網路分層

網路分層就是將網路節點所要完成的數據的傳送或轉發、打包或拆包，控制信息的載入或拆出等工作，分別由不同的硬體和軟體模組去完成。這樣可以將往來通信和網路互連這一複雜的問題變得較為簡單。

基本介紹

• 中文名：網路分層
• 分類：五層網際網路協定
• 對象：網路節點
• 類型：載入或拆出等工作

劃分

網路層次可劃分為五層網際網路協定棧和七層網際網路協定棧。

五層

網際網路協定棧共有五層：套用層、傳輸層、網路層、鏈路層和物理層。不同於OSI七層模型這也是實際使用中使用的分層方式。

（1）套用層

支持網路套用，套用協定僅僅是網路套用的一個組成部分，運行在不同主機上的進程則使用套用層協定進行通信。主要的協定有：http、ftp、telnet、smtp、pop3等。

（2）傳輸層

負責為信源和信宿提供應用程式進程間的數據傳輸服務，這一層上主要定義了兩個傳輸協定，傳輸控制協定即TCP和用戶數據報協定UDP。

（3）網路層

負責將數據報獨立地從信源傳送到信宿，主要解決路由選擇、擁塞控制和網路互聯等問題。

（4）數據鏈路層

負責將IP數據報封裝成合適在物理網路上傳輸的幀格式並傳輸，或將從物理網路接收到的幀解封，取出IP數據報交給網路層。

（5）物理層

負責將比特流在結點間傳輸，即負責物理傳輸。該層的協定既與鏈路有關也與傳輸介質有關。

七層

ISO提出的OSI（Open System Interconnection）模型將網路分為七層，即物理層( Physical )、數據鏈路層(Data Link)、網路層(Network)、傳輸層(Transport)、會話層(Session)、表示層(Presentation)和套用層(Application)。

OSI模型共分七層：從上至下依次是　套用層指網路作業系統和具體的應用程式，對應WWW伺服器、FTP伺服器等套用軟體　表示層數據語法的轉換、數據的傳送等　會話層　建立起兩端之間的會話關係，並負責數據的傳送　傳輸層　負責錯誤的檢查與修復，以確保傳送的質量，是TCP工作的地方。（報文）　網路層　提供了編址方案,IP協定工作的地方(數據包）　數據鏈路層將由物理層傳來的未經處理的位數據包裝成數據幀　物理層 對應網線、網卡、接口等物理設備(位)。

（1）物理層

物理層(Physical layer)是參考模型的最低層。該層是網路通信的數據傳輸介質，由連線不同結點的電纜與設備共同構成。主要功能是：利用傳輸介質為數據鏈路層提供物理連線，負責處理數據傳輸並監控數據出錯率，以便數據流的透明傳輸。

（2）數據鏈路層

數據鏈路層(Data link layer)是參考模型的第2層。 主要功能是：在物理層提供的服務基礎上，在通信的實體間建立數據鏈路連線，傳輸以“幀”為單位的數據包，並採用差錯控制與流量控制方法，使有差錯的物理線路變成無差錯的數據鏈路。

（3）網路層

網路層(Network layer)是參考模型的第3層。主要功能是：為數據在結點之間傳輸創建邏輯鏈路，通過路由選擇算法為分組通過通信子網選擇最適當的路徑，以及實現擁塞控制、網路互聯等功能。

（4）傳輸層

傳輸層(Transport layer)是參考模型的第4層。主要功能是向用戶提供可靠的端到端(End-to-End)服務，處理數據包錯誤、數據包次序，以及其他一些關鍵傳輸問題。傳輸層向高層禁止了下層數據通信的細節，因此，它是計算機通信體系結構中關鍵的一層。

（5）會話層

會話層(Session layer)是參考模型的第5層。主要功能是：負責維護兩個結點之間的傳輸連結，以便確保點到點傳輸不中斷，以及管理數據交換等功能。

（6）表示層

表示層(Presentation layer)是參考模型的第6層。主要功能是：用於處理在兩個通信系統中交換信息的表示方式，主要包括數據格式變換、數據加密與解密、數據壓縮與恢復等功能。

（7）套用層

套用層(Application layer)是參考模型的最高層。主要功能是：為套用軟體提供了很多服務，例如檔案伺服器、資料庫服務、電子郵件與其他網路軟體服務。

理解

許多所謂的網路課程都是從教你記住OSI模型中的每一個層的名字和這個模型中包含的每一個協定開始的。這樣做是不必要的。甚至第5層和第6層是完全可以忽略的。

國際標準組織(ISO)制定了OSI模型。這個模型把網路通信的工作分為7層。1至4層被認為是低層，這些層與數據移動密切相關。5至7層是高層，包含應用程式級的數據。每一層負責一項具體的工作，然後把數據傳送到下一層。

物理層(也即OSI模型中的第一層)在課堂上經常是被忽略的。它看起來似乎很簡單。但是，這一層的某些方面有時需要特別留意。物理層實際上就是布線、光纖、網卡和其它用來把兩台網路通信設備連線在一起的東西。甚至一個信鴿也可以被認為是一個1層設備(參見RFC 1149)。網路故障的排除經常涉及到1層問題。我們不能忘記用五類線在整個一層樓進行連線的傳奇故事。由於辦公室的椅子經常從電纜線上壓過，導致網路連線出現斷斷續續的情況。遺憾的是，這種故障是很常見的，而且排除這種故障需要耗費很長時間。

第2層是乙太網等協定。最重要的是應該理解網橋是什麼。交換機可以看成網橋，人們當前都這樣稱呼它。網橋都在2層工作，僅關注乙太網上的MAC地址。如果你在談論有關MAC地址、交換機或者網卡和驅動程式，你就是在第2層的範疇。集線器屬於第1層的領域，因為它們只是電子設備，沒有2層的知識。第2層的相關問題在本網路講座中有自己的一部分，因此當前先不詳細討論這個問題的細節。當前只需要知道第2層把數據幀轉換成二進制位供1層處理就可以了。在往下講之前，你應該回過頭來重新閱讀一下上面的內容，因為經驗不足的網路管理員經常混淆2層和3層的區別。

如果你在談論一個IP位址，那么你是在處理第3層的問題，這是“數據包”問題，而不是第2層的“幀”。IP是第3層問題的一部分，此外還有一些路由協定和地址解析協定(ARP)。有關路由的一切事情都在第3層處理。地址解析和路由是3層的重要目的。

第4層是處理信息的傳輸層。第4層的數據單元也稱作數據包（packets）。但是，當你談論TCP等具體的協定時又有特殊的叫法，TCP的數據單元稱為“段（segments）”而UDP的數據單元稱為“數據報（datagrams）”。這個層負責獲取全部信息，因此，它必須跟蹤數據單元碎片、亂序到達的數據包和其它在傳輸過程中可能發生的危險。理解第4層的另一種方法是，第4層提供端對端的通信管理。像TCP等一些協定非常善於保證通信的可靠性。有些協定並不在乎一些數據包是否丟失，UDP協定就是一個主要例子。

第5層和第6層的功能。有一些應用程式和協定在5層和6層。但是，對於理解網路問題來說，談論這些問題沒有任何益處。請大家注意，第7層是“一切”。7層稱作“套用層”，是專門用於應用程式的。如果你的程式需要一種具體格式的數據，你可以發明一些你希望能夠把數據傳送到目的地的格式，並且創建一個第7層協定。 SMTP、DNS和FTP都是7層協定。學習OSI模型中最重要的事情是它實際代表什麼意思。

功能協定

第一層

－物理層

功能：傳輸信息的介質規格、將數據以實體呈現並傳輸的規格、接頭規格　1、該層包括物理連網媒介，如電纜連線、連線器、網卡等。　2、物理層的協定產生並檢測電壓以便傳送和接收攜帶數據的信號。　3、儘管物理層不提供糾錯服務，但它能夠設定數據傳輸速率並監測數　例：在你的桌面P C 上插入網路接口卡，你就建立了計算機連網的基礎。換言之，你提供了一個物理層。

第二層

－數據鏈路層

功能：同步、查錯、制定MAC方法　1、它的主要功能是將從網路層接收到的數據分割成特定的可被物理層傳輸的幀。　2、幀(Frame)是用來移動數據的結構包，它不僅包括原始（未加工）數據，或稱“有效荷載”，還包括傳送方和接收方的網路地址以及糾錯和控制信息。其中的地址確定了幀將傳送到何處，而糾錯和控制信息則確保幀無差錯到達。　3、通常，傳送方的數據鏈路層將等待來自接收方對數據已正確接收的應答信號。　4、數據鏈路層控制信息流量，以允許網路接口卡正確處理數據。　5、數據鏈路層的功能獨立於網路和它的節點所採用的物理層類型。　Note：有一些連線設備，如網橋或交換機，由於它們要對幀解碼並使用幀信息將數據傳送到正確的接收方，所以它們是工作在數據鏈路層的。

第三層

－網路層

功能：定址、選擇傳送路徑　1、網路層通過綜合考慮傳送優先權、網路擁塞程度、服務質量以及可選路由的花費來決定從一個網路中節點A 到另一個網路中節點B 的最佳路徑。　2、在網路中，“路由”是基於編址方案、使用模式以及可達性來指引數據的傳送。　3、網路層協定還能補償數據傳送、傳輸以及接收的設備能力的不平衡性。為完成這一任務，網路層對數據包進行分段和重組。　4、分段和重組 是指當數據從一個能處理較大數據單元的網路段傳送到僅能處理較小數據單元的網路段時，網路層減小數據單元的大小的過程。重組是重構被分段的數據單元。　Note 1、網路層的分段是指數據幀大小的減小，而網路分段是指一個網路分割成更小的邏輯片段或物理片段。　Note 2、路由器：由於網路層處理路由，而路由器因為連線網路各段，並智慧型指導數據傳送，所以屬於網路層。　Note 3、 TCP/IP協定中IP屬於網路層；IPX/SPX協定中IPX也屬於網路層

第四層

－傳輸層

功能：編定序號、控制數據流量、查錯與錯誤處理，確保數據可靠、順序、無錯地從A點到傳輸到B 點　1、因為如果沒有傳輸層，數據將不能被接受方驗證或解釋，所以，傳輸層常被認為是O S I 模型中最重要的一層。　2、傳輸協定同時進行流量控制或是基於接收方可接收數據的快慢程度規定適當的傳送速率。　3、傳輸層按照網路能處理的最大尺寸將較長的數據包進行強制分割並編號。例如：乙太網無法接收大於1 5 0 0 位元組的數據包。傳送方節點的傳輸層將數據分割成較小的數據片，同時對每一數據片安排一序列號，以便數據到達接收方節點的傳輸層時，能以正確的順序重組。該過程即被稱為排序。　4、在網路中，傳輸層傳送一個A C K （應答）信號以通知傳送方數據已被正確接收。如果數據有錯或者數據在一給定時間段未被應答，傳輸層將請求傳送方重新傳送數據。　NOTE：工作在傳輸層的一種服務是TCP/IP協定套中的T C P（Transfer Control Protocol 傳輸控制協定），另一項傳輸層服務是IPX/SPX協定集的S P X（ Serial package Exchange 序列包交換）

第五層

－會話層

功能：負責在網路中的兩節點之間建立和維持通信。　1、會話層的功能包括：建立通信連結，保持會話過程通信連結的暢通，同步兩個節點之間的對話，決定通信是否被中斷以及通信中斷時決定從何處重新傳送　例：使用全雙工模式或半雙工模式，如何發起傳輸，如何結束傳輸，如何設定傳輸參數　2、會話層通過決定節點通信的優先權和通信時間的長短來設定通信期限。

第六層

－表示層

功能：內碼轉換、壓縮與解壓縮、加密與解密,充當應用程式和網路之間的“翻譯官”角色。1、在表示層，數據將按照網路能理解的方案進行格式化；這種格式化也因所使用網路的類型不同而不同。例如，IBM主機使用EBCDIC編碼，而大部分PC機使用的是ASCII碼。在這種情況下，便需要會話層來完成這種轉換　2、表示層協定還對圖片和檔案格式信息進行解碼和編碼。　3、表示層管理數據的解密與加密，如系統口令的處理。如果在Internet 上查詢你銀行賬戶，使用的即是一種安全連線。

第七層

－套用層

功能：指網路作業系統和具體的應用程式，對應WWW伺服器、FTP伺服器等套用軟體　1、術語“套用層”並不是指運行在網路上的某個特別應用程式，而是提供了一組方便程式開發者在自己的應用程式中使用網路功能的服務。　2、套用層提供的服務包括檔案傳輸（FTP）、檔案管理以及電子郵件的信息處理（SMTP）等。