浅谈OSI参考模型

背景

OSI(Open System Interconnect),即开放式系统互联。 一般都叫OSI参考模型,是ISO(国际标准化组织)组织在1985年研究的网络互联模型。该体系结构标准定义了网络互联的七层框架(物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层),即OSI开放系统互连参考模型。在这一框架下进一步详细规定了每一层的功能,以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和应用的可移植性。

模型结构

OSI参考模型分为7层,自下而上是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。下面将详细介绍这7层的作用和职能。

应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
数据链路层
物理层

1. 物理层(Physical Layer)

物理层位于OSI参考模型的最底层,该层利用传输介质为通信的主机之间建立、管理和释放物理连接,主要任务是确定与传输媒体接口的一些特性,即机械特性、电气特性、功能特性以及规程特性等。物理层数据交换的单位为二进制位(bitb),因此要定义传输中的信号电平大小、连接设备的开关尺寸等参数。物理层的主要功能就是透明地传输比特流。

传输单位 比特(bit)
典型设备 中继器、集线器

2. 数据链路层(Data Link layer)

数据链路层负责在两个相邻结点间的线路上无差错地传输以帧为单位的数据,并进行流量控制。每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。和物理层相似,数据链路层要负责建立、维持和释放数据链路的连接。在传输数据时,如果接收点检测到所传数据中有差错,就要通知发送方重发这一帧。

传输单位
典型设备 二层交换机
典型协议 停止等待协议

具体来说,数据链路层主要包括以下功能:

  • 数据链路连接的数据单元
  • 构成数据链路的数据单元
  • 数据链路连接的分裂
  • 帧定界与同步
  • 流量控制、差错的检测和回复

3. 网络层(Network Layer)

网络层为传输层实体提供端到端的交换网络数据功能,使得传输层摆脱路由选择、交换方式和拥挤控制等网络传输细节;可以为传输层实体建立、维持和拆除一条或多条通信路径;对网络传输中发生的不可恢复的差错予以报告。

传输单位 分组
典型设备 路由器和带有路由功能的三层交换机

具体来说,网络层的主要功能如下:

  • 路由选择和中继
  • 网络连接的激活、终止
  • 网络连接多路复用
  • 差错检测与恢复
  • 排序、流量控制
  • 服务选择

4.传输层(Transport Layer)

传输层为会话层实体提供透明、可靠的数据传输服务,保证端到端的数据完整性。其主要任务是为分布在不同地理位置的计算机的进程提供可靠的端到端连接和数据传输服务。

传输单位 报文
典型协议 TCP:传输控制协议 、UDP:用户数据报协议

具体来说,传输层的主要功能如下:

  • 映像传输地址到网络地址
  • 多路复用与分割
  • 差错控制以及恢复
  • 分段与重新组装
  • 组块与分块
  • 传输连接的建立与释放
  • 序号及流量控制

5.会话层(Session Layer)

会话层为彼此合作的表示层实体提供建立、维护和结束会话连接的功能;完成通信进程的逻辑名字与物理名字间的对应;提供会话管理服务。通常,会话层提供服务需要建立连接、数据传输、释放连接等三个阶段。在计算机网络系统中,会话层是最薄的一层,常被省略。

具体来说,会话层的主要功能如下:

  • 会话连接到传输连接的映像
  • 数据传送
  • 会话连接的恢复和释放
  • 对会话参数进行协商
  • 选择合适的QoS
  • 活动管理
  • 令牌管理

6.表示层(Presentation Layer)

表示层主要负责通信系统之间的数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复。因为每台计算机可能有自己表示数据的内部方法,所以需要协定和转换来保证不同计算机可以彼此理解。

具体来说,表示层的主要功能如下:

  • 数据语法转换
  • 数据加密和数据压缩
  • 语法表示
  • 表示连接管理

7.应用层(Application Layer)

应用层提供OSI用户服务,即确定进程之间的通信的性质,以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务。例如,事物处理程序、电子邮件和网络管理程序等。

关于对OSI参考模型的介绍就到这里了,想详细了解OSI参考模型的小伙伴可自行去阅读相关的书籍或者文献,以得到更深的层次的理解。下次浅谈的内容是TCP/IP参考模型以及相应层中涉及的协议。

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