1.3　网络协议（OSI模型）

大多数的计算机网络都采用层次式结构，即将一个计算机网络分为若干层次，处在高层次的系统仅是利用较低层次的系统提供的接口和功能，无须了解低层实现该功能所采用的算法和协议；较低层次也仅是使用从高层系统传送来的参数，这就是层次间的无关性。因为有了这种无关性，层次间的每个模块可以用一个新的模块取代。即使它们使用的算法和协议都不一样，只要新的模块与旧的模块具有相同的功能和接口即可。

网络中的计算机与终端间要想正确地传送信息和数据，必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则，这种约定或规则称为协议。网络协议主要有三个组成部分：

1.语义

语义是对协议元素的含义进行解释，不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。例如，需要发出何种控制信息，完成何种动作及得到的响应等。

2.语法

将若干个协议元素和数据组合在一起用来表达一个完整的内容所应遵循的格式，也就是对信息的数据结构做一种规定。例如用户数据与控制信息的结构与格式等。

3.时序

对事件实现顺序的详细说明。例如在双方进行通信时，发送点发出一个数据报文，如果目标点正确收到，则回答源点接收正确；若接收到错误的信息，则要求源点重发一次。

20世纪70年代以来，国外一些主要计算机生产厂家先后推出了各自的网络体系结构，但它们都属于专用的。

为使不同计算机厂家的计算机能够互相通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，有必要建立一个国际范围的网络体系结构标准。

国际标准化组织ISO于1981年正式推荐了一个网络系统结构——七层参考模型，即开放系统互连模型（Open System Interconnection，OSI）。由于这个标准模型的建立，使得各种计算机网络向它靠拢，大大推动了网络通信的发展。OSI参考模型如图1-5所示。

OSI参考模型将整个网络通信的功能划分为七个层次。它们由低到高分别是物理层（PH）、数据链路层（DL）、网络层（N）、传输层（T）、会话层（S）、表示层（P）、应用层（A）。每层完成一定的功能，每层都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持。第四层到第七层主要负责互操作性，而一层到三层则用于创建两个网络设备间的物理连接。

1.物理层

物理层是OSI的底层，是整个开放系统的基础。它建立在物理通信介质的基础上，作为系统和通信介质的接口，用来实现数据链路实体间透明的比特流传输。

物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。各种插头、插座。局域网中的各种同轴电缆、T形接插头、接收器、发送器、中继器等都属物理层的媒体和连接器。

物理层的主要功能包括：为数据端设备提供传送数据的物理连接。

物理层典型协议为EIA/TIA 232（RS-232-C）

2.数据链路层

数据链路层实现实体间数据的可靠传输，利用物理层所建立起来的连接形成数据链路，将数据正确地在实体间进行传输，并为网络层提供有效服务。为了弥补物理层上的不足，为上层提供无差错的数据传输，就要能对数据进行检错和纠错。数据链路的建立，拆除，对数据的检错，纠错是数据链路层的基本任务。

数据链路层的主要功能：为网络层提供数据传送服务；链路管理；帧同步、顺序控制、差错控制和流量控制等。

3.网络层

网络层又称通信子网层，是计算机网络中的通信子网的最高层，它在数据链路层提供服务的基础上向资源子网提供服务，主要提供连接和路由选择，为信息的传送选择一条最佳路径。

网络层主要功能：网络层将从高层传送下来的数据打包，再进行必要的路由选择、差错控制、流量控制及顺序检测等处理，使发送站传输层所传下来的数据能够正确无误地按照地址传送到目的站，并交付给目的站。

网络层的主要协议如下：IP协议、ARP协议、RARP协议、ICMP协议和IGMP协议。

4.传输层

传输层提供可靠的端到端的通信，它从会话层接收数据，经过适当处理后传送给网络层在网络的另一端，传输层从网络层接收对方发送的数据，经过处理后交给会话层。当网络层服务质量不能满足要求时，它将服务提升，以满足高层的要求；当网络层服务质量较好时，它只做很少的工作。传输层还可进行复用，即在一个网络连接上创建多个逻辑连接。传输层只存在于端开放系统中，是介于低三层通信子网系统和高三层之间的一层。

传输层具备差错恢复，流量控制等功能。

传输层的主要协议如下：TCP协议和UDP协议。

5.会话层

会话层负责建立、维护和拆除进程之间的通信连接。会话层、表示层、应用层构成开放系统的高三层，面对应用进程提供分布处理，对话管理、信息表示，恢复最后的差错等。会话层同样要担负应用进程服务要求。

会话层主要功能：为会话实体间建立、管理和拆除连接。

6.表示层

表示层负责处理不同数据在表示方式上的不同及其相互转换，包括不同格式文件的转换、不兼容终端之间数据格式的转换，以及数据加解密、数据解压缩。

表示层主要功能：数据加密与解密、数据压缩与解压缩。

表示层的主要协议：JPEG、GIF、MPEG、MIDI。

7.应用层

应用层式OSI参考模型最高层，也是用户访问网络的接口层。应用层向用户提供各种网络服务，这些服务按其向应用程序提供的特性分成组，并称为服务元素。

应用层主要功能：文件访问和管理、电子邮件、虚拟终端等。

应用层的主要协议：HTTP、FTP、Telnet、DNS、TFTP、SMTP等。