1.3　網絡協議（OSI模型）

大多數的計算機網絡都采用層次式結構，即將一個計算機網絡分為若干層次，處在高層次的系統僅是利用較低層次的系統提供的接口和功能，無須了解低層實現該功能所采用的算法和協議；較低層次也僅是使用從高層系統傳送來的參數，這就是層次間的無關性。因為有了這種無關性，層次間的每個模塊可以用一個新的模塊取代。即使它們使用的算法和協議都不一樣，只要新的模塊與舊的模塊具有相同的功能和接口即可。

網絡中的計算機與終端間要想正確地傳送信息和數據，必須在數據傳輸的順序、數據的格式及內容等方面有一個約定或規則，這種約定或規則稱為協議。網絡協議主要有三個組成部分：

1.語義

語義是對協議元素的含義進行解釋，不同類型的協議元素所規定的語義是不同的。例如，需要發出何種控制信息，完成何種動作及得到的響應等。

2.語法

將若干個協議元素和數據組合在一起用來表達一個完整的內容所應遵循的格式，也就是對信息的數據結構做一種規定。例如用戶數據與控制信息的結構與格式等。

3.時序

對事件實現順序的詳細說明。例如在雙方進行通信時，發送點發出一個數據報文，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，則要求源點重發一次。

20世紀70年代以來，國外一些主要計算機生產廠家先后推出了各自的網絡體系結構，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建立計算機網絡，有必要建立一個國際范圍的網絡體系結構標準。

國際標準化組織ISO于1981年正式推薦了一個網絡系統結構——七層參考模型，即開放系統互連模型（Open System Interconnection，OSI）。由于這個標準模型的建立，使得各種計算機網絡向它靠攏，大大推動了網絡通信的發展。OSI參考模型如圖1-5所示。

OSI參考模型將整個網絡通信的功能劃分為七個層次。它們由低到高分別是物理層（PH）、數據鏈路層（DL）、網絡層（N）、傳輸層（T）、會話層（S）、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建兩個網絡設備間的物理連接。

1.物理層

物理層是OSI的底層，是整個開放系統的基礎。它建立在物理通信介質的基礎上，作為系統和通信介質的接口，用來實現數據鏈路實體間透明的比特流傳輸。

物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無線信道等。各種插頭、插座。局域網中的各種同軸電纜、T形接插頭、接收器、發送器、中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。

物理層的主要功能包括：為數據端設備提供傳送數據的物理連接。

物理層典型協議為EIA/TIA 232（RS-232-C）

2.數據鏈路層

數據鏈路層實現實體間數據的可靠傳輸，利用物理層所建立起來的連接形成數據鏈路，將數據正確地在實體間進行傳輸，并為網絡層提供有效服務。為了彌補物理層上的不足，為上層提供無差錯的數據傳輸，就要能對數據進行檢錯和糾錯。數據鏈路的建立，拆除，對數據的檢錯，糾錯是數據鏈路層的基本任務。

數據鏈路層的主要功能：為網絡層提供數據傳送服務；鏈路管理；幀同步、順序控制、差錯控制和流量控制等。

3.網絡層

網絡層又稱通信子網層，是計算機網絡中的通信子網的最高層，它在數據鏈路層提供服務的基礎上向資源子網提供服務，主要提供連接和路由選擇，為信息的傳送選擇一條最佳路徑。

網絡層主要功能：網絡層將從高層傳送下來的數據打包，再進行必要的路由選擇、差錯控制、流量控制及順序檢測等處理，使發送站傳輸層所傳下來的數據能夠正確無誤地按照地址傳送到目的站，并交付給目的站。

網絡層的主要協議如下：IP協議、ARP協議、RARP協議、ICMP協議和IGMP協議。

4.傳輸層

傳輸層提供可靠的端到端的通信，它從會話層接收數據，經過適當處理后傳送給網絡層在網絡的另一端，傳輸層從網絡層接收對方發送的數據，經過處理后交給會話層。當網絡層服務質量不能滿足要求時，它將服務提升，以滿足高層的要求；當網絡層服務質量較好時，它只做很少的工作。傳輸層還可進行復用，即在一個網絡連接上創建多個邏輯連接。傳輸層只存在于端開放系統中，是介于低三層通信子網系統和高三層之間的一層。

傳輸層具備差錯恢復，流量控制等功能。

傳輸層的主要協議如下：TCP協議和UDP協議。

5.會話層

會話層負責建立、維護和拆除進程之間的通信連接。會話層、表示層、應用層構成開放系統的高三層，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。

會話層主要功能：為會話實體間建立、管理和拆除連接。

6.表示層

表示層負責處理不同數據在表示方式上的不同及其相互轉換，包括不同格式文件的轉換、不兼容終端之間數據格式的轉換，以及數據加解密、數據解壓縮。

表示層主要功能：數據加密與解密、數據壓縮與解壓縮。

表示層的主要協議：JPEG、GIF、MPEG、MIDI。

7.應用層

應用層式OSI參考模型最高層，也是用戶訪問網絡的接口層。應用層向用戶提供各種網絡服務，這些服務按其向應用程序提供的特性分成組，并稱為服務元素。

應用層主要功能：文件訪問和管理、電子郵件、虛擬終端等。

應用層的主要協議：HTTP、FTP、Telnet、DNS、TFTP、SMTP等。