1.7 计算机网络体系结构

开放系统互连基本参考模型OSI/RM (Open Systems Interconnection Reference Model)

协议与划分层次

协议

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议（简称为协议），由三个要素组成：

语法
语义
同步

划分层次

各层之间独立
灵活性好
结构上可分割开
易于实现和维护
能促进标准化工作

各层的主要功能有：

差错控制
流量控制
分段和重装
复用和分用
连接建立和释放

五层协议体系标准

注：五层协议体系标准仅为讲课逻辑，事实协议为TCP/IP四层协议体系

（考点)

应用层(application layer)

应用层是体系结构中的最高层。应用层的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义的是应用进程间通信和交的规则。这里的进程就是指主机中正在运行的程序。对千不同的网络应用需要有不同的应用层协议。在互联网中的应用层协议很多，如域名系统DNS, 支持万维网应用的HTTP 协议，支持电子邮件的SMTP 协议，等等。我们把应用层交互的数据单元称为报文(message) 。

运输层(transport layer)

运输层的任务就是负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。复用就是多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务。

运输层主要使用以下两种协议：

传输控制协议TCP (Transmission Control Protocol)一一提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段(segment) 。
**用户数据报协议UDP (User Datagram Protocol)**一一提供无连接的、尽最大努力(best-effort) 的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），其数据传输的单位是用户数据报。

网络层(network layer)

网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在TCP/IP 体系中，由于网络层使用IP 协议，因此分组也叫做IP 数据报，或简称为数据报。

无论在哪一层传送的数据单元，都可笼统地用“分组”来表示。

互联网是由大量的异构(heterogeneous) 网络通过路由器(router)相互连接起来的。互联网使用的网络层协议是无连接的网际协议IP (Internet Protocol)和许多种路由选择协议，因此互联网的网络层也叫做网际层或IP 层。在本书中，网络层、网际层和IP 层都是同义语。

数据链路层(data link layer)

数据链路层简称为链路层。传输数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送帧(frame) 。每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制等）。

接收到信息后，控制信息能够使接收端知道数据的开始位置和结束位置，同时还能够检测到所收到的帧中有无差错。

物理层(physical layer)

在物理层上所传数据的单位是比特。

假定主机1的应用进程AP_1向主机2的应用进程AP_2传送数据。AP_1先将其数据交给本主机的第5层（应用层）。第5层加上必要的控制信息H_5就变成了下一层的数据单元。第4层（运输层）收到这个数据单元之后，加上本层的控制信息H_4，以此类推。到第2层后，控制信息被分成两部分，分别加到本层数据单元的首部(H_2)和尾部(T_2)，而第1层（物理层）由于是比特流的传输，所以不再加上控制信息。

当这一串的比特流离开主机1经网络的物理媒体传送到路由器时，就从路由器的第1层依次上升到第3层。每一层都根据控制信息进行必要的操作，然后将控制信息剥去，将该层剩下的数据单元上交给更高的一层。当分组上升到了第3层时，就根据首部中的目的地址查找路由器中的转发表，找出转发分组的接口，然后往下传送到第2层，加上新的首部和尾部后，再到最下面的第1层，然后在物理媒体上把每一个比特发送出去。当这一串的比特流离开路由器到达目的站主机2时，就从主机2的第1层按照上面讲过的方式，依次上升到第5层。最后把应用进程AP_1发送的数据交给目的地的应用进程AP_2。