第1章1.5 计算机网络模型

随着新媒体类型的开发、新传输协议的增长，许多人都看到了不同媒体类型和协议能够互相操作的需求。早在1980年，国际标准化组织(ISO)就着手解决这个问题，并于1984年成功地创建了开放系统互连参考模型(OSI)，为不同厂商之间创建可互操作规程的网络软件部件提供了基本依据。

OSI模型描述了在像Windows NT、Windows 2000、Windows XP之类的模块化操作系统中，所有网络部件都应该承认的7个标准层：

● 应用层

● 表示层

● 会话层

● 传输层

● 网络层

● 数据链路层

● 物理层

在这7个标准层中，每一层使用下一层的服务，并直接对上一层提供服务。例如，TCP是传输层服务，使用可靠的IP服务，保证了对其上一层的可靠连接。开放互连参考模型如图1-5所示。

图1-5 开放互连参考模型

下面分别对OSI模型的7个子层进行介绍。

1.5.1 物理层2
物理层是网络接口卡(NIC)与网络电缆的接口。NIC将数据帧传送到网络中的其他计算机或者是从其他计算机接收数据帧，具体使用什么样的NIC，要根据物理网络介质判断。比如：光纤、铜线、红外线等。介质选择的两个主要原则是用户需要多远与多快地发送数据。物理层仅仅负责从一台计算机到另一台计算机发送比特位(比特位是数字通信的二进制0和1)，而并不关心比特位的含义。物理层处理与网络的物理连接和信号的发送与传输，定义了下列物理与电气细节：

● 0或1如何表示。

● 网络连接器的针数。

● 数据如何同步。

● 网卡什么时候传输数据，什么时候不传输数据。

1.5.2 数据链路层
数据链路层与物理层一起负责介质访问控制，它实现数据从一台计算机通过网络向另一台计算机的无差错传送。在发送端，数据链路层将从网络层接收到的数据帧发送到物理层。在接收端，数据链路层将从物理层接收到的数据位组织成与网络层兼容的数据帧。

根据所使用的协议，数据链路层传递一个数据帧到物理层并等待接收应答，如果没有发送成功或者没有收到应答，数据链路层将重发数据帧。当然，等待与重发的数量与时间受协议与设置的控制。电子和电气工程师协会(IEEE)将数据链路层分成了两个子层：介质访问控制(MAC)与逻辑链路控制(LLC)，这两个子层分担了数据链路层的职责。

● LLC

LLC通过服务访问点(SAP)管理通信服务。SAP是到上层协议初始化数据传送的矢量，利用SAP，LLC就能判断将上级模型层中的数据发往何处。LLC还负责错误通知，这样就能设计LLC去执行错误恢复与重发。

● MAC

MAC负责将数据帧无差错地发送到物理层或者无差错地接收来自物理层的数据帧。MAC是较低级的子层，包括NIC（网卡）及其软件驱动程序。网络错误在MAC层检测，结果将通知LLC。MAC规范要求每块NIC有惟一的物理地址。

1.5.3 网络层
网络层与传输层包括了各种传输协议，其中网络层定义了TCP/IP栈中的IP的功能及许多IPX/SPX协议中的IPX功能。

网络层负责在网络间查找路由，制定路由决策，并且为设备转发经过多个网络的数据包(一条链路连接两个网络设备，并且由数据链接层实现，通过一条链路连在一起的两个设备直接互相通信)。网络层允许传输层及其以上各层发送数据包，而不必关心终端系统是紧密相连，还是隔着其他系统中介。

1.5.4 传输层
传输层定义了TCP/IP协议栈中的TCP功能及IPX/SPX协议中的几种IPX功能和SPX功能。

传输层确保数据包按顺序进行无差错的传输。在数据包发送端，传输层把来自会话层的信息拆分成可以发送给目的计算机的数据包；在接收端，传输层重新把数据包组织成信息发送给会话层。另外，传输层会对所接受的信息发一个确认信息给发送端。

1.5.5 会话层
会话层通过建立称为会话的通信链接来管理计算机之间的数据交换。为了建立会话，该层执行一些功能以完成名称与用户权限识别。为了提高数据的安全性，该层创建数据检查点并控制哪台计算机有明确的发送网络数据的访问权限。

1.5.6 表示层
表示层在网络需要的格式和计算机期望的格式之间翻译数据。表示层执行协议转换、数据翻译、压缩与加密及字符转换，表示层也解释图形命令。

重定向程序操作在表示层与应用层的水平上。表示层使文件服务器上的文件对客户计算机可见，重定向程序也对远程打印机起作用，好像远程打印机连接到本地计算机上一样。

1.5.7 应用层
应用层包含利用网络服务的应用程序进程，以及这些进程与网络层进行通信的应用程序接口(API)。API是一个标准的功能实用程序库，能用于下列应用程序类型。

● 标准的操作系统打包软件(如Windows的Notepad，Wordpad及Explorer等)：这些应用程序作为操作系统的一部分得到，但实际上并不是操作系统内部的一部分。

● 最终用户创建的应用程序(如Visual FoxPro、Visual Basic、Java 及Visual C等)：这些应用程序由最终用户所创建。

● 第三方应用程序(如Office 2000、WPS 2000等)：它们是第三方创建的打包软件。