网络设备的各种功能是通过运行各种相应的协议而实现的。因此,与功能分层模型相对应的是协议分层模型:
属于同一层面的不同协议,其功能作用是相似的或者相近的;属于不同层面的协议,其功能作用具有明显的差异。
每一层都聚焦于自己所在层面的主要功能,不至于使问题发散,这样就更容易制定出相应的协议或者标准。
某一层协议的增加、减少、更新或者变化,不至于影响到其他层面协议的工作;各层协议可以相对独立的自由发展。
对于学习和研究网络的人员,分层模型可以使得整个网络的工作机制以及众多网络协议之间的关系更加清晰,易于学习和理解。
层次位置 | 参考模型各层 | 作用 | 传输单元 |
一 | 物理层 | 提供建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程的特性;提供有关在传输介质上传输非结构的位流及物理链路故障检测指示。在这一层,数据还没有被组织,仅作为原始的位流或电气电压处理,单位是比特。 |
比特(bit) |
二 | 数据链路层 | 负责在两个相邻结点间的线路上,无差错地传送以帧为单位的数据,并进行流量控制。每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。与物理层相似,数据链路层要负责建立、维持和释放数据链路的连接。在传送数据时,如果接收点检测到所传数据中有差错,就要通知发方重发这一帧。 |
帧 |
三 | 网络层 | 为传输层实体提供端到端的交换网络数据传送功能,使得传输层摆脱路由选择、交换方式、拥挤控制等网络传输 细节;可以为传输层实体建立、维持和拆除一条或多条通信路径;对网络传输中发生的不可恢复的差错予以报告。 网络层将数据链路层提供的帧组成数据包,包中封装有网络层包头,其中含有逻辑地址信息——源站点和目的站点地址的网络地址。 |
分组(包) |
四 | 传输层 | 为会话层实体提供透明、可靠的数据传输服务,保证端到端的数据完整性;选择网络层的最适宜的服务;提供建立、维护和拆除传输连接功能。传输层根据通信子网的特性,最佳的利用网络资源,为两个端系统的会话层之间提供建立、维护和取消传输连接的功能,并以可靠和经济的方式传输数据。在这一层,信息的传送单位是报文。 |
报文 |
五 | 会话层 | 为彼此合作的表示层实体提供建立、维护和结束会话连接的功能;完成通信进程的逻辑名字与物理名字间的对应;提供会话管理服务。 |
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六 | 表示层 | 为应用层进程提供能解释所交换信息含义的一组服务,即将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法,转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法,提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩,解压缩,加密和解密等工作都由表示层负责。 |
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七 | 应用层 | 提供OSI用户服务,即确定进程之间通信的性质,以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务。 |
完成逻辑上的“0”和”1“向适合于传输介质承载的物理信号(光 / 电信号)的转换;实现物理信号的发送,接收,以及在介质上的传输过程。【在物理媒体上传输原始的数据比特流。】
在通过物理链路相连接的相邻节点之间,建立逻辑意义上的数据链路,在数据链路上实现数据的点到点或者点到多点方式的之间通信。【将数据分成一个个数据帧,以数据帧为单位传输。有应有答,遇错重发。】
根据数据中包含的网络层地址信息,实现数据从任何一个节点到任何另外一个节点的整个传输过程。
【将数据分成一定长度的分组,将分组穿过通信子网,从信源选择路径后传到信宿。】
建立、维护和取消一次端到端的数据传输过程,控制传输节奏的快慢,调整数据的排序等等。
【提供不具体网络的高效、经济、透明的端到端数据传输服务。】
在通信双方之间建立,管理和终止会话。
【进程间的对话也称为会话,会话层管理不同主机上各进程间的对话。】
进行数据格式的转换,以确保一个系统生成的应用层数据能够被另一个系统的应用层所识别和理解。
【为应用层进程提供格式化的表示和转换数据服务。】
向用户应用软件提供丰富的系统应用接口。
【提供应用程序访问OSI环境的手段。】
在OSI模型中,我们习惯把每一层的数据单元都称为”协议数据单元(Protocol Data Unit,PDU)“。例如:第六层的数据单元称为L6 PDU,第三层的数据单元称为L3 PDU,其中的 L 代表”层(Layer)“。
在TCP/IP模型中,我们习惯把物理层的数据单元称为”比特(Bit)“;把数据链路层的数据单元称为”帧(Frame)“;把网络层的数据单元称为”分组或者包(Packet)“。对于传输层,我们习惯把通过TCP封装而得到的数据单元称为”段(Segment)“,即TCP段(TCP Segment),把通过UDP封装而得到的数据单元称为”报文(Datagram)“,即UDP报文(UDP Datagram);对于应用层,我们习惯把通过HTTP封装而得到的数据单元称为”HTTP报文(HTTP Datagram)“,把通过FTP封装而得到的数据单元称为”FTP报文(FTP Datagram)“,等等。
包括用于协作IP数据在已有网络介质上传输的协议。实际上TCP/IP标准并不定义与ISO数据链路层和物理层相对应的功能。相反,它定义像地址解析协议(Address Resolution Protocol,ARP)这样的协议,提供TCP/IP协议的数据结构和实际物理硬件之间的接口。
对应于OSI七层参考模型的网络层。本层包含IP协议、RIP协议(Routing Information Protocol,路由信息协议),负责数据的包装、寻址和路由。同时还包含网间控制报文协议(Internet Control Message Protocol,ICMP)用来提供网络诊断信息。
对应于OSI七层参考模型的传输层,它提供两种端到端的通信服务。其中TCP协议(Transmission Control Protocol)提供可靠的数据流运输服务,UDP协议(Use Datagram Protocol)提供不可靠的用户数据报服务。
对应于OSI七层参考模型的应用层和表达层。因特网的应用层协议包括Finger、Whois、FTP(文件传输协议)、Gopher、HTTP(超文本传输协议)、Telent(远程终端协议)、SMTP(简单邮件传送协议)、IRC(因特网中继会话)、NNTP(网络新闻传输协议)等,这也是本书将要讨论的重点。
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