计算机网络11--OSI参考模型

本页内容

1.OSI参考模型简介

2.OSI参考模型通信过程

3.OSI参考模型的数据封装

4.数据封装的意义

5.物理层

6.数据链路层

7.网络层

8.传输层

9.会话层

10.表示层

11.应用层

1.OSI参考模型简介

OSI=Open System Interconnection=开放系统互连

来历：是由国际标准化组织（ISO=International Organization for Standardization）于1984年提出的分层网络体系结构模型。

目的：它的作用是支持异构网络系统的互连互通，是异构网络系统互连的国际标准。

OSI参考模型将网络通信在功能上划分为7层，让我们来一睹它的真容：

2.OSI参考模型通信过程

中间系统=路由器、交换机等设备

对等层次之间遵循相关层次的协议进行数据的交换（注意，数据实际上还是通过物理层的链路进行传输）。

图中实现表示数据的真实传输路径，即实传输。

上下层之间通过接口来交换数据。

我们不难看出，上4层（应用层、表示层、会话层、传输层）直接对应到目的主机对等层次，下3层（网络层、数据链路层、物理层）为中间系统可以实现的层次。我们把上4层称为端-端层（不需要中间系统实现）。注：虽然OSI参考模型的4-7层为端到端层，但并不意味中间系统（如路由器）就绝对不实现这些层次的功能或者运行这些层次的协议，如绝大多数路由器支持以Web（应用层）登陆。

3.OSI参考模型的数据封装

PDU=Protocol Data Unit

封装及传输步骤解析：

（主机A向主机B发送数据）

1. 用户数据在主机A交给应用层，应用层根据网络应用及应用层协议的不同，可能会加上一些控制信息（AH），即应用层头。这样就构成了一个协议数据单元（PDU）。应用层将应用层的协议数据单元（A-PDU）通过接口发送给表示层。

2.同样，表示层在接受到A-PDU后，再将其加上头表示层规定的一些头部信息（PH）构成了表示层的协议数据单元（P-PDU）。表示层再将P-PDU交给会话层。

3.依次类推，在网络层的协议数据单元交给数据链路层后，注意数据链路层会将其加头加尾，封装成帧，再交给物理层进行传输。

4.主机B的物理层在接收到的信息中，识别出数据链路层的帧，交给链路层处理。链路层在识别帧后去头去尾，还原出网络层的数据单元（N-PDU）， 再交给网络层。

5.网络层可以识别出网络层的协议数据单元，去掉头部信息，还原成传输层协议数据单元（S-PDU），再交给传输层。

6.依次类推，数据最后到达应用层后，会被去掉头，还原成主机A用户原始发送的数据，再传递给主机B的用户。

哈哈！这样主机A与主机B的通信过程就完成了，是不是很像在冬天，一个在温室里的人想出门，于是穿上一层又一层的衣服，上路。在到达了另一个温室后，又一层又一层地脱掉衣服，最后和他在前一个温室穿得一样多。

4.数据封装的意义

由上不难看出，数据封装其实就是给原始数据加上控制信息，构造协议数据单元（PDU）。

那么控制信息到底是个什么东东呢？让我们来一探究竟：

a.地址（Address）信息：标识发送端与接收端

b.差错检测编码（Error-detecting code）信息：用于差错检测或纠正

c.协议控制（Protocol control）信息：实现协议功能的附加信息，如：优先级（priority）、服务质量（QoS）和安全控制等。

5.物理层

总的来说物理层的功能就是保证信息能够正常传输。

物理层定义了：

接口特性：机械特性、电器特性、功能特性、规程特性

机械特性：规定了接口的几何形状等

电器特性：规定了接口使用的电平大小等

功能特性：规定了接口引脚个数及各项功能等

规程特性：定义了接口在工作过程中遵循的相应过程。

比特编码：用比特对信息按照一定规则进行编码，以用于传输

数据率：即数据传输速率

比特同步：时钟同步

传输模型：单工（Simplex）模式‘、半双工（half-duplex）模式、全双工模式（full-duplex）

单工模式：只能单向传输，如电视机只能单项接收来自电视台的信号，不能给电视台发送信号。

半双工模式：只能交替双向通信，即主机A与主机B可以相互发信息，但是不能同时向对方发信息。如对讲机，说的时候不能发，发的时候不能说。

全双工模式：可以同时双向通信，如电话。

6.数据链路层

数据链路层要完成的功能有：

a.负责结点-结点（node-node）间的数据传输（以帧的形式传输）。

b.组帧（Framing）（加头加尾）：目的是让接收端从物理层收到一系列比特流时能够成功地切分出各个数据帧。

c.物理寻址（Physical addressing） ：在帧头中增加发送端和/或接受端的物理地址标识数据帧的发送端和/或接受端。

d.流量控制（Flow control）：匹配发送端与接收端的发送速度与接收速度，避免数据淹没接收端。

e.差错控制（Error control）：检测并重传损坏或丢失帧，并避免重复帧。

f.访问（接入）控制（Access control）：在任一给定时刻决定哪个设备拥有链路（物理介质）的控制使用权。

7.网络层

网络层要干的事情有：

a.负责源主机到目的主机数据分组（packet）的交付（可能穿越多个网络）。

b.逻辑寻址（Logical addressing）：全局唯一逻辑地址，确保数据分组被送达目的主机，如IP地址（穿越多个网络时，链路层的物理寻址并不能用）。

c.路由（Routing）：路由器（或网关）互连网络，并路由分组至最终目的主机，路径选择。

d.分组转发

总的来说网络层就是要实现跨网络的数据传输。

8.传输层

传输层的功能：

a.负责源-目的（端-端）（进程间）完整报文传输。

b.报文分段与重组。

c.SAP寻址：确保将完整报文提交给正确进程，如端口号。

d.连接控制：负责端-端的连接控制（建立连接、拆除连接），是一种逻辑连接。

e.流量控制：控制端-端传输的速度。

f.差错控制：差错检测与纠正。

9.会话层

会话层的功能：

a.对话控制（dialog controlling）：控制对话的建立、维护等。

b.同步（synchronization）：在数据流中插入“同步控制点“。

10.表示层

表示层用于：

处理两个系统间交换信息的语法与语义（syntax and semantics）问题。

a.数据表示转化：转换为主机独立的编码，如数据传输到Mac，则需要将其转换为Mac的编码，传到Win则需要将其转换为Win的编码。

b.加密/解密

c.压缩/解压缩

11.应用层

应用层支持用户通过用户代理（如浏览器）或网络接口使用网络（服务）。

典型应用层服务：

文件传输（FTP）

电子邮件（SMTP）

Web（HTTP）