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网络结构七层OSI模型各层职能

来源:原创作者:Jakcy浏览数:2726
文章附图

  OSI(Open System Interconnection),开放式系统互联参考模型,这个模型把网络从逻辑上分成了7层,而且每一次都有相关或者相对应的物理设备。

   OSI的七层模型是一种框架性的设计方法,建立这七层模型的目的就是为了解决异种网络之间互联时所遇到的的兼容性问题,其最主要的功能就是帮助不同类型的主机(比如处于不同网段中)实现数据传输 。它的最大优点是将服务、接口和协议三个概念明确的区分开来。

   OSI七层结构分别是:

1、物理层(Physical Layer)

2、数据链路层(Datalink Layer)

3、网络层(Network Layer)

4、传输层(Transport Layer)

5、会话层(Session Layer)

6、表示层(Presentation Layer)

7、应用层(Application Layer)

  个人为了能够方便记住有一个小口诀:物数网传会示用 ,各种奥妙需自行理解~

   OSI的建立在现实应用中会给我们带来什么便利呢?

  首先,减轻问题的复杂程度,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。

  第二,在各层次分别定义标准接口,使具备相同对等层的不同网络设备能够实现相互操作,各层之间是相互独立的,一种高层协议可在多种底层协议上运行。

  第三, 能有效的刺激网络技术革新,因为每次更新都可以在小范围内进行,不需要对整个网络动大手术。

  下面介绍一下每个层面的具体工作和作用:

  物理层 physical layer

   OSI最低层或者是第一层,该层包括物理连接媒介,比如电缆,接口等。 物理层的协议规定传输电压大小以便传输和接收信号。物理层没有纠错功能,但是它能够设定传输速率并检测出错率。

如双绞线,同轴电缆等物理媒介不再OSI七层范围内,有人把他们称作是第0层,物理层的任务就是为上一次提供一个物理连接,以及规定它们的机械、电气、功能和规程的特性。如规定电缆和接头的类型、传送信号的电压强度等,在这一层数据还没有开始组织成帧,所以单位是比特/bit。

  数据链路层 Datalink Layer

  它是第二层,控制物理层和网络层之间的通信,数据链路层在物理层提供比特流服务的基础上,建立相邻节点之间的 数据链路,通过差错控制提供数据帧在信道上无差错的传输,并进行各电路上的动作系列,比如HUB,简单交换机就是工作在第二层,所以我们又称 二层交换机。

  数据链路层的作用包括:物理地址寻址,数据成帧,流量控制,数据检错,重发等。

  几个工作再数据链路层的代表协议:SDLC(Synchronous Data Link Control)HDLC(High-level Data Link Control),PPP(Point to Point Protocol),STP(Spanning Tree Protocol),帧中继等。

  网络层 Network layer

   OSI的第三层,说通俗一点网络层就是路由,是将不同网络网段的主机联系起来的层面。

  网络层通过综合考虑发送优先权(Priority) ,网络拥堵情况(Flow control/storm control),服务质量(QoS)以及可选路由(OSPF等)的花费来决定一个网络中节点A到另一个网络中节点B的最佳路径。在网络层中,“路由”是基于编制方案、使用模式以及可达性来指引数据的发送。

网络层负责在源机器和目标机器之间建立它们所使用的路由,这一层本身没有任何纠错功能,所以网络层必须依赖端端之间由DLL(Dynamic Link Library)提供可靠的传输服务。

  网络层用于本地LAN 网段之上的计算机系统建立通信,它之所以可以这么做,是因为它有自己的路由地址结构,这种结构与第二层机器地址是分开的,独立的。这种协议成为路由或可路由协议。路由协议包括:IP,Novell公司的IPX(Internet Packet Exchange 分组交换)和Appletalk(可路由协议组)协议。

网络层是可选的,它只适用与当两台计算机处于不同路由划分的网段这种情况,或者当通信应用要求使用某种网络层、传输层的服务、特性、能力时。例如:当两台主机处于同一个LAN网段的直接相连这种情况,它们之间的通信只使用LAN的通信机制就可以了(也就是OSI中的第一二层)。

  传输层 Transport Layer

   OSI中的第四层,传输协议同时进行流量控制或是基于对方接受数据的快慢速度规定适当的发送速率,其次,传输层按照网络能处理的尺寸将数据包强制分割。例如以太网无法处理大于1500字节(byte)的数据包,发送节点的传输层将数据分割成较小的数据片,同时进行编号以便数据到达接收方能够正确的排序重组。

工作在传输层中的协助主要就是TCP/IP ,UDP,另一项传输层服务是IPX/SPX协议集中的SPX(Sequenced Packet Exchange) (序列包交换)

  会话层 Session Layer

  负责在网络中的两节点之间建立、维持和终止通信。会话层的功能包括:建立通信连接,保持会话过程通信连接的畅通,同步两个节点之间的对话。

有人把会话层称作是网络通信的交通警察,举个例子:比如你通过拨号你的ISP(Internet Service Provider)请求连接因特网时。ISP服务器上的会话层会与你的PC客户机上的会话层进行协商连接,也就是常说的握手信号。假如某一时刻,你的电话线从接口脱落,你的PC上的会话层会检测到你的连接中断,并重新发起连接请求。

  表示层 Presentation Layer

  应用程序和网络之间的翻译官,在表示层,数据将按照网络能理解的格式对数据进行格式化,这种格式会根据网络的不同而不尽相同。

表示层管理数据的加密和解密,如系统口令的处理,比如:在Internet上查询你银行账户,使用的是一种安全连接。你的账户数据在发送前被加密,而在接收一段被解密。除此之外,表示层协议还对图片和文件格式信息进行解码和编码。

  应用层 Application Layer

  应用层也叫做应用实体AE(Application Entity),它由若干个特定应用服务元素SASE(Special Application Service Element)和一个或者多个公共应用服务元素CASE(Common Application Service Element) 组成,每个SASE提供特定的应用服务,例如文件传输接入和管理FTAM(File Tranfer Access and Management),电子文电处理MHS(Message Handing System),虚拟终端VTP(Virtual Terminal Protocol)等。CASE提供一组公共应用服务,例如:联系控制服务元素ACSE(Association Control Service Element),可靠运输服务元素RTSE(Reliable Tranfer Service Element),远程操作服务元素ROSE(Remote Operations Service Element)等,这些协议主要为应用程序提供网络接入以便应用程序能够使用网络服务。

  属于“应用层” 并不是指运行在网络上的某个特别应用程序,应用层提供的服务包括文件传输,文件管理以及电子邮件的信息处理。




  总结:

   1、物理层 主要定义物理设备标准,如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种介质的传输速率。他的奥作用是传输比特流(就是由1、0转化为电流强弱来进行传输到达目的地后再转化成1、0,也就是模数/数模转换),这一层数据叫做比特。

   2、数据链路层定义了如何让格式化的数据进行传输,以及如何控制对物理介质的访问。这一层通常还提供错误检测和纠正,以确保数据的可靠传输。

   3、网络层在位于不同地理位置的网络中的两个主机系统之间提供连接和路径选择,Internet的发展使得从世界各站点访问信息的用户数大大增加,而网络层就是管理这些连接的层。

   4、传输层 定义了一些传输数据的协议和端口(WWW的端口是80等),如:TCP 传输效率低,可靠性强,用于传输可靠性要求高,数据量大的数据,UDP与TCP特性恰恰相反,用于传输可靠性要求不高,数据量小的数据,如QQ聊天。功能主要是将从下层接收到的数据进行分段和传输,到达目的地后再进行重组。这一层的数据叫做段。

   5、通过传输层(端口号:传输端口和接收端口)建立数据传输的通路。主要在系统之间发起会话或者接受会话请求(设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名)。

   6、表示层 可确保一个系统的应用层所发送的信息被另一个系统的应用称读取。例如:PC程序与另一台计算机进行通信,其中一台计算机使用扩展二-十进制交换码(EBCDIC(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)) ,而另一台则使用美国信息交换标准码ASCII(American Standard Code for Information Interchange)来表示相同的字符。如有必要表示层会通过使用一种通用格式来实现多种数据格式之间的转换。

   7、应用层 是最靠近用户的OSI层,这一层为用户的应用程序 例如电子邮件 文件传输 终端仿真等 提供网络服务。


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