七层网络模型

1、第五节OSI各层的功能物理层-定义了为建立、维护和拆除物理链路所需的机械 的、电气的、功能的和规程的特性，其作用是使原始的数据比特流能 在物理媒体上传输。具体涉及接插件的规格、“0”、“1”信号的电 平表示、收发双方的协调等内容。数据链路层-比特流被组织成数据链路协议数据单元(通 常称为帧)，并以其为单位进行传输，帧中包含地址、控制、数据及 校验码等信息。数据链路层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发 等手段，将不可靠的物理链路改造成对网络层来说无差错的数据链 路。数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率，即进行流量控制， 以防止接收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出 及线路阻塞

2、。网络层-数据以网络协议数据单元(分组)为单位进行传 输。网络层关心的是通信子网的运行控制，主要解决如何使数据分组 跨越通信子网从源传送到目的地的问题，这就需要在通信子网中进行 路由选择。另外，为避免通信子网中出现过多的分组而造成网络阻塞， 需要对流入的分组数量进行控制。当分组要跨越多个通信子网才能到 达目的地时，还要解决网际互连的问题。传输层-是第一个端一端，也即主机一主机的层次。传输 层提供的端到端的透明数据运输服务，使高层用户不必关心通信子网 的存在，由此用统一的运输原语书写的高层软件便可运行于任何通信 子网上。传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。会话层-是进程一进程的层次，其

3、主要功能是组织和同步 不同的主机上各种进程间的通信(也称为对话)。会话层负责在两个会 话层实体之间进行对话连接的建立和拆除。在半双工情况下，会话层 提供一种数据权标来控制某一方何时有权发送数据。会话层还提供在 数据流中插入同步点的机制，使得数据传输因网络故障而中断后，可 以不必从头开始而仅重传最近一个同步点以后的数据。表示层-为上层用户提供共同的数据或信息的语法表示变 换。为了让采用不同编码方法的计算机在通信中能相互理解数据的内 容，可以采用抽象的标准方法来定义数据结构，并采用标准的编码表 示形式。表示层管理这些抽象的数据结构，并将计算机内部的表示形 式转换成网络通信中采用的标准表示形式。数据

4、压缩和加密也是表示 层可提供的表示变换功能。应用层是开放系统互连环境的最高层。不同的应用层为特定 类型的网络应用提供访问OSI环境的手段。网络环境下不同主机间的 文件传送访问和管理(FTAM)、传送标准电子邮件的文电处理系统 (MHS)、使不同类型的终端和主机通过网络交互访问的虚拟终端(VT) 协议等都属于应用层的范畴。网络接口层 这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网 络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。网络层负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。一、处理来自传输层的分组发送请 求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的

5、路径，然后将数据 报发往适当的网络接口。二、处理输入数据报：首先检查其合法性，然后进行寻径-假如该 数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到 达信宿，则转发该数据报。三、处理路径、流控、拥塞等问题。传输层提供应用程序间的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠传输。为 实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送。应用层向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程 登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。TELNET会话提供 了基于字符的虚拟终端。文件传输访问

6、FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝 功能。前面我们已经学过关于OSI参考模型的相关概念，现在我们来看一看，相对于七层协议参 考模型，TCP/IP协议是如何实现网络模型的。OSI中的层 功能TCP/IP协议族应用层文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP， DNS，Telnet表示层数据格式化，代码转换，数据加密没有协议会话层解除或建立与别的接点的联系没有协议传输层提供端对端的接口 TCP，UDP网络层 为数据包选择路由IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP数据链路层传输有地址的帧以及错误检测功能SLIP，CSLIP，PPP，

7、ARP，RARP，MTU物理层以二进制数据形式在物理媒体上传输数据ISO2110，IEEE802。IEEE802.2数据链路层包括了硬件接口和协议ARP，RARP，这两个协议主要是用来建立送到物理层上 的信息和接收从物理层上传来的信息；网络层中的协议主要有IP，ICMP，IGMP等，由于它包含了 IP协议模块，所以它是所有机 遇TCP/IP协议网络的核心。在网络层中，IP模块完成大部分功能。ICMP和IGMP以及其 他支持IP的协议帮助IP完成特定的任务，如传输差错控制信息以及主机/路由器之间的控 制电文等。网络层掌管着网络中主机间的信息传输。传输层上的主要协议是TCP和UDP。正如网络层控制

8、着主机之间的数据传递，传输层控制 着那些将要进入网络层的数据。两个协议就是它管理这些数据的两种方式：TCP是一个基 于连接的协议（还记得我们在网络基础中讲到的关于面向连接的服务和面向无连接服务的概 念吗？忘了的话，去看看）；UDP则是面向无连接服务的管理方式的协议。应用层位于协议栈的顶端，它的主要任务就是应用了。上面的协议当然也是为了这些应用而 设计的，具体说来一些常用的协议功能如下：Telnet：提供远程登录（终端仿真）服务，好象比较古老的BBS就是用的这个登陆。FTP ：提供应用级的文件传输服务，说的简单明了点就是远程文件访问等等服务；SMTP :不用说拉，天天用到的电子邮件协议。TFTP

9、:提供小而简单的文件传输服务，实际上从某个角度上来说是对FTP的一种替换（在 文件特别小并且仅有传输需求的时候）。SNTP :简单网络管理协议。看名字就不用说什么含义了吧。DNS：域名解析服务，也就是如何将域名映射城IP地址的协议。HTTP :不知道各位对这个协议熟不熟悉啊？这是超文本传输协议，你之所以现在能看到网 上的图片，动画，音频，等等，都是仰仗这个协议在起作用啊！物理层在OSI参考模型中，物理层（Physical Layer）是参考模型的最低层，也是OSI模型的第 一层。物理层的主要功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。 物理层的作用是实现相邻计算机节点之

10、间比特流的透明传送，尽可能屏蔽掉具体传输介质和 物理设备的差异。需要注意的是，物理层并不是指连接计算机的具体物理设备或传输介质， 如双绞线、同轴电缆、光纤等，而是要使其上面的数据链路层感觉不到这些差异，这样可使 数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络的具体传输介质是什 么疽透明传送比特流”表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化，对传送的比特流来说， 这个电路好像是看不见的，当然，物理层并不需要知道哪几个比特代表什么意思。为了实现物理层的功能，该层所涉及的内容主要有以下几个方面：（1）通信连接端口与传输媒体的物理和电气特性入机械特性：规定了物理连接器的现状、尺寸、针脚的数

11、量，以及排列状况等。例如EIA-RS-232-D标准规定使用25根引脚的DB-25插头座，其两个固定螺丝之间的距离为 47.040.17mm 等。入电气特性：规定了在物理连接信道上传输比特流时的信号电平、数据编码方式、阻抗及其匹配、传输速率和连接电缆最大距离的限制等。例如EIA-RS-232-D标准采用负逻辑， 即逻辑0 （相当于数据“0”）或控制线处于接通状态时，相对信号的地线有+5+15V的电压； 当其连接电缆不超过15米时，允许的传输速率不超过20Kb/s。人功能特性：规定了物理接口各个信号线的确切功能和含义，如数据线和控制线等。例如EIA-RS-232-D标准规定的DB-25插头座的引

12、脚2和引脚3均为数据线。入规程特性：利用信号线进行比特流传输时的操作过程，例如信号线的工作规则和时序等。（2）比特数据的同步和传输方式物理层指定收发双方在传输时使用的传输方式，以及为保持双方步调一致而采用的同步技 术。例如在采用串行传输时，其同步技术是采用同步传输方式还是异步传输方式。（3）网络的物理拓扑结构物理拓扑规定了节点之间外部连接的方式。例如星形拓扑、总线型拓扑、环形拓扑和网状拓 扑等。（4）物理层完成的其他功能人 数据的编码。调制技术。人通信接口标准。人数据链路层数据链路层（Data Link Layer）是OSI模型的第二层，负责建立和管理节点间的链路。 该层的主要功能是：通过各种

13、控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数 据帧的数据链路。在计算机网络中由于各种干扰的存在，物理链路是不可靠的。因此，这一层的主要功能是在 物理层提供的比特流的基础上，通过差错控制、流量控制方法，使有差错的物理线路变为无 差错的数据链路，即提供可靠的通过物理介质传输数据的方法。该层通常又被分为介质访问控制（MAC）和逻辑链路控制（LLC）两个子层。MAC子层的 主要任务是解决共享型网络中多用户对信道竞争的问题，完成网络介质的访问控制；LLC 子层的主要任务是建立和维护网络连接，执行差错校验、流量控制和链路控制。数据链路层的具体工作是接收来自物理层的位流形式的数据，并加工（封装）成

14、帧，传送到 上一层；同样，也将来自上层的数据帧，拆装为位流形式的数据转发到物理层；并且，还负 责处理接收端发回的确认帧的信息，以便提供可靠的数据传输。数据链路层的主要功能如下：人数据帧的处理：处理数据帧的封装与分解。人物理地址寻址：通过数据帧头部中的物理地址信息，建立源节点到目的节点的数据 链路，并进行维护与释放链路的管理工作。人流量控制：对链路中所发送的数据帧的速率进行控制，以达到数据帧流量控制的目 的。人帧同步：对数据帧的传输顺序进行控制（即帧的同步和顺序控制）。人差错检测与控制：通常在帧的尾部加入用于差错控制的信息，并采用检错检测和重 发式的差错控制技术。例如处理接收端发回的确认帧。网络

15、层网络层（Network Layer）是OSI模型的第三层，它是OSI参考模型中最复杂的一层，也是 通信子网的最高一层。它在下两层的基础上向资源子网提供服务。其主要任务是：通过路由 选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。该层控制数据链路层与传输层之 间的信息转发，建立、维持和终止网络的连接。具体地说，数据链路层的数据在这一层被转 换为数据包，然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制，将信息从一个网络 设备传送到另一个网络设备。一般地，数据链路层是解决同一网络内节点之间的通信，而网络层主要解决不同子网间的通 信。例如在广域网之间通信时，必然会遇到路由（即两节点间可能有多条

16、路径）选择问题。 在实现网络层功能时，需要解决的主要问题如下：人寻址：数据链路层中使用的物理地址（如MAC地址）仅解决网络内部的寻址问题。在不同子网之间通信时，为了识别和找到网络中的设备，每一子网中的设备都会被分配一个 唯一的地址。由于各子网使用的物理技术可能不同，因此这个地址应当是逻辑地址（如IP 地址）。人 交换：规定不同的信息交换方式。常见的交换技术有：线路交换技术和存储转发技 术，后者又包括报文交换技术和分组交换技术。人路由算法：当源节点和目的节点之间存在多条路径时，本层可以根据路由算法，通 过网络为数据分组选择最佳路径，并将信息从最合适的路径由发送端传送到接收端。人连接服务：与数据链

17、路层流量控制不同的是，前者控制的是网络相邻节点间的流量，后者控制的是从源节点到目的节点间的流量。其目的在于防止阻塞，并进行差错检测。传输层OSI下3层的主要任务是数据通信，上3层的任务是数据处理。而传输层（Transport Layer） 是OSI模型的第4层。因此该层是通信子网和资源子网的接口和桥梁，起到承上启下的作 用。该层的主要任务是：向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输。传 输层的作用是向高层屏蔽下层数据通信的细节，即向用户透明地传送报文。该层常见的协议： TCP/IP中的TCP协议、Novell网络中的SPX协议和微软的NetBIOS/NetBEUI协议。传输层

18、提供会话层和网络层之间的传输服务，这种服务从会话层获得数据，并在必要时，对 数据进行分割。然后，传输层将数据传递到网络层，并确保数据能正确无误地传送到网络层。 因此，传输层负责提供两节点之间数据的可靠传送，当两节点的联系确定之后，传输层则负 责监督工作。综上，传输层的主要功能如下：人传输连接管理：提供建立、维护和拆除传输连接的功能。传输层在网络层的基础上为高层提供“面向连接”和“面向无接连”的两种服务。人处理传输差错：提供可靠的“面向连接”和不太可靠的“面向无连接”的数据传输服务、 差错控制和流量控制。在提供“面向连接”服务时，通过这一层传输的数据将由目标设备确认， 如果在指定的时间内未收到确

19、认信息，数据将被重发。入监控服务质量。会话层会话层（Session Layer）是OSI模型的第5层，是用户应用程序和网络之间的接口，主要任 务是：向两个实体的表示层提供建立和使用连接的方法。将不同实体之间的表示层的连接称 为会话。因此会话层的任务就是组织和协调两个会话进程之间的通信，并对数据交换进行管 理。用户可以按照半双工、单工和全双工的方式建立会话。当建立会话时，用户必须提供他们想 要连接的远程地址。而这些地址与MAC （介质访问控制子层）地址或网络层的逻辑地址不 同，它们是为用户专门设计的，更便于用户记忆。域名（DN）就是一种网络上使用的远程 地址例如：就是一个域名。会话层的具体功能如

20、下：入会话管理：允许用户在两个实体设备之间建立、维持和终止会话，并支持它们之间 的数据交换。例如提供单方向会话或双向同时会话，并管理会话中的发送顺序，以及会话所 占用时间的长短。入会话流量控制：提供会话流量控制和交叉会话功能。寻址：使用远程地址建立会话连接。人人出错控制：从逻辑上讲会话层主要负责数据交换的建立、保持和终止，但实际的工 作却是接收来自传输层的数据，并负责纠正错误。会话控制和远程过程调用均属于这一层的 功能。但应注意，此层检查的错误不是通信介质的错误，而是磁盘空间、打印机缺纸等类型 的高级错误。表示层表示层（Presentation Layer）是OSI模型的第六层，它对来自应用层

21、的命令和数据进行解释， 对各种语法赋予相应的含义，并按照一定的格式传送给会话层。其主要功能是“处理用户信 息的表示问题，如编码、数据格式转换和加密解密等。表示层的具体功能如下：人数据格式处理：协商和建立数据交换的格式，解决各应用程序之间在数据格式表示上的差异。人数据的编码：处理字符集和数字的转换。例如由于用户程序中的数据类型（整型或 实型、有符号或无符号等）、用户标识等都可以有不同的表示方式，因此，在设备之间需要 具有在不同字符集或格式之间转换的功能。人压缩和解压缩：为了减少数据的传输量，这一层还负责数据的压缩与恢复。数据的加密和解密：可以提高网络的安全性。人应用层应用层（Applicatio

22、n Layer）是OSI参考模型的最高层，它是计算机用户，以及各种应用程 序和网络之间的接口，其功能是直接向用户提供服务，完成用户希望在网络上完成的各种工 作。它在其他6层工作的基础上，负责完成网络中应用程序与网络操作系统之间的联系，建 立与结束使用者之间的联系，并完成网络用户提出的各种网络服务及应用所需的监督、管理 和服务等各种协议。此外，该层还负责协调各个应用程序间的工作。应用层为用户提供的服务和协议有：文件服务、目录服务、文件传输服务（FTP）、远程登 录服务（Telnet）、电子邮件服务（E-mail）、打印服务、安全服务、网络管理服务、数据库 服务等。上述的各种网络服务由该层的不同应

23、用协议和程序完成，不同的网络操作系统之间 在功能、界面、实现技术、对硬件的支持、安全可靠性以及具有的各种应用程序接口等各个 方面的差异是很大的。应用层的主要功能如下：人用户接口：应用层是用户与网络，以及应用程序与网络间的直接接口，使得用户能 够与网络进行交互式联系。人实现各种服务：该层具有的各种应用程序可以完成和实现用户请求的各种服务。7层模型的小结由于OSI是一个理想的模型，因此一般网络系统只涉及其中的几层，很少有系统能够具有 所有的7层，并完全遵循它的规定。在7层模型中，每一层都提供一个特殊的网络功能。从网络功能的角度观察：下面4层（物 理层、数据链路层、网络层和传输层）主要提供数据传输和

24、交换功能，即以节点到节点之间 的通信为主；第4层作为上下两部分的桥梁，是整个网络体系结构中最关键的部分；而上3 层（会话层、表示层和应用层）则以提供用户与应用程序之间的信息和数据处理功能为主。 简言之，下4层主要完成通信子网的功能，上3层主要完成资源子网的功能。建立OSI参考模型的目的和作用建立OSI参考模型的目的除了创建通信设备之间的物理通道之外，还规划了各层之间的功 能，并为标准化组织和生产厂家制定了协议的原则。这些规定使得每一层都具有一定的功能。 从理论上讲，在任何一层上符合OSI标准的产品都可以被其他符合标准的产品所取代。因 此，OSI参考模型的基本作用如下：入OSI的分层逻辑体系结构

25、使得人们可以深刻地理解各层协议所应解决的问题，并明确各个协议在网络体系结构中所占据的位置。入OSI参考模型的每一层在功能上与其他层有着明显的区别，从而使得网络系统可以 按功能划分。这样，网络或通信产品就不必面面俱到。例如，当某个产品只需完成某一方面 的功能时，它可以只考虑并遵循所涉及层的标准。入OSI参考模型有助于分析和了解每一种比较复杂的协议。以后还会介绍其他参考模型或协议，例如TCP/IP、IEEE 802和X.25协议等，因此，还会比 较它们与OSI模型的关系，从而使读者进一步理解网络体系结构、模型和各种协议的工作 原理。TCP/IP:数据链路层：ARP,RARP网络层：IP,ICMP,

26、IGMP传输层：TCP ,UDP,UGP应用层：Telnet,FTP,SMTP,SNMP.OSI:物理层：EIA/TIA-232, EIA/TIA-499, V.35, V.24, RJ45, Ethernet, 802.3,802.5, FDDI, NRZI, NRZ, B8ZS数据链路层：Frame Relay, HDLC, PPP, IEEE 802.3/802.2, FDDI, ATM, IEEE 802.5/802.2网络层：IP, IPX, AppleTalk DDP传输层：TCP, UDP, SPX会话层：RPC,SQL,NFS,NetBIOS,names,AppleTalk,A

27、SP,DECnet,SCP表示层：TIFF,GIF,JPEG,PICT,ASCII,EBCDIC,encryption,MPEG,MIDI,HTML应用层：FTP,WWW,Telnet,NFS,SMTP,Gateway,SNMP应用层1.主要功能：用户接口、应用程序application 2.典型设备：网关3.典型协议、标准和应用：TELNET, FTP, HTTP表示层1.主要功能：数据的表示、压缩和加密presentation?.典型设备：网关3.典型协议、标准和应用：ASCLL、PICT、TIFF、JPEG、MIDI、MPEG会话层1.主要功能：会话的建立和结束session2.典型设备

28、：网关3.典型协议、标准和应用：RPC、SQL、NFS、X WINDOWS ASP传输层1.主要功能：端到端控制transport 2.典型设备：网关3.典型协议、标准和应用：TCP、UDP、SPX网络层1.主要功能：路由，寻址network2 .典型设备：路由器3.典型协议、标准和应用：IP、IPX、APPLETALK ICMP 数据链路层1.主要功能：保证误差错的数据链路data link 2.典型设备：交换机、网桥、网卡3.典型协议、标准和应用：802.2、802.3ATM、HDLC、FRAME RELAY 物理层1.主要功能：传输比特流physical2.典型设备：集线器、中继器3.典

29、型协议、标准和应用：V.35、EIA/TIA-232从下到上，物理层最低的！ ！应用层最高。什么是TCP/IP协议，划为几层，各有什么功能？TCP/IP协议族包含了很多功能各异的子协议。为此我们也利用上文所述的分层 的方式来剖析它的结构。TCP/IP层次模型共分为四层：应用层、传输层、网络 层、数据链路层。TCP/IP网络协议TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议 / 网间网协议)是目前世界上应用最为广泛的协议，它的流行与Internet的迅猛发 展密切相关一TCP/IP最初是为互联网的原型ARPANET所设计

30、的，目的是提供一 整套方便实用、能应用于多种网络上的协议，事实证明TCP/IP做到了这一点， 它使网络互联变得容易起来，并且使越来越多的网络加入其中，成为Internet 的事实标准。*应用层一应用层是所有用户所面向的应用程序的统称。ICP/IP协议族在这一 层面有着很多协议来支持不同的应用，许多大家所熟悉的基于Internet的应用 的实现就离不开这些协议。如我们进行万维网(WWW)访问用到了 HTTP协议、文 件传输用FTP协议、电子邮件发送用SMTP、域名的解析用DNS协议、远程登录 用Telnet协议等等，都是属于TCP/IP应用层的；就用户而言，看到的是由一个 个软件所构筑的大多为图

31、形化的操作界面，而实际后台运行的便是上述协议。*传输层一这一层的的功能主要是提供应用程序间的通信，TCP/IP协议族在这 一层的协议有TCP和UDP。*网络层一是TCP/IP协议族中非常关键的一层，主要定义了 IP地址格式，从而 能够使得不同应用类型的数据在Internet上通畅地传输，IP协议就是一个网络 层协议。*网络接口层一这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据包并通过网络发送 之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。1. TCP/UDP 协议TCP (Transmission Control Protocol)和 UDP(User Datagram Protoc

32、ol)协议 属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括 数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到 端和可靠的数据包发送。通俗说，它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道， 然后再进行数据发送；而UDP则不为IP提供可靠性、流控或差错恢复功能。一 般来说，TCP对应的是可靠性要求高的应用，而UDP对应的则是可靠性要求低、 传输经济的应用。TCP支持的应用协议主要有：Telnet、FTP、SMTP等；UDP支 持的应用层协议主要有：NFS （网络文件系统）、SNMP （简单网络管理协议）、 DNS （主域名称系统）、TFTP （通用文件传输协议）等。IP协议的定义、IP地址的分类及特点什么是IP协议，IP地址如何表示，分为几类，各有什么特点？为了便于寻址和层次化地构造网络，IP地址被分为A、B、C、D、E五类，商业 应用中只用到A、B、C三类。IP协议（Internet Protocol）又称互联网协议，是支持网间互连的数据报协议， 它与TCP协议（传输控制协议）一起构成了