OSI七层要点

OSI七层

引子

一般而言，一个完整的计算机系统由硬件、操作系统、应用软件组成，如果一套计算机同时具备了这是哪个条件，那么这台计算机就可以正常运行。

但想与多人联机进行更多活动，则需要网络为前提，也延伸至一个关键词互联网，那么问题由此而来，什么是互联网？互联网具体能干什么？

互联网（internet）：又称国际网络，指的是网络与网络之间所串连成的庞大网络，这些网络以一组通用的协议相连，形成逻辑上的单一巨大国际网络。

互联网类似于一个世界的规则，当每个人（计算机）都去遵守了这个规则（互联网协议），那样这个世界才能够和平共处。只有当所有计算机都去遵守了一项标准的协议，那么所有计算机才能够统一收发信息完成通信。

目前是把互联网协议划分了7个的阶层级别，如下图所示：

 

 

• 常用的内容（设备及协议）

1. 物理层
   • 　　设备：网卡，网线，集线器，中继器，调制解调器　　
2. 数据链路层
   • 　　设备：网桥，交换机
3. 网络层
   • 　　设备：路由器
4. 网关工作在第四层传输层及其以上

• 　集线器为物理层采用广播的形式传输信息。
• 　交换机为报文进行交换。多作为链路设备（二层交换机），能够进行地址学习，采用存储转发的形式交换报文。
• 路由器是连接两个或多个网络的硬件设备，在网络间起网关的作用，是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备。它能够理解不同的协议，例如某个局域网使用的以太网协议，因特网使用的TCP/IP协议。

OSI各层对应设备介绍：

中继器	信号会在传输的过程中不断衰弱，为了不让信号受到通信的影响，所以产生了中继器：能够放大信号，把信号传达到更远的地方
集线器	为了能够使通信“一对多”，需要复制广告，所以产生了集线器：能够将一个端口的信息重复广播到其他端口上。
集线器原理	不具备交换机的“只能记忆”和“学习”能力。不具备交换机具有的MAC地址表，所以它发送的数据没有针对性，而是采用广播发送。向某个节点发送数据时，不是直接把数据发送至节点，而是将数据包发到集线器相连的所有节点。
网桥	由于广播通信，相互冲突，所以需要一种能够有效隔离子网的设备，让广播仅仅只存在于一个局部内：网桥。
交换机	能够将多太网络设备连接到计算机网络中，通过数据包交换的方式，将数据转发到目的地。比如：一台计算机、一台打印机、一个摄像头，要将这三个设备进行通讯，就需要运用到：交换机。
交换机分类	一般情况下，交换机分为7类，按照数据包的传输层次分为：一、二、三……七层交换机。
路由器	交换机工作在数据链路层次。如果现在A节点向未知节点B通信，如果A和B之间通过N（很大）个交换机才连接在一起，那么只用交换机来实现，那么A将数据包发送之后，在到达所有其他端口，如果其他端口不能识别，那么都将进行转发，这样，最终也可以到达B，但是势必产生很多的冗余数据通信。于是，我们有了路由器。
路由器原理	路由器工作在网络层，可以根据IP来选择对应的端口，当然，这里选择的依据是：路由器表。
网关	IP网关=路由器
调制解调器	把计算机的数字信号翻译为可沿普通电话线传送的模拟信号，可被另一端的调制解调器接收，翻译成可懂的语言，是一种计算机硬件。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

注：网络中的传输中是按比特计算的，比如：网络交换机带宽分为：10 Mb/s、100 Mb/s、1000 Mb/s、10000 Mb/s（1Gb/s）。Mb/s换算MB/s：1 Mb/s = 0.125 MB/s。

物理层：

传输数据单元：比特（Bit）

具备的设备：网线，集线器，中继器，调制解调器

（各层对应设备介绍请参考上方内容）

介绍：

1. 为数据端设备提供传送数据的通路，数据通路可以是一个物理媒体，也可以是多个物理媒体连接而成。一次完整的数据传输，包括激活物理连 接，传送数据，终止物理连接。所谓激活，就是不管有多少物理媒体参与，都要在通信的两个数据终端设备间连接起来，形成一条通路。
2. 传输数据，物理层要形成适合数据传输需要的实体，为数据传送服务。一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的带宽（带宽是指每 秒钟内能通过的比特（BIT）数），以减少信道上的拥塞。传输数据的方式能满足点到点，一点到多点，串行或并行，半双工或全双工，同步或异步传输的 需要。
3. 完成物理层的一些管理工作。

数据链路层：

传输数据单元：帧（Frame）

具备的设备：网桥，交换机

常用协议：ARQ、CSMA/CD、PPP、LCP、HDLC、ATM

介绍：

1. 数据链路层是OSI参考模型中的第二 层，介乎于物理层和网络层之间。数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节 点的目标机网络层。为达到这一目的，数据链路必须具备一系列相应的功能，主要有：如何将数据组合成数据块，在数据链路层中称这种数据块为帧，帧是数 据链路层的传送单位；如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错，如何调节发送速率以使与接收方相匹配；以及在两个网络实体之间提供数据 链路通路的建立、维持和释放的管理。

网络层：

传输数据单元：数据包（Packet）

具备的设备：路由器，防火墙，三层交换机

常用协议：IP、ARP、RARP、ICMP、ICMPv6、IGMP、RIP、OSPF、BGP、IS-IS、IPsec

介绍：

1. 网络层是OSI模型中的第三层（TCP/IP模型中的网际层）。网络层提供路由和寻址的功能，使两终端系统能够互连且决定最佳路径，并具有一定的拥塞控制和流量控制的能力。由于TCP/IP协议体系中的网络层功能由IP协议规定和实现，故又称IP层。
2. 它主要有两个功能，一个是寻址，一个是路由。
3. 寻址：对网络层而言使用IP地址来唯一标识互联网上的设备，网络层依靠IP地址进行相互通信（类似于数据链路层的MAC地址）
4. 路由：在同一个网络中的内部通信并不需要网络层设备，仅仅靠数据链路层就可以完成相互通信，对于不同的网络之间相互通信则必须借助路由器等三层设备。

传输层：

传输数据单元：数据段（Segment）

具备设备：进程和端口

常用协议：TCP、UDP、DCCP、SCTP、RTP、RSXP、PPTP

介绍：

传输层的作用是什么?传输层实现端到端的连接，端到端是什么概念呢?打个比方说，一个人用QQ与朋友聊天，网络层识别IP地址，能够将信息送到正确的主机，而主机应该使用什么应用协议接收这个信息呢? 这个功能就需要传输层来完成，传输层实现进程到进程的连接。

传输层服务通过传输层协议的编程接口传递给应用进程。该服务可以包括以下功能：

• 连接导向式通信：通常对于一个应用进程来说，把连接解读为数据流而非处理底层的无连接模型（如用户数据报协议（UDP）与网际协议（IP）的数据报文模型）更加容易。
• 相同次序交付：网络层通常不保证数据包到达顺序与发送顺序相同，但这往往是一个可取的特点。这通常是通过给报文段编号来完成的，接收者按次序将它们传给应用进程。这可能会造成队头阻塞。
• 可靠性：由于网络拥塞和错误，数据包可能在传输过程中丢失。通过检错码（如校验和），传输协议可以检查数据是否损坏，并通过向发送者传ACK或NACK消息确认正确接收。自动重发请求方案可用于重新传输丢失或损坏的数据。
• 流量控制：有时必须控制两个节点之间的数据传输速率以阻止快速的发送者传输超出接收缓冲器所能承受的数据，造成缓冲区溢出。这也可以通过减少缓冲区不足来提高效率。
• 拥塞避免：拥塞控制可以控制进入到电信网络的流量。
• 多路复用：端口可以在单个节点上提供多个端点。例如，邮政地址的名称是一种多路复用，并区分同一位置的不同收件人。每个计算机应用进程会监听它们自己的端口，这使得在同一时间可以使用多个网络服务。它是在TCP/IP模型中是传输层的一部分，但在OSI模型中属于会话层。

　　TCP/TP协议图解：

• 

　　TCP协议是可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。

会话层：

会话层服务：认证、权限、会话恢复：包括检查点和恢复。

介绍：

会话层主要功能大约为3点：

1. 为会话实体间创建连接：为给两个对等会话服务用户创建一个会话连接，应该做如下几项工作。
   1. 将会话地址映射为运输地址。
   2. 选择需要的运输服务质量参数（QoS）。
   3. 对会话参数进行协商。
   4. 识别各个会话连接。
   5. 传送有限的透明用户数据。
2. 数据传输阶段：这个阶段是在两个会话用户之间实现有组织的，同步的数据传输。用户数据单元为SSDU,而协议数据单元为SPDU.会话用户之间的数据传送过程是将SSDU转变成SPDU进行的。
3. 连接释放：连接释放是通过"有序释放","废弃"，"有限量透明用户数据传送"等功能单元来释放会话连接的

表示层：

常用协议：HTTP/HTML、FTP、Telnet、ASN.1

介绍：

表示层主要功能：

• 数据语法转换
• 语法表示
• 连接管理
• 数据处理
  • 数据加密和解密
  • 数据压缩和解压
  • 数据编码和解码

应用层：

常见协议：AFP、APPC、BitTorrent、CFDP、DHCP、DNS、FTAM、FTP、GOPHER、HTTP、IMAP、ITMS、IRC、LDAP、MODBUS、NFS、NNTP、NTP、POP3、SIP、SMB、SMTP、SNMP、SNTP、SSH、TELNET、TFTP、TSP、WHOIS、X.500、X.400

介绍：

应用层（Application Layer）是OSI参考模型的最高层，它是计算机用户，以及各种应用程序和网络之间的接口，其功能是直接向用户提供服务，完成用户希望在网络上完成的各种工作。它在其他6层工作的基础上，负责完成网络中应用程序与网络操作系统之间的联系，建立与结束使用者之间的联系，并完成网络用户提出的各种网络服务及 应用所需的监督、管理和服务等各种协议。此外，该层还负责协调各个应用程序间的工作。