教学材料《网络》-第二章

2.1网络标准化组织所谓标准即是文档化的协议中包含设计实施某一特定产品或服务的技术规范。通过标准，不同的生产厂商可以确保产品、生产过程以及服务适合他们的目的。由于目前网络界所使用的硬件、软件种类繁多，标准尤其重要。如果没有标准，可能由于一种硬件不能与另一种兼容，或者因一个软件应用程序不能与另一个通信，而不能进行网络设计。例如，一个厂商设计一个lcm:宽插头的网络电缆，另一公司生产的槽口为0.8cm:宽，那么电缆插头将无法插入这种槽口。因此，当购买网络设备时，需要验证设备是否符合网络要求的标准。尽管如此，标准只是规定了一个产品或服务的最低可接受性能，而不是完美的。下一页返回2.1网络标准化组织由于计算机工业发展迅速，许多不同的组织都有自己的标准。在某些情况下，多个组织负责网络的某个方面。例如，ANSI和IEEE均负责管理无线网络。其中ANSI规定客户用于无线连接的NIC的种类，IEEE规定网络如何保证通信数据的不同部分有序地到达。计算机和网络的所有标准多得如同一本百科全书。用户不需要知道每条条例，但是至少应该熟悉这些建立标准的重要组织和一些重要方面的网络要求的标准。上一页下一页返回2.1网络标准化组织2.1.1ANSIANSI美国国家标准学会)是由一千多名来自工业界和政府的代表组成的学会组织，负责制定电子工业的标准，此外也制定一些其他行业的标准，如化学和核工程、健康和安全以及建筑行业的标准。ANSI也代表美国制定国际标准。ANSI并不要求生产厂商服从它的标准，而是请他们自愿遵守其标准。当然，生产厂商和开发者也通过遵从标准获得更多的客户。遵从标准进行生产和开发，其系统将会是可靠的，并能与已有的基础设施结合。新的电子设备和方法必须通过严格测试才能获得ANSI的认可。上一页下一页返回2.1网络标准化组织可以通过ANSI网站(www.ansi.org)在线购买ANSI标准文档，也可在一个大学或公共图书馆找到它们。要想成为一个合格的网络专业人士，无需阅读全部ANSI标准，但应理解ANSI影响的范围之广和意义之大。2.1.2EIA和TIAEIA和TIA是相关的标准组织。EIA电子工业联盟)是一个商业组织，它代表来自全美的各个电子制造公司。该组织不仅为自己的成员设定标准，还帮助制定ANSI标准，并促使建立更有利于计算机和电子工业发展的立法。上一页下一页返回2.1网络标准化组织

在1998年，EIA的一个子机构与前美国通信设备提供商协会(USTSA)合并为TIA(通信工业协会)。TIA致力于信息技术、无线、卫星、光纤和电话设备的标准。TIA和EIA都设定标准，游说政府和工业界，并赞助他们感兴趣领域的会议、展览和论坛。

可能TIA/EIA最为人所知的标准是被称为“TIA/EIA568-B系列”的标准，该标准用于指导商业建筑如何安装网络线缆。可以从网站http://www.tiaonline.org上找到更多有关TIA的信息。通过网站http://www,eia.org可获得更多有关EIA的信息。上一页下一页返回2.1网络标准化组织2.1.3IEEEIEEE(电气与电子工程师协会，可读作I-Triple-E)，是一个由工程专业人士组成的国际社团，其目的在于促进电气工程和计算机科学领域的发展和教育。IEEE主办大量的研讨会、会议和本地分会议，发行刊物以培养技术先进的成员。同时，IEEE有自己的标准委员会，为电子和计算机工业制定自己的标准，并对其他标准制定组织如ANSI的工作提供帮助。IEEE技术论文和标准在网络专业领域受到高度重视，尤其在网络接口卡手册中经常可发现对IEEE标准的引用。目前已被广泛使用的IEEE标准已有几百项，可通过IEEE的网站http://www.ieee.org在线订购这些文档，或在大学或公共图书馆找到它们。上一页下一页返回2.1网络标准化组织2.1.4ISOISO(国际标准化组织)是一个代表了146个国家的标准组织的集体，其总部设在瑞士的日内瓦。ISO的目标是制定国际技术标准以促进全球信息交换和无障碍贸易。有些人认为该组织应被简称为“IOS"，但“ISO”并不纯粹是一个首字母缩略字。实际上，在希腊语中，"ISO"意味着“平等”。这个词汇表达了该组织对标准的贡献。ISO的权威性不仅限于信息处理和通信工业，它还适用于纺织品业、包装业、货物分发、能源生产和利用、造船业，以及银行业务和金融服务。关于螺纹、银行信用卡，甚至货币名称的通用协议都是ISO的工作产物。事实上，在ISO的大约14250标准中，仅有大约300个应用于计算机相关的产品和功能中。可通过ISO的网站http://www.iso.org获得更多ISO的信息。上一页下一页返回2.1网络标准化组织2.1.5ITUITU(国际电信同盟)是联合国特有的管理国际电信的机构，它管理无线电和电视频率、卫星和电话的规范、网络基础设施、全球通信所使用频率。它为发展中国家提供技术专家和设备以提高其技术基础。ITU于1865年在巴黎成立，1947年成为联合国的一部分，并迁址瑞士的日内瓦。ITU的成员来自于189个国家，所发行的详细政策和标准可从网址http://www.itu.int上找到。通常ITU文档中有关全球电信问题的内容比工业技术规范多。尽管如此，ITU与全球互联网服务有密切关系。在其他领域中，ITU与其他不同标准组织如ISPOC合作来开发标准。上一页下一页返回2.1网络标准化组织2.1.6ISOCISOC(国际互联网协会)始建于1992年，是一个帮助建立互联网技术标准的专业协会。ISOC现在对于互联网的安全和互联网多样服务需求的不断增长加强了关注。ISOC拥有来自180个国家数以千计的专业人员和公司会员。Isoc监管拥有特定任务的组织，例如IAB(互联网架构委员会)。IAB是一个由监管互联网设计和管理感兴趣的研究者和技术专家组成的技术指导组织。IAB致力于互联网发展和管理策略、解决技术纠纷和进行标准的监管。上一页下一页返回2.1网络标准化组织另一个ISOC组织是IETF(互联网工程任务组)，它制定系统通过互联网通信的标准，特别是操作和交互的协议。任何人都可以提交标准给IETF批准。提交的标准接着要通过仔细审查、测试和批准程序。在国际上，IETF与ITU共同合作来使在美国批准的标准获得国际认可。通过网站http,//www.isoc.org，可以了解更多ISOC和其会员机构、IAB和IETF的信息。2.1.7IANA和ICANN网络上的每台计算机需要一个独特的地址。在互联网上，这一点尤为重要，因为上百万台不同计算机必须能够在任何时间发送和接收数据。用于标识互联网和其他基于TCP/IP网络的地址被称为IP地址。为了确保每个连接到互联网的设备有一个独特的IP地址，遍布全球的组织的IP都依靠地址中心管理。上一页下一页返回2.1网络标准化组织

在互联网早期历史上，一个称为IAIA(Internet编号分配机构)的非盈利组织对可获得和保留的IP地址做记录，并决定地址如何分配。IAIA起始于1997年，它努力协调3个RIR(互联网的地区性注册机构):ARIN美洲互联网号码注册管理机构)，APNIC(亚太网络信息中心)和RIPE(欧洲IP资源管理协调中心)。一个互联网的地区性注册机构是非盈利机构，它负责将IP地址分配给私人和公共实体。在20世纪90年代后期，建立IAIA的美国商业部(DOC)决定接管IP地址和域名的管理。DOC建议成立ICANN国际域名与数字分配机构)，这是一个私营非盈利公司。ICANN现在完全负责IP地址和域名的管理。尽管如此，技术上还是IAIA在完成系统管理的任务。上一页下一页返回2.1网络标准化组织个人和企业不是直接从RIR或InNn获得IP地址，而是从ISP(互联网服务提供商)那里租用一组地址。ISP给机构和个人提供互联网访问、电子邮件和网页服务器等服务。一个ISP与RIR协商获得一定地址段的使用权。RIR负责从ICANN那里将那些地址分配出去。除此之外，RIR与ICANN协作来保障连接到ISP网络的设备与地址相关联。更多IANA和ICANN信息，可访问网站htrp://www.iana.org或者hrrp://www.icann,org。上一页返回2.2OSI模型

在20世纪80年代早期，ISO即开始致力于制定一套普遍适用的规范集合，以使得全球范围的计算机平台可进行开放式通信。ISO创建了一个有助于开发和理解计算机的通信模型，即开放系统互连OSI(模型)。OSI模型将网络结构划分为7层:即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每一层均有自己的一套功能集，并与紧邻的上层和下层交互作用。在顶层，应用层与用户使用的软件(如电子邮件程序或电子表格程序)进行交互。在OSI模型的底端是携带信号的网络电缆和连接器。下一页返回2.2OSI模型

OSI模型是对发生在网络中两节点之间过程的理论化描述。它并不规定支持每一层的硬件或软件的模型，也不描述软件程序如何与其他程序交互或者如何与人交互。但是，学习到的有关网络的每件事均能对应于模型中的一层。因此，不仅应了解各层的名字，而且应了解它们的功能及各层之间相互作用的方法。

数据通过OSI模型从一台计算机到另一台计算机的路径如图2-2所示。首先，一个用户或设备通过应用层发起数据交换。应用层将数据划分成协议信息单元(PDU)或离散数据。从应用层PDU往下走通过OSI模型的第6,5,4,3,2,1层最后发送到网络介质上一例如电线。数据在网络上传输，最后到达第二台计算机的物理层。然后在接收端计算机，数据往上传到应用层。这个传输过程只有几毫秒。上一页下一页返回2.2OSI模型

但是，逻辑上是对应层间进行通信。换句话说，一台计算机上的应用层协议与另一台计算机应用层交换信息，其他层不会去解析应用层数据。下面将讨论OSI模型各层，从最高层到最低层，从应用层开始，信息就是从这一层发出的。

OSI模型只是网络通信中一个归纳的、有时是不完全的表达。在有的情况下，网络功能可能涉及多个层，而在另一些情况下，网络运行并不需要每个层提供服务。2.2.应用层

OSI模型的最顶层，也是第7层，即应用层。与它的名字意思相反，应用层并不包括软件应用，如微软的Word或者浏览器。恰恰相反，应用层服务设备在软件应用和它的下层网络服务之间进行通信，因此网络可以解释一个应用请求，一个应用也可以解释从网络传过来的数据通讨应用层协议，软件应用认成它们的规范程序、安个、同步和网络的其他要求上一页下一页返回2.2OSI模型2.2.应用层

OSI模型的最顶层，也是第7层，即应用层。与它的名字意思相反，应用层并不包括软件应用，如微软的Word或者浏览器。恰恰相反，应用层服务设备在软件应用和它的下层网络服务之间进行通信，因此网络可以解释一个应用请求，一个应用也可以解释从网络传过来的数据通讨应用层协议，软件应用认成它们的规范程序、安个、同步和网络的其他要求。

例如，当打开浏览器的一个页面时，HTTP(超文本传输协议)协议负责把客户端浏览器(一种软件应用)形成的请求发送到服务器端，它也负责将服务器端的响应发送到客户端。上一页下一页返回2.2OSI模型

假如选择在国会图书馆的网站观看展示页面，在浏览器里输人“http,//www.loc.gov/exhibits/index.html"，然后按Enter键。这时，APl(应用程序编程接口)传输请求给HTTP协议。HTTP促使下一层协议在计算机和网页服务器之间建立一个通信。然后，HTTP将请求规范为适合网页的要求，并且将请求发送给网页服务器。HTTP请求的一部分将包括一个以“CET”为开头的命令，并且告诉服务器想要返回的页面。请求的其他部分将表明使用的HTTP的版本，浏览器可以接受的图形的类型和语言，以及所用浏览器的版本等上一页下一页返回2.2OSI模型

收到计算机的HTTP请求后，网页服务器通过HTTP对http://www.loc.gov的响应负责。它的响应包括组成网页的文本和图形、页面中包含的具体内容、使用的HTTP的版本、HTTP响应的类型及页面的长度。然而，如果网页不可用，主机http://www.loc.gov将会发送一个带有错误信息的HTTP响应，例如“404错误一文件找不到”。收到网页服务器的响应后，工作站使用HTTP解释响应，所以网页能够以一种能识别的方式呈现http://www.loc.gov/exhibits/index.html的页面，使页面的文字和图片整齐有序的安排。注意通过一个节点的HTTP协议发出的信息是被设计为能够被另一个节点的HT-TP协议所解释的。然而，在后面的章节会了解到，HTTP请求离开了低层协议的支持将无法在网络上传输。上一页下一页返回2.2OSI模型2.2.2表示层

表示层的协议接受应用层的数据并且规范它的形式，这使得一种类型的应用程序和主机能够理解另一种类型的应用程序和主机发送的数据。换句话说，表示层就像一个翻译者在工作。如果曾接触过计算机绘图，会知道GIF,JPG和TIFF等图形压缩和编码的方法。MPEG和QuickTimc是两种流行的音频和视频压缩编码方法。文本编码的两种常用方法是ASCll和EBCDIC。在列举的每一个例子中，都是表示层协议负责编码和压缩。它们也解释从其他计算机接收的编码和压缩的数据格式。在前面提到的请求页面的例子中，表示层协议将解释通过网页服务器的HTTP响应传输的JPG文件。上一页下一页返回2.2OSI模型

表示层服务还能够管理加密和解密。例如，当通过互联网查询银行账户的状况时，会使用一个安全连接，表示层协议能够在账户数据传输之前进行加密。使用网络传输结束时，表示层会解密它收到的数据。2.2.3会话层

会话层的协议协调和保持网络的两个节点之间进行的通信。术语“会话”指正在进行数据交换的两部分的连接。在历史上，会话用在终端和主机通信的关系中，终端是一个几乎没有自己的处理能力或者风险承受能力的装置，必须依靠主机提供的软件和服务。现在，术语“会话”经常被用在一个远程客户端和一个访问服务器之间或者一个网页浏览器和网页服务器之间的间接关系。上一页下一页返回2.2OSI模型

会话层的功能有:在会话期间建立和保持通信连接，保持通信安全，实现两个节点的对话的同步，决定通信是否应该被中断，并且计算出如果通信中断在哪里重启通信或者直接结束通信。会话层的服务还能通过决定哪个节点首先通信和一个节点通信的时间来设置通信周期。最后，会话层监视会话参与者的身份，确保只有授权的节点才能访问会话。例如，当拨号互联网服务提供商来连接互联网时，会话层的服务在互联网服务提供商的服务器和计算机之间进行初始化的连接。如果电话线突然从墙上的插孔滑出，终端上的会话层协议将会检查连接的错误并且发起重连的尝试。如果在一个确定的时间段内它们不能重连，它们就会关闭会话，通知拨号软件通信已经结束。上一页下一页返回2.2OSI模型2.2.4传输层传输层的协议接收会话层的数据，负责端到端的数据传输。那意味着它们能够确保数据在端点A和端点B之间以正确的顺序进行可靠传输而不会出错。如果没有传输层的服务，数据将不会被分类或者被接收端解释。传输层协议也处理流控制，流控制是保证以适合接收端接收数据的速度进行通信的一个过程。尽管存在着数十个不同传输层协议，但是大多数的现代网络仅仅依靠其中几个协议。在接收页面的例子中，一个叫做传输控制协议(TCP)的传输层协议负责将HTTP协议请求从客户端可靠地传输到服务器端。在本书的后面将学习更多关于这个协议的内容。上一页下一页返回2.2OSI模型

一些传输层协议采取措施保证数据发送出去后能够准确到达，这样的协议被称为连接主导的协议，因为它们与另一个节点传输数据之前要先建立一个连接。TCP是连接主导协议的一个例子。在请求一个网页的例子中，客户端的TCP协议首先发送一个SYN(同步)包到网页服务器请求一个连接。网页服务器端响应发送一个SYN一ACK(同步确认)包或者一个批准，表明它愿意建立连接。然后，客户端用自己的ACK进行响应。通过这个3个步骤，建立一个连接。只有建立了TCP连接以后通信才会传输一个网页的HTTP请求。上一页下一页返回2.2OSI模型确认也被用在并发的通信当中，以确保数据进行恰当的传输。对于一个节点发送的任何一个数据单元，它的连接主导协议都会期望从接收端收到一个确认信息。例如，一个客户端TCP协议发送完一个HTTP请求后，它期望从网页服务器获得一个确认信息以证明数据到达。如果在一个限定的时间内数据没有被确认，客户端协议会认为数据丢失，然后重传数据。为了更好地保证数据的完整性，连接主导类型的协议如TCP使用校验和。一个校验和是一个独一无二的字符串，它允许接收端确定一个到达的数据单元是否是从源端发送的数据单元。校验和在源端被加到数据中，在目的地进行检验。如果目的端的一个校验和与源端预期的不符，目的端的传输层协议会要求源端重传数据。并且，在OSI模型的其他层也会使用校验和。上一页下一页返回2.2OSI模型

并不是所有的传输层协议都能进行可靠的连接，那些在传输数据之前不建立连接，并且不保证数据无差错传输的协议被称为无连接的协议。一个无连接的协议不复杂，这让它比连接主导的协议更加有效率，使得它在数据必须快速传输的情形中非常有用，如互联网上的音频和视频直播传输。在这些应用中，拥有确认机制、校验和和流控制机制的连接主导型协议会增加传输的负担，潜在地阻止数据的传输。例如在一个视频传输中，会导致画面的不完整或者更新不够快，不能与音频同步。上一页下一页返回2.2OSI模型

除了保证可靠的数据传输，传输层协议还将从会话层接收到的大的数据单元分成多个小的单元，叫做段，这个过程被称为分段。在某些类型的网络上，分段增加了数据传输的效率。在一些情况下，数据单元为了适合网络的MTU(最大传输单元)，分段是必须的，MTU是网络所能传输的最大数据单元。每种类型的网络都会指定默认的最大数据单元(虽然它的大小在一定范围内可以被网络管理员修改)。例如，默认的以太网不能接收载荷超过1500字节的数据。假设一个应用程序想传输一个6000字节的数据单元，在数据被发送到以太网之前，它必须被分割成几个不大于1500字节的单元。为了了解一个网络的最大传输单元的大小(从而决定它是否需要分段)，传输层协议负责在与网络建立连接的基础上发现路径。然后协议将数据单元分成所需要大小的段直到关闭连接。上一页下一页返回2.2OSI模型

分段就像一个孩子学习阅读时将一个单词拆分成几个可以识别的音节。重新组装是重建分段的数据单元的过程。还是以阅读为例，当一个孩子理解了分开的音节，他可以将它们合成一个单词，也就是说他能够重组各部分成为一个整体。为了说明如何重新组装，假设在历史课上提问:“琼斯女士?为什么落后的耕作技术会导致贫穷?”然而到达琼斯女士的耳朵里变为“落后的耕作技术，琼斯女士?为何贫穷?导致。”显然，这种无序的词汇组合没有意义。在网络上，传输层能够识别这种无序，并且重新组装数据使它们有意义。上一页下一页返回2.2OSI模型

序列是一种区分属于同一组的细分数据的方法。序列也能够表明一个数据单元是从何处开始的，以及成组的数据是按何种顺序发送的，所以数据能够被解释。当建立一个连接时，两个设备的传输层协议进行协商以统一它们通信的某些参数，包括一个序列安排。为了使工作恰当有序的进行，两个节点的传输层协议必须使它们的时间同步并且在传输开始的时间点上达成一致。

图2-3说明了分段和重组的原理。

图2-4描述了请求http,//www.loc.gov/exhibits/index.html网页的一个实际的TCP分段中所包含的信息。17读完这段后，能够了解分段里包含的内容。学习完本书后面的协议，将会明自一个TCP分段中所包含的所有内容。上一页下一页返回2.2OSI模型2.2.5网络层

OSI模型的第3层一网络层，主要负责将网络地址翻译成对应的物理地址，决定数据从发送端到接收端的传输线路。地址是分配给网络上设备的一个唯一标记的号码。每个节点有两种类型的地址。一种地址叫网络地址，网络地址遵循一个分级地址分配表，通过操作系统软件设置。它们是分级的，因为其包含数据的子集，可以增强对节点位置的定位，就像家庭地址分为国家、州、邮编、城市、街道、房间号和个人姓名几级。网络层地址格式因网络使用的网络层协议的不同而不同。网络地址也叫网络层地址、逻辑地址或虚拟地址。另一种分配给每个节点的地址叫物理地址，在后面会详细讨论。上一页下一页返回2.2OSI模型

例如，一台运行在TCP/IP网络上的计算机有一个网络地址:10.34.99.12和一个物理地址:0060973E97F3。在教室的例子中，地址分配就像琼斯女士拥有一个唯一标识其身份的社保号123-45-6789一样。尽管在美国可能会有其他叫琼斯女士的人，但是只有一个人拥有社保号123-45-6789。然而在教室的限定范围内，只有一个琼斯女士，所以能肯定当叫琼斯女士时，只有那个确定的人会应答，而没有必要使用她的社保号。上一页下一页返回2.2OSI模型

网络层协议接收传输层的分段，在网络头部加上逻辑地址信息。这时，数据单元就变成一个包。网络层协议根据下述因素决定从一个网络的A点到另一个网络的B点的路径:传愉优先权(例如，通过互联网传愉的电话连接包会被赋予高优先权，而一条包含大量信息的电子邮件信息会被设为低优先权)。网络拥塞。服务质量(例如，一些数据包要求更加快速和可靠的传愉)。不同路线的成本。上一页下一页返回2.2OSI模型

决定最优路径的过程称为路由。更为通俗地说，路由就是建立在地址分配、使用模式和可靠性基础上的数据管理。因为网络层处理路由，所以路由器一连接网络分段和管理数据的设备，在网络层上工作。尽管有许多网络层协议，但最常用的、也是构成多数互联网通信基础的一个就是IP(互联网协议)。在请求网页的例子中，IP是指示网络HTTP请求从何出发、去往何处的协议。图2-5描述了IP包内的用于连接http,//www.loc.gov/exhibits/index.html网站的数据。上一页下一页返回2.2OSI模型

建立在TCP/IP基础上的网络，网络层的协议可以提供额外的功能一分组。在分组中，一个网络层协议(例如IP)接收到的传输层的分段被细分成更小的包。分组完成的过程和传输层的分段一样。它确保发送到网络的数据包不超过网络的最大传输单元。然而，如果一个传输层协议执行了分段，那么分组可能不再需要。为了获得最大的网络效率，分段更受欢迎。并不是所有的传输层协议都能完成分段，如果一个传输层协议不能执行分段，需要的话网络层的协议将会执行分组。上一页下一页返回2.2OSI模型2.2.6数据链路层

OSI模型的第2层，也就是数据链路层的主要功能是将从网络层接收到的数据划分成不同的帧，以便让物理层传输。一帧是运输数据的一个结构包，它不仅包括原始数据、“负载”，还包括发送者和接受者的物理地址、错误检查以及控制信息。物理地址告诉网络应该将帧送往何处，而错误检查和控制信息则确保该帧能无差错的到达。上一页下一页返回2.2OSI模型

为了更加全面地理解数据链路层的功能，可想象成计算机的通信和人一样。假设你在琼斯女士的大教室，里面全是吵闹的学生，你需要问老师一个问题。为了传递信息，会说:“琼斯女士，能不能更详尽地说明铁路在19世纪末对商业的影响?”在这个例子中，你是发送者(在一个繁忙的网络中)，确认了接收者的地址一琼斯女士，就像数据链路层确定网络上另一台计算机的地址一样。另外，将自己的想法形成一个问题，就像数据链路层形成可以被接收端计算机解释的数据帧一样。如果教室非常嘈杂，琼斯女士只听到问题的一部分将会发生什么呢?例如，她可能只听到“19世纪末对商业”。这种错误在网络通信中也会发生(比如因为线路的问题)。数据链路层协议发现信息丢失了，它会要求第一个计算机重发信息，就像在一个教室的环境中琼斯女士会说:“我没听清楚，你能再重复一遍吗?”，数据链路层通过错误检查的过程完成这个任务。上一页下一页返回2.2OSI模型

错误检查是由一个4字节的FCS(帧检查序列)位完成的，它的目的就是确保目的地的数据能够完全匹配源端发送的数据。当源节点传输数据时，执行CRC(循环冗余校验)的算法。CRC获取前面的所有位的值，产生一个唯一的4位的数，就是帧检查序列。当终端节点收到帧时，它的数据链路层服务通过相同的CRC算法将FCS恢复原状，以确保帧的所有位都与原先的格式一致。如果比较失败，接收端节点会认为帧在传输中已经被破坏，要求源端重传数据。需要注意的是，是接收端而不是源端负责检查错误。上一页下一页返回2.2OSI模型

另外，发送端的数据链路层等待从接收端传输层的收到准确信息的确认。如果在一个事先约定的时间内，发送端没有收到确认信息，它的数据链路层会发出重传信息的指示。数据链路层不会尽力找出传输中的错误。同样的，在一个忙碌的教室里，琼斯女士可能说“抱歉，没听清”而不是“听起来你可能有一个关于铁路的问题，我只听到了问题的最后一部分，涉及商业，所以我猜想你问的是商业和铁路，是吗?”很明显，前一种方法更有效率。上一页下一页返回2.2OSI模型

在一个吵闹的教室里可能发生另一个通信灾祸或者一个繁忙的网络上充斥着大量的通信请求。例如，在下课时，可能立刻会有20个学生问琼斯女士不同的问题。她当然不可能同时关注每个人，可能会说“一次一个人”，然后指向一个问问题的学生。这种情况与数据链路层对物理层所做的工作类似。网络上的一个节点(例如一个网页服务器)可能收到许多包含很多帧和数据的不同请求，数据链路层控制信息流，使得网络信息中心准确无误地处理数据。事实上，电子和电气工程师协会将数据链路层分成两个子层，如图2-6所示。改变的原因是允许高层协议(例如网络层的那些操作)与数据链路层协议直接作用，而不用考虑物理层的具体细节。上一页下一页返回2.2OSI模型

数据链路层上面的子层叫LLC(逻辑链路控制)子层，提供网络层协议的接口，管理流控制，数据出错时发送传输请求。数据链路层下面的子层是MAC(媒介访问控制)子层，管理对物理媒介的访问。它将目的计算机的物理地址添加到数据帧中。物理地址是与设备的网络信息中心(网卡)绑定的固定的号码，它最初是由了家分配的，存储在网卡的存储器上。因为这个地址是由数据链路层的MAC子层附加的，所以它也被称为MAC地址或者数据链路层地址，有时也叫硬件地址或物理地址。可以通过计算机的协议配置属性或者简单地查看网络适配器属性，来找到一个网络信息中心的MAC地址。MAC地址会直接贴在网络信息中心的电路板上或者粘贴在网络适配器的某部分上，如图2-7所示。在本章末尾的动手项目中，将通过这两种方法来找到MAC地址。上一页下一页返回2.2OSI模型

MAC地址包含两部分:块标号和设备标号。块标号是一个6位的区分不同厂商的序列号。块标号的分配由IEEE来管理。例如，由3Com:公司生产的一系列以太网网络信息中心产品使用以6位的“006080”开头的Mnc地址，而英特尔公司生产的一系列以太网网络信息中心产品则是以“oonnoo”开头的。一些制造商会有几个不同的块号。建立在网络信息中心模型和生产日期的基础上，MAC地址中剩余的6位字符由了家添加，集体构成设备号。一个生产商设置的设备号可能是005499.块标号和设备标号结合形成一个唯一的12位的MAC地址“006080005499"oMAC地址通常以它们的十六进制形式描述，例如“00:60:80:00:54,99”。上一页下一页返回2.2OSI模型

如果知道一个计算机的物理地址，可以通过查看其块标号来判断它的网络信息中心是由哪个了家生产的。电子与电气工程师协会拥有一个包含块标号和生产厂商的数据库，可以通过网页访问。在编写这本书的时候，数据库搜索页面可以从下述网站找到:http：///regauth/oui/index.html。由于它们的硬件地址功能，网卡可以说是在OSI模型的数据链路层工作的。然而，它们有些服务也工作在物理层，接下来会讲到。上一页下一页返回2.2OSI模型

2.2.7物理层

物理层是OSI模型的最底层也是第1层。物理层的协议接收数据链路层的数据帧，产生电压以便传输信号。信号是由电子脉冲组成的，当以一个固定模式发出时，就代表了信息。当接收到数据时，物理层协议检查脉冲，接收信号，然后将它们传输给数据链路层。物理层协议也设置数据传输速率，监视数据出错率。然而，即使它们发现了一个错误，它们也不能进行错误纠正。当为计算机安装了网卡并且连接到电缆时，就建立了计算机联网的基础。换句话说，就是提供了一个物理层。上一页下一页返回2.2OSI模型集线器和转发器等连接设备工作在物理层。网卡既在物理层工作也在数据链路层工作。物理网络问题，例如一条损坏的线路或者一个毁坏的连接设备会影响物理层的工作。同样的，如果插入一个网卡，但在计算机的主板中放置得不够深(没插进去)，计算机将会在物理层遇到网络问题。

网络管理员大多关心产生在OSI模型的前4层的功能:物理层，数据链路层，网络层，传输层。因此，本书上多数材料和网上测验是关于这4层的。另一方面，软件程序员更多地关心发生在应用层、表示层、会话层的事件。上一页返回2.3应用OSI模型在介绍了OSI模型的7层结构后，读者会对层之间的相互作用有更深人的了解。作为参考，表2-1总结了OSI模型各层的功能。2.3.1两个系统之间的通信学习OSI模型的基础知识之后，应该清楚从一个应用程序发出的数据格式并不同于网卡发送到网络的数据格式。在OSI模型的各层，一些信息(例如格式规范或者网络地址)被添加到原始数据中。数据在从应用层到物理层的路径上，被显著地改变了，如图2-8所示。接下来将会详细描述这个过程。下一页返回2.3应用OSI模型

为了理解数据是如何改变的，跟踪一个典型的客户端一服务器类型的交换步骤是很有用的，例如从一个邮件服务器中接收一条信息。假设通过家中的调制解调器拨号上网，登录后打开电子邮件应用程序，单击按钮并从邮件服务器接收邮件。这时，计算机上的应用层服务接收邮件应用的数据，形成一个对邮件服务器上的软件的一个请求。它们给程序要发送的数据添加一个应用程序头部，这个应用程序头部包含电子邮件应用程序的需求信息，所以邮件服务器能够恰当地满足其需求。应用程序头以协议数据单元(PDU)的形式传输请求到物理层。上一页下一页返回2.3应用OSI模型

表示层首先决定是否以及如何对从应用层接收的需求进行规范化或加密。例如，邮件客户端要求加密，表示层协议会将此信息加到一个表示层头部的协议数据单元中。如果电子邮件信息中包含图形或规范的文本，这些信息也会被添加进来。然后，表示层将PDU发送到会话层，在会话层加上一个包含调制解调器如何跟网络进行通信的信息的会话头。例如，会话头可能表明拨号连接只能接收和传输48Kbit/s的数据。会话层随后将PDU传送给传输层。上一页下一页返回2.3应用OSI模型

在传输层，请求邮件的协议数据单元和前几层增加的头部被分成更小块的数据或者段。段的最大尺寸由使用的网络传输方式指定(例如以太网)。假如电子邮件请求PDU太大，而不能单独作为一个段，这时传输层协议将其分成两个或更多的段，并进行编号以区分这些小的分段，这些信息成为传输头部。协议也会给传输头加上校验、流控制和确认数据机制，然后传输层将这些分段一次一个地传给网络层。接下来，网络层给这些分段加上逻辑地址信息，于是请求能够被合理的路由传送到邮件服务器，邮件服务器再对计算机做出响应。这些信息包含在网络头中。加入了网络地址信息后，一块块的数据就叫做包。然后网络层将这些包发送给数据链路层。上一页下一页返回2.3应用OSI模型

在数据链路层，协议在每个包的前面加一个头部，在后面加一个尾部构成帧(尾部表明一个帧的结束)。换句话说，数据链路层的协议将网络层的包封装。封装通常被比作把一个信封放人一个更大的信封。这传达了这样一个意思:数据链路层不是想解释在网络层加入的任何信息，而是简单地封装它。使用帧减少了网络上数据丢失或发生错误的可能性，因为每个帧里都有错误检查的方式。检查完