OSI七层模型

 

OSI七层模型

2007/07/08 19:53

OSI开放式系统互联模型是1984年国际标准化组织（ISO）提出的一个参考模型。此模型作为网络通信的概念性标准框架，使通信在不同的制造商的设备和应用软件所形成的网络上的进行成为可能。现在此模型已成为一個主要的结构模型用于计算机之间和网络间的通信。目前使用的大多数网络通信协议都基于OSI模型的结构。OSI将其定义为七层，即将网络计算机中有关活动信息的任务划分为七个更小、更易于处理的任务组。一个任务或任务组被分配到一个OSI层。每一层都是独自存在的，因此分配到各层的任务能够独立地执行。这样使得由其中某层提供的解决方案能够在不影响其他层的情况下被更新。

　　OSI七层模型的每一层具有清晰的特点。基本来说，第七至第四层处理首尾相连的数据源和目的地址间的通信，而第三至第一层处理网络设备间的通信时，。另一方面，OSI模型的七个层可以划分为两组：上层（层7、层6和层5）和下层（层4、层3、层2和层1）。OSI模型的上层处理应用信息，并且只在软件上执行。最高层，即应用层是与终端用户最接近的。OSI模型的下层是处理数据传输的。物理层和数据链路层上的信息执行是在硬件和软件上。最底层，即物理层是与物理网络媒介（比如说，电线）最接近的，并且负责在媒介上替换数据。

各层的具体描述如下：

　　第七层：应用层

• 定义用于网络通信和数据传输的用户接口程式；
• 提供标准服务，比如虚拟终端、文档以及任务的传输和操作

　　第六层：表示层

• 定义不同体系间不同数据格式；
• 具体说明独立结构的数据传输格式；
• 编码和解码数据；加密和解密数据；压缩和解压数据

　　第五层：会话层

• 管理用户间的会话和对话；
• 控制用户间的连接和挂断连接；
• 报告上层错误

　　第四层：传输层

• 管理网络中首尾连接的信息传送；
• 提供通过错误恢复和流控制装置传送可靠且有序的包；
• 提供无连接面向包的传送

　　第三层：网络层

• 决定网络设备间如何传输数据；
• 根据唯一的网络设备地址选择包；
• 提供流和拥塞控制以阻止网络资源的损耗

　　第二层：数据链路层

• 定义控制通信连接的程序；
• 封包；
• 监测和改正包传输错误

　　第一层：物理层

• 定义通过网络设备发送数据的物理方式；
• 网络媒介和设备间接口；
• 定义光学、力学以及机械学上的特征

　　通过OSI层，信息可以从一台计算机的软件应用程序传输到另一台的应用程序上。例如，计算机A要将信息从其应用程序上发送到计算机B的应用程序，计算机A中的应用程序需要将信息先发送到它本身的应用层（第七层），然后此层将信息发送到表示层（第六层），表示层将数据转送到会话层（第五层），如此继续，直至物理层（第一层）。在物理层，数据通过物理网络媒介被替换，并且被发送至计算机B。计算机B的物理层接收来自物理媒介的数据，然后将信息向上发送至数据链路层（第二层），再转送给网络层，依次继续直到信息到达计算机B的应用层。最后，计算机B的应用层再将信息传送给应用程序接收端，从而完成通信过程。下面图示说明了这一过程：

 

　　OSI的七层使用各种各样控制信息框架，来和其他计算机体系的对应层进行通信。控制信息由特殊请求和说明构成，这些请求和说明在对应OSI层间进行交换。每一层数据的协议头和协议尾都是两个携带控制信息的基本框架。

　　对于從上层传送至下层的数据来说，要附加协议头,同時要添加协议尾。然而,在来自上面层的数据上增加协议头和协议尾，对一个OSI层来说并不是必需的。

　　每个协议层都有可能在数据上增加协议头和协议尾，在传送的时候每层数据由上层协议头、尾和数据组成。协议头包含了有关层对层通信信息。协议头和协议尾以及数据只是相对概念，它们取决于分析信息单元的协议层。例如，传输层协议头包含了只有传输层可以看到的信息，传输层下面的其他层只將此协议头作为部分数据传递至下面的层此。对于网络层，一个信息单元由第三层的协议头和数据组成。对于数据链路层，经网络层（第三层协议头和数据）向下传递的所有信息是作为数据处理的。换句话说，在特定的OSI 层, 信息单元的数据部分可能包含来自于所有上层的协议头和协议尾以及数据，即称之为封装。

 

　　例如，如果计算机A要将应用程序中的某数据发送至计算机B, 计算机A要将数据发送至其应用层. 计算机A的应用层传送任何计算机B的应用层所必需的控制信息，都是通过预先在数据上添加协议头。最终的消息单元，其中包含协议头，数据，可能有协议尾，发送至表示层，表示层再添加包含為计算机B的表示层而理解控制信息的协议头。消息单元的大小随着每一层协议头和协议尾的添加而增加，这些协议头和协议尾包含了计算机B的对应层要使用的控制信息。在物理层，整个的信息单元通过网络媒介传输。

　　计算机B中的物理层接收信息单元并将其传送至数据链路层。然后B中的数据链路层读取控制信息，其中包含计算机A的数据链路层预先添加的协议头。其次协议头和协议尾被除去，信息单元的剩余部分被传送至网络层。每一层执行相同的动作。协议层从对应层读取协议头和协议尾，并除去，再将剩余信息发送至高一层。应用层执行完后，数据就被传送至计算机B中的应用程序接收端，最後收到的正是计算机A的应用程序所产生的数据。

　　一个OSI层与另一层之间的通信是利用第二层提供的服务完成的。相邻层提供的服务帮助特定的OSI层与另一网络系统的对应层進行通信。OSI模型的特定层通常是与三个其他的OSI 层进行通信：与之直接相邻的上一层和下一层，还有目標网络体系的对应层。例如，计算机A的数据链路层应与其网络层，物理层以及计算机B的数据链路层进行通信。下面的图表可以解释这个例子。

 

 

 

OSI七层模型图解

2010-01-25 16:46

OSI简介
OSI是ISO在网络通信方面所定义的开放系统互连模型，1978 ISO（国际化标准组织）定义了这样一个开放协议标准。有了这个开放的模型，各网络设备厂商就可以遵照共同的标准来开发网络产品，最终实现彼此兼容。

OSI结构

（1）物理层——Physical
　　这是整个OSI参考模型的最低层，它的任务就是提供网络的物理连接。所以，物理层是建立在物理介质上（而不是逻辑上的协议和会话），它提供的是机械和电气接口。主要包括电缆、物理端口和附属设备，如双绞线、同轴电缆、接线设备（如网卡等）、RJ－45接口、串口和并口等在网络中都是工作在这个层次的。
　　物理层提供的服务包括：物理连接、物理服务数据单元顺序化（接收物理实体收到的比特顺序，与发送物理实体所发送的比特顺序相同）和数据电路标识。

（2）数据链路层——DataLink
　　数据链路层是建立在物理传输能力的基础上，以帧为单位传输数据，它的主要任务就是进行数据封装和数据链接的建立。封装的数据信息中，地址段含有发送节点和接收节点的地址，控制段用来表示数据连接帧的类型，数据段包含实际要传输的数据，差错控制段用来检测传输中帧出现的错误。
　　数据链路层可使用的协议有SLIP、PPP、X.25和帧中继等。常见的集线器和低档的交换机网络设备都是工作在这个层次上，Modem之类的拨号设备也是。工作在这个层次上的交换机俗称“第二层交换机”。
　　具体讲，数据链路层的功能包括：数据链路连接的建立与释放、构成数据链路数据单元、数据链路连接的分裂、定界与同步、顺序和流量控制和差错的检测和恢复等方面。

（3）网络层——Network
　　网络层属于OSI中的较高层次了，从它的名字可以看出，它解决的是网络与网络之间，即网际的通信问题，而不是同一网段内部的事。网络层的主要功能即是提供路由，即选择到达目标主机的最佳路径，并沿该路径传送数据包。除此之外，网络层还要能够消除网络拥挤，具有流量控制和拥挤控制的能力。网络边界中的路由器就工作在这个层次上，现在较高档的交换机也可直接工作在这个层次上，因此它们也提供了路由功能，俗称“第三层交换机”。
　　网络层的功能包括：建立和拆除网络连接、路径选择和中继、网络连接多路复用、分段和组块、服务选择和流量控制。

（4）传输层——Transport
　　传输层解决的是数据在网络之间的传输质量问题，它属于较高层次。传输层用于提高网络层服务质量，提供可靠的端到端的数据传输，如常说的QoS就是这一层的主要服务。这一层主要涉及的是网络传输协议，它提供的是一套网络数据传输标准，如TCP协议。
　　传输层的功能包括：映像传输地址到网络地址、多路复用与分割、传输连接的建立与释放、分段与重新组装、组块与分块。
　　根据传输层所提供服务的主要性质，传输层服务可分为以下三大类：　　
             A类：网络连接具有可接受的差错率和可接受的故障通知率（网络连接断开和复位发生的比率），A类服务是可靠的网络服务，一般指虚电路服务。
　　C类：网络连接具有不可接受的差错率，C类的服务质量最差，提供数据报服务或无线电分组交换网均属此类。
　　B类：网络连接具有可接受的差错率和不可接受的故障通知率，B类服务介于A类与C类之间，在广域网和互联网多是提供B类服务。

网络服务质量的划分是以用户要求为依据的。若用户要求比较高，则一个网络可能归于C型，反之，则一个网络可能归于B型甚至A型。例如，对于某个电子邮件系统来说，每周丢失一个分组的网络也许可算作A型；而同一个网络对银行系统来说则只能算作C型了。

（5）会话层——Senssion
　　会话层利用传输层来提供会话服务，会话可能是一个用户通过网络登录到一个主机，或一个正在建立的用于传输文件的会话。
　　会话层的功能主要有：会话连接到传输连接的映射、数据传送、会话连接的恢复和释放、会话管理、令牌管理和活动管理。

（6）表示层——Presentation
　　表示层用于数据管理的表示方式，如用于文本文件的ASCII和EBCDIC，用于表示数字的1S或2S补码表示形式。如果通信双方用不同的数据表示方法，他们就不能互相理解。表示层就是用于屏蔽这种不同之处。
　　表示层的功能主要有：数据语法转换、语法表示、表示连接管理、数据加密和数据压缩。

（7）应用层——Application
　　这是OSI参考模型的最高层，它解决的也是最高层次，即程序应用过程中的问题，它直接面对用户的具体应用。应用层包含用户应用程序执行通信任务所需要的协议和功能，如电子邮件和文件传输等，在这一层中TCP/IP协议中的FTP、SMTP、POP等协议得到了充分应用。

 

 

 

 

TCP/IP四层模型和OSI七层模型的概念

2010-01-18 16:20

TCP/IP是一组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇。TCP/IP协议簇分为四层，IP位于协议簇的第二层(对应OSI的第三层)，TCP位于协议簇的第三层(对应OSI的第四层)。
   TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为： 

应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。 

传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。 

互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。 

网络接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。
   OSI是Open System Interconnection 的缩写，意为开放式系统互联参考模型。
   OSI 七层模型称为开放式系统互联参考模型 OSI 七层模型是一种框架性的设计方法 
OSI 七层模型通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯，因此其最主 
要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输 

物理层 ： O S I 模型的最低层或第一层，该层包括物理连网媒介，如电缆连线连接器。物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。在你的桌面P C 上插入网络接口卡，你就建立了计算机连网的基础。换言之，你提供了一个物理层。尽管物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率。网络物理问题，如电线断开，将影响物理层。 
数据链路层： O S I 模型的第二层，它控制网络层与物理层之间的通信。它的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传递。为了保证传输，从网络层接收到的数据被分割成特定的可被物理层传输的帧。帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始数据，还包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。 
数据链路层的功能独立于网络和它的节点和所采用的物理层类型，它也不关心是否正在运行 Wo r d 、E x c e l 或使用I n t e r n e t 。有一些连接设备，如交换机，由于它们要对帧解码并使用帧信息将数据发送到正确的接收方，所以它们是工作在数据链路层的。 
网络层： O S I 模型的第三层，其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。 
网络层通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中节点A 到另一个网络中节点B 的最佳路径。由于网络层处理路由，而路由器因为即连接网络各段，并智能指导数据传送，属于网络层。在网络中，“路由”是基于编址方案、使用模式以及可达性来指引数据的发送。 
传输层： O S I 模型中最重要的一层。传输协议同时进行流量控制或是基于接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率。除此之外，传输层按照网络能处理的最大尺寸将较长的数据包进行强制分割。例如，以太网无法接收大于1 5 0 0 字节的数据包。发送方节点的传输层将数据分割成较小的数据片，同时对每一数据片安排一序列号，以便数据到达接收方节点的传输层时，能以正确的顺序重组。该过程即被称为排序。 
工作在传输层的一种服务是 T C P / I P 协议套中的T C P （传输控制协议），另一项传输层服务是I P X / S P X 协议集的S P X （序列包交换）。 
会话层： 负责在网络中的两节点之间建立和维持通信。 会话层的功能包括：建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对 话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。 
你可能常常听到有人把会话层称作网络通信的“交通警察”。当通过拨号向你的 I S P （因特网服务提供商）请求连接到因特网时，I S P 服务器上的会话层向你与你的P C 客户机上的会话层进行协商连接。若你的电话线偶然从墙上插孔脱落时，你终端机上的会话层将检测到连接中断并重新发起连接。会话层通过决定节点通信的优先级和通信时间的长短来设置通信期限 
表示层： 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方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。 
表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理。例如：在 Internet上查询你银行账户，使用的即是一种安全连接。你的账户数据在发送前被加密，在网络的另一端，表示层将对接收到的数据解密。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： 负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务。术语“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。