一、開放系統(tǒng)互連模型
為了實現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的智能設備之間的通信，國際標準化組織iso提出了如圖1所示開放系統(tǒng)互連模型osi (open system interconnection)，作為通信網(wǎng)絡國際標準化的參考模型，它詳細描述了軟件功能的7個層次。七個層次自下而上依次為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳送層、會話層、表示層和應用層。每一層都盡可能自成體系，均有明確的功能。
圖1 開放系統(tǒng)互連（osi）參考模型
1．物理層（ physical layer）
物理層是為建立、保持和斷開在物理實體之間的物理連接，提供機械的、電氣的、功能性的和規(guī)程的特性。它是建立在傳輸介質(zhì)之上，負責提供傳送數(shù)據(jù)比特位“0”和“1”碼的物理條件。同時，定義了傳輸介質(zhì)與網(wǎng)絡接口卡的連接方式以及數(shù)據(jù)發(fā)送和接收方式。常用的串行異步通信接口標準rs－232c、rs－422和rs－485等就屬于物理層。
2．數(shù)據(jù)鏈路層（datalink layer）
數(shù)據(jù)鍵路層通過物理層提供的物理連接，實現(xiàn)建立、保持和斷開數(shù)據(jù)鏈路的邏輯連接，完成數(shù)據(jù)的無差錯傳輸。為了保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，數(shù)據(jù)鏈路層的主要控制功能是差錯控制和流量控制。在數(shù)據(jù)鏈路上，數(shù)據(jù)以幀格式傳輸，幀是包含多個數(shù)據(jù)比特位的邏輯數(shù)據(jù)單元，通常由控制信息和傳輸數(shù)據(jù)兩部分組成。常用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是面向比特的串行同步通信協(xié)議----同步數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議/高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（sdlc/hdlc）。
3．網(wǎng)絡層（network layer）
網(wǎng)絡層完成站點間邏輯連接的建立和維護，負責傳輸數(shù)據(jù)的尋址，提供網(wǎng)絡各站點間進行數(shù)據(jù)交換的方法，完成傳輸數(shù)據(jù)的路由選擇和信息交換的有關操作。網(wǎng)絡層的主要功能是報文包的分段、報文包阻塞的處理和通信子網(wǎng)內(nèi)路徑的選擇。常用的網(wǎng)絡層協(xié)議有x.25分組協(xié)議和ip協(xié)議。
4. 傳輸層（transport layer）
傳輸層是向會話層提供一個可靠的端到端（end-to-end）的數(shù)據(jù)傳送服務。傳輸層的信號傳送單位是報文（message），它的主要功能是流量控制、差錯控制、連接支持。典型的傳輸層協(xié)議是因特網(wǎng)tcp/ip協(xié)議中的tcp協(xié)議。
5．會話層（session layer）
兩個表示層用戶之間的連接稱為會話，對應會話層的任務就是提供一種有效的方法，組織和協(xié)調(diào)兩個層次之間的會話，并管理和控制它們之間的數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡下載中的斷點續(xù)傳就是會話層的功能。
6．表示層（presentation layer）
表示層用于應用層信息內(nèi)容的形式變換，如數(shù)據(jù)加密/解密、信息壓縮／解壓和數(shù)據(jù)兼容，把應用層提供的信息變成能夠共同理解的形式。
7．應用層（application layer）
應用層作為參考模型的最高層，為用戶的應用服務提供信息交換，為應用接口提供操作標準。七層模型中所有其它層的目的都是為了支持應用層，它直接面向用戶，為用戶提供網(wǎng)絡服務。常用的應用層服務有電子郵件（e-mail）、文件傳輸（ftp）和web服務等。
osi 7層模型中，除了物理層和物理層之間可直接傳送信息外，其它各層之間實現(xiàn)的都是間接的傳送。在發(fā)送方計算機的某一層發(fā)送的信息，必須經(jīng)過該層以下的所有低層，通過傳輸介質(zhì)傳送到接收方計算機，并層層上送直至到達接收方中與信息發(fā)送層相對應的層。
osi 7層參考模型只是要求對等層遵守共同的通信協(xié)議，并沒有給出協(xié)議本身。osi 7層協(xié)議中，高4層提供用戶功能，低3層提供網(wǎng)絡通信功能。
二、ieee802通信標準
ieee802通信標準是ieee（國際電工與電子工程師學會）的802分委員會從1981年至今頒布的一系列計算機局域網(wǎng)分層通信協(xié)議標準草案的總稱。它把osi參考模型的底部兩層分解為邏輯鏈路控制子層（llc）、媒體訪問子層（mac）和物理層。前兩層對應于osi模型中的數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)鏈路層是一條鏈路（link）兩端的兩臺設備進行通信時所共同遵守的規(guī)則和約定。
ieee802的媒體訪問控制子層對應于多種標準，其中最常用的為三種，即帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問（csma/cd）協(xié)議、令牌總線（token bus）和令牌環(huán)（token ring）。
1．csma/cd協(xié)議
csma/cd（carrier-sense multiple access with collision detection）通信協(xié)議的基礎是xerox公司研制的以太網(wǎng)（ethernet），各站共享一條廣播式的傳輸總線，每個站都是平等的，采用競爭方式發(fā)送信息到傳輸線上。當某個站識別到報文上的接收站名與本站的站名相同時，便將報文接收下來。由于沒有專門的控制站，兩個或多個站可能因同時發(fā)送信息而發(fā)生沖突，造成報文作廢，因此必須采取措施來防止沖突。
發(fā)送站在發(fā)送報文之前，先監(jiān)聽一下總線是否空閑，如果空閑，則發(fā)送報文到總線上，稱之為“先聽后講”。但是這樣做仍然有發(fā)生沖突的可能，因為從組織報文到報文在總線上傳輸需一段時間，在這一段時間內(nèi)，另一個站通過監(jiān)聽也可能會認為總線空閑并發(fā)送報文到總線上，這樣就會因兩站同時發(fā)送而發(fā)生沖突。
為了防止沖突，可以采取兩種措施：一種是發(fā)送報文開始的一段時間，仍然監(jiān)聽總線，采用邊發(fā)送邊接收的辦法，把接收到的信息和自己發(fā)送的信息相比較，若相同則繼續(xù)發(fā)送，稱之為“邊聽邊講”；若不相同則發(fā)生沖突，立即停止發(fā)送報文，并發(fā)送一段簡短的沖突標志。通常把這種“先聽后講”和“邊聽邊講”相結合的方法稱為 csma/cd，其控制策略是競爭發(fā)送、廣播式傳送、載體監(jiān)聽、沖突檢測、沖突后退和再試發(fā)送；另一種措施是準備發(fā)送報文的站先監(jiān)聽一段時間，如果在這段時間內(nèi)總線一直空閑，則開始作發(fā)送準備，準備完畢，真正要將報文發(fā)送到總線上之前，再對總線作一次短暫的檢測，若仍為空閑，則正式開始發(fā)送；若不空閑，則延時一段時間后再重復上述的二次檢測過程。
2．令牌總線
令牌總線是ieee802標準中的工廠媒質(zhì)訪問技術，其編號為802.4。 它吸收了gm公司支持的map（manufacturing automation protocol，即制造自動化協(xié)議）系統(tǒng)的內(nèi)容。
在令牌總線中，媒體訪問控制是通過傳遞一種稱為令牌的特殊標志來實現(xiàn)的。按照邏輯順序，令牌從一個裝置傳遞到另一個裝置，傳遞到最后一個裝置后，再傳遞給第一個裝置，如此同而復始，形成一個邏輯環(huán)。令牌有“空”、“忙”兩個狀態(tài)，令牌網(wǎng)開始運行時，由指定站產(chǎn)生一個空令牌沿邏輯環(huán)傳送。任何一個要發(fā)送信息的站都要等到令牌傳給自己，判斷為“空”令牌時才發(fā)送信息。發(fā)送站首先把令牌置成“忙”，并寫入要傳送的信息、發(fā)送站名和接收站名，然后將載有信息的令牌送入環(huán)網(wǎng)傳輸。令牌沿環(huán)網(wǎng)循環(huán)一周后返回發(fā)送站時，信息已被接收站拷貝，發(fā)送站將令牌置為“空”，送上環(huán)網(wǎng)繼續(xù)傳送，以供其它站使用。如果在傳送過程中令牌丟失，由監(jiān)控站向網(wǎng)中注入一個新的令牌。
令牌傳遞式總線能在很重的負荷下提供實時同步操作，傳送效率高，適于頻繁、較短的數(shù)據(jù)傳送，因此它最適合于需要進行實時通信的工業(yè)控制網(wǎng)絡。
3．令牌環(huán)
令牌環(huán)媒質(zhì)訪問方案是ibm開發(fā)的，它在ieee802標準中的編號為802.5，它有些類似于令牌總線。在令牌環(huán)上，最多只能有一個令牌繞環(huán)運動，不允許兩個站同時發(fā)送數(shù)據(jù)。令牌環(huán)從本質(zhì)上看是一種集中控制式的環(huán)，環(huán)上必須有一個中心控制站負責網(wǎng)的工作狀態(tài)的檢測和管理。