IP网络与开放系统（2）

4.开放系统

开放系统概念就是使用开放系统相互连接（OSI）基准模型（块）以发展计算机通信标准。OSI模型是建立在七层协议基础上，作为一个起始点以发展计算机通信标准。每层都有一定等级功能，具有规定的高层或低层的接口；为提供一定功能通信标准，并不一定所有的层都需要。当与很好定义的程序模块连接时，该模块定义了数据意义及格式，OSI模块将提供一个多卖主相互操作的高水平工具。一个典型的开放系统结构可以应用在工业和商业的控制系统上，按照布置，所有的开放系统元件，使用标准协议作为本系统语言，无需翻译，可以相互通信。

4.1 OSI模型

国际标准化组织（ISO）的ISO7498所定义的开放系统互连模型OSI作为通信网络国际标准化的参考模型，它详细描述了软件功能的七个层次。如表一所示：

A实体

B实体

OSI 层次

标准服务

中继系统

处理器

OSI层次

7

应用层

网络应用

应用处理器

应用层

7

6

表示层

数据表示

网络处理器

表示层

6

5

会话层

远程遥控动作

网络处理器

会话层

5

4

传送层

端对端的可靠传输

网络处理器

传送层

4

3

网络层

传输分组

网络层

网络处理器

网络层

3

2

链路层

介质访问，帧结构

数据链路层

MAC处理器

链路层

2

1

物理层

电路连接

物理层

MAC处理器， XCVR

物理层

1

物    理    介     质

4.1.1.物理层；物理层的下面是物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，物理层为用户提供建立保持和断开的物理连接功能，如：RS232C、RS422/RS485。物理层用以实现两实体间的物理连接，传送二进制码bit码,本层处理与电、机械、功能和过程有关的各种特性，以使建立、维持和折除物理连接。

4.1.2.数据链路层；数据链路层在物理层提供的bit码服务基础上，用以建立相邻节点之间的数据链路，数据以帧为单位传送，每一帧包含一定数量的数据和必要的控制信息，如：同步信息、地址信息、差错控制和流量控制信息。数据链路层负责在两个相邻节点间的链路上，实现差错控制，数据成帧同步控制。

4.1.3.网络层网络层用在通信子网中传输信息，包括报文分组（具有地址标识和网络层协议信息格式化信息组）报文包组塞的处理和通信子网内路选择和拥挤控制。

4.1.4.传输层；传输层的信息传送单位是报文Message（一个报文可分成若干个报文分组），它的主要功能是差错控制、顺序控制、流量控制、管理多路复用和连接支持，在网内两实体间提供一个可靠的端对端（end—to—end）数据传送服务。

4.1.5.会话层；会话层用在两实体之间建立通信联系，管理和折除会话连接方法，其功能是支持通信管理和实现最终用户应用进程之间的同步，按正确的顺序收发数据、进行各种对话。

4.1.6.表示层；表示层用于应用层信息内容的形式交换，如：数据加密/解密、信息压缩/解压和数据兼容，把应用层提供的信息转换成能够相互理解的方式，本层执行通用数据交换功能，提供标准应用接口、公共通信服务。

4.1.7.应用层；应用层作为OSI的最高层，为用户的应用服务提供信息交换，为应用接口提供操作标准，并负责应用管理执行应用程序，本层为用户提供开放系统互连环境的各种服务，管理和分配网络资源建立应用程序。

5.网络协议

网络协议是指用于网络之间相互沟通、传输信息所要共同遵守的基础。网络协议有专用网络协议和非专用（标准）网络协议之别，本文就TCP/IP和PROFIBUS网络协议的概念和结构分别作以阐述。

5.1.TCP/IP（数据传输/网络互连）协议

TCP/IP（数据传输/网络互连）协议就是一种符合开放标准的网络协议。就目前的应用而言其已成为构建Internet的技术基础，TCP/IP协议的的概念是：

5.1.1.网段类型；TCP/IP协议规定网段类型分为五类，每类网段值由两部分构成；网络地址部分和网络中主机值部分，两部分地址总长度是四个八位二进制，共计32位二进制数组成，由于网络地址部分和网络主机部分取值（字长）的分配不同，产生了五类不同地网段：

A类网段：网络地址数值分配中地址部分字长为7位，取值范围在1—126（0，127有特别用途）以内。网络中主机地址部分可取值范围为24位二进制数，网段中可以包含主机数是16，387，064台。

B类网段：网络地址数值分配中地址部分字长为14位，取值范围在128—191以内，B类网段共可以有2的14次方个（16，384个）；网段中可以包含主机个数为64516台。

C类网段：网络地址数值分配中地址部分字长为21位，取值范围在192—233以内，C类网段共可以有2的21次方个（2，097，152个）；网段中可以包含主机个数为254台。

D，E类网段用于特殊目的的并为将来网络发展留下余地。

以上介绍可以看出大部分企业、事业单位的Internet网络属于G型网段，其IP地址取值范围在192.0.0.0.---233.255.255.255即；11000000.00000000.00000000.0000000011011111.11111111.11111111.11111111.之间。

5.1.2.子网掩码；子网掩码在TCP/IP协议中用于区分网段地址与网段中主机值。在C型网段中的子网掩码取值范围通过如下计算得出：

子网掩码值                    子网内主机个数

二进制              十进制

00000000                0             255

10000000               128            127

11000000               192            63

11100000               224            31

11110000               240            15

11111000               248             7

11111100               252             3

由此可见，对于C型网络子网掩码的取值就是上表所列的七种十进制数，实际组网时可以根据网络中所配置的主机个数选择相应的子网掩码值。