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你知道 OSI 嗎?
發布日期:2022-06-06

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OSI 模型是國際標准化組織(ISO) 的開放系統互連項目的当前產品,由標識 ISO/IEC 7498-1 維護。

AVCoIP LLC 的咨詢解決方案架構師 Paul Zielie 提供了以下快照:

第 7 層:應用層爲應用程序提供 OSI 網絡服務,包括資源可用性和通信夥伴能力解析。這不是應用程序本身,而是應用程序的接口。

第 6 層:表示層在應用程序使用的格式和傳輸使用的格式之間轉換要通信的數據。這可能包括加密和壓縮。

第 5 層:會話層打開、管理、關閉並在需要時重新啓動通信夥伴之間的連接。Session 層負責遠端的認證和授權。

第 4 層:傳輸層負責在通信夥伴之間傳輸數據。將數據分成多個段並在傳輸後重新組合。爲同一主機(端口)之間的多個數據流提供尋址。可以提供帶有確認和糾錯的可靠傳輸(例如 TCP)或時間敏感的容錯數據(例如 UDP)的不可靠傳輸

第 3 層:網絡層負責 根據發現或編程的路由將封裝爲數據包的第 4 層分段路由到已尋址的遠程第 2 層網絡。爲組數據傳輸(廣播、組播、AnyCast)提供特殊的轉發規則,優先考慮流量服務質量(QoS)。在設定的跳數 (TTL) 之後丟棄丟失的數據包,對數據鏈路來說太大的分段並重新組裝。

第 2 層:數據鏈路層在同一本地網絡上的兩台主機之間傳輸數據。(如果數據已經通過第 3 層路由,則本地主機和路由器之間的傳輸發生在第 2 層。) 第 2 層分爲 2 個子層;封裝第 3 層數據並控制錯誤檢查的邏輯鏈路控制 (LLC)。媒體訪問控制 (MAC) 提供本地的、全球唯一的尋址和通過沖突檢測或其他方式傳輸的許可。

第 1 層:物理層包含網絡的電纜和連接器。負責通過傳輸介質發送和接收原始數據。定義電氣規格(引腳輸出、電壓、時序、調制等)和傳輸模式(單工、雙工、半雙工)。

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第 4 層潛水

AV 技術貢獻者 Phil Hippensteel 提供了以下內容: 傳輸層有兩種協議,  TCP 和 UDP. 在七層 OSI 模型的理論中,第 4 層(L4)負責端點之間的分割和傳遞。也就是說,它不關心段(消息)在兩個交換機或兩個路由器之間傳遞時會發生什麽。它關注最初如何發送以及最終如何接收。正如我們大多數人現在所了解的那樣,TCP 被稱爲可靠的,因爲它可以重新傳輸丟失的數據包。UDP 沒有這樣做的能力,因爲它不包含序列號以允許接收者確定數據包是否被丟棄。然而,TCP 不僅僅是重傳。TCP 可以執行流量控制以適應終端站之間的可用帶寬。它還可以檢測網絡中的擁塞狀態並減慢其傳輸速度,甚至完全停止傳輸。 

研究表明,當前檢測擁塞的方法不適用于 TCP。確實,它檢測到擁塞並重新傳輸丟失的段。但是,這也大大延遲了細分市場的交付。此外,它對擁塞的調整很慢。通常會丟棄數十或數百個數據包,而只有一個數據包會發出擁塞情況的信號。

因此,IT 方面的主要參與者引入了技術來試圖避免 TCP 的問題。一些,包括 TCP BBR、Google 的 QUIC 和 IETF(互聯網工程任務組)提出的主動隊列管理技術。在 AV 方面,SRT(安全可靠傳輸)也是一種通過使用 UDP獲得 TCP 目標的一些好處的方法。我建議 AV 專業人士研究每一個,因爲我們需要一段時間才能看到誰是贏家,誰是輸家。同時,這裏列出了要向每家提議使用這些技術的公司提出的關鍵問題列表。
• 如果我部署這項技術,有什麽好處?
• 我是否需要修改包含傳統 TCP/IP 協議栈(Windows、Apple、Linux 等)的現有設備?
• 這種技術是否正在走向行業標准化?
• 是否有任何與使用相關的許可或費用?

對于這些提議的技術中的每一種,如何在網絡上管理視頻取決于協議的工作方式。我們知道傳統的 TCP 遇到了麻煩。但哪些新提案可能會取代它?

第 3 層潛水

第 2 層與第 3 層之間的最大區別與尋址有關。

第三層是網絡層。OSI 聲明網絡層負責數據包轉發,包括通過中間路由器的路由。這是可能的,因爲它知道相鄰網絡節點的地址,它還管理服務質量 (QoS),識別本地主機域消息並將其轉發到傳輸層(第 4 層)。

要了解第 3 層,有助于了解其差異。QSC 系統組的 Scott Kalarchik 解釋說,第 2 層與第 3 層之間的巨大差異與尋址有關。他說,更好的是,將其視爲本地尋址與長途尋址。

“第 2 層網絡使用所謂的 MAC 地址(代表媒體訪問控制地址)在交換機上的本地區域周圍發送數據,”Kalarchik 寫道。“MAC 地址是本地、永久和唯一的名稱,用于設備—將其視爲您辦公室的樓層和房間號。交換機代表您辦公區域的門和走廊。第 3 層網絡使用 Internet 協議 (IP) 地址在使用路由器的大型網絡之間發送信息。此信息代表您物理世界中的虛擬地址,就像您的郵寄地址告訴郵遞員如何找到您一樣。IP 地址不是使用街道地址、街道名稱、城市、州和郵政編碼,而是使用這四組數字來縮小您在虛擬世界中的位置。路由器代表您的郵遞員,因爲他們處理信息的物理傳輸。”

例如:AES67是基于現有標准的第 3 層協議套件,旨在實現各種基于 IP 的音頻網絡標准之間的互操作性,例如 Ravenna、Livewire、Q-LAN和Dante。由于 Dante 使用 Internet 協議來管理音頻在網絡中的移動方式,因此它被稱爲第 3 層解決方案。

第 2 層潛水

第 2 層在音頻傳輸中尤爲重要,並用于 TCP/IP 的每個實現中。

Phil Hippensteel 提供了以下內容: 數據鏈路層,在音頻傳輸中尤爲重要,在 TCP/IP 的每個實現中都會用到。

第 2 層 (L2),OSI 模型的數據鏈路層位于物理層和網絡層之間。物理層主要負責在選擇的介質(有線、光纖或無線)上創建信號和定時。TCP/IP 中的網絡層是 IP 存在的地方。它最關鍵的功能是正確使用幾乎總是在軟件中創建的 IP 地址。數據鏈路層負責訪問物理介質、將比特流排列成帧、控制連接到介質的站點之間的流量以及檢測錯誤。由于 TCP/IP 中使用的主要數據鏈路技術是以太網,因此我們將重點介紹它的實現。然而,在廣域技術和數據中心,還有其他幾種方法在使用。

在構想 OSI 模型時,其創建者將 L2 分爲兩部分。上層負責向 IP 層發送和接收消息,稱爲邏輯鏈路控制 (LLC)。負責在物理媒體上發送和接收比特流的較低級別稱爲媒體訪問控制(MAC)。LLC 負責決定如何格式化流以及如何控制終端站之間的流量。此外,它還將報告傳輸過程中是否發生錯誤。但是,在以太網中,除了 Wi-Fi 之外,不使用流量控制。有線以太網的 MAC 層與無線以太網的 MAC 層不同。

隨着以太網從 10Mbps 發展到 10Gbps,有線以太網的 MAC 層沒有出現廣泛的變化。帧同步基于傳輸 56 個交替的 1 和 0,後跟字節 10101011。尋址一直基于我們稱爲 MAC 地址的 48 位物理地址。這樣,可以實現網橋和交換機的生成樹協議(STP)。STP 自動消除物理網絡中的環路,並確保每對站點之間只有一條路徑。同樣,MAC 地址允許實施最短路徑橋接 (SPB)。SPB 是網狀網絡的基礎,廣泛用于希望避免 IP 級多播問題的計算機中心和全球跨越網絡。 

在有線或無線以太網中,錯誤檢測是通過調用 CRC-32 的方法完成的。使用二進制算術將 32 位代碼劃分爲位流。剩余部分的長度始終爲 32 位,作爲錯誤校驗碼附加到帧中。最後,可以在 L2 內實現服務質量 (QOS) 級別或服務優先級。

那麽,在 L2 實現了流控、錯誤檢測和 QOS 等功能,工程師爲什麽不選擇在 IP 層 L3 做同樣的事情呢?最重要的原因是因爲這些功能可以在固件而不是軟件中完成。在幾乎所有情況下,這都會使它們的實施更有效率。

第 1 層潛水

支持 IP 流量的第 1 層基礎設施的穩健性將對您的 AV 信號性能質量發揮重要作用。

第一層經常被冷落,但它是所有其他人所依賴的物理基礎。支持 Panduit 基礎設施和 Atlona 視聽解決方案的商業戰略經理 Amy Hacker 添加了以下內容。

基礎設施的質量與通過設施的信號的健康和質量直接相關。電纜和連接性越好,客戶就越不需要擔心像素下降、模糊圖像和其他可減輕影響的視聽僞影。這在設施過渡到 IP 網絡時尤其重要,因爲 IP 網絡本質上對長距離移動高帶寬 4K/UHD/HDR 視頻流量更爲敏感,並且通常與來自其他應用程序的數據流量共享相同的基礎設施。

隨着越來越多的內容和兼容設備進入市場,更高分辨率的 4K/UHD 和 HDR 信號在商業 AV 環境中繼續激增。管理這些格式帶來的更大位深度、色域和帶寬要求(以及其他性能參數)的能力遠遠超出人們的想象。

AV 組件向 IP 的過渡以實現 AV over IP 傳輸也需要在規劃過程的早期考慮 AV 策略。AV 系統已成爲實際網絡部署的一部分,這需要與房間或建築建築師以及設計局域網的顧問進行更強的溝通。支持 IP 流量的第 1 層基礎設施的穩健性將對您的 AV 信號性能質量發揮重要作用。

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