网络传输协议国际标准

5.3.2　网络体系结构

若两台计算机或者网络设备之间要进行数据交换，首先必须进行通信连接，而通信网络互联需要参照一定的规范标准。在数据通信中，由于计算机型号不同、终端类型各异，加之线路类型、连接方式、同步方式、通信方式等的不同，就需要实施国际标准，力争实现包括硬件接口、信息编码制度、报文格式、传输命令、差错控制等的统一。

国际标准化组织（ISO）制定了开放系统互连（Open System Interconnection，OSI）参考模型，OSI是实现各个网络之间互通的一个标准化理想模型，是网络互连的理论基础。

OSI参考模型把网络协议从逻辑上分为7个功能层，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，如图5-3所示。OSI参考模型描述了通过网络传递信息所必须完成的工作，即当数据通过网络传输时，在发射端必须自上而下地通过OSI模型的每一层，并在每一层上都需要附加一些信息；然后，在物理层的两个端点进行通信；在接收端，接收数据时则自下而上将这些附加信息逐层移除。

图5-3　OSI参考模型

（1）物理层

物理层对物理线路进行数字化，以便透明地传送比特流。“透明”是指上层交给的数据流不会被过滤掉或屏蔽掉，能够原封不动地传送到接收端。例如，在模拟电话线路上进行数据传输，需要使用调制解调器。发送端的调制解调器将数字信号进行调制后发送到模拟线路上，接收端的调制解调器将模拟信号进行解调后恢复出数字信号。调制解调器属于物理层，其对计算机的接口通常为典型的物理层接口标准，即RS-232标准。

（2）数据链路层

数据链路层将数据封装进一个帧中，使得信息可以在相邻节点之间无差错地传送。数据帧中包括必要的同步信息、差错控制信息和流量控制信息等。接收方若发现帧中有错，将通知发射方重发该帧。

（3）网络层

网络层在网络“端-端”之间传送分组数据，并实现通信子网中的路由选择、拥塞控制、计费信息管理等功能。网络层服务可以分为面向连接服务和无连接服务。常见的网络层协议包括X.25、网际协议（IP）等。

（4）传输层

传输层负责纠正传输差错，为用户提供可靠的传输服务。它提供端到端的差错恢复和流量控制。传输层只存在于用户计算机，网络交换机中则没有。传输层协议与网络层服务质量相关，若网络层服务质量较高（如虚电路服务），则传输层协议较为简单；若网络层服务质量较低（如数据报服务），则传输层协议就较为复杂。常见的传输层协议包括传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等。

（5）会话层

会话层管理和协调两个计算机之间的信息交互，提供建立和使用连接的方法，如选择工作方式（单工或双工）；进行通信任务的分解以便于重传；同步（当传输层连接出现故障时，只需从同步点进行重传而不必从头开始）。在会话层中，一个连接称为一个“会话”。会话层按照在应用进程之间约定的原则，建立、监视计算机之间的会话连接，提供进程间通信的控制结构。

（6）表示层

表示层解决用户信息的语法表示问题。它采用软件应用可以理解的格式来表示信息，完成数据格式的转换，从而可以提供一个标准的应用接口和公共的通信服务。表示层提供的服务包括加密、压缩和转换格式。表示层在每个包中增加了一个字段，用来说明对包中的信息进行了何种处理，如是否对数据进行了压缩，如果是，还需要说明采用了哪种压缩方法，以便接收端可以正确地解压缩。表示层保证了收发双方能看见相同格式的信息。

（7）应用层

应用层是OSI参考模型的最高层，为应用进程提供通信接口，直接为网络用户或应用程序提供各类网络服务，如电子邮件、文件传输等。它为应用进程访问网络提供了一个窗口。应用层可以处理一般的网络接入、流量控制、差错恢复和文件传输。应用层协议提供完成特定网络服务功能所需的各种应用协议，如文件传输协议（FTP）、简单邮件传输协议（SMTP）和超文本传输协议（HTTP）等。

上述七层协议中，第一层到第三层在端节点实现，称为上层协议，是在低层协议提供的端到端连接的基础上，生成用户服务和一些附加功能；第四层，即传输层，是底层与上层之间的过渡层，它屏蔽通信子网的差异，向用户提供恒定的通信界面；第五层到第七层为低层协议，又称为通信子网，其作用是保证系统之间跨过网络的可靠信息传送。