OSI模型

OSI是一個定義良好的協(xié)議規(guī)范集，并有許多可選部分完成類似的任務(wù)。

它定義了開放系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、層次之間的相互關(guān)系以及各層所包括的可能的任務(wù)。是作為一個框架來協(xié)調(diào)和組織各層所提供的服務(wù)。

但是OSI參考模型并沒有提供一個可以實現(xiàn)的方法，而是描述了一些概念，用來協(xié)調(diào)進(jìn)程間通信標(biāo)準(zhǔn)的制定。即OSI參考模型并不是一個標(biāo)準(zhǔn)，而是一個在制定標(biāo)準(zhǔn)時所使用的概念性框架。

事實上的標(biāo)準(zhǔn)是TCP/IP參考模型

OSI/RM協(xié)議是由ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)制定的，它有三個基本的功能:提供給開發(fā)者一個必須的、通用的概念以便開發(fā)完善、可以用來解釋連接不同系統(tǒng)的框架。

OSI將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(architecture)劃分為以下七層:

物理層: 將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可通過物理介質(zhì)傳送的電子信號 相當(dāng)于

郵局中的搬運工人

數(shù)據(jù)鏈路層: 決定訪問網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的方式

在此層將數(shù)據(jù)分幀，并處理流控制。本層 指定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并提供硬件尋 址。相當(dāng)于郵局中的裝拆箱工人

網(wǎng)絡(luò)層: 使用權(quán)數(shù)據(jù)路由經(jīng)過大型網(wǎng)絡(luò) 相當(dāng)于郵局中的排序工人

傳輸層: 提供終端到終端的可靠連接 相當(dāng)于公司中跑郵局的送信職員

會話層: 允許用戶使用簡單易記的名稱建立連接 相當(dāng)于公司中收寄信、寫信封與拆信封的秘書

表示層: 協(xié)商數(shù)據(jù)交換格式 相當(dāng)公司中簡報老板、替老板寫信的助理

應(yīng)用層: 用戶的應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的接口老板

1、應(yīng)用層協(xié)議

應(yīng)用層協(xié)議工作在OSI模型的上層，提供應(yīng)用程序間的交換和數(shù)據(jù)交換。比較常用的應(yīng)用層協(xié)議有:

SMTP (simple Mail Transfer Protocol，簡單郵件傳輸協(xié)議)

BOOTP(Boot trap.Protocol)

FTP (File Transfer Protocol，文件傳輸協(xié)議)

HTTP(Hypertext Transfer Protocol，超文本傳輸協(xié)議)

AFP (Apple Talk文件協(xié)議)--Apple公司的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族，用于交換文件

SNMP (Simple Network Management Protocol)

SMB (Server Message Block Protocol)

TFTP(簡單文件傳輸協(xié)議)

X.500

NCP (NetWare Core Protocol)

NFS (Network File System)

telnet

dns

2、傳輸層協(xié)議

傳輸層協(xié)議提供計算機(jī)之間的通信會話，并確保數(shù)據(jù)在計算機(jī)之間可靠地傳輸。主要的傳輸層協(xié)議有:

TCP(Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議)

SPX(SequenCed Packet ExChange Protocol

NWL INK

ATP(AppleTalk Transaction Protocol)，NBP(名字綁定協(xié)議)

NetBEUI(NetBIOS Extended User Internet)

udp(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)

3、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議提供所謂的鏈路服務(wù)，這些協(xié)議可以處理尋址和路由信息、錯誤檢測和重傳請求。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括:

IP (Internet Protocol)

IPX (Internet work Packet Exchange)

NWLINK--微軟實現(xiàn)的 IPX/SPX

DDP (Datagram Delivery Protocol)

NetBEUI

X.25

Ethernet

arp

rarp

icmp

· IP協(xié)議對應(yīng)OSI模型的第三層-網(wǎng)絡(luò)層

· TCP協(xié)議對應(yīng)OSI模型的第四層傳輸層和第五層會話層的部分功能

· TCP/IP協(xié)議并不對網(wǎng)絡(luò)會話層(OSI模型第五層的一部分)發(fā)生的具體事情進(jìn)行假設(shè)，而OSI模型定義了集中多層標(biāo)準(zhǔn)化功能。

· TCP/IP協(xié)議并不對IP網(wǎng)絡(luò)層下的鏈路層再進(jìn)行分層協(xié)定，而OSI模型指定了兩個分層。

· 當(dāng)一個應(yīng)用程序需要的功能在TCP/IP協(xié)議中無法找到時，該應(yīng)用程序可以提供這些功能并調(diào)用。OSI模型假設(shè)每層的功能已經(jīng)定義好，一個應(yīng)用程序永遠(yuǎn)不會再調(diào)用自帶功能，因為各層之間的接口抽離了許多細(xì)節(jié)，可能無法實現(xiàn)調(diào)用。

(Physical Layer)

O S I 模型的最低層或第一層，該層包括物理連網(wǎng)媒介，如電纜連線連接器。物理層的協(xié)議產(chǎn)生并檢測電壓以便發(fā)送和接收攜帶數(shù)據(jù)的信號。在你的桌面P C 上插入網(wǎng)絡(luò)接口卡，你就建立了計算機(jī)連網(wǎng)的基礎(chǔ)。換言之，你提供了一個物理層。盡管物理層不提供糾錯服務(wù)，但它能夠設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸速率并監(jiān)測數(shù)據(jù)出錯率。網(wǎng)絡(luò)物理問題，如電線斷開，將影響物理層。 用戶要傳遞信息就要利用一些物理媒體，如雙絞線、同軸電纜等，但具體的物理媒體并不在OSI的7層之內(nèi)，有人把物理媒體當(dāng)做第0層，物理層的任務(wù)就是為它的上一層提供一個物理連接，以及它們的機(jī)械、電氣、功能和過程特性。如規(guī)定使用電纜和接頭的類型、傳送信號的電壓等。在這一層，數(shù)據(jù)還沒有被組織，僅作為原始的位流或電氣電壓處理，單位是比特。

(Datalink Layer)

O S I 模型的第二層，它控制網(wǎng)絡(luò)層與物理層之間的通信。它的主要功能是如何在不可靠的物理線路上進(jìn)行數(shù)據(jù)的可靠傳遞。為了保證傳輸，從網(wǎng)絡(luò)層接收到的數(shù)據(jù)被分割成特定的可被物理層傳輸?shù)膸?。幀是用來移動?shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)包，它不僅包括原始數(shù)據(jù)，還包括發(fā)送方和接收方的物理地址以及糾錯和控制信息。其中的地址確定了幀將發(fā)送到何處，而糾錯和控制信息則確保幀無差錯到達(dá)。如果在傳送數(shù)據(jù)時，接收點檢測到所傳數(shù)據(jù)中有差錯，就要通知發(fā)送方重發(fā)這一幀。 數(shù)據(jù)鏈路層的功能獨立于網(wǎng)絡(luò)和它的節(jié)點和所采用的物理層類型，它也不關(guān)心是否正在運行 Wo r d 、E x c e l 或使用I n t e r n e t。有一些連接設(shè)備，如交換機(jī)，由于它們要對幀解碼并使用幀信息將數(shù)據(jù)發(fā)送到正確的接收方，所以它們是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的。 數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer):在物理層提供比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上，建立相鄰結(jié)點之間的數(shù)據(jù)鏈路，通過差錯控制提供數(shù)據(jù)幀(Frame)在信道上無差錯的傳輸，并進(jìn)行各電路上的動作系列。 數(shù)據(jù)鏈路層在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸。該層的作用包括:物理地址尋址、數(shù)據(jù)的成幀、流量控制、數(shù)據(jù)的檢錯、重發(fā)等。 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。

(Network Layer)

O S I 模型的第三層，其主要功能是將網(wǎng)絡(luò)地址翻譯成對應(yīng)的物理地址，并決定如何將數(shù)據(jù)從發(fā)送方路由到接收方。 網(wǎng)絡(luò)層通過綜合考慮發(fā)送優(yōu)先權(quán)、網(wǎng)絡(luò)擁塞程度、服務(wù)質(zhì)量以及可選路由的花費來決定從一個網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點A 到另一個網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點B 的最佳路徑。由于網(wǎng)絡(luò)層處理路由，而路由器因為即連接網(wǎng)絡(luò)各段，并智能指導(dǎo)數(shù)據(jù)傳送，屬于網(wǎng)絡(luò)層。在網(wǎng)絡(luò)中，"路由"是基于編址方案、使用模式以及可達(dá)性來指引數(shù)據(jù)的發(fā)送。 網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)在源機(jī)器和目標(biāo)機(jī)器之間建立它們所使用的路由。這一層本身沒有任何錯誤檢測和修正機(jī)制，因此，網(wǎng)絡(luò)層必須依賴于端端之間的由D L L提供的可靠傳輸服務(wù)。 網(wǎng)絡(luò)層用于本地L A N網(wǎng)段之上的計算機(jī)系統(tǒng)建立通信，它之所以可以這樣做，是因為它有自己的路由地址結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與第二層機(jī)器地址是分開的、獨立的。這種協(xié)議稱為路由或可路由協(xié)議。路由協(xié)議包括I P、N o v e l l公司的I P X以及A p p l e Ta l k協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)層是可選的，它只用于當(dāng)兩個計算機(jī)系統(tǒng)處于不同的由路由器分割開的網(wǎng)段這種情況，或者當(dāng)通信應(yīng)用要求某種網(wǎng)絡(luò)層或傳輸層提供的服務(wù)、特性或者能力時。例如，當(dāng)兩臺主機(jī)處于同一個L A N網(wǎng)段的直接相連這種情況，它們之間的通信只使用L A N的通信機(jī)制就可以了(即OSI 參考模型的一二層)。

(Transport Layer)

O S I 模型中最重要的一層。傳輸協(xié)議同時進(jìn)行流量控制或是基于接收方可接收數(shù)據(jù)的快慢程度規(guī)定適當(dāng)?shù)陌l(fā)送速率。除此之外，傳輸層按照網(wǎng)絡(luò)能處理的最大尺寸將較長的數(shù)據(jù)包進(jìn)行強(qiáng)制分割。例如，以太網(wǎng)無法接收大于1 5 0 0 字節(jié)的數(shù)據(jù)包。發(fā)送方節(jié)點的傳輸層將數(shù)據(jù)分割成較小的數(shù)據(jù)片，同時對每一數(shù)據(jù)片安排一序列號，以便數(shù)據(jù)到達(dá)接收方節(jié)點的傳輸層時，能以正確的順序重組。該過程即被稱為排序。 工作在傳輸層的一種服務(wù)是 T C P / I P 協(xié)議套中的T C P (傳輸控制協(xié)議)，另一項傳輸層服務(wù)是I P X / S P X 協(xié)議集的S P X (序列包交換)。

(Session Layer)

負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中的兩節(jié)點之間建立、維持和終止通信。會話層的功能包括:建立通信鏈接，保持會話過程通信鏈接的暢通，同步兩個節(jié)點之間的對 話，決定通信是否被中斷以及通信中斷時決定從何處重新發(fā)送。 你可能常常聽到有人把會話層稱作網(wǎng)絡(luò)通信的"交通警察"。當(dāng)通過撥號向你的 I S P (因特網(wǎng)服務(wù)提供商)請求連接到因特網(wǎng)時，I S P 服務(wù)器上的會話層向你與你的P C 客戶機(jī)上的會話層進(jìn)行協(xié)商連接。若你的電話線偶然從墻上插孔脫落時，你終端機(jī)上的會話層將檢測到連接中斷并重新發(fā)起連接。會話層通過決定節(jié)點通信的優(yōu)先級和通信時間的長短來設(shè)置通信期限。

(Presentation Layer)

應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的翻譯官，在表示層，數(shù)據(jù)將按照網(wǎng)絡(luò)能理解的方案進(jìn)行格式化;這種格式化也因所使用網(wǎng)絡(luò)的類型不同而不同。 表示層管理數(shù)據(jù)的解密與加密，如系統(tǒng)口令的處理。例如:在 Internet上查詢你銀行賬戶，使用的即是一種安全連接。你的賬戶數(shù)據(jù)在發(fā)送前被加密，在網(wǎng)絡(luò)的另一端，表示層將對接收到的數(shù)據(jù)解密。除此之外，表示層協(xié)議還對圖片、視頻、文本等文件格式信息進(jìn)行解碼和編碼，例如MPEG和JPEG。

(Application Layer)

負(fù)責(zé)對軟件提供接口以使程序能使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。術(shù)語"應(yīng)用層"并不是指運行在網(wǎng)絡(luò)上的某個特別應(yīng)用程序 ，應(yīng)用層提供的服務(wù)包括文件傳輸、文件管理以及電子郵件的信息處理。

在數(shù)據(jù)發(fā)送到另一層時，都要分成數(shù)據(jù)包。

數(shù)據(jù)包是一個信息單位，作為一個整體，從網(wǎng)絡(luò)中的一個設(shè)備傳送給另一個設(shè)備。

1，數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)包包含了幾種不同類型的數(shù)據(jù):

信息，某種類的計算機(jī)控制數(shù)據(jù)和命令

會話控制代碼

數(shù)據(jù)包頭

數(shù)據(jù)

報尾

⒉ 創(chuàng)建數(shù)據(jù)包

數(shù)據(jù)包的創(chuàng)建過程是從OSI模型的應(yīng)用層開始的?？缇W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔⒁獜膽?yīng)用層開始，往下依次穿過各層。每層都對數(shù)據(jù)包進(jìn)行重新組裝，以增加自己的信息(信頭)。

物理層

物理層規(guī)定了激活、維持、關(guān)閉通信端點之間的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性以及過程特性。該層為上層協(xié)議提供了一個傳輸數(shù)據(jù)的物理媒體。

在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為比特(bit)。

屬于物理層定義的典型規(guī)范代表包括:EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。

數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸。該層的作用包括:物理地址尋址、數(shù)據(jù)的成幀、流量控制、數(shù)據(jù)的檢錯、重發(fā)等。

在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為幀(frame)。

數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。

網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)對子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由選擇。網(wǎng)絡(luò)層還可以實現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)際互連等功能。

在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為數(shù)據(jù)包(packet)。

網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的代表包括:IP、IPX、RIP、OSPF、ARP、RARP、ICMP、IGMP等。

傳輸層

傳輸層是第一個端到端，即主機(jī)到主機(jī)的層次。傳輸層負(fù)責(zé)將上層數(shù)據(jù)分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸。此外，傳輸層還要處理端到端的差錯控制和流量控制問題。

在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為數(shù)據(jù)段(segment)。

傳輸層協(xié)議的代表包括:TCP、UDP、SPX等。

會話層

會話層管理主機(jī)之間的會話進(jìn)程，即負(fù)責(zé)建立、管理、終止進(jìn)程之間的會話。會話層還利用在數(shù)據(jù)中插入校驗點來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。

表示層

表示層對上層數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行變換以保證一個主機(jī)應(yīng)用層信息可以被另一個主機(jī)的應(yīng)用程序理解。表示層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)的加密、壓縮、格式轉(zhuǎn)換等。

應(yīng)用層

應(yīng)用層為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口。

應(yīng)用層協(xié)議的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

開放系統(tǒng)互連參考模型為實現(xiàn)開放系統(tǒng)互連所建立的通信功能分層模型，簡稱OSI參考模型。其目的是為異種計算機(jī)互連提供一個共同的基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)框架，并為保持相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性和兼容性提供共同的參考。這里所說的開放系統(tǒng)，實質(zhì)上指的是遵循OSI參考模型和相關(guān)協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)互連的具有各種應(yīng)用目的的計算機(jī)系統(tǒng)。OSI參考模型如圖1所示。

OSI參考模型是計算機(jī)網(wǎng)路體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的產(chǎn)物。它的基本內(nèi)容是開放系統(tǒng)通信功能的分層結(jié)構(gòu)。這個模型把開放系統(tǒng)的通信功能劃分為七個層次，從鄰接物理媒體的層次開始，分別賦于1，2，……7層的順序編號，相應(yīng)地稱之為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。每一層的功能是獨立的。它利用其下一層提供的服務(wù)并為其上一層提供服務(wù)，而與其他層的具體實現(xiàn)無關(guān)。這里所謂的"服務(wù)"就是下一層向上一層提供的通信功能和層之間的會話規(guī)定，一般用通信原語實現(xiàn)。兩個開放系統(tǒng)中的同等層之間的通信規(guī)則和約定稱之為協(xié)議。通常把1~4層協(xié)議稱為下層協(xié)議，5~7層協(xié)議稱為上層協(xié)議。

1、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO在1979年建立了一個分委員會來專門研究一種用于開放系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，提出了開放系統(tǒng)互連OSI模型，這是一個定義連接異種計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)主體結(jié)構(gòu)。

2、OSI簡介：OSI采用了分層的結(jié)構(gòu)化技術(shù)，共分七層，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層。

3、OSI參考模型的特性：是一種異構(gòu)系統(tǒng)互連的分層結(jié)構(gòu)；提供了控制互連系統(tǒng)交互規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)骨架；定義一種抽象結(jié)構(gòu)，而并非具體實現(xiàn)的描述；不同系統(tǒng)中相同層的實體為同等層實體；同等層實體之間通信由該層的協(xié)議管理；相信層間的接口定義了原語操作和低層向上層提供的服務(wù)；所提供的公共服務(wù)是面向連接的或無連接的數(shù)據(jù)服務(wù)；直接的數(shù)據(jù)傳送僅在最低層實現(xiàn)；每層完成所定義的功能，修改本層的功能并不影響其他層。

4、物理層：提供為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需要的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性；有關(guān)的物理鏈路上傳輸非結(jié)構(gòu)的位流以及故障檢測指示。

5、數(shù)據(jù)鏈路層：在網(wǎng)絡(luò)層實體間提供數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的功能和過程；提供數(shù)據(jù)鏈路的流控。

6、網(wǎng)絡(luò)層：控制分組傳送系統(tǒng)的操作、路由選擇、擁護(hù)控制、網(wǎng)絡(luò)互連等功能，它的作用是將具體的物理傳送對高層透明。

7、傳輸層：提供建立、維護(hù)和拆除傳送連接的功能；選擇網(wǎng)絡(luò)層提供最合適的服務(wù)；在系統(tǒng)之間提供可靠的透明的數(shù)據(jù)傳送，提供端到端的錯誤恢復(fù)和流量控制。

8、會話層：提供兩進(jìn)程之間建立、維護(hù)和結(jié)束會話連接的功能；提供交互會話的管理功能，如三種數(shù)據(jù)流方向的控制，即一路交互、兩路交替和兩路同時會話模式。

9、表示層：代表應(yīng)用進(jìn)程協(xié)商數(shù)據(jù)表示；完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、格式化和文本壓縮。

10、應(yīng)用層：提供OSI用戶服務(wù)，例如事務(wù)處理程序、文件傳送協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理等。