OSI參考模型OSI分層及各層功能

時(shí)間：2022-02-17 09:30:02 | 來源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-02-17 09:30:02 來源：信息時(shí)代

分層

物理層：是OSI參考模型的最低層，也就是第1層。它建立在物理通信介質(zhì)的基礎(chǔ)上，作為系統(tǒng)和通信介質(zhì)的接口，提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則。主要功能是完成相鄰節(jié)點(diǎn)之間原始比特（bit）流的傳輸。
OSI的體系結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)鏈路層：是OSI參考模型的第2層。主要功能是如何在不可靠的物理線路上進(jìn)行數(shù)據(jù)的可靠傳輸，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)相鄰節(jié)點(diǎn)之間可靠的數(shù)據(jù)通信。

網(wǎng)絡(luò)層：是OSI參考模型的第3層。主要功能是完成網(wǎng)絡(luò)中端到端（主機(jī)到主機(jī)）的報(bào)文傳輸。它使用數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)并進(jìn)而向傳輸層提供自己的功能服務(wù)。

傳輸層：是OSI參考模型的第4層。OSI/RM模型經(jīng)常被分為高層（4~7層）和低層（1~3層）。傳輸層與低層相連，作為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)的橋梁，使得高層實(shí)體在數(shù)據(jù)交互過程中不受低層技術(shù)的影響。主要功能是完成網(wǎng)絡(luò)中不同主機(jī)上的用戶進(jìn)程之間的可靠數(shù)據(jù)通信。

會(huì)話層：是OSI參考模型的第5層。主要功能是負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間建立和維持通信。'會(huì)話'是指在兩個(gè)實(shí)體之間建立交互式連接，常用于表示終端與主機(jī)之間的通信。

表示層：是OSI參考模型的第6層。主要功能是用于處理所有與數(shù)據(jù)表示和傳輸有關(guān)的問題，如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、加密和壓縮等。其目的在于解決不同計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)所使用的格式和數(shù)據(jù)表示的差別。它向應(yīng)用層（它的上一層）提供的服務(wù)包括：數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)格式化、語法選擇、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)等。

應(yīng)用層：是OSI參考模型的第7層，也就是最高層。主要功能是負(fù)責(zé)兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程之間的通信，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供專用的程序。

數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，從第七層傳到第一層，接收數(shù)據(jù)則相反。

上三層總稱應(yīng)用層，用來控制軟件方面。下四層總稱數(shù)據(jù)流層，用來管理硬件。

數(shù)據(jù)在發(fā)至數(shù)據(jù)流層的時(shí)候?qū)⒈徊鸱帧?br>
在傳輸層的數(shù)據(jù)叫段，網(wǎng)絡(luò)層叫包，數(shù)據(jù)鏈路層叫幀，物理層叫比特流，這樣的叫法叫PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）
OSI模型

各層功能

1物理層(PhysicalLayer)

物理層處于最底層，是整個(gè)開放系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。這一層負(fù)責(zé)傳送比特流，它從第二層數(shù)據(jù)鏈路層(DDL)接收數(shù)據(jù)幀，并將幀的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容串行發(fā)送（每次發(fā)送1個(gè)比特），然后這些數(shù)據(jù)流被傳輸給DLL重新組合成數(shù)據(jù)幀。物理層定義了實(shí)際的機(jī)械規(guī)范和電子數(shù)據(jù)比特流，包括電壓大小、電壓變動(dòng)以及代表'1'和'0'的電平定義。該層還包括了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率、最大距離和物理接頭。從表面上看，物理層只能看見0和1，它沒有一種機(jī)制確定自己所傳輸比特流的含義，而只與電信號(hào)技術(shù)和光信號(hào)技術(shù)的物理特征相關(guān)。這些特征包括用于傳輸信號(hào)電流的電壓、介質(zhì)類型以及阻抗特征，甚至包括用于終止介質(zhì)的連接器的物理形狀。

物理層只是一個(gè)功能模型，包括一種將信號(hào)放到傳輸介質(zhì)上并從介質(zhì)上收到信號(hào)的處理過程和機(jī)制，而不包括產(chǎn)生和發(fā)送通訊數(shù)據(jù)信號(hào)的整套機(jī)制。

2數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)

OSI參考模型的第二層稱為數(shù)據(jù)鏈路層(DLL)。與其它層一樣，它負(fù)責(zé)發(fā)送和接收。在發(fā)送方，DLL負(fù)責(zé)將指令、數(shù)據(jù)等包裝到幀中。幀(frame)是DLL層生成的結(jié)構(gòu)，包含足夠的信息，確保數(shù)據(jù)安全地通過本地局域網(wǎng)到達(dá)目的地。安全發(fā)送意味著數(shù)據(jù)幀完整無缺地到達(dá)目的地。所以，幀中必須包含一種機(jī)制用于保證傳送過程中內(nèi)容的完整性。

為確保數(shù)據(jù)傳送完整安全到達(dá)，必須要做到兩點(diǎn)：①每個(gè)幀完整無缺地被目標(biāo)節(jié)點(diǎn)收到時(shí)，源節(jié)點(diǎn)必須收到一個(gè)響應(yīng)；在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)出收到幀的響應(yīng)之前，必須驗(yàn)證幀內(nèi)容的完整性。

很多情況會(huì)導(dǎo)致幀不能發(fā)送到達(dá)目標(biāo)或在傳輸過程中被破壞。因此，DLL的另一個(gè)職責(zé)是重新組織從物理層收到的數(shù)據(jù)比特流。如果幀的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容都被發(fā)出，DLL就不重建一個(gè)幀，而是緩存收到的比特流直到它們構(gòu)成一個(gè)完整的幀。任何類型的通信都要求有第一層和第二層的參與，不管是局域網(wǎng)(LAN)還是廣域網(wǎng)(WAN)都是如此。

3網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）

網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)在源機(jī)器和目標(biāo)機(jī)器之間建立其使用的路由。該層沒有任何錯(cuò)誤檢測(cè)和修正機(jī)制，因此，必須依賴于由DLL提供的可靠傳輸服務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)層用于本地LAN網(wǎng)段計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信建立，能實(shí)現(xiàn)這樣的功能，是因?yàn)樗凶约旱穆酚傻刂方Y(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與第二層機(jī)器地址是分開的。這稱為路由協(xié)議，包括IP、Novell公司的IPX以及AppleTalk協(xié)議。

4傳輸層（TransportLayer）

傳輸層提供類似DLL所提供的服務(wù)，也是保證數(shù)據(jù)在端端之間完整傳輸。與DLL不同，傳輸層在本地LAN網(wǎng)段之上提供這種服務(wù)，它可以檢測(cè)到路由器丟棄的包，并自動(dòng)產(chǎn)生重新傳輸請(qǐng)求。傳輸層的另一項(xiàng)重要功能就是將亂序收到的數(shù)據(jù)包重新排序。數(shù)據(jù)包亂序有很多原因，例如，這些包通過網(wǎng)絡(luò)的路徑可能不同，或者有些在傳輸過程中被破壞。傳輸層可以識(shí)別數(shù)據(jù)包的最初順序，并在將這些包傳遞給會(huì)話層前將其恢復(fù)成發(fā)送時(shí)的順序。

傳輸層是一個(gè)過渡性的層次。它下面的3層主要處理網(wǎng)絡(luò)通信。發(fā)送方和接收方之間的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須執(zhí)行協(xié)議，以確保信息準(zhǔn)確有效地傳輸。傳輸層及其上面的3個(gè)層為用戶提供各種服務(wù)。它們主要發(fā)送和接收節(jié)點(diǎn)，確保信息正確到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，并回應(yīng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)。

傳輸層提供可靠有效的網(wǎng)絡(luò)連接。它允許上面的3個(gè)層次不受實(shí)際網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)限制地執(zhí)行各自的任務(wù)。同時(shí)，它依靠下面的3個(gè)層次控制實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)操作，并監(jiān)督信息從源節(jié)點(diǎn)出發(fā)，最終到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。傳輸層最主要的職責(zé)在于為會(huì)話層提供網(wǎng)絡(luò)線路，即傳輸線路。

5會(huì)話層（SessionLayer）

OSI會(huì)話層主要是用于管理兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接間的通信流。通信流稱為會(huì)話，它決定了通信是單工還是雙工，保證了它完成一個(gè)請(qǐng)求之后接受一個(gè)新請(qǐng)求。

會(huì)話層允許不同主機(jī)上的應(yīng)用程序進(jìn)行會(huì)話，或建立虛連接。例如，用戶登錄到某個(gè)遠(yuǎn)程系統(tǒng)，并與之交換信息時(shí)，會(huì)話層管理這一進(jìn)程，控制哪一方有權(quán)發(fā)送信息，哪一方必須接收信息。這其實(shí)是一種同步機(jī)制。

會(huì)話層也處理差錯(cuò)恢復(fù)。允許用戶在一個(gè)長信息流中插入檢查點(diǎn)。若文件傳輸過程中網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，只要將最后一個(gè)檢查點(diǎn)以后的數(shù)據(jù)續(xù)傳。

用戶層次上的單一事務(wù)機(jī)制也是由會(huì)話層實(shí)現(xiàn)的。例如，從數(shù)據(jù)庫中刪去一個(gè)記錄，這在用戶看來只是個(gè)單一操作，但實(shí)際上它包括幾個(gè)步驟。首先需找到這個(gè)記錄，然后修改指針和地址，可能還需修改索引或散列表，最后完成刪除動(dòng)作。如果是通過網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)庫，在刪除開始前，會(huì)話層必須確保所有低級(jí)操作已經(jīng)完成。如果這些數(shù)據(jù)操作只是簡(jiǎn)單地按照接收順序依次執(zhí)行，網(wǎng)絡(luò)一旦發(fā)生故障，勢(shì)必破壞數(shù)據(jù)的完整性。

6表示層（PresentationLayer）

表示層負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)編碼方式。不是所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都使用相同的數(shù)據(jù)編碼方式，表示層就是在可能不兼容的數(shù)據(jù)編碼方式如ASCII和EBCDIC間提供翻譯。表示層用于浮點(diǎn)格式間的調(diào)整轉(zhuǎn)換，并提供加密解密服務(wù)。

表示層以用戶可理解的格式為上層用戶提供必要的數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)使用不同的數(shù)字和字符格式時(shí)，表示層可在這兩種不同的數(shù)據(jù)格式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使用戶感覺不到這種差別。數(shù)據(jù)與信息之間的差異是表示層需要解決的問題，因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)支持下，用戶可以交換的只是信息，而不是原始的比特流。

表示層也具有保證數(shù)據(jù)安全的功能，如加密解密都是在表示層。在把數(shù)據(jù)交給低層傳送前，先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；另一端的表示層負(fù)責(zé)在收到數(shù)據(jù)后解密。對(duì)于侵權(quán)問題嚴(yán)重的廣域網(wǎng)來說，這一技術(shù)特別重要。

7應(yīng)用層（ApplicationLayer）

OSI參考模型的最頂層是應(yīng)用層，雖稱為應(yīng)用層，但它并不包含任何應(yīng)用，而只在應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)間提供接口。這一層可以看成是初始化通信會(huì)話的起因。例如，郵件客戶可能會(huì)發(fā)出從郵件服務(wù)器檢索新消息的請(qǐng)求，客戶端應(yīng)用自動(dòng)向與之相關(guān)的第七層協(xié)議發(fā)出請(qǐng)求，并產(chǎn)生通信會(huì)話，從而獲取所需要的文件。

應(yīng)用層直接與用戶和應(yīng)用程序相聯(lián)系，為用戶提供電子郵件、文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄和資源定位等服務(wù)，但它并不等同于一個(gè)應(yīng)用程序。例如，一方的應(yīng)用層能夠直接傳送文件給另一方的應(yīng)用層，但不管低層網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是否相同。另外，應(yīng)用層也定義了一些協(xié)議集，以支持通過全屏幕文字編輯器方式模擬各種不同類型的終端。

對(duì)等層（虛擬通信）