網(wǎng)絡層的功能.由于面 對的網(wǎng)絡不同，網(wǎng)絡層將會采用不同的標準組合.在具有開放特性的網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)終端設備，都要配置網(wǎng)絡層的功能.現(xiàn)在市場上 銷售的網(wǎng)絡硬設備主要有網(wǎng)關(guān)和路由器.傳輸層傳輸層是兩臺計算機經(jīng)過網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)通信時，第一個端到端的層次，具有緩沖 作用

18、。當網(wǎng)絡層服務質(zhì)量不能滿足要求時，它將服務加以提高，以滿足高層的要 求；當網(wǎng)絡層服務質(zhì)量較好時，它只用很少的工作。傳輸層還可進行復用，即在 一個網(wǎng)絡連接上創(chuàng)建多個邏輯連接。傳輸層也稱為運輸層.傳輸層只存在于端開 放系統(tǒng)中，是介于低3層通信子網(wǎng)系統(tǒng)和高3層之間的一層，但是很重要的一層. 因為它是源端到目的端對數(shù)據(jù)傳送進行控制從低到高的最后一層.有一個既存事實，即世界上各種通信子網(wǎng)在性能上存在著很大差異.例如電話交 換網(wǎng)，分組交換網(wǎng)，公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)，局域網(wǎng)等通信子網(wǎng)都可互連,但它們提供的 吞吐量，傳輸速率,數(shù)據(jù)延遲通信費用各不相同.對于會話層來說,卻要求有一性 能恒定的界面.傳輸層就承擔了這一功能

19、.它采用分流/合流，復用/介復用技術(shù)來 調(diào)節(jié)上述通信子網(wǎng)的差異,使會話層感受不到.此外傳輸層還要具備差錯恢復，流量控制等功能，以此對會話層屏蔽通信子網(wǎng)在 這些方面的細節(jié)與差異.傳輸層面對的數(shù)據(jù)對象已不是網(wǎng)絡地址和主機地址，而 是和會話層的界面端口.上述功能的最終目的是為會話提供可靠的，無誤的數(shù)據(jù) 傳輸.傳輸層的服務一般要經(jīng)歷傳輸連接建立階段,數(shù)據(jù)傳送階段，傳輸連接釋放 階段3個階段才算完成一個完整的服務過程.而在數(shù)據(jù)傳送階段又分為一般數(shù)據(jù) 傳送和加速數(shù)據(jù)傳送兩種。傳輸層服務分成5種類型.基本可以滿足對傳送質(zhì)量， 傳送速度，傳送費用的各種不同需要.傳輸層的協(xié)議標準有以下幾種：ISO8072:稱為

20、”面向連接的傳輸服務定義”ISO8072:稱為”面向連接的傳輸協(xié)議規(guī)范”會話層會話層提供的服務可使應用建立和維持會話，并能使會話獲得同步。會話層使用 校驗點可使通信會話在通信失效時從校驗點繼續(xù)恢復通信。這種能力對于傳送大 的文件極為重要。會話層,表示層，應用層構(gòu)成開放系統(tǒng)的高3層，面對應用進程 提供分布處理，對話管理，信息表示，恢復最后的差錯等.會話層同樣要擔負應用進程服務要求，而運輸層不能完成的那部分工作，給運輸 層功能差距以彌補.主要的功能是對話管理，數(shù)據(jù)流同步和重新同步。要完成這 些功能，需要由大量的服務單元功能組合，已經(jīng)制定的功能單元已有幾十種.現(xiàn)將 會話層主要功能介紹如下.5.1為會

21、話實體間建立連接。為給兩個對等會話服務用戶建立一個會話連接，應 該做如下幾項工作：5.1.1將會話地址映射為運輸?shù)刂?.1.3對會話參數(shù)進行協(xié)商 5.1.3識別各個會話連接5.1.4傳送有限的透明用戶數(shù)據(jù)5.2數(shù)據(jù)傳輸階段這個階段是在兩個會話用戶之間實現(xiàn)有組織的，同步的數(shù)據(jù)傳輸.用戶數(shù)據(jù)單元 為SSDU,而協(xié)議數(shù)據(jù)單元為SPDU.會話用戶之間的數(shù)據(jù)傳送過程是將SSDU轉(zhuǎn)變成 SPDU進行的.5.3連接釋放連接釋放是通過”有序釋放,廢棄，有限量透明用戶數(shù)據(jù)傳送”等功能單元來 釋放會話連接的.會話層標準為了使會話連接建立階段能進行功能協(xié)商，也為了 便于其它國際標準參考和引用，定義了 12種功能單元

22、.各個系統(tǒng)可根據(jù)自身情況 和需要，以核心功能服務單元為基礎(chǔ),選配其他功能單元組成合理的會話服務子 集.會話層的主要標準有DIS8236:會話服務定義”和DIS8237:會話協(xié)議規(guī)范”.表示層表示層的作用之一是為異種機通信提供一種公共語言，以便能進行互操作。這種 類型的服務之所以需要，是因為不同的計算機體系結(jié)構(gòu)使用的數(shù)據(jù)表示法不同。 例如，IBM主機使用EBCDIC編碼，而大部分PC機使用的是ASCII碼。在這種情 況下，便需要會話層來完成這種轉(zhuǎn)換。通過前面的介紹,我們可以看出，會話層以下5層完成了端到端的數(shù)據(jù)傳送，并且 是可靠，無差錯的傳送.但是數(shù)據(jù)傳送只是手段而不是目的，最終是要實現(xiàn)對數(shù)據(jù) 的使用.由于各種系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的定義并不完全相同，最易明白的例子是鍵盤，其上 的某些鍵的含義在許多系統(tǒng)中都有差異.這自然給利用其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)造成了障 礙.表示層和應用層就擔負了消除這種障礙的任務.對于用戶數(shù)據(jù)來說,可以從兩個側(cè)面來分析，一個是數(shù)據(jù)含義被稱為語義，另一個 是數(shù)據(jù)的表示形式，稱做語法.像文字，圖形，聲音，文種，壓縮，加密等都屬于語法 范疇.表示層設計了 3類15種功能單位，其中上下文管理功能單位就是溝通用戶 間的數(shù)據(jù)編碼規(guī)則，以便雙方有一致的數(shù)據(jù)形式，能夠互相認識.ISO表示層為服 務，協(xié)議，文