开放式系统互连模型 OSI/RM (Open System Interonnection/Reference Model) （记录）

红太狼 2021-05-10 11:33 421阅读 0赞

### OSI ###

OSI模型是一个开放体系结构，它规定将网络分为7层，并规定每层的功能。本质上,分层模型描述了把通信问题分为几个小问题（称为层次）的方法，每个小问题对应一层。这样就可以吧一个复杂的协议设计模块化、简单化、独立化进而达到杂化简的效果。  
 为了减少网络设计的复杂性，绝大多数网络采用分层设计方法，所谓分层设计方法就是按照信息的流动过程将网络的整体功能分解为一个个的功能层，不同机器上的同等功能层之间采用相同的协议，同一机器上的相邻功能层之间通过接口进行信息传递。

### OSI 七层模型 ###

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###### 物理层（Physical Layer） ######

*  **主要功能：**  
     完成相邻节点之间原始比特流的传输，控制数据怎样放置到通信介质上。物理层协议关心的典型问题是使用什么样的物理信号来表示数据“0”和“1”。物理层的设计主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和过程特性，以及物理层接口连接的传输介质等问题。
 *  **主要网络设备：**  
    **1.中继器（Repeater）**：  
     连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。负责两个结点的物理层上按位传递信息，完成信号复制，调整和放大功能，以此延长网络长度。它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，与原数据保持相同。  
    **2.集线器（Hub）**：  
     集线器相当于多端口的中继器，可以把信号整形，放大后发送到所有结点上。虽然各结点与集线器的链接有自己独立的通道，但是在集线器内部却只有一个共同的通道，上、下行数据都必须通过这个共享（集线器内部总线）通道发送和接受数据，这样当上下行通道同时又数据发送时就可能有堵塞现象，可能会出现网路碰撞的机会越大。也正因为如此，集线器的传输数据效率是比较低的，因为他在同一时刻只有一个方向的数据传输，也就是所谓的“半双工”。  
    ![在这里插入图片描述][20190328135231995.png]

###### 数据链路层（Data Link Layer） ######

*  **主要功能：**  
     数据链路层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输。数据链路层完成的是网络中相邻结点之间可靠的数据通信。为了保证数据的传输可靠性，发送方会吧用户数据封装成帧，并按顺序传送各帧。由于物理心啊路的不可靠，因此发送出去的数据帧可能在线路上出错或丢失，从而导致接收方不能接受到正确的数据帧。  
     为了保证能让接收方手动的数据进行正确性判断，发送方为每个数据分块计算出CRC(循环冗余检验)，并把CRC添加到帧中，这样接收方就可以通过重新计算CRC来判断数据接收的正确性。数据链路层必须解决由于帧的损坏、丢失和重复带来的问题。
 *  **主要网络设备：**  
    数据链路层通过MC地址负责主机之间数据的可靠传输。  
    数据链路层的网络设备主要有网卡、网桥、交换机。  
    **1.网卡（Network Interface Card，NIC）**：  
     网卡也叫网络适配器，是连接计算机与网络的硬件设备，网卡的主要工作原理是整理计算机上放出网线上的数据，并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。每块网卡都有一个唯一的网络结点地址（MAC）。  
     MAC是生产商生产时烧入ROM中的，MAC的实质内容不可以修改，但是可以修改显示。当计算机重装系统后MAC还是原来的MAC。  
    **1.网桥（Bridge）**：  
     网桥工作在数据链路层，用于将两个LAN 连接在一起并按MAC地址转发帧。物理层的集线器可以扩展网络的规模，但所有通过集线器相连的主机属于同一个冲突域，任何时刻只能有一台主机发送数据，如果有两台主机同时发送数据就会发生冲突，导致数据发送失败。当同一个冲突域中的主机数量非常多是，数据发生冲突的可能性会大大增加，此时可以使用网桥来分隔冲突域。网桥可以用来分隔冲突域，把一个冲突域分隔成两个冲突域（即增加冲突域的数量，减少冲突域的大小）。链接两个网段的网桥能从一个网段向另一个网段传送完整而正确的帧，不会传送干扰或有问题的帧。  
     网桥主要用于互联以太网分段，传输需在两个不同分段间传输的信息，但是阻断局部分段内的信息，因此网桥减少了网络上的通信总量。  
    **1.交换机（Switch）**：  
     类似于网桥，交换机提供了网络互联的功能。交换机的每个端口是一个独立的冲突域，可以为每个工作站提供更高的带宽。因为交换机可以使用现有的电缆、中继器、集线器和网卡，不必做高层的硬件升级。可以简单的把交换机看作是多端口的网桥，但二者还是有区别的：首先网桥一般是2个端口，而一般的交换机最少只有8个。其次，网桥采用软件转发，而交换机采用专门设计的集成电路，基于硬件进行数据转发，交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统网桥高得多的操作性能，操作接近于单个局域网性能，远远超过了普通网桥互连网络之间的抓案发性能；最后，交换机的端口造假低于网桥。

###### 网络层（Network Layer） ######

网络层主要是完成网络中主机间的报文传输。网络层涉及的协议有IP、IPX等，网络层的设备必须能识别出网络层的地址，比如路由器、三层交换机等都可以根据IP地址做出路径选择，它们都属于网络设备。路由器是一种链接多个网络或网段 的网络层设备，它能将不同网路之间的数据进行“翻译”，以使他们能够相互“读懂”对方的数据，从而构成一个更大的网络。  
&emsp；路由器和交换机的比较：  
![在这里插入图片描述][20190328165928542.png]

###### 传输层（Transport Layer） ######

传输层是整个网络的关键部分，实现两个用户进程间端到端的可靠通信，处理数据报错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题。  
 传输层的主要功能有：提供简历、维护和拆除传输层连接，选择网络层提供合适的服务，提供端到端的错误回复和流量控制，向会话层提供独立于网络层的传送服务和可靠的透明数据传输。传输层的主要协议有TCP（Transmissio Control Protocol，传输控制协议）和UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）。

###### 会话层（Session Layer） ######

会话层允许不同机器上的用户之间建立会话关系，会话层提供的服务之一是管理对话控制。会话层允许信息同时双向传输，或任一时刻只能单向传输。当传输数据时网络出现故障，会导致数据传输失败，为了解决这个问题，会话层提供了一种方法，即子数据中插入同步点。每次网络故障后，仅仅重传最后一个同步点以后的数据。

###### 表示层（Presentation Layer） ######

表示层完成某些特定的功能，对这些功能人们常常希望找到普遍的解决办法，而不必由每个用户自己来实现。表示层只关心所传数据信息的语法和语义。表示层服务的一个典型例子是用一种大家一致选定的标准方法对数据进行编码。  
 网络上计算机可能采用不同的数据表示，所以传输数据时进行数据格式的转换。例如不同机器上用不同的代码标识字符串（ASCII和EBCDIC）、整数型（二进制反码或补码），以及机器字的不同字节顺序等。同时表示层还涉及数据压缩和解压、数据加密和解密等工作。

###### 应用层（Application Layer） ######

联网的目的在于支持运行于不同计算机上的进程通信，而这些进程则是为用户完成不同任务设计的。可能的应用是多方面的，不受网络结构的限制。应用层包含大量人们普遍需要的协议，如：HTTP（超文本传输协议），FTP（文件传输协议），SMTP（简单邮件传输协议），POP3（邮局协议版本3），DNS（域名系统），Telnet（远程登陆） 等。

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