PLC的网络参考模型

    (1)网络体系结构    网络协议对于计算机网络来说是必不可少的。不同结构的网络，不同厂家的网络产品，所使用的协议也不一样，但都遵循一些协议标准，这样便于不同厂家的网络产品进行互连。一个功能完善的计算机网络需要制定一套复杂的协议集合，对于这种协议集合，最好的组织方式是层次结构模型。将计算机网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构。    网络体系结构是关于计算机网络应设置哪几层，每层应提供哪些功能的精确定义。换句话说，网络体系结构只是从功能上描述计算机网络的结构，而不涉及每层硬件和软件的组成，也不涉及这些硬件或软件的实现问题。至于体系结构中所确定的功能怎样实现，留待网络生产厂家来解决。    网络的体系结构，通常是以高度结构化的方式来设计的。一个PLC控制系统的控制问题是一个复杂的问题，需要将其分解成一个相对独立，又有一定联系的体系。这样就可以将网络系统进行分层，各层执行各自承担的任务，层与层可以设有接口。处在高层次的系统仅是利用较低层次的系统提供的接口和功能，不需了解低层实现该功能所采用的算法和协议；较低层次也仅是使用从高层系统传送来的参数，这就是层次间的无关性。    有了网络层次间的无关性，层次间的每个模块可以用一个新的模块取代，只要新的模块与旧的模块具有相同的功能和接口，即使它们使用的算法和协议都不一样。    世界上第一个网络体系结构是1974年由IBM公司提出的“系统网络体系结构SNA”，之后许多公司纷纷提出了各自的网络体系结构。所有这些体系结构都采用了分层技术，但层次的划分、功能的分配及采用的技术均不相同。    随着信息技术的发展，不同结构的计算机网络互连已成为人们迫切需要解决的问题。在这个前提下，开放系统互连参考模型OSI就提出来了。    (2) OSI参考模型    国际标准化组织ISO于1981年正式推荐了一个网络系统结构——七层参考模型，称为开放系统互连模型(Open System Interconnection/Reference Model，OSI)。由于这个标准模型的建立，使得各种计算机网络向它靠拢，大大推动了网络通信的发展。    OSI参考模型将整个网络通信功能划分为7个层次，如图10.11所示，它们由低到高分别是：物理层(PH)、链路层(DL)、网络层(N)、传输层(T)、会议层(S)、表示层(P)、应用层(A)。每层完成一定的功能，每层都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持。第四层（传输层）到第七层（应用层）主要负责互操作性，而一层到三层则用于创造两个网络设备间的物理连接。
    图10.11    网络分层结构图    OSI参考模型对各个层次的划分遵循下列原则。    ·网中各节点都有相同的层次，相同的层次具有同样的功能。    ·同一结点内相邻层之间通过接口通信。    ·每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。    ·不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。    根据以上原则，ISO制定了开放系统参考模型OSI，各层的含义介绍如下。    第一层：物理层：物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。这一层定义电缆如何连接到网卡上，以及需要用何种传送技术在电缆上发送数据； 同时还定义了位同步及检查。因此，这一层表示了用户的软件与硬件之间的实际连接。    第二层：数据链路层：这是OSI模型中极其重要的一层，它把从物理层来的原始数据打包成帧。一个帧是放置数据的、逻辑的、结构化的包。数据链路层负责帧在计算机之间的无差错传递。    数据链路层还支持工作站的网络接口卡所用的软件驱动程序。桥接器的功能在这一层。设立数据链路层的主要目的是将一条原始的、有差错的物理线路变为对网络层无差错的数据链路。为了实现这个目的，数据链路层必须执行链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能。    第三层，网络层：这一层定义网络操作系统通信用的协议，为信息确定地址，把逻辑地址和名字翻译成物理的地址。它也确定从源机沿着网络到目标机的路由选择，并处理交通问题，例如交换、路由和对数据包阻塞的控制。路由器的功能在这一层，路由器可以将子网连接在一起，它依赖于网络层将子网之间的流量进行路由。    需要注意的是：数据链路层协议是相邻两直接连接结点间的通信协议，它不能解决数据经过通信子网中多个转接结点的通信问题。设置网络层的主要目的就是要为报文分组以最佳路径通过通信子网到达目的主机提供服务，而网络用户不必关心网络的拓扑构型与所使用的通信介质。    第四层，传输层：这一层负责错误的确认和恢复，以确保信息的可靠传递。在必要时，它也对信息、重新打包，把过长信息分成小包发送；而在接收端，再把这些小包重构成初始的信息。    传输层是OSI参考模型的七层中比较特殊的一层，同时也是整个网络体系结构中十分关键的一层。设置传输层的主要目的是在源主机进程之间提供可靠的端一端通信。    第五层，会话层：允许在不同机器上的两个应用建立、使用和结束会话，这一层在会话的两台机器间建立对话控制，管理哪边发送、何时发送、占用多长时间等问题。    会话层是建立在传输层之上，由于利用传输层提供的服务，使得两个会话实体之间不考虑它们之间相隔多远、使用了什么样的通信子网等网络通信细节。    第六层，表示层：它包含了处理网络应用程序数据格式的协议，它从应用层获得数据并把它们格式化以供网络通信使用。该层将应用程序数据排序成一个有含义的格式并提供给会话层。这一层也通过提供诸如数据加密的服务来负责安全问题，并压缩数据以使得网络上需要传送的数据尽可能少。    表示层位于OSI参考模型的第六层。它的低五层用于将数据从源主机传送到目的主机，而表示层则要保证所传输的数据经传送后其意义不改变。表示层要解决的问题是如何描述数据结构并使之与机器无关。    第七层，应用层：这一层是最终用户应用程序访问网络服务的地方。它负责整个网络应用程序一起很好地工作。这里也正是最有含义的信息传过的地方。程序如电子邮件、数据库等都利用应用层传送信息。