网络分层

五层因特网协议

网络分层就是将网络节点所要完成的数据的发送或转发、打包或拆包，控制信息的加载或拆出等工作，分别由不同的硬件和软件模块去完成。这样可以将往来通信和网络互连这一复杂的问题变得较为简单。

划分

网络层次可划分为五层因特网协议栈和七层因特网协议栈。

五层

因特网协议栈共有五层：应用层、传输层、网络层、链路层和物理层。不同于OSI七层模型这也是实际使用中使用的分层方式。

（1）应用层

支持网络应用，应用协议仅仅是网络应用的一个组成部分，运行在不同主机上的进程则使用应用层协议进行通信。主要的协议有：http、ftp、telnet、smtp、pop3等。

（2）传输层

负责为信源和信宿提供应用程序进程间的数据传输服务，这一层上主要定义了两个传输协议，传输控制协议即TCP和用户数据报协议UDP。

（3）网络层

负责将数据报独立地从信源发送到信宿，主要解决路由选择、拥塞控制和网络互联等问题。

（4）数据链路层

负责将IP数据报封装成合适在物理网络上传输的帧格式并传输，或将从物理网络接收到的帧解封，取出IP数据报交给网络层。

（5）物理层

负责将比特流在结点间传输，即负责物理传输。该层的协议既与链路有关也与传输介质有关。

七层

ISO提出的OSI（Open System Interconnection）模型将网络分为七层，即物理层( Physical )、数据链路层(Data Link)、网络层(Network)、传输层(Transport)、会话层(Session)、表示层(Presentation)和应用层(Application)。

OSI模型共分七层：从上至下依次是

应用层，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。

表示层，数据语法的转换、数据的传送等。

会话层，建立起两端之间的会话关系，并负责数据的传送。

传输层，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）

网络层，提供了编址方案,IP协议工作的地方（数据包）。

数据链路层，将由物理层传来的未经处理的位数据包装成数据帧物理层对应网线、网卡、接口等物理设备(位)。

物理层，为数据链路提供物理连接。

（1）物理层

物理层(Physical layer)是参考模型的最低层。该层是网络通信的数据传输介质，由连接不同结点的电缆与设备共同构成。主要功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，负责处理数据传输并监控数据出错率，以便数据流的透明传输。

（2）数据链路层

数据链路层(Data link layer)是参考模型的第2层。主要功能是：在物理层提供的服务基础上，在通信的实体间建立数据链路连接，传输以“帧”为单位的数据包，并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。

（3）网络层

网络层(Network layer)是参考模型的第3层。主要功能是：为数据在结点之间传输创建逻辑链路，通过路由选择算法为分组(packet, 也称数据包)通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制、网络互联等功能。

（4）传输层

传输层(Transport layer)是参考模型的第4层。主要功能是向用户提供可靠的端到端(End-to-End)服务，处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题。传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，因此，它是计算机通信体系结构中关键的一层。

（5）会话层

会话层(Session layer)是参考模型的第5层。主要功能是：负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点到点传输不中断，以及管理数据交换等功能。

（6）表示层

表示层(Presentation layer)是参考模型的第6层。主要功能是：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。

（7）应用层

应用层(Application layer)是参考模型的最高层。主要功能是：为应用软件提供了很多服务，例如文件服务器、数据库服务、电子邮件与其他网络软件服务。

理解

许多所谓的网络课程都是从教你记住OSI模型中的每一个层的名字和这个模型中包含的每一个协议开始的。这样做是不必要的。甚至第5层和第6层是完全可以忽略的。

国际标准组织(ISO)制定了OSI模型。这个模型把网络通信的工作分为7层。1至4层被认为是低层，这些层与数据移动密切相关。5至7层是高层，包含应用程序级的数据。每一层负责一项具体的工作，然后把数据传送到下一层。

物理层(也即OSI模型中的第一层)在课堂上经常是被忽略的。它看起来似乎很简单。但是，这一层的某些方面有时需要特别留意。物理层实际上就是布线、光纤、网卡和其它用来把两台网络通信设备连接在一起的东西。甚至一个信鸽也可以被认为是一个1层设备(参见RFC 1149)。网络故障的排除经常涉及到1层问题。我们不能忘记用五类线在整个一层楼进行连接的传奇故事。由于办公室的椅子经常从电缆线上压过，导致网络连接出现断断续续的情况。遗憾的是，这种故障是很常见的，而且排除这种故障需要耗费很长时间。

第2层是以太网等协议。最重要的是应该理解网桥是什么。交换机可以看成网桥，人们当前都这样称呼它。网桥都在2层工作，仅关注以太网上的MAC地址。如果你在谈论有关MAC地址、交换机或者网卡和驱动程序，你就是在第2层的范畴。集线器属于第1层的领域，因为它们只是电子设备，没有2层的知识。第2层的相关问题在本网络讲座中有自己的一部分，因此当前先不详细讨论这个问题的细节。当前只需要知道第2层把数据帧转换成二进制位供1层处理就可以了。在往下讲之前，你应该回过头来重新阅读一下上面的内容，因为经验不足的网络管理员经常混淆2层和3层的区别。

如果你在谈论一个IP地址，那么你是在处理第3层的问题，这是“数据包”问题，而不是第2层的“帧”。IP是第3层问题的一部分，此外还有一些路由协议和地址解析协议(ARP)。有关路由的一切事情都在第3层处理。地址解析和路由是3层的重要目的。

第4层是处理信息的传输层。第4层的数据单元也称作数据包（packets）。但是，当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法，TCP的数据单元称为“段（segments）”而UDP的数据单元称为“数据报（datagrams）”。这个层负责获取全部信息，因此，它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。理解第4层的另一种方法是，第4层提供端对端的通信管理。像TCP等一些协议非常善于保证通信的可靠性。有些协议并不在乎一些数据包是否丢失，UDP协议就是一个主要例子。

第5层和第6层的功能。有一些应用程序和协议在5层和6层。但是，对于理解网络问题来说，谈论这些问题没有任何益处。请大家注意，第7层是“一切”。7层称作“应用层”，是专门用于应用程序的。如果你的程序需要一种具体格式的数据，你可以发明一些你希望能够把数据发送到目的地的格式，并且创建一个第7层协议。 SMTP、DNS和FTP都是7层协议。学习OSI模型中最重要的事情是它实际代表什么意思。

功能协议

第一层

－物理层

功能：传输信息的介质规格、将数据以实体呈现并传输的规格、接头规格　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。

第二层

－数据链路层

功能：同步、查错、制定MAC方法　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。

第三层

－网络层

功能：定址、选择传送路径　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

第四层

－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　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）

第五层

－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。

第六层

－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。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，便需要会话层来完成这种转换　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。

第七层

－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。

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