通讯协议及OSI参考模型

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概述-协议的必要性

在物联网及计算机网络和信息通讯领域中,我们经常提到“通信协议”的概念。简单的来讲就是终端与终端之间通过网络实现通信的时候先达成的一种“约定”。这种“约定”使不同厂商、不同设备、不同的操作系统所组成的计算机之间,只要按照和遵循相同的协议就可以实现通信。相反,如果所使用的协议不同,则无法进行通信。

我们可以举一个例子,比如两个人使用不同的语言进行电话的交流,则即使听到对方的声音也无法进行有效的而沟通。

通信协议的必要性
协议的必要性

协议的标准化及组织

在计算机通信初始阶段,系统性和标准化的工作没有得到足够的重视,大家并没有对协议有太多的关注,导致发展过程中出现了很多问题,致使每家厂商都出产各自的网络产品来实现通信,由此可以理解不同厂商的产品无法进行通信,用户苦不堪言,用户使用某个厂商的产品则必须一直使用其网络产品,否则就无法使用;如果某一个厂商破产或产品停产,就必须将整个网络设备换掉。导致资源浪费、产业发展速度受到很大的拖累。

1974年,IBM发布了SNA(IBM Systems Network Architecture),将这个系统化网络体系结构公布与众。随后各个厂家都发布自己的网络体系,但是由于各个厂家的体系结构和协议都互不兼容,仍然无法进行有效通信,即使物理层面已经连接也无法运作网络。

其实在我们生活中,标准化在日常生活中无处不在,电源插座、卫生纸、纸张书本、铅笔和圆珠笔等等无处没有标准的身影,试想如果没有这些标准,我们所购买的卫生纸如果有各种不同的尺寸,将会对我们的生活带来多大的麻烦。随着网络和计算机世界的蓬勃发展,大家逐渐意识到兼容性的重要性,为此ISO(国际标准化组织)制定了一个国际标准OSI(开放式通信系统互联参考模型),对通信系统进行了标准化。

标准化组织分三大类:国际级标准化组织(例如ISO,ITU-T),国家级标准化组织(美国的ANSI,中国的国家标准化管理委员会,日本的JIS),民间标准化组织(IETFIEEE)。现实世界中很多优秀的公司没有公开其开发规范从而导致其技术无法得到广泛的普及,因此标准化是一项对整个世界的未来具有长期而重要影响的工作。

协议分层及OSI参考模型

ISO在制定标准化OSI的时候,对网络体系结构相关的因素进行了长期而且充分的无数次的讨论,最终提出了作为通信协议设计指标的OSI参考模型,这一模型将通信协议中必要的功能进行了分层,通过这些分层让整个复杂的网络协议更加简单和清晰。

在这个参考模型中,每个分层都接收来自于下一层的信息和服务,并且负责与再上一层提供信息和服务。上下层之间进行交互所遵循的约定称之为“接口”。同一层之间的信息交互所遵循的约定称之为“协议”。协议分层将每个层隔离起来独立使用,这个就可以构造一个扩展性和灵活性的系统,世电科技致力于在物联网基础硬件打造了“乐高”模式也是借用这个思维来进行扩展我们的产品线。

层数 分层名称 主要功能功能的主要介绍
7应用层针对特定应用的协议针对具体应用的协议,例如电子邮件SMTP、远程登陆SSH、文件传输FTP
6表示层设备固有数据格式和网络标准数据格式的转化接收不同表现形式的信息,例如文字、图像和声音等等JPEG,MPEG
5会话层通信管理:建立和断开通信连接,管理传输层以下分层何时建立连接。何时断开连接以及保持多久的连接,例如RPC、SQL、NetBIOS
4传输层管理两个终端或节点之间的可靠数据传输可靠传输,确保数据传输可靠到接收地址。例如TCP、UDP等
3网络层地址管理和路由选择将数据通过路由选择和寻址传输到目标地址,例如IP、IPX等协议
2数据链路层互联设备之间传送和识别数据帧将0、1序列划分为具有意义的数据帧传送给对方(Switch,Bridge),例如PPP、SLIP、交换机
1物理层界定连接器和网线的规格负责0、1比特流与电压高低、光的亮灭的互换(Hub,Repeater)
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