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网络层次结构
网络参考模型的定义给出了清晰的功能层次划分。最常被提及的是ISO OSI参考模型和TCP/IP协议簇。
国际标准化组织定义的OSI参考模型将计算机网络按功能划分为七个层次,这就是我们常说的七层模型或七层结构。网络功能分层的直接好处是这些层次可以各司其职,由不同厂家开发的不同层次的软硬件设备可以配合使用。一个层次的设备更新或软件重写也不会影响到其它层次。TCP/IP协议体系中的各个层次和ISO的参考模型有大致的对应关系。
OSI中间一层,即第四层执行传输功能,它负责提供从一台计算机到另外一台计算机之间的可靠数据传输。传输层(Transport Layer)是承上启下的一层,在它的下面有三层,都是与数据传输相关的功能;上面也有三层,提供与网络应用相关的功能。
OSI下三层中。物理层(Physical Layer)负责实际的传送数据信号,数据链路层(Data Link Layer)负责网络内部的帧传输,而网络层(Network Layer)负责网络间的计算机寻址和数据传输。
OSI上三层中。应用层(Application Layer)是最高的层次,它负责提供用户操作的界面,因特网中常用的电子邮件服务,文件传输服务等都是这一层提供的。表示层(Presentation Layer)负责数据的表示,比如发送数据之前的加密,接收数据时的解密,中英文的翻译等等都是这一层提供的功能。会话层(Session Layer)负责建立和终止网络的数据传输,计算机名字转换成地址的工作也在这层完成。
传统意义上的交换是第二层的概念。数据链路层的功能是在网络内部传输帧。所谓“网络内部”是指这一层的传输不涉及网间的设备和网间寻址。通俗的理解,一个以太网内的传输,一条广域网专线上的传输都由数据链路层负责。所谓“帧”是指所传输的数据的结构,通常帧有帧头和帧尾,头中有源目二层地址,而帧尾中通常包含校验信息,头尾之间的内容即是用户的数据。
数据链路层涵盖的功能很多,所以又将它划分为两个子层, MAC(Media Access Control,介质访问控制)层和LLC(Logical Link Control,逻辑链路控制)层。常见的局域网和城域网的二层标准是IEEE的802协议。而在广域网中,HDLC(High-level Data Link Control,高级链路控制)、PPP(Point-to-Point Protocol,点对点协议)和Frame Relay(帧中继)等协议都有广泛的使用。
路由是第三层的概念。网络层在Internet中是最重要的,它的功能是端到端的传输,这里端到端的含义是无论两台计算机相距多远,中间相隔多少个网络,这一层保障它们可以互相通信。例如我们常用的PING命令就是一个网络层的命令,PING通了,就是指网络层的功能正常了。通常,网络层不保障通讯的可靠性,也就是说,虽然正常情况下数据可以到达目的地,但即便出现异常,网络层也不作任何更正和恢复的工作。
网络层常用的协议有IP、IPX、APPLETALK等等,其中IP协议更是Internet的基石。在TCP/IP协议体系中,第三层的其他辅助协议还包括ARP(地址解析)、RARP(反向地址解析)、ICMP(网际报文控制)和IGMP(组管理协议)等等。由于网络互连设备都具有路径选择功能,所以我们经常将 RIP、OSPF等路选协议也放在这一层讨论。
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