OSI参考模型及各层功能简述

文章目录

一、OSI参考模型
二、OSI参考模型通信过程与数据封装
三、物理层功能
四、数据链路层
五、网络层功能
六、传输层功能
七、会话层功能
八、表示层功能
九、应用层功能
十、TCP/IP参考模型
十一、五层参考模型

一、OSI参考模型

开放系统互联（OSI）参考模型是由国际标准化组织（OSI）于1984年提出的分层网络体系饥饿而构模型，目的是支持异构网络系统的互联互通。
分为7层：应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层，物理层。

二、OSI参考模型通信过程与数据封装

数据在每一层被封装，直到物理层时传输比特。

Q：为什么要数据封装？
A：增加控制信息，构造协议控制单元(PDU)

控制信息主要包括：

地址（Address）：标识发送端/接收端
差错简称编码（Error-detecting code）：用于差错检测或纠正
协议控制（Protocol control）：实现协议功能的附加信息，如：优先级（priority）、服务质量（QoS）、安全控制等

三、物理层功能

功能：在具体的物理介质上实现每一个比特的传输。

具体：

定义和规范接口特性：
机械特性：接口几何形状，插口插头在哪侧
电气特性：电瓶电压选择
功能特性：接口引脚的个数和功能
规程特性：接口工作过程
解决比特编码问题
数据率
比特同步
传输模式：单工、半双工、双工

四、数据链路层

负责结点-结点（node-to-node）数据传输（解决物理链路直接相连的两个相邻结点的数据传输）。
组帧（Framing）：一般要加头加尾，主要目的在于让接收一端从物理层接收到一系列比特流的时候，能够成功的切分出一个个数据帧，从而分出头部和尾部信息，根据头部和尾部信息完成数据链路层协议规定的相关功能。
在数据链路层进行物理寻址（Physical addressing）：在帧头中增加发送端和/或接收端的物理地址，标识数据帧的发送端和/或接收端。
应用举例：
以下物理介质共享时，20发送给62，其他主机也能收到数据帧，但他们不会去接收，只有62会去接收。
流量控制（Flow control）：避免淹没接收端
差错控制（Error control）：检测并重传损坏或丢失帧，并避免重复帧
访问（接入）控制（Access control）：在任一给定时刻决定哪个设备拥有链路（物理介质）控制使用权

五、网络层功能

负责源主机到目的主机数据分组交付，可能穿越多个网络
逻辑寻址（Logical addressing）：全局唯一逻辑地址，无论跨越多少网络都唯一，确保数据分组被送达目的主机，如IP地址
路由（Routing）：路由器（或网关）互联网络，并路由分组至目的主机。进行路径选择。
分组转发
如图红色字母代表网络层全局唯一逻辑地址，绿色字母代表物理地址，可以看到源和目的网络地址是不变的

六、传输层功能

负责源-目的（端-端）（进程间）完整报文传输。

分段与重组：传输层会把会话层传输过来的完整报文切分成一个个数据段，再交付给网络层。
SAP寻址：确保将完整报文提交给正确进程，如端口号。
传输层接收会话层的协议数据单元(PDU)，之后传输层会对其进行分割，形成传输层的协议数据单元，其中x和y为源和目的的SAP地址。将数据进一步交给网络层，S和D为源和目的网络地址。数据交给数据链路层，添加物理地址。
连接控制：这里是逻辑连接
流量控制
差错控制

七、会话层功能

对话控制（dialog controlling）：建立、维护
同步（synchronization）：在数据流中插入“同步点”，目的是一旦数据传输在某个控制点附近中断，下次恢复时只要恢复在最近的控制点
功能单薄，实际Internet网络中无此层

八、表示层功能

处理两个系统间交换信息的语法和语义问题。

数据表示转化：转换为主机独立的编码，与具体系统无关
加密/解密
压缩/解压缩
实际开发中无此层，应用层会承担此层工作

九、应用层功能

支持用户通过用户代理（如浏览器）或网络接口使用网络（服务）
典型应用层服务：文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）、Web（HTTP）等

十、TCP/IP参考模型

TCP/IP参考模型共四层。网络接口层并没有定义具体协议，只要能封装网际层的IP分组，即能将IP分组从一点传输到另一点就可以。

十一、五层参考模型

综合OSI和TCP/IP的优点
应用层：支持各种网络应用（FTP，SMTP，HTTP）
传输层：进程-进程的数据传输（TCP，UDP）
网络层：源主机到目的主机的数据分组路由与转发（IP协议，路由协议等）
链路层：相邻网络元素（主机、交换机、路由器等）的数据传输（以太网，WiFi，PPP）
物理层：比特传输

参考文献：
哈尔滨工业大学网课“计算机网络之网尽其用”李全龙

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