OSI七層模型.doc

OSI七層模型 ISO國際標準組織所定義的開放系統(tǒng)互連七層模型的定義和各層功能。它是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門者的敲門磚，也是分析、評判各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的依據(jù)從此網(wǎng)絡(luò)不再神秘，它也是有理可依，有據(jù)可循的。 建立七層模型主要是為解決異種網(wǎng)絡(luò)互連時所遇到的兼容性問題。它的最大優(yōu)點是將服務(wù)、接口和協(xié)議這三個概念明確地區(qū)分開來；也使網(wǎng)絡(luò)的不同功能模塊分擔起不同的職責。 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中一個重要里程碑便是ISO（Internet Standard Organization，國際標準組織）對OSI（Open System Interconnect，開放系統(tǒng)互連）七層網(wǎng)絡(luò)模型的定義。它不但成為以前的和后續(xù)的各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)評判、分析的依據(jù)，也成為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計和統(tǒng)一的參考模型。 建立七層模型的主要目的是為解決異種網(wǎng)絡(luò)互連時所遇到的兼容性問題。它的最大優(yōu)點是將服務(wù)、接口和協(xié)議這三個概念明確地區(qū)分開來：服務(wù)說明某一層為上一層提供一些什么功能，接口說明上一層如何使用下層的服務(wù)，而協(xié)議涉及如何實現(xiàn)本層的服務(wù)；這樣各層之間具有很強的獨立性，互連網(wǎng)絡(luò)中各實體采用什么樣的協(xié)議是沒有限制的，只要向上提供相同的服務(wù)并且不改變相鄰層的接口就可以了。網(wǎng)絡(luò)七層的劃分也是為了使網(wǎng)絡(luò)的不同功能模塊（不同層次）分擔起不同的職責，從而帶來如下好處： 減輕問題的復雜程度，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，可迅速定位故障所處層次，便于查找和糾錯；在各層分別定義標準接口，使具備相同對等層的不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能實現(xiàn)互操作，各層之間則相對獨立，一種高層協(xié)議可放在多種低層協(xié)議上運行； 能有效刺激網(wǎng)絡(luò)技術(shù)革新，因為每次更新都可以在小范圍內(nèi)進行，不需對整個網(wǎng)絡(luò)動大手術(shù)； 便于研究和教學。 網(wǎng)絡(luò)分層體現(xiàn)了在許多工程設(shè)計中都具有的結(jié)構(gòu)化思想，是一種合理的劃分。 網(wǎng)絡(luò)七層的功能 網(wǎng)絡(luò)七層包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。其中物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層通常被稱作媒體層，是網(wǎng)絡(luò)工程師所研究的對象；傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層則被稱作主機層，是用戶所面向和關(guān)心的內(nèi)容。 那么，網(wǎng)絡(luò)七層的具體定義和相應(yīng)職責各是什么呢？下圖便是OSI七層模型的協(xié)議堆棧示意，它們由下到上分別為：第一層物理層：物理層定義了通訊網(wǎng)絡(luò)之間物理鏈路的電氣或機械特性，以及激活、維護和關(guān)閉這條鏈路的各項操作。物理層特征參數(shù)包括：電壓、數(shù)據(jù)傳輸率、最大傳輸距離、物理連接媒體等。第二層數(shù)據(jù)鏈路層：實際的物理鏈路是不可靠的，總會出現(xiàn)錯誤，數(shù)據(jù)鏈路層的作用就是通過一定的手段（將數(shù)據(jù)分成幀，以數(shù)據(jù)幀為單位進行傳輸）將有差錯的物理鏈路轉(zhuǎn)化成對上層來說沒有錯誤的數(shù)據(jù)鏈路。它的特征參數(shù)包括：物理地址、網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)、錯誤警告機制、所傳數(shù)據(jù)幀的排序和流控等。其中物理地址是相對網(wǎng)絡(luò)層地址而言的，它代表了數(shù)據(jù)鏈路層的節(jié)點標識技術(shù)；“拓樸”是網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常會碰到的術(shù)語，標記著各個設(shè)備以何種方式互連起來，如：總線型所有設(shè)備都連在一條總線上，星型所有設(shè)備都通過一個中央結(jié)點互連；錯誤警告是向上層協(xié)議報告數(shù)據(jù)傳遞中錯誤的發(fā)生；數(shù)據(jù)幀排序可將所傳數(shù)據(jù)重新排列；流控則用于調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率，使接收端不至于過載。OSL參考模型（簡單圖一） 應(yīng)用層 表示層 會話層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 第三層網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)分成一定長度的分組，并在分組頭中標識源和目的節(jié)點的邏輯地址，這些地址就象街區(qū)、門牌號一樣，成為每個節(jié)點的標識；網(wǎng)絡(luò)層的核心功能便是根據(jù)這些地址來獲得從源到目的的路徑，當有多條路徑存在的情況下，還要負責進行路由選擇。 第四層傳輸層：提供對上層透明（不依賴于具體網(wǎng)絡(luò)）的可靠的數(shù)據(jù)傳輸。如果說網(wǎng)絡(luò)層關(guān)心的是“點到點”的逐點轉(zhuǎn)遞，那么可以說傳輸層關(guān)注的是“端到端”（源端到目的端）的最終效果。它的功能主要包括：流控、多路技術(shù)、虛電路管理和糾錯及恢復等。其中多路技術(shù)使多個不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)可以通過單一的物理鏈路共同實現(xiàn)傳遞；虛電路是數(shù)據(jù)傳遞的邏輯通道，在傳輸層建立、維護和終止；糾錯功能則可以檢測錯誤的發(fā)生，并采取措施（如重傳）解決問題。第五層會話層：在網(wǎng)絡(luò)實體間建立、管理和終止通訊應(yīng)用服務(wù)請求和響應(yīng)等會話。第六層表示層：定義了一系列代碼和代碼轉(zhuǎn)換功能以保證源端數(shù)據(jù)在目的端同樣能被識別，比如大家所熟悉的文本數(shù)據(jù)的ASCII碼，表示圖象的GIF或表示動畫的MPEG等。第七層應(yīng)用層：應(yīng)用層是面向用戶的最高層，通過軟件應(yīng)用實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與用戶的直接對話，如：找到通訊對方，識別可用資源和同步操作等。網(wǎng)絡(luò)七層的底三層（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層）通常被稱作媒體層，它們不為用戶所見，默默地對網(wǎng)絡(luò)起到支撐作用，是網(wǎng)絡(luò)工程師所研究的對象；上四層（傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層）則被稱作主機層，是用戶所面向和關(guān)心的內(nèi)容，這些程序常常將各層的功能綜合在一起，在用戶面前形成一個整體。大家所熟悉的網(wǎng)上應(yīng)用WWW、FTP、TELNET等，都是這多層功能的綜合。在數(shù)據(jù)的實際傳輸中，發(fā)送方將數(shù)據(jù)送到自己的應(yīng)用層，加上該層的控制信息后傳給表示層；表示層如法炮制，再將數(shù)據(jù)加上自己的標識傳給會話層；以此類推，每一層都在收到的數(shù)據(jù)上加上本層的控制信息并傳給下一層；最后到達物理層時，數(shù)據(jù)通過實際的物理媒體傳到接收方。接收端則執(zhí)行與發(fā)送端相反的操作，由下往上，將逐層標識去掉，重新還原成最初的數(shù)據(jù)。由此可見，數(shù)據(jù)通訊雙方在對等層必須采用相同的協(xié)議，定義同一種數(shù)據(jù)標識格式，這樣才可能保證數(shù)據(jù)的正確傳輸而不至走形。OSI與實際應(yīng)用模型 七層模型是一個理論模型，實際應(yīng)用則千變?nèi)f化，完全可能發(fā)生變異。對大多數(shù)應(yīng)用，我們只是將它的協(xié)議族（即協(xié)議堆棧）與七層模型作大致的對應(yīng)，看看實際用到的特定協(xié)議是屬于七層中某個子層，還是包括了上下多層的功能。 網(wǎng)絡(luò)中實際用到的協(xié)議是否嚴格按照這七層來定義呢？并非如此，七層模型是一個理論模型，實際應(yīng)用則千變?nèi)f化，完全可能發(fā)生變異。何況有的應(yīng)用由來已久，不可能在七層模型推出后又推翻重來。因此對大多數(shù)應(yīng)用，我們只是將它的協(xié)議族（即協(xié)議堆棧）與七層模型作大致的對應(yīng)，看看實際用到的特定協(xié)議是屬于七層中某個子層，還是包括了上下多層的功能。我們在以前的篇幅中曾介紹過的TCP/IP協(xié)議，它與七層模型的對應(yīng)關(guān)系如下：OSL與TCP/IP模型的對應(yīng)關(guān)系（簡單圖二） 應(yīng)用層 * 表示層 應(yīng)用層 會話層 * 傳輸層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)接口層 物理層 * 由圖二可看出，TCP/IP的多數(shù)應(yīng)用協(xié)議將OSI應(yīng)用層、表示層、會話層的功能合在一起，構(gòu)成其應(yīng)用層，典型協(xié)議有：HTTP、FTP、TELNET等；TCP/UDP協(xié)議對應(yīng)OSI的傳輸層，