第一章计算机网络 6 OSI参考模型

本笔记参考书目：

计算机网络（第8版）谢希仁
2021王道计算机网络视频公开课

本节重点：

OSI参考模型的7层次结构及其功能
OSI参考模型数据传输的过程

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计算机网络的分层结构

OSI参考模型：7层（法定标准，但不适用）
TCP/IP参考模型：4层（实际使用）

结合各自有点，为便于学习，总结出5层体系结构。

ISO/OSI参考模型来源

为了解决计算机网络复杂化问题，将不同的功能划分为不同的层次结构。为了标准化通讯，所以需要开发支持异构网络系统的互联互通。

国际标准化组织ISO于1984年提出 OSI（Open System Interconnection Reference Model） 开放系统互连参考模型。

OSI模型的层次结构

记忆方法：“物联网淑惠试用”。

1. 应用层
  能和用户产生流量的应用程序。（e.g. FTP/SMTP/HTTP）
1. 表示层
  处理两个通讯系统中交换信息的表示方式（ 语法和语意 ）
  一、改变数据格式（语法）：不同主机的编码格式不同，所以需要将数据转换为计算机能读懂的格式；
  二、数据加密/解密 （i.e. 防抓包）；
  三、数据压缩和恢复。
1. 会话层
  提供稳定连接，有序传输数据（建立 同步(SYN) ）。
  一、建立/管理/终止会话；
  二、添加校验点。从校验点处恢复会话，保持通信；
  三、主要协议：ADSP、ASP（不重要）
1. 传输层 ⭐️ （⬆️:资源子网,数据处理；⬇️:通信子网,数据通信）
  负责主机中两个进程的通信（进程间通过端口号相互识别），即端到端通信。传输单位是 用户数据报（UDP：User Datagram Protocol）
  一、可靠传输、不可靠传输。长数据消息需要建立可靠传输，保证传输的稳定性；短数据无需建立连接，直接传输。
  二、差错控制。发送错误，检错纠错。
  三、流量控制。发送方和接收方速度是否匹配。发送方速度过快，接收方缓存不够，则反馈给发送方信息，控制发送端流量。
  四、复用分用。复用，发送方多个应用层可同时使用下面的运输层服务；分用，运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程。
1. 网络层
  数据分组，将分组从源端传到目的端，为网络上不同主机提供通信服务。 网络层的传输单位：用户数据报 。
  一、路由选择。选择最佳路径；
  二、流量控制；
  三、差错控制；
  四、拥塞控制。相较于控制发送端发送速率的“流量控制”，拥塞控制更加全局，是用来处理全局堵塞（所有节点都来不及接受信息）的一种手段。
1. 数据链路层
  将网络层的数据组装成帧。因此，数据链路层的传输单位是帧。
  一、成帧，定义帧开始和结束。因此，数据链路层会给网络层的数据添加头部/尾部；
  二、差错控制：帧错+位错
  三、流量控制；
  四、访问接入控制，控制对公用信道的访问。如广播信道上，一台主机发信息，其他主机只能收信息，限制了其他主机的访问接入。
1. 物理层 （最简单）
  将比特流转换成电信号的形式 ，在物理媒体（电缆等）上实现透明传输。 传输单位是比特。 协议：如Rj45、802.3等。
  透明传输：不管传送数据是什么，都能传送。
  一、定义接口特性。如确定连接电缆的插头引脚连接方式等；
  二、定义传输模式：单工/半双工/双工。发送信息时，一方发，一方收；双方不能同时发/收；双方可同时发/收；
  三、定义传输速率；
  四、比特同步。时钟，保证收发的同步性；
  五、比特编码。二进制的电压表示定义。

OSI参考模型通信过程

中间系统只需要经过物理层、数据链路层和网络层的处理，不需要经过传输层及其以上层。但主机间，接受信息的双方需要经过所有层。

如上节所属，发送方每层添加（附加）信息，封装得到PDU。接收方对数据进行还原。

端到端：传输层/会话层/表示层/应用层，将信息送到接收方。

点到点：网络层/数据链路层/物理层，只管信息向下一个接受点的发送，不管信息具体的接收方。

⚠️注意：数据链路层除了加首部H2，还加上尾部T2！
记忆：“数据链路层”字最多，所以添加东西最多，添加尾部和首部。

物理层只是将数据转换为机器码（二进制）。

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