网络体系结构标准化方案

计算机网络采用的是分层解决网络技术问题的方法。但是，一些主要计算机生产厂家先后推出的本公司的网络体系结构都属于专用型，存在不同的分层网络体系结构，它们的产品之间很难实现互联。为使不同计算机厂家生产的计算机能相互通信，以便在更大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。为此，国际标准化组织ISO在1984年正式颁布了“开放系统互联基本参考模型”（OSI参考模型）国际标准，使计算机网络体系结构实现了标准化，为普及局域网奠定了基础。

OSI参考模型采用了如图4-7所示的7层体系结构。由低层至高层分别称为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

1.物理层（PH）

传输信息要利用物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光纤等，但具体的物理媒体并不在OSI的7层之内，有人把物理媒体当做零层，因为它的位置处在物理层的下面。物理层的作用就是为其上一层（即数据链路层）提供一个物理连接，在物理媒体上透明地传输比特流。在物理层上所传数据的单位是比特（bit）。

图4-7 OSI参考模型

“物理连接”并不是永远在物理媒体上存在的。它要靠物理层来激活、维持和终止。“透明”是一个很重要的术语，它表示某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。“透明地传输比特流”是指经过实际电路传输后的比特流没有发生变化，因此，对传输比特流来说，这个电路好像没有对其产生什么影响，因而好像是看不见的。也就是说，这个电路对该比特流来说是透明的。这样，任意组合的比特流都可以在这个电路上传输。当然，各比特代表什么意思，则不是物理层所要管的。

物理层的主要内容包括用多高的电压代表“1”和“0”，以及当发送端发出比特“1”时，在接收端如何识别出这是比特“1”，而不是比特“0”。物理层还要确定连接电缆的插头的插针个数、排列及连接方式。

2.数据链路层（DL）

数据链路层负责在两个相邻节点间的线路上，无差错地传输以帧为单位的数据。帧是数据的逻辑单位，每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息，数据链路层将物理层传输的比特流组合成帧。和物理层相似，数据链路层要负责建立、维持和释放数据链路的连接。在传输数据时，若接收节点检测到所传数据中有差错，就要通知发送方重发这一帧，直到这一帧正确无误地到达接收节点为止。在每一帧所包含的控制信息中，有同步信息、地址信息、差错控制以及流量控制信息等。这样，链路层就把一条有可能出差错的实际链路，转变成让网络层向下看起来好像是一条不出差错的链路。

3.网络层（N）

在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能要经过许多个节点和链路，也可能还要经过好几个通信子网，在网络层，数据的传输单位是分组或包。网络层的作用就是要选择合适的路由。使发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站点，并交付给目的站的运输层。这就是网络层的寻址功能。

为了避免网络层中的“网络”与我们通常所说的网络在概念上的混淆，我们将现实世界中的网络称为“实子网”。

对于一个数据通信子网来说，最多只有到网络层为止的3层。

4.运输层（T）

这一层有几个译名，如传送层、传输层或转送层。在运输层，信息的传输单位是报文。当报文较长时，先要把它分割成好几个分组，然后交给下一层（网络层）进行传输。

运输层的作用是根据通信子网的特性最佳地利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为两个端系统（即源站和目的站）的会话层之间，建立一条运输连接，透明地传输报文。或者说，运输层是为其上一层（会话层）提供一个可靠的端到端的服务。它屏蔽了会话层，使它看不见运输层以下的数据通信的细节。在通信子网中没有运输层。运输层只能存在于端系统（即主机）之中。运输层以上的各层就不再管信息传输的问题了。正因为如此，运输层就成为计算机网络体系结构中最为关键的一层。

5.会话层（S）(www.xing528.com)

这一层也称为会晤层或对话层。在会话层及以上的更高层次中，数据传输的单位没有另外再取名字，一般都可称为报文。

会话层虽然不参与具体的数据传输，但它却对数据传输进行管理。会话层在两个互相通信的应用进程之间，建立、组织和协调其交互（interaction）。例如，确定是双工工作（每一方同时发送和接收）还是半双工工作（每一方交替发送和接收）。当发生意外时（如已建立的连接突然断了），要确定在重新恢复会话层时应从何处开始。

6.表示层（P）

表示层主要解决用户信息的语法表示问题。表示层将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法（abstract syntax），变换为适合于OSI系统内部使用的传输语法（transfer syntax）。有了这样的表示层，用户就可以把精力集中在他们所要交谈的问题本身，而不必更多地考虑对方的某些特性。例如：对方使用什么样的语言等。此外，对传输信息加密（和解密）也是表示层的作用之一。

7.应用层（A）

应用层是OSI参考模型中的最高层。在OSI的7层中，应用层是最复杂的，所包含的应用层协议也最多，有些还正在研究和开发之中。

应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要（这反映在用户所产生的服务请求）；负责用户信息的语义表示，并在两个通信者之间进行语义匹配，也即应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理（user agent），来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必需的功能。

上述各层最主要的功能可归纳如下。

（1）应用层：与用户应用进程的接口，即相当于做什么。

（2）表示层：数据格式的转换，即相当于对方看起来像什么。

（3）会话层：会话的管理与数据传输的同步，即相当于轮到谁讲话和从何处讲。

（4）运输层：从端到端经网络透明地传输报文，即相当于对方在何处。

（5）网络层：分组传输和路由选择，即相当于走哪条路可到达该处。

（6）数据链路层：在链路上无差错地传输帧，即相当于每一步应该怎样走。

（7）物理层：将比特流送到物理媒体上传输，即相当于对上一层的每一步应怎样利用物理媒体。

上述归纳是很肤浅的，限于篇幅不再介绍。应指出的是，ISO/OSI 7层模型在网络技术发展中起了主导作用，促进了网络技术的发展和标准化，但网络7层模型除最低两层外，链路层以上的高层还没有完全具体化，而要最终完成统一标准的制定工作难度很大，尤其是高层协议方面任务艰巨。因而在产品开发过程中，关于各层的分配以及层次多少方面各厂商互有差别。实际上存在着多种网络标准，这些标准的形成和改善不断促进网络技术的发展和应用。