1、OSI 七层模型基础知识及各层常见应用 OSI Open Source Initiative（简称 OSI，有译作开放源代码促进会、开放原始码组织）是一个旨在推动开源软件发展的非盈利组织。 OSI 参考模型（ OSI/RM）的全称是开放 系统互连参考模型（ Open System Interconnection Reference Model， OSI/RM），它是由国际标准化组织 ISO 提出的一个网络系统互连模 型。它是网络技术的基础，也是分析、评判各种网络技术的依据，它揭开了网络的神秘面纱，让其有理可依，有据可循。 一、 OSI 参考模型知识要点 图表 1： OSI 模型基础知识速览 模
2、型把网络通信的工作分为 7 层。 1 至 4 层被认为是低层，这些层与数据移动密切相关。 5 至 7 层是高层，包含应用程序级的数据。每一层负责一项具体的工作，然后把数据传送到下一层。由低到高具体分为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 第 7 层应用层 直接对应用程序提供服务，应用程序可以变化，但要包括电子消息 传输 名称 协议 传输基本单位 常用设备 功能 应用层 HTTP、 FTP、 Telnet、 SMTP、POP3、 DNS 报文 为用户应用程序提供服务接口 表示层 报文 :统一数据传输格式 会话层 报文 建立会话关系 传输层 HDLC 数据段 提供可靠的端
3、到端服务， 面向连接或者无连接 网络层 TCP、 UDP、 IP、 ARP、 RARP 报文分组 路由器 基于 IP 地址的路由选路传输数据 数据链路层 HDLC 帧 二层交换机、网桥 、网卡 建立相邻节点数据链路传输 物理层 比特流 中继器、集线 器 网线 (1)提供传输数据的物理通路 (2)传输数据 第 6 层表示层 格式化数据，以便为应用程序提供通用接口。这可以包括 加密 服务 第 5 层会话层 在两个节点之间建立端连接。此服务包括建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设置，尽管可以在层 4 中处理双工方式 第 4 层传输层 常规数据递送面向连接或无连接。包括全双工或半双工、 流控制和
4、错误恢复服务 第 3 层网 络层 本层通过寻址来建立两个节点之间的连接，它包括通过互连网络来路由和中继数据 第 2 层数据链路层 在此层将数据分帧，并处理流控制。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址 第 1 层物理层 原始比特流的传输 电子信号传输和硬件接口数据发送时，从第七层传到第一层，接受方则相反。 各层对应的典型设备如下： 应用层 . 计算机：应用程序，如 FTP， SMTP， HTTP 表示层 . 计算机：编码方式，图像编解码、 URL 字段传输编码 会话层 . 计算机：建立会话， SESSION 认证、断点续传 传输层 . 计算机：进程和端口 网络层 网络： 路由器 ，防火墙、多层 交换机
5、 数据链路层 . 网络：网卡，网桥，交换机 物理层 网络：中继器，集线器、网线、 HUB 二、 OSI 基础知识 OSI/RM 参考模型的提出 世界上第一个网络体系结构由 IBM 公司提出（ 74 年， SNA），以后其他公司也相继提出自己的网络体系结构如： Digital 公司的 DNA，美国国 防部的 TCP/IP 等，多种网络体系结构并存，其结果是若采用 IBM 的结构，只能选用 IBM 的产品，只能与同种结构的网络互联。 为了促进计算机网络的发展，国际标准化组织 ISO于 1977 年成立了一个委员会，在现有网络的基础上，提出了不基于具体机型、操作系统或公司的网络体系结构，称为开放系统
6、互联模型（ OSI 参考， open system interconnection） OSI 的设计目的 OSI 模型的设计目的是成为一个所有销售商都能实现的开放网路模型，来克服使用众多私有网络模型所带来的困难和低效性。 OSI 是在一个备受尊敬的国际标准团体的参与下完成的，这个组织就是 ISO（国际标准化组织）。什么是 OSI， OSI 是 Open System Interconnection 的缩写，意为开放式系统互联参考模型。在 OSI 出现之前，计算机网络中存在众多的体系结构，其中以 IBM 公司的 SNA(系统网络体系结构 )和 DEC 公司的 DNA(Digital Networ
7、k Architecture)数字网络体系结构最为著名。为了解决不同体系结构的网络的互联问题，国际标准化组织 ISO(注意不要与 OSI搞混）于 1981年制定了开放系统互连参考模型（ Open System Interconnection Reference Model， OSI/RM）。这个模型把网络通信的工作分为 7 层 ,它们由低到高分别是物理层（ Physical Layer),数据链路层（ Data Link Layer),网络层 (Network Layer),传输层（ Transport Layer),会话层（ Session Layer），表示层（ Presentation
8、Layer)和应用层（ Application Layer)。第一层到第三层属于 OSI 参考模型的低三层，负责创建网络通信连接的链路；第四层到第七层为 OSI 参考模型的高四层，具体负责端到端的数据通信。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，而网络通信则可以自上而下（在发送端）或者自下而上（在接收端）双向进行。当然并不是每一通信都需要经过 OSI 的全部七层，有的甚至只需要双方对应的某一层即可。物理接口之间的转接，以及中继器与中继器之间的连接 就只需在物理层中进行即可；而路由器与路由器之间的连接则只需经过网络层以下的三层即可。总的来说，双方的通信是在对等层次
9、上进行的，不能在不对称层次上进行通信。 OSI 标准制定过程中采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题，这就是分层的体系结构办法。在 OSI 中，采用了三级抽象，既体系结构，服务定义，协议规格说明。 OSI 划分层次的原则 网络中各结点都有相同的层次 不同结点相同层次具有相同的功能 同一结点相邻层间通过接口通信 每一层可以使 用下层提供的服务，并向上层提供服务 不同结点的同等层间通过协议来实现对等层间的通信 OSI/RM 分层结构 对等层实体间通信时信息的流动过程 对等层通信的实质： 对等层实体之间虚拟通信 ;下层向上层提供服务 ;实际通信在最底层完成在发送方数据由最高层
10、逐渐向下层传递 ,到接收方数据由最低层逐渐向高层传递 . 协议数据单元 PDU SI 参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元(PDU,Protocol Data Unit)。 而传输 层及以下各层的 PDU 另外还有各自特定的名称： 传输层 数据段（ Segment） 网络层 分组（数据包）（ Packet） 数据链路层 数据帧（ Frame） 物理层 比特（ Bit） 三、 OSI 的七层结构 第一层：物理层（ PhysicalLayer) 规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。具体地讲，机械特性规定了网络连接时所需接插件的规
11、格尺寸、引脚数量和排列情况等；电气特性规定了在物理连接上传输 bit 流时线路上信号电平 的大小、阻抗匹配、传输速率距离限制等；功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义，即定义了 DTE和 DCE 之间各个线路的功能；过程特性定义了利用信号线进行 bit 流传输的一组操作规程，是指在物理连接的建立、维护、交换信息时， DTE 和 DCE 双方在各电路上的动作系列。 在这一层，数据的单位称为比特（ bit）。 属于物理层定义的典型规范代表包括： EIA/TIA RS-232、 EIA/TIA RS-449、 V.35、RJ-45 等。 物理层的主要功能 : 为数据端设备提供传送数据的通路 ,数
12、据通路可以是一个物理媒体 ,也可以是多个物理媒体连接而成 .一次完整的数据传输 ,包括激活物理连接 ,传送数据 ,终止物理连接 .所谓激活 ,就是不管有多少物理媒体参与 ,都要在通信的两个数据终端设备间连接起来 ,形成一条通路 . 传输数据 .物理层要形成适合数据传输需要的实体 ,为数据传送服务 .一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的带宽 (带宽是指每秒钟内能通过的比特 (BIT)数 ),以减少信道上的拥塞 .传输数据的方式能满足点到点 ,一点到多点 ,串行或并行 ,半双工或全双工，同步或异步传输的需要 . 完成物 理层的一些管理工作 . 物理层的主要设备：中继器、集线器。 产品代
13、表： TP-LINK TL-HP8MU 集线器 第二层：数据链路层（ DataLinkLayer) 在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧（ Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。 数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。 在这一层，数据的单位称为帧（ frame） 。 数据链路层协议的代表包括： SDLC、 HDLC、 PPP、 STP、帧中继等。 链路层的主要功能： 链路层是为网络层提供数据传送服务的 ,这种服务要依靠本层具备的功能来实现。链路层应具备如下功能 : 链路连接的建立，拆除，分离。
