ISO/ OSI七层模型结构体系

　　LAN和WAN的通信是由一种网络通信模型?开放系统互连( OSI )来指导的。OSI模型是两家标准化组织?国际标准化组织( ISO )和美国国家标准协会( ANSI )的产物。ISO代表了100多个国家在经济、人文、科学和技术标准上的发展，ANSI则与美国商界、政府机构和国际组织联手，建立了商业产品(包括网络和计算机产品在内)的标准。OSI模型于1974年开发，应用于LAN和WAN的通信，充分体现了为网络软件和硬件实施标准化做出的努力。多年以来，OSI模型通过以下几方面的功能促进了网络通信的发展：

　　. 使得不同类型的LAN和WAN间进行通信。

　　. 提供网络设备标准化，使得一家厂商的设备可与另一家厂商的设备进行通信。

　　. 使旧的网络设备可与新的网络设备通信，因此安装了新设备后，不必要更换原有设备，从而协助用户投资维持较长的一段时间。

　　. 对于网络内和网络间的通信，允许使用通用接口开发软硬件。

　　. 使世界范围内的网络通信成为可能，Internet 就是一个显著的例子。

　　虽然OSI模型比如今大多数网络设备都出现得早，但它不仅开创了相互合作的网络互连时代，而且不断地去容纳网络互连的新发展。它是一种严格的理论模型，并不是一特定的硬件设备或一套软件例程，而是厂商在设计硬件和软件时必须遵循的一套通信准则，就像是口语中的语法一样。OSI模型准则指出了：

　　. 网络设备之间如何联系，使用不同协议的设备如何通信。

　　. 网络设备如何获知何时传输或不传输数据。

　　. 如何安排、连接物理网络设备。

　　. 确保网络传输被正确接收的方法。

　　. 网络设备如何维持数据流的恒定速率。

　　. 电子数据在网络介质上如何表示。

　　OSI模型由7个层组成，层层堆积：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每一层都处理某特定的通信任务，使用基于协议的通信来与协议栈的下一层交换数据。两个网络设备间的通信就是通过在每一设备的协议栈中上上下下来完成的。例如，有一工作站要与一服务器进行通信，任务从工作站的应用层开始，经由较低的层格式化某类信息，直至数据到达物理层，然后通过网络传输到服务器。服务器于协议栈的物理层获取信息，向上层发送信息以解释信息，直到到达应用层。每一层可用其名称称呼，也可用其在协议栈中的位置表明。例如，最底层可称为物理层或第1层。

　　最底层执行的功能与物理通信相关，如构建帧、传输含有包的信号；中间层协调结点间的网络通信，如确保通信会话无中断、无差错地持续进行。最高层的工作直接影响软件应用和数据表示，包括数据格式化、加密以及数据与文件传输管理。总括起来，这些层称为协议栈。在后续章节中，我们将详细讨论这7个层。

　　1、物理层

　　OSI模型的最底层为物理层。包含以下各项：

　　. 数据传输介质(电线电缆、光纤、无线电波和微波)。

　　. 网络插头。

　　. 网络拓扑结构。

　　. 信令与编码方法。

　　. 数据传输设备。

　　. 网络接口。

　　. 信令出错检验。

　　物理层使用的设备要传输、接收包含数据的信号，需负责产生、携带并检查电压。网络信号传输有模拟和数字两种。模拟传输可不断变化，如同具有正负级电压的波形。模拟传输应用的实例如普通无线电信号和电话信号，因为它们对于声音再生可以有无限的范围。与此类似，模拟电视和计算机的监视器可以在任一范围再现上百万种颜色。在使用模拟调制解调器进行通信的WAN中使用的便是模拟通信，例如，用户可以通过Internet服务提供商( ISP )利用该调制解调器进行Internet 访问。

　　在信号传输中，物理层处理数据传输速率，监控数据出错频率，并处理电压电平。物理网络问题，如通信电缆裂断、电磁干扰等均会影响物理层性能。附近的电力马达、高压线、照明设备和其他电气设备都会引起干扰。电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI )和无线电频率干扰(Radio Frequency Interference，RFI )是物理层干扰的两大起因。风扇、电梯电动机、轻便加热器和空调设施等电力设备产生的磁场会产生电磁干扰；网络信号传输中要用到的电力设备(如有线电视部件、广播电视站、业余无线电报务器、荧光灯中的镇流设备、计算机或电视以及C B电台)将以相同的频率释放无线电波，而这种无线电波就是无线电频率干扰的起因。

　　2、数据链路层

　　LAN中数据链路层的作用是构造帧。每一帧均以特定的方式格式化，使得数据传输可以同步以将数据可靠地在结点间传送。这一层将格式化数据，以便作为帧编码为传输结点发送的电子信号，由接收结点解码，并检验错误。数据链路层创建了所谓的“数据链路帧”，包含着由地址和控制信息组成的域，如下所示：

　　. 帧的起始点( SOF )。

　　. 发送帧的设备的地址(源地址)。

　　. 接收帧的设备的地址(目标地址)。

　　. 管理或通信控制信息。

　　. 数据。

　　. 差错检验信息。

　　. 报尾(或称帧的末端)标识符。

　　只要在两个结点间建立了通信，它们的数据链路层就在物理(通过物理层)和逻辑(通过协议)上连接起来了。通信首先由用于数据流定时的短信号集的传输建立。链接一确立，接收端的数据链路层就将信号解码为单独的帧。数据链路层检查接收的信号，以防接收到的数据重复、不正确或是接收不完整。如果检测到了错误，就要求从发送结点一帧接一帧地重新传输数据。数据链接错误检测过程由循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC )处理。循环冗余校验( CRC )是一种错误检测方法，为帧中包含的整个信息域( SOF，寻址方法、控制信息、数据、CRC和EOF )计算出一个值。这个值由数据链路层插入到发送结点靠近帧的末端的位置上。当数据链路层将帧向上传送到上一层时，该值可确保帧是以接收时的顺序发送的。

　　数据链路层包含两个重要的子层：逻辑链接控制(Logic Link Control，LLC )和介质访问控制(Media Access Control，MAC )。LLC可对两个结点间的通信链接进行初始化，并防止链接的中断，从而确保了可靠的通信。而MAC则用来检验包含在每一帧中的地址信息。例如，工作站上的MAC子层检验工作站接收的每一个帧，如果帧的地址与工作站的地址相匹配，就将大多数网络设备都有自己唯一的地址，永久存在于设备的网络接口设备的芯片上。

　　该地址称为设备地址或物理地址，以16进制进行编码，如0004AC8428DE。地址的前半部分指示特定的网络厂商；如果设备只有一个接口，那么后半部分对于接口或设备而言是唯一的。许多厂商在后半部分中用一个编码来标识设备(如计算机、网桥、路由器或网关)的类型。

　　两种网络设备不能拥有同样的物理地址，这一点是很重要的。这是网络设备生产商们实施的一种保护措施。如果两个以上的设备拥有同样的地址，在网络上传递帧时就会引起混淆。

　　用于LLC子层和网络层(协议栈中数据链路层的高一级)间的通信的服务有两种。类型1是无连接服务，无连接服务并不建立发送和接收结点间的逻辑连接。这里并不检查帧是否是按发送时的顺序接收的，也并不回答帧已经被接受，而且也没有错误恢复。

　　类型2是面向连接的服务。在面向连接的服务中，在完整的通信开始之前，会在发送结点和接收结点之间建立逻辑连接。帧中包含有顺序号，由接收结点来检查，以确保其按发送时的顺序进行处理。由于建立了通信，所以发送结点不会让传输数据的速度高于接收结点处理数据的速度。当数据成功传输后，接收结点会通知发送结点已经接收到数据。如果发现了错误，就要重新传输数据。