網絡的參考模型

(一)OSI參考模型:
分爲七層,即:物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。每一層均有自己的一套功能集,並與緊鄰的上層和下層交互作用。在頂層,應用層與用戶使用的軟件進行交互。
OSI七層每一層的作用:

(1)物理層
物理層是OSI參考模型的最低層或第一層,該層包括物理聯網媒介,如電纜連線連接器。物理層的協議產生並檢測電壓以便發送和接收攜帶數據的信號。在你的桌面PC上插入網絡接口卡,你就建立了計算機連網的基礎。換言之,你提供了一個物理層。儘管物理層不提供糾錯服務,但它能夠設定數據傳輸速率並檢測數據出錯率。網絡物理問題,如電線斷開,將影響物理層。同樣地,如果你沒有將網絡接口卡在計算機的電路板中插得足夠深,計算機也將在物理層出現網絡問題。
IEEE已制定物理層協議的標準,特別IEEE802規定了以太網和令牌環網應如何處理數據。術語“第一層協議”和“物理層協議”,均是指描述電信號如何被放大及通過電線傳輸的標準。 [2]

(2)數據鏈路層
數據鏈路層是OSI參考模型的第二層,它控制網絡層與物理層之間的通信。它的主要功能是將從網絡層接收到的數據分割成特定的可被物理層傳輸的幀。幀是用來移動數據的結構包,它不僅包括原始數據,或稱“有效荷載”,還包括髮送方和接收方的網絡地址以及糾錯和控制信息。其中的地址確定了幀將發送到何處,而糾錯和控制信息則確保幀無差錯到達。
數據鏈路層的功能獨立於網絡和它的節點和所採用的物理層類型,由於它們要對幀解碼並使用幀信息將數據發送到正確的接收方,所以它們是工作在數據鏈路層的。

(3)網絡層
網絡層,即OSI參考模型的第三層,其主要功能是將網絡地址翻譯成對應的物理地址,並決定如何將數據從發送方路由到接收方。網絡層通過綜合考慮發送優先權、網絡擁塞程度、服務質量以及可選路由的花費來決定從一個網絡中節點A到另一個網絡中節點B的最佳路徑。
由於網絡層處理路由,而路由器因爲即連接網絡各段,並智能指導數據傳送,屬於網絡層。在網絡中,“路由”是基於編址方案、使用模式以及可達性來指導數據的發送。網絡層協議還能補償數據發送、傳輸以及接受的設備能力的不平衡性。爲完成這一任務,網絡層對數據包進行分段和重組。分段即是指當數據從一個能處理較大數據單元的網絡段傳送到位能處理較小數據單元的網絡段是,網絡層減小數據單元的大小的過程。

(4)傳輸層
傳輸層主要負責確保數據可靠、順序、無錯地從A點到傳輸到B點。因爲如果沒有傳輸層,數據將不能接受發給驗證或解釋,所以,傳輸層常被認爲是OSI參考模型中最重要的一層。傳輸協議同時進行流量控制或是基於接收方可接受數據的快慢程度規定適當的發送速率。
除此之外,傳輸層按照網絡能處理的最大尺寸將較長的數據包進行強制分割,例如,以太網無法接受1500字節的數據包。發送方節點的傳輸層將數據分割成較小的數據片,同時對每一數據片安排一系列好,以便數據到達接收方節點的傳輸層時,能以正確的順序重組。該過程即被稱爲排序。

(5)會話層
會話層負責在網絡中的兩節點之間建立和維持通信。術語“會話”指在兩個實體之間建立數據交換的連接;常用於表示終端與主機之間的通信。所謂終端時指將幾乎不具有自己的處理能力或硬盤容量,而只依靠主機提供應用程序和數據處理服務的一點之間的對話,決定通信是否被中斷以及通信中斷時決定從何處重新發送。

(6)表示層
表示層如同應用程序和網絡之間的翻譯官,在表示層,數據將按照網絡能理解的方案進行格式化;這種格式化也因所使用網絡的類型不同而不同。表示層管理數據的解密與加密,表示層協議還對圖片和文件格式信息進行解碼和編碼。

(7)應用層
OSI參考模型的頂端也即第七層是應用層。應用層負責對軟件提供接口以使程序能適應網絡服務。術語“應用層”並不是指運行在網絡上的某個特別應用程序。應用層提供的服務包括文件傳輸、文件管理以及電子郵件的信息處理。

(二)TCP/IP協議簇
TCP/IP 和 ISO/OSI
網絡的參考模型
TCP IP模型與OSI模型的對比

    ISO/OSI模型,即開放式通信系統互聯參考模型(Open System Interconnection Reference Model),是國際標準化組織(ISO)提出的一個試圖使各種計算機在世界範圍內互連爲網絡的標準框架,簡稱OSI。

    TCP/IP協議模型(Transmission Control Protocol/Internet Protocol),包含了一系列構成互聯網基礎的網絡協議,是Internet的核心協議,通過20多年的發展已日漸成熟,並被廣泛應用於局域網和廣域網中,目前已成爲事實上的國際標準。TCP/IP協議簇是一組不同層次上的多個協議的組合,通常被認爲是一個四層協議系統,與OSI的七層模型相對應。

二、 TCP/IP分層模型
網絡的參考模型

(1). 鏈路層

    也稱作數據鏈路層或網絡接口層(在第一個圖中爲網絡接口層和硬件層),通常包括操作系統中的設備驅動程序和計算機中對應的網絡接口卡。它們一起處理與電纜(或其他任何傳輸媒介)的物理接口細節。ARP(地址解析協議)和RARP(逆地址解析協議)是某些網絡接口(如以太網和令牌環網)使用的特殊協議,用來轉換IP層和網絡接口層使用的地址。

(2). 網絡層

    也稱作互聯網層(在第一個圖中爲網際層),處理分組在網絡中的活動,例如分組的選路。在TCP/IP協議族中,網絡層協議包括IP協議(網際協議),ICMP協議(Internet互聯網控制報文協議),以及IGMP協議(Internet組管理協議)。

    IP是一種網絡層協議,提供的是一種不可靠的服務,它只是儘可能快地把分組從源結點送到目的結點,但是並不提供任何可靠性保證。同時被TCP和UDP使用。TCP和UDP的每組數據都通過端系統和每個中間路由器中的IP層在互聯網中進行傳輸。

    ICMP是IP協議的附屬協議。IP層用它來與其他主機或路由器交換錯誤報文和其他重要信息。

    IGMP是Internet組管理協議。它用來把一個UDP數據報多播到多個主機。

(3). 傳輸層

    主要爲兩臺主機上的應用程序提供端到端的通信。在TCP/IP協議族中,有兩個互不相同的傳輸協議:TCP(傳輸控制協議)和UDP(用戶數據報協議)。

    TCP爲兩臺主機提供高可靠性的數據通信。它所做的工作包括把應用程序交給它的數據分成合適的小塊交給下面的網絡層,確認接收到的分組,設置發送最後確認分組的超時時鐘等。由於運輸層提供了高可靠性的端到端的通信,因此應用層可以忽略所有這些細節。爲了提供可靠的服務,TCP採用了超時重傳、發送和接收端到端的確認分組等機制。

    UDP則爲應用層提供一種非常簡單的服務。它只是把稱作數據報的分組從一臺主機發送到另一臺主機,但並不保證該數據報能到達另一端。一個數據報是指從發送方傳輸到接收方的一個信息單元(例如,發送方指定的一定字節數的信息)。UDP協議任何必需的可靠性必須由應用層來提供。

(4). 應用層

    應用層負責處理特定的應用程序細節。

三、 數據的封裝與分用

網絡的參考模型

    當應用程序用TCP傳送數據時,數據被送入協議棧中,然後逐個通過每一層直到被當作一串比特流送入網絡。其中每一層對收到的數據都要增加一些首部信息(有時還要增加尾部信息),該過程如圖所示。

    TCP傳給IP的數據單元稱作TCP報文段或簡稱爲TCP段(TCP segment);UDP數據與TCP數據基本一致。唯一的不同是UDP傳給IP的信息單元稱作U D P數據報(UDP datagram),而且UDP的首部長爲8字節。IP傳給網絡接口層的數據單元稱作IP數據報(IP datagram)。通過以太網傳輸的比特流稱作幀(Frame )。

網絡的參考模型

   當目的主機收到一個以太網數據幀時,數據就開始從協議棧中由底向上升,同時去掉各層協議加上的報文首部。每層協議盒都要去檢查報文首部中的協議標識,以確定接收數據的上層協議。這個過程稱作分用(Demultiplexing)。協議是通過目的端口號、源I P地址和源端口號進行解包的。
發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章