互联网OSI七层模型

第1页：认识OSI了解网络为什么要分层“互联网”这个词相信大家都不陌生，因为大家几乎每天都在接触互联网，它已经完全融入到我们的日常生活当中。但你知道吗？互联网的各项应用，其实都是分层的，也就是很多网络达人口中的OSI七层模型。不了解吗？没关系，看过下面的介绍你就明白了，随笔者一起变身网络达人吧。什么是OSI？OSI参考模型（OSI/RM）的全称是开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel，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。网络应用为什么要分层？因为计算机网络中存在着众多的体系结构，例如IBM公司的SNA(系统网络体系结构，7层)和DEC公司的DNA(数字网络体系结构，3层)等。由于体系结构的差异化，使得网络产品出现了严重的兼容性问题，影响了网络的快速发展。为了解决这个问题，ISO于1984年正式颁布了OSIRM。这个模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。OSI七层模型OSI模型的最低层或第一层：物理层物理层包括物理连网媒介，实际上就是布线、光纤、网卡和其它用来把两台网络通信设备连接在一起的东西。它规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。虽然物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率。产品代表：TP-LINKTL-HP8MU集线器物理层定义的标准包括：EIA/TIARS-232、EIA/TIARS-449、V.35、RJ-45等。第2页：OSI二至四层数据移动的关键OSI模型的第二层：数据链路层数据链路层主要作用是控制网络层与物理层之间的通信。它保证了数据在不可靠的物理线路上进行可靠的传递。它把从网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧，保证了传输的可靠性。它的主要作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。它是独立于网络层和物理层的，工作时无需关心计算机是否正在运行软件还是其他操作。产品代表：D-LinkDES-1024D数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。OSI模型的第三层：网络层很多用户经常混淆2层和3层的相关问题，简单来说，如果你在谈论一个与IP地址、路由协议或地址解析协议（ARP）相关的问题，那么这就是第三层的问题。网络层负责对子网间的数据包进行路由选择，它通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中两个节点的最佳路径。另外，它还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。产品代表：TP-LINKTL-R4148网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。OSI模型的第四层：传输层传输层是OSI模型中最重要的一层，它是两台计算机经过网络进行数据通信时,第一个端到端的层次，起到缓冲作用。当网络层的服务质量不能满足要求时，它将提高服务，以满足高层的要求；而当网络层服务质量较好时，它只需进行很少的工作。另外，它还要处理端到端的差错控制和流量控制等问题，最终为会话提供可靠的,无误的数据传输。产品代表：NETGEARGS748TS传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。网络通信工作的低层（1-4层）我们已经了解了，一起去看看高层（5-7层）吧。第3页：关注OSI五至七层总结OSI模型的第五层：会话层会话层负责在网络中的两节点之间建立和维持通信，并保持会话获得同步，它还决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。OSI模型的第六层：表示层表示层的作用是管理数据的解密与加密，如常见的系统口令处理，当你的账户数据在发送前被加密，在网络的另一端，表示层将对接收到的数据解密。另外，表示层还需对图片和文件格式信息进行解码和编码。OSI模型的第七层：应用层简单来说，应用层就是为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口，包括文件传输、文件管理以及电子邮件等的信息处理。应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。会话层,表示层,应用层构成开放系统的高3层，它们为应用进程提供分布处理，对话管理,信息表示,恢复最后的差错等，它们每一层负责一项具体的工作，然后把数据传送到下一层。通过上面的介绍，相信你对OSI七层模型已经有了一定的了解，但是这些概念性的文字有点儿难懂，所以笔者引用了一段来自网络上的关于OSI七层模型的幽默描写，让OSI七层模型的概念变得简单明了。恋爱和OSImodel七层起初只是近距离地点对点无线收发爱的信号，乃物理层；然后就是通过某个媒体（比如一支花、一本书）将信号传输，乃数据链路层；开始有选择地分组分割发送和装配接收爱的信号，选择最佳的传送路径，乃网络层；拖手和接吻可谓传输层，确保信号顺利地传送到目的地；甜言蜜语与鸿雁往来属于会话层，包括名字查找和安全防护；订婚归于表示层，将信号格式转换进行爱的解释并加以巩固；结婚，当然是应用层，因为它提供了所有应用程序的直接支持。总结：OSI七层模型有效的解决了不同网络体系互连时所遇到的兼容性问题，它的出现减轻了网络的复杂程度，一旦网络发生故障，可迅速定位故障所处层次，便于查找和纠错；通过在各层上定义标准接口，它使同属一层的不同网络设备间能实现互操作；它还保证了各层之间的相对独立；而高层协议可以放在多种低层协议上运行，提高了网络的效率；因为每次更新都只需在一个层次进行，不受整体网络的制约，所以它的出现有效刺激了网络技术革新，它是网络技术发展的源动力。LAN和WAN的通信是由一种网络通信模型?开放系统互连(OSI)来指导的。OSI模型是两家标准化组织?国际标准化组织(ISO)和美国国家标准协会(ANSI)的产物。ISO代表了100多个国家在经济、人文、科学和技术标准上的发展，ANSI则与美国商界、政府机构和国际组织联手，建立了商业产品(包括网络和计算机产品在内)的标准。OSI模型于1974年开发，应用于LAN和WAN的通信，充分体现了为网络软件和硬件实施标准化做出的努力。多年以来，OSI模型通过以下几方面的功能促进了网络通信的发展：.使得不同类型的LAN和WAN间进行通信。.提供网络设备标准化，使得一家厂商的设备可与另一家厂商的设备进行通信。.使旧的网络设备可与新的网络设备通信，因此安装了新设备后，不必要更换原有设备，从而协助用户投资维持较长的一段时间。.对于网络内和网络间的通信，允许使用通用接口开发软硬件。.使世界范围内的网络通信成为可能，Internet就是一个显著的例子。虽然OSI模型比如今大多数网络设备都出现得早，但它不仅开创了相互合作的网络互连时代，而且不断地去容纳网络互连的新发展。它是一种严格的理论模型，并不是一特定的硬件设备或一套软件例程，而是厂商在设计硬件和软件时必须遵循的一套通信准则，就像是口语中的语法一样。OSI模型准则指出了：.网络设备之间如何联系，使用不同协议的设备如何通信。.网络设备如何获知何时传输或不传输数据。.如何安排、连接物理网络设备。.确保网络传输被正确接收的方法。.网络设备如何维持数据流的恒定速率。.电子数据在网络介质上如何表示。OSI模型由7个层组成，层层堆积：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每一层都处理某特定的通信任务，使用基于协议的通信来与协议栈的下一层交换数据。两个网络设备间的通信就是通过在每一设备的协议栈中上上下下来完成的。例如，有一工作站要与一服务器进行通信，任务从工作站的应用层开始，经由较低的层格式化某类信息，直至数据到达物理层，然后通过网络传输到服务器。服务器于协议栈的物理层获取信息，向上层发送信息以解释信息，直到到达应用层。每一层可用其名称称呼，也可用其在协议栈中的位置表明。例如，最底层可称为物理层或第1层。最底层执行的功能与物理通信相关，如构建帧、传输含有包的信号；中间层协调结点间的网络通信，如确保通信会话无中断、无差错地持续进行。最高层的工作直接影响软件应用和数据表示，包括数据格式化、加密以及数据与文件传输管理。总括起来，这些层称为协议栈。在后续章节中，我们将详细讨论这7个层。1、物理层OSI模型的最底层为物理层。包含以下各项：.数据传输介质(电线电缆、光纤、无线电波和微波)。.网络插头。.网络拓扑结构。.信令与编码方法。.数据传输设备。.网络接口。.信令出错检验。物理层使用的设备要传输、接收包含数据的信号，需负责产生、携带并检查电压。网络信号传输有模拟和数字两种。模拟传输可不断变化，如同具有正负级电压的波形。模拟传输应用的实例如普通无线电信号和电话信号，因为它们对于声音再生可以有无限的范围。与此类似，模拟电视和计算机的监视器可以在任一范围再现上百万种颜色。在使用模拟调制解调器进行通信的WAN中使用的便是模拟通信，例如，用户可以通过Internet服务提供商(ISP)利用该调制解调器进行Internet访问。在信号传输中，物理层处理数据传输速率，监控数据出错频率，并处理电压电平。物理网络问题，如通信电缆裂断、电磁干扰等均会影响物理层性能。附近的电力马达、高压线、照明设备和其他电气设备都会引起干扰。电磁干扰(ElectromagneticInterference，EMI)和无线电频率干扰(RadioFrequencyInterference，RFI)是物理层干扰的两大起因。风扇、电梯电动机、轻便加热器和空调设施等电力设备产生的磁场会产生电磁干扰；网络信号传输中要用到的电力设备(如有线电视部件、广播电视站、业余无线电报务器、荧光灯中的镇流设备、计算机或电视以及CB电台)将以相同的频率释放无线电波，而这种无线电波就是无线电频率干扰的起因。2、数据链路层LAN中数据链路层的作用是构造帧。每一帧均以特定的方式格式化，使得数据传输可以同步以将数据可靠地在结点间传送。这一层将格式化数据，以便作为帧编码为传输结点发送的电子信号，由接收结点解码，并检验错误。数据链路层创建了所谓的“数据链路帧”，包含着由地址和控制信息组成的域，如下所示：.帧的起始点(SOF)。.发送帧的设备的地址(源地址)。.接收帧的设备的地址(目标地址)。.管理或通信控制信息。.数据。.差错检验信息。.报尾(或称帧的末端)标识符。只要在两个结点间建立了通信，它们的数据链路层就在物理(通过物理层)和逻辑(通过协议)上连接起来了。通信首先由用于数据流定时的短信号集的传输建立。链接一确立，接收端的数据链路层就将信号解码为单独的帧。数据链路层检查接收的信号，以防接收到的数据重复、不正确或是接收不完整。如果检测到了错误，就要求从发送结点一帧接一帧地重新传输数据。数据链接错误检测过程由循环冗余校验(CyclicRedundancyCheck，CRC)处理。循环冗余校验(CRC)是一种错误检测方法，为帧中包含的整个信息域(SOF，寻址方法、控制信息、数据、CRC和EOF)计算出一个值。这个值由数据链路层插入到发送结点靠近帧的末端的位置上。当数据链路层将帧向上传送到上一层时，该值可确保帧是以接收时的顺序发送的。数据链路层包含两个重要的子层：逻辑链接控制(LogicLinkControl，LLC)和介质访问控制(MediaAccessControl，MAC)。LLC可对两个结点间的通信链接进行初始化，并防止链接的中断，从而确保了可靠的通信。而MAC则用来检验包含在每一帧中的地址信息。例如，工作站上的MAC子层检验工作站接收的每一个帧，如果帧的地址与工作站的地址相匹配，就将大多数网络设备都有自己唯一的地址，永久存在于设备的网络接口设备的芯片上。该地址称为设备地址或物理地址，以16进制进行编码，如0004AC8428DE。地址的前半部分指示特定的网络厂商；如果设备只有一个