1、.OSI七層參考模型的概念和作用OSI七層參考模型的概念和作用2020年06月23日星期四下午05：24第一層：物理層這一層負責在計算機之間傳遞數據位，它為在物理媒體上傳輸的位流建立規那么，這一層定義電纜如何連接到網卡上，以及需要用何種傳送技術在電纜上發送數據；同時還定義了位同步及檢查。這一層表示了用戶的軟件與硬件之間的實際連接。它實際上與任何協議都不相干，但它定義了數據鏈路層所使用的訪問方法。物理層是OSI參考模型的最低層，向下直接與物理傳輸介質相連接。物理層協議是各種網絡設備進展互連時必須遵守的低層協議。設立物理層的目的是實現兩個網絡物理設備之間的二進制比特流的透明傳輸，對數據鏈路層屏蔽物

2、理傳輸介質的特性，以便對高層協議有最大的透明性。ISO對OSI參考模型中的物理層做了如下定義：物理層為建立、維護和釋放數據鏈路實體之間的二進制比特傳輸的物理連接提供機械的、電氣的、功能的和規程的特性。物理連接可以通過中繼系統，允許進展全雙工或半雙工的二進制比特流的傳輸。物理層的數據效勞單元是比特，它可以通過同步或異步的方式進展傳輸。從以上定義中可以看出，物理層主要特點是：1.物理層主要負責在物理連接上傳輸二進制比特流；2.物理層提供為建立、維護和釋放物理連接所需要的機械、電氣、功能與規程的特性。"第二層：數據鏈路層這是OSI模型中極其重要的一層，它把從物理層來的原始數據打包成幀。一個

3、幀是放置數據的、邏輯的、構造化的包。數據鏈路層負責幀在計算機之間的無過失傳遞。數據鏈路層還支持工作站的網絡接口卡所用的軟件驅動程序。橋接器的功能在這一層。數據鏈路層是OSI參考模型的第二層，它介于物理層與網絡層之間。設立數據鏈路層的主要目的是將一條原始的、有過失的物理線路變為對網絡層無過失的數據鏈路。為了實現這個目的，數據鏈路層必須執行鏈路管理、幀傳輸、流量控制、過失控制等功能。在OSI參考模型中，數據鏈路層向網絡層提供以下根本的效勞：1.數據鏈路建立、維護與釋放的鏈路管理工作；2.數據鏈路層效勞數據單元幀的傳輸；3.過失檢測與控制；4.數據流量控制；5.在多點連接或多條數據鏈路連接的情況下,

4、提供數據鏈路端口標識的識別，支持網絡層實體建立網絡連接；6.幀接收順序控制"第三層：網絡層這一層定義網絡操作系統通信譽的協議，為信息確定地址，把邏輯地址和名字翻譯成物理的地址。它也確定從源機沿著網絡到目的機的路由選擇，并處理交通問題，例如交換、路由和對數據包阻塞的控制。路由器的功能在這一層。路由器可以將子網連接在一起，它依賴于網絡層將子網之間的流量進展路由。數據鏈路層協議是相鄰兩直接連接結點間的通信協議，它不能解決數據經過通信子網中多個轉接結點的通信問題。設置網絡層的主要目的就是要為報文分組以最正確途徑通過通信子網到達目的主機提供效勞，而網絡用戶不必關心網絡的拓撲構型與所使用的通信介

5、質。網絡層也許是OSI參考模型中最復雜的一層，部分原因在于現有的各種通信子網事實上并不遵循OSI網絡層效勞定義。同時，網絡互連問題也為網絡層協議的制定增加了很大的難度。OSI參考模型規定網絡層的主要功能有以下三點：1.途徑選擇與中繼在點-點連接的通信子網中，信息從源結點出發，要經過假設干個中繼結點的存儲轉發后，才能到達目的結點。通信子網中的途徑是指從源結點到目的結點之間的一條通路，它可以表示為從源結點到目的結點之間的相鄰結點及其鏈路的有序集合。一般在兩個結點之間都會有多條途徑選擇。途徑選擇是指在通信子網中，源結點和中間結點為將報文分組傳送到目的結點而對其后繼結點的選擇，這是網絡層所要完成的主要

6、功能之一。2.流量控制網絡中多個層次都存在流量控制問題，網絡層的流量控制那么對進入分組交換網的通信量加以一定的控制，以防因通信量過大造成通信子網性能下降。3.網絡連接建立與管理在面向連接效勞中，網絡連接是傳輸實體之間傳送數據的邏輯的、貫穿通信子網的端-端通信通道。從OSI參考模型的角度看，網絡層所提供的效勞可分為兩類：面向連接的網絡效勞CONS，Connection Oriented Network Service和無連接網絡效勞CLNS，Connection Network Service。面向連接的網絡效勞又稱為虛電路Virtual Circuit效勞，它具有網絡連接建立、數據傳輸和網絡連

7、接釋放三個階段，是可靠的報文分組按順序傳輸的方式，適用于定對象、長報文、會話型傳輸要求。無連接網絡效勞的兩實體之間的通信不需要事先建立好一個連接。無連接網絡效勞有三種類型：數據報datagram、確認交付confirmed delivery與懇求答復request reply。數據報效勞不要求接收端應答。這種方法盡管額外開銷較小，但可靠性無法保證。確認答復效勞要求接收端用戶每收到一個報文均給發送端用戶發送回一個應答報文。確認交付類似于掛號的電子郵件，而懇求答復類似于一次事務處理中用戶的"一問一答"。從網絡互連角度講，面向連接的網絡效勞應滿足以下要求：1.網絡互連操作的細節與

8、子網功能對網絡效勞用戶應是透明的；2.網絡效勞應允許兩個通信的網絡用戶能在連接建立時就其效勞質量和其它選項進展協商；3.網絡效勞用戶應使用統一的網絡編址方案。"第四層，傳輸層這一層負責錯誤確實認和恢復，以確保信息的可靠傳遞。在必要時，它也對信息重新打包，把過長信息分成小包發送；而在接收端，把這些小包重構成初始的信息。在這一層中最常用的協議就是TCP/IP&127；的傳輸控制協議TCP、Novell的順序包交換SPX以及Microsoft NetBIOS/NetBEUI。傳輸層是OSI參考模型的七層中比較特殊的一層，同時也是整個網絡體系構造中非常關鍵的一層。設置傳輸層的主要目的

9、是在源主機進程之間提供可靠的端-端通信。在OSI參考模型中，人們經常將七層分為高層和低層。假設從面向通信和面向信息處理角度進展分類，傳輸層一般劃在低層；假設從用戶功能與網絡功能角度進展分類，傳輸層又被劃在高層。這種差異正好反映出傳輸層在OSI參考模型中的特殊地位和作用。傳輸層只存在于通信子網之外的主機中。假設HOST A與HOST B通過通信子網進展通信，物理層可以通過物理傳輸介質完成比特流的發送和接收；數據鏈路層可以將有過失的原始傳輸變成無過失的數據鏈路；網絡層可以使用報文組以適宜的途徑通過通信子網。網絡通信的本質是實現互連的主機進程之間的通信。設立傳輸層的目的是在使用通信子網提供效勞的根底

10、上，使用傳輸層協議和增加的功能，使得通信子網對于端-端用戶是透明的。高層用戶不需要知道它們的物理層采用何種物理線路。對高層用戶來說，兩個傳輸層實體之間存在著一條端-端可靠的通信連接。傳輸層向高層用戶屏蔽了通信子網的細節。對于傳輸層來說，高層用戶對傳輸效勞質量要求是確定的，傳輸層協議內容取決于網絡層所提供的效勞。網絡層提供面向連接的虛電路效勞和無連接的數據報效勞。假設網絡層提供虛電路效勞，它可以保證報文分組無過失、不喪失、不重復和順序傳輸。在這種情況下，傳輸層協議相對要簡單。即使對虛電路效勞，傳輸層也是必不可少的。因為虛電路仍不能保證通信子網傳輸百分之百正確。例如在X.25虛電路效勞中，當網絡發

11、出中斷分組和恢復懇求分組時，主機無法獲得通信子網中報文分組的狀態，而虛電路兩端的發送、接收報文分組的序號均置零。因此，虛電路恢復的工作必須由高層傳輸層來完成。假設網絡層使用數據報方式，那么傳輸層的協議將要變得復雜。"第五層：會話層允許在不同機器上的兩個應用建立、使用和完畢會話，這一層在會話的兩臺機器間建立對話控制，管理哪邊發送、何時發送、占用多長時間等。會話層是建立在傳輸層之上，由于利用傳輸層提供的效勞，使得兩個會話實體之間不考慮它們之間相隔多遠、使用了什么樣的通信子網等網絡通信細節，進展透明的、可靠的數據傳輸。當兩個應用進程進展互相通信時，希望有個做為第三者的進程能組織它們的通話，

12、協調它們之間的數據流，以便使應用進程專注于信息交互。設立會話層就是為了到達這個目的。從OSI參考模型看，會話層之上各層是面向應用的，會話層之下各層是面向網絡通信的。會話層在兩者之間起到連接的作用。會話層的主要功能是向會話的應用進程之間提供會話組織和同步效勞，對數據的傳送提供控制和管理，以到達協調會話過程、為表示層實體提供更好的效勞。會話層與傳輸層有明顯的區別。傳輸層協議負責建立和維護端-端之間的邏輯連接。傳輸效勞比較簡單，目的是提供一個可靠的傳輸效勞。但是由于傳輸層所使用的通信子網類型很多，并且網絡通信質量差異很大，這就造成傳輸協議的復雜性。而會話層在發出一個會話協議數據單元時，傳輸層可以保證

13、將它正確地傳送到對等的會話實體，從這點看會話協議得到了簡化。但是為了到達為各種進程效勞的目的，會話層定義的為數據交換用的各種效勞是非常豐富和復雜的。會話層定義了多種效勞可選擇，它將相關的效勞組成了功能單元。目前定義了12個功能單元，每個功能單元提供一種可選擇的工作類型，在會話建立時可以就這些功能單位進展協商。最重要的功能單元提供會話連接、正常數據傳送、有序釋放、用戶放棄與提供者放棄等5種效勞。"第六層：表示層它包含了處理網絡應用程序數據格式的協議。表示層位于應用層的下面和會話層的上面，它從應用層獲得數據并把它們格式化以供網絡通信使用。該層將應用程序數據排序成一個有含義的格式并提供給會

14、話層。這一層也通過提供諸如數據加密的效勞來負責平安問題，并壓縮數據以使得網絡上需要傳送的數據盡可能少。許多常見的協議都將這一層集成到了應用層中，例如，NetWare的IPX/SPX就為這兩個層次使用一個NetWare核心協議，TCP/IP也為這兩個層次使用一個網絡文件系統協議。表示層位于OSI參考模型的第六層。它的低五層用于將數據從源主機傳送到目的主機，而表示層那么要保證所傳輸的數據經傳送后其意義不改變。表示層要解決的問題是：如何描繪數據構造并使之與機器無關。在計算機網絡中，互相通信的應用進程需要傳輸的是信息的語義，它對通信過程中信息的傳送語法并不關心。表示層的主要功能是通過一些編碼規那么定義

15、在通信中傳送這些信息所需要的傳送語法。從OSI開展工作以來，表示層獲得了一定的進展，ISO/IEC 8882與8883分別對面向連接的表示層效勞和表示層協議標準進展了定義。表示層提供兩類效勞：互相通信的應用進程間交換信息的表示方法與表示連接效勞。表示效勞的三個重要概念是：語法轉換、表示上下文與表示效勞原語。我們將主要討論語法轉換與表示上下文這兩個概念。1.語法轉換：人們在利用計算機進展信息處理時要將客觀世界中的對象表示成計算機中的數據，為此引入數據類型的概念。任何數據都具有兩個重要特性，即值value與類型type。程序設計人員可利用某一類型上所定義的操作對該類型中的數據對象進展操作。例如，對

16、于整數類型的數據可以進展加、減、乘、除操作，對于集合類型的數據可以進展與、或、非等操作。但是從較低層次看，任何類型的數據最終都將被表示成計算機的比特序列。一個比特序列本身并不能說明它自己所能表示的是哪種類型的數據。比照特序列的解釋會因計算機體系構造、程序設計語言，甚至于程序的不同而有所不同。這種不同歸結為它們所使用的"語法"的不同。在計算機網絡中，互相通信的計算機常常是不同類型的計算機。不同類型的計算機所采用?語法"是不同的。對某一種詳細計算機所采用的語法稱之為"部分語法"local syntax。部分語法的差異決定了同一數據對象在不同計算機中

17、被表示為不同的比特序列。為保證同一數據對象在不同計算機中語義的正確性，必須比照特序列格式進展變換，把符合發送方部分語法的比特序列轉換成符合接收方部分語法的比特序列，這一工作稱之為語法變換。OSI設置表示層就是要提供這方面的標準。表示層采用兩次語法變換的方法，即由發、收雙方表示層實體協作完成語法變換，為此它定義了一種標準語法，即傳送語法transfer syntax。發送方將符合自己部分語法的比特序列轉換成符合傳送語法的比特序列；接收方再將符合傳送語法的比特序列轉換成符合自己部分語法的比特序列。2.表示上下文：兩臺計算機在通信開場之前要先協商這次通信中需要傳送哪種類型的數據，通過這一協商過程，可

18、以使通信雙方的表示層實體準備好進展語法變換所需要的編碼與解碼子程序。由協商過程所確定的那些數據類型的集合稱之為"表示上下文"presentation context。表示上下文用于描繪抽象語法與傳送語法之間的映像關系。同時，對同樣的數據構造，在不同的時間，可以使用不同的傳送語法，如使用加密算法、數據壓縮算法等。因此在一個表示連接上可以有多個表示上下文，但是只能有一個表示上下文處于活動狀態。應用層實體可以選擇哪種表示上下文處于活動狀態，表示層應負責使接收端知道因應用層工作環境變化而引起的表示上下文的改變。在任何時刻可以通過傳送語法的協商定義多個表示上下文，這些表示上下文構成了

19、定義的上下文集DCSDefined Context Set。"第七層：應用層這一層是最終用戶應用程序訪問網絡效勞的地方。它負責整個網絡應用程序一起很好地工作。這里也正是最有含義的信息傳過的地方。程序如電子郵件、數據庫等都利用應用層傳送信息。應用層是OSI參考模型的最高層，它為用戶的應用進程訪問OSI環境提供效勞。OSI關心的主要是進程之間的通信行為，因此對應用進程所進展的抽象只保存了應用進程與應用進程間交互行為的有關部分。這種現象實際上是對應用進程某種程度上的簡化。經過抽象后的應用進程就是應用實體AEApplication Entity。對等到應用實體間的通信使用應用協議。應用協議的復雜性差異很大，有的涉及兩個實體，有的涉及多個實體，而有的應用協議那么涉及兩個或多個系統。與其它六層不同，所有的應用協議都使用了一個或多個信息模型information model來描繪信息構造的組織。低層協議實際上沒有信息模型。因為低層沒涉及表示數據構造的數據流。應用層要提供許多低層不支持的功能