网络七层协议

网络七层协议

比较枯燥性的知识点，但是在定位问题和对网络传输过程的理解还是很重要的，下面请耐心看完。希望对你的学习有所帮助。

信号的传输总要符合一定的协议(protocol)。计算机之间的通信也要遵循不同层次的协议，来实现计算机的通信。
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 [1] ，叫做开放系统互连模型(Open System Interconnection，OSI)。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§、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(应用程序的功能)，而一层到三层则用于创造两个网络设备间的物理连接(端到端的数据流)。

● 网络七层协议应用层

功能：指网络操作系统和具体的应用程序，对应WWW服务器、FTP服务器等应用软件
1、术语“应用层”并不是指运行在网络上的某个特别应用程序，而是提供了一组方便程序开发者在自己的应用程序中使用网络功能的服务。
2、应用层提供的服务包括文件传输（FTP）、文件管理以及电子邮件的信息处理（SMTP）等。
例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序就需要实现OSI的第7层。示例：TELNET，HTTP，FTP，NFS，SMTP等。

● 网络七层协议表示层

功能：内码转换、压缩与解压缩、加密与解密,充当应用程序和网络之间的“翻译官”角色。数据语法的转换、数据的传送等。
1、在表示层，数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。例如，IBM主机使用EBCDIC编码，而大部分PC机使用的是ASCII码。在这种情况下，便需要表示层来完成这种转换
2、表示层协议还对图片和文件格式信息进行解码和编码。
3、表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理。如果在Internet 上查询你银行账户，使用的即是一种安全连接
例如，FTP允许你选择以二进制或ASCII格式传输。如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASCII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASCII后发送数据。在接收方将标准的ASCII转换成接收方计算机的字符集。示例：加密，ASCII等。

● 网络七层协议会话层

功能：负责在网络中的两节点之间建立和维持通信。
1、会话层的功能包括：建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送
例：使用全双工模式或半双工模式，如何发起传输，如何结束传输，如何设定传输参数
2、会话层通过决定节点通信的优先级和通信时间的长短来设置通信期限。
它定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向消息的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。示例：RPC，SQL等。

● 网络七层协议传输层

功能：编定序号、控制数据流量、查错与错误处理，确保数据可靠、顺序、无错地从A点到传输到B 点。
负责错误的检查与修复，以确保传送的质量，是TCP工作的地方。（报文）
1、因为如果没有传输层，数据将不能被接受方验证或解释，所以，传输层常被认为是O S I 模型中最重要的一层。
2、传输协议同时进行流量控制或是基于接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率。
3、传输层按照网络能处理的最大尺寸将较长的数据包进行强制分割并编号。例如：以太网无法接收大于1 5 0 0 字节的数据包。发送方节点的传输层将数据分割成较小的数据片，同时对每一数据片安排一序列号，以便数据到达接收方节点的传输层时，能以正确的顺序重组。该过程即被称为排序。
4、在网络中，传输层发送一个A C K （应答）信号以通知发送方数据已被正确接收。如果数据有错或者数据在一给定时间段未被应答，传输层将请求发送方重新发送数据。
NOTE：工作在传输层的一种服务是TCP/IP协议套中的T C P（Transfer Control Protocol 传输控制协议），另一项传输层服务是IPX/SPX协议集的S P X（ Serial package Exchange 序列包交换）

● 网络七层协议网络层

功能：定址、选择传送路径。提供了编址方案,IP协议工作的地方(数据包）。
1、网络层通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中节点A 到另一个网络中节点B 的最佳路径。
2、在网络中，“路由”是基于编址方案、使用模式以及可达性来指引数据的发送。
3、网络层协议还能补偿数据发送、传输以及接收的设备能力的不平衡性。为完成这一任务，网络层对数据包进行分段和重组。
4、分段和重组 是指当数据从一个能处理较大数据单元的网络段传送到仅能处理较小数据单元的网络段时，网络层减小数据单元的大小的过程。重组是重构被分段的数据单元。
Note 1、网络层的分段是指数据帧大小的减小，而网络分段是指一个网络分割成更小的逻辑片段或物理片段。
Note 2、路由器：由于网络层处理路由，而路由器因为连接网络各段，并智能指导数据传送，所以属于网络层。
Note 3、 TCP/IP协议中IP属于网络层；IPX/SPX协议中IPX也属于网络层
这层对端到端的包传输进行定义，它定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。

● 网络七层协议数据链路层

功能：同步、查错、制定MAC方法。将由物理层传来的未经处理的位数据包装成数据帧。
1、它的主要功能是将从网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧。
2、帧(Frame)是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始（未加工）数据，或称“有效荷载”，还包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。
3、通常，发送方的数据链路层将等待来自接收方对数据已正确接收的应答信号。
4、数据链路层控制信息流量，以允许网络接口卡正确处理数据。
5、数据链路层的功能独立于网络和它的节点所采用的物理层类型。
Note：有一些连接设备，如网桥或交换机，由于它们要对帧解码并使用帧信息将数据发送到正确的接收方，所以它们是工作在数据链路层的。
它定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的各种介质有关。示例：ATM，FDDI等。

● 网络七层协议物理层

OSI的物理层规范是有关传输介质的特性，这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。连接头、帧、帧的使用、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。
功能：传输信息的介质规格、将数据以实体呈现并确定传输的规格、接头规格。对应网线、网卡、接口等物理设备(位)。
1、该层包括物理连网媒介，如电缆连线、连接器、网卡等。
2、物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。
3、尽管物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数
例：在你的桌面P C 上插入网络接口卡，你就建立了计算机连网的基础。换言之，你提供了一个物理层。

网络七层协议好处

1.使人们容易探讨和理解协议的许多细节。
2.在各层间标准化接口，允许不同的产品只提供各层功能的一部分，（如路由器在一到三层），或者只提供协议功能的一部分。（如Win95中的Microsoft TCP/IP）
3. 创建更好集成的环境。
4. 减少复杂性，允许更容易编程改变或快速评估。
5. 用各层的headers和trailers排错。
6.较低的层为较高的层提供服务。
7. 把复杂的网络划分成为更容易管理的层。