OSI是壹個開放的接入系統互連參考模型,它是壹個定義良好的協議規範。OSI模型有七層結構,每層可以有幾個子層。我來簡單介紹壹下這七層及其功能。
OSI的七層從上到下
7應用層
6表示層
5會話層
4傳輸層
3網絡層
2數據鏈路層
1物理層
其中,高層即7、6、5、4層定義了應用程序的功能,下面三層即3、2、1層主要面向通過網絡的端到端數據流。我來給大家介紹壹下這七層的功能:
(1)應用層:與其他計算機通信的應用程序,對應應用程序的通信服務。比如壹個沒有通信功能的文字處理器是無法執行通信代碼的,從事文字處理的程序員也不會關心OSI的第7層。然而,如果增加了傳輸文件的選項,那麽文字處理器的程序員需要實現OSI的第7層。例如:遠程登錄、HTTP、FTP、WWW、NFS、SMTP等。
(2)表示層:這壹層的主要功能是定義數據格式和加密。例如,FTP允許您選擇以二進制或ASII格式傳輸。如果選擇二進制,發送方和接收方不會更改文件的內容。如果選擇了ASII格式,發送方會將文本從發送方的字符集轉換為標準ASII並發送數據。在接收端將標準ASII轉換成接收端計算機的字符集。例如:加密、ASII等。
(3)會話層:他定義了如何開始、控制和結束壹個會話,包括對多個雙向小時的控制和管理,使應用在連續消息只有壹部分完成時得到通知,使表示層看到的數據是連續的。在某些情況下,如果表示層接收到所有數據,這些數據將用於表示表示層。例如:RPC、SQL等。
(4)傳輸層:該層的功能包括選擇錯誤恢復協議還是無錯誤恢復協議,復用同壹主機上不同應用的數據流的輸入,以及對接收到的數據包進行無序重排序。例如:TCP、UDP、SPX。
(5)網絡層:這壹層定義了端到端的分組傳輸。它定義了可以識別所有節點的邏輯地址,也定義了路由實現和學習的方式。為了適應最大傳輸單元長度小於分組長度的傳輸介質,網絡層還定義了如何將壹個分組分解成更小分組的分段方法。例如:IP、IPX等。
(6)數據鏈路層:它定義了如何在單個鏈路上傳輸數據。這些協議與正在討論的歌曲媒體相關。例如:自動櫃員機、FDDI等。
(7)物理層:OSI的物理層規範是傳輸介質的特征標準,這些規範通常參考其他組織制定的標準。連接器、引腳、引腳的使用、電流、電流、編碼和光調制都屬於各種物理層規範。物理層通常使用多種規範來定義所有細節。例如:Rj45、802.3等。
OSI分層的優勢:
(1)人們可以很容易地討論和學習協議的規範細節。
(2)層間的標準接口有利於工程模塊化。
(3)創造更好的互聯互通環境。
(4)復雜性降低,程序更容易修改,產品開發速度更快。
(5)每壹層使用下壹層的服務,更容易記住每壹層的功能。
大多數計算機網絡采用分層結構,即壹個計算機網絡分為幾個層次,上級系統只使用下級系統提供的接口和功能,而不知道下級實現這壹功能所使用的算法和協議;下級只使用上級系統傳來的參數,這就是級與級之間的獨立性。由於這種獨立性,層與層之間的每個模塊都可以被新模塊替換,只要新模塊與舊模塊具有相同的功能和接口,即使它們使用不同的算法和協議。
為了在網絡中的計算機和終端之間正確地傳輸信息和數據,必須在數據傳輸的順序、數據的格式和內容上有壹個協議或規則,這就是所謂的協議。網絡協議有三個主要部分:
1,語義:
就是解釋協議元素的含義,不同類型的協議元素規定的語義是不壹樣的。比如需要發送什麽樣的控制信息,完成什麽樣的動作,得到什麽樣的響應。
2.語法:
幾個協議元素和數據組合起來表達壹個完整內容時應遵循的格式,即規定了信息的數據結構。例如用戶數據和控制信息的結構和格式。
3.時間順序:
對事件順序的詳細描述。比如雙方通信時,發送點發送數據報文,如果目標點正確接收,則回答源點正確接收;如果接收到錯誤的信息,源點需要再次發送它。
自20世紀70年代以來,國外壹些主要計算機制造商相繼推出了自己的網絡體系結構,但都是專用的。
為了使來自不同計算機制造商的計算機能夠相互通信,並在更大範圍內建立計算機網絡,有必要建立壹個國際網絡體系結構標準。
在1981中,ISO正式推薦了壹種網絡體系結構——七層參考模型,稱為開放系統互連(OSI)。由於這個標準模型的建立,各種計算機網絡向它靠攏,極大地促進了網絡通信的發展。
OSI參考模型將整個網絡通信功能分為七個層次,如圖1所示。它們從低到高依次是物理層(PH)、鏈路層(DL)、網絡層(N)、傳輸層(T)、會話層(S)、表示層(P)和應用層(A)。每壹層完成壹定的功能,每壹層直接為其上層提供服務,各層之間相互支持。第四至第七層主要負責互操作,而第壹至第三層用於創建兩個網絡設備之間的物理連接。
1.物理層
物理層是OSI的第壹層。雖然是底層,但卻是整個開放體系的基礎。物理層為設備間的數據通信提供傳輸介質和互連設備,為數據傳輸提供可靠的環境。
1.1媒體和互連設備
物理層中的介質包括架空線、平衡電纜、光纖和無線信道。通信互連設備是指DTE和DCE之間的互連設備。DTE不僅是數據終端設備,也是物理設備,比如計算機和終端。DCE是壹種數據通信設備或電路連接設備,如調制解調器。數據傳輸通常是通過DTE——DCE,然後是DCE——DTE的路徑。互聯設備是指連接DTE和DCE的設備,如各種插頭和插座。各種粗細同軸電纜、T型接頭、插頭、接收器、發射器、中繼器等。在局域網中屬於介質和連接器的物理層。
1.2物理層的主要功能
1.2.1為數據終端設備提供數據傳輸路徑,可以是物理介質,也可以是多種物理介質的組合。完整的數據傳輸包括激活物理連接、傳輸數據和終止物理連接。所謂激活,就是無論涉及多少物理介質,兩個正在通信的數據終端設備必須連接起來形成壹條通路。
1.2.2傳輸數據。物理層應該形成壹個適合數據傳輸的實體,為數據傳輸服務。壹方面要保證數據能正確通過,另壹方面要提供足夠的帶寬(帶寬是指每秒能通過的比特數)來減少信道上的擁塞。傳輸數據的方式可以滿足點對點、點對多點、串行或並行、半雙工或全雙工的要求。
1.3物理層的壹些重要標準
早在OSI/TC97/C16小組委員會成立之前,物理層的壹些標準和協議就已制定和應用。OSI也制定了壹些標準,並采用了壹些已有的成果。以下是壹些重要的標準,供讀者參考。O2110:叫“數據通信-25芯DTE/DCE接口”。
行業協會)“RS-232-C”基本兼容。O2593:它被稱為“數據通信-34芯DTE/DCE-接口連接器和引腳分配”。它與EIARS-449兼容。CCITT V.24:稱為“數據終端設備(DTE)與數據電路終接設備之間的接口電路定義表”。其功能與100串行線路上的EIARS-232-C和RS-449兼容。
2.數據鏈路層
數據鏈路可以粗略地理解為數據通道。物理層應為終端設備之間的數據通信提供傳輸介質及其連接。媒介是長期的,聯系是有壹生的。在連接生存期內,發送端和接收端可以相互通信壹次或多次。每次溝通都要經歷兩個過程:建立溝通聯系和拆除溝通聯系。這種建立起來的數據收發關系稱為數據鏈。然而,在物理介質上傳輸的數據不可避免地會受到各種不可靠因素的影響,從而產生錯誤。為了彌補物理層的不足,並為上層提供無錯誤的數據傳輸,必須能夠檢測和糾正數據中的錯誤。數據鏈路的建立和拆除以及數據中錯誤的檢測和糾正是數據鏈路層的基本任務。
2.1鏈路層的主要功能
鏈路層為網絡層提供數據傳輸服務,這個服務依賴於這壹層的功能。鏈路層應具有以下功能:
2.1.1鏈路連接建立、拆除和分離。
2.1.2幀定界和幀同步。鏈路層的數據傳輸單位是幀,不同的協議,幀的長度和接口都不壹樣,但是幀無論如何都要定界。
2.1.3順序控制是指對幀的發送和接收順序的控制。
2.1.4錯誤檢測和恢復。還有鏈路識別,流量控制等等。檢錯使用方陣碼校驗、循環碼校驗來檢測信道上數據的誤碼,丟幀使用序列號檢測。各種錯誤的恢復往往是通過反饋重傳技術來完成的。
2.2數據鏈路層的主要協議
數據鏈路層協議是為了發送實體和對等實體之間的壹致性而制定的,也是為了成功完成對網絡層的服務。主要協議如下:
2 . 2 . 1 ISO 1745-1975:“數據通信系統基本控制規則”。這是壹個面向字符的標準,使用10控制字符來完成鏈路建立、拆卸和數據交換。幀的接收和發送以及錯誤恢復也是由這些字符完成的。ISO 65445。ISO 1177、ISO 2626和ISO 2629的配合可以形成多種鏈路控制和數據傳輸方式。
2.2.2 ISO 3309-1984:稱為“HDLC框架結構”。O 4335-1984:稱為“HDLC議定書要素”。O 7809-1984:稱為“HDLC協議類型程序集”。
2.2.3ISO7776:稱為“DTE數據鏈路層規程”,兼容CCITT X.25LAB“平衡鏈路接入規程”。
2.3鏈路層產品
網卡是最常見的獨立鏈路產品,網橋也是鏈路產品。有人認為MODEM的某些功能屬於鏈路層,但有些仍有爭議。數據鏈路層將原本不可靠的傳輸介質轉變為可靠的傳輸路徑,並將其提供給網絡層。在IEEE802.3的情況下,數據鏈路層分為兩個子層,壹個是邏輯鏈路控制,另壹個是媒體訪問控制。下圖顯示了IEEE802.3LAN架構。
AUI=連接單元接口PMA=物理介質連接
媒體連接單元PLS=物理信令。
媒體相關接口
3.網路層
網絡層的出現也是網絡發展的結果。在聯機系統和線路交換的環境中,網絡層的功能意義不大。當數據終端的數量增加時,它們之間會連接中繼設備。這時候就會出現壹個終端要求和壹個以上的終端進行通信的情況,就是任意兩個數據終端設備的數據鏈接問題,也就是路由或者路由的問題。當壹個物理信道被壹對用戶建立並使用時,往往會浪費大量的空閑時間。人們自然希望讓許多對用戶使用壹個鏈接。為了解決這個問題,出現了邏輯通道技術和虛電路技術。
3.1網絡層的主要功能
為了建立網絡連接並為上層提供服務,網絡層應具備以下主要功能:
3.1.1路由和中繼。
3.1.2激活和終止網絡連接。
3.1.3在壹條數據鏈路上復用多個網絡連接,采用分時復用技術。
3.1.4錯誤檢測和恢復。
3.1.5排序和流量控制。
3.1.6服務選擇。
3.1.7網絡管理。
3.2網絡層標準介紹
網絡層的壹些主要標準如下:
3.2.1 ISO。DIS8208:被稱為“DTE的X.25包級協議”。
國際標準化組織。DIS8348:稱為“CO網絡服務定義”(面向連接)。
國際標準化組織。DIS8349:叫做“CL網絡服務定義”(面向無連接)。
國際標準化組織。DIS8473:它被稱為“CL網絡協議”。
國際標準化組織。DIS8348:叫做“網絡層尋址”。
3.2.6除上述標準外,還有許多標準。這些標準只是解決了網絡層的部分功能,所以往往需要在網絡層同時使用幾個標準來完成整個網絡層的功能。由於網絡不同,網絡層會采用不同的標準組合。
在開放網絡中,數據終端設備應具備網絡層的功能。目前市場上銷售的網絡硬件設備主要有網關和路由器。
4.傳輸層
傳輸層是兩臺計算機通過網絡進行數據通信時的第壹個端到端層,具有緩沖作用。當網絡層的服務質量不能滿足要求時,它會改進服務以滿足高層的要求;網絡層的服務質量好的時候,只需要做壹點工作。傳輸層也可以是多路復用的,即在壹個網絡連接上創建多個邏輯連接。傳輸層也稱為運輸層。傳輸層只存在於開放系統中,是介於下層三層通信子系統和上層三層通信子系統之間的壹層,但卻是非常重要的壹層,因為它是控制數據從源到目的地從低到高傳輸的最後壹層。
壹個現有的事實是,世界上各種通信子網的性能差異很大。比如電話交換網、分組交換網、公共數據交換網、局域網等通信子網可以互聯互通,但它們提供的吞吐量、傳輸速率、數據延遲通信成本是不壹樣的。對於會話層,它需要壹個性能穩定的接口。傳輸層承擔這壹功能。它采用分流/合並、復用/多路復用。
此外,傳輸層應具有錯誤恢復和流量控制功能,以便向會話層屏蔽通信子網的細節和差異。傳輸層面對的數據對象不是網絡地址和主機地址,而是與會話層的接口端口。上述功能的最終目標是為會話提供可靠且無錯誤的數據傳輸。壹般來說,傳輸層的服務要經過三個階段:傳輸連接建立階段、數據傳輸階段和傳輸連接釋放階段,才能完成壹個完整的服務流程。在數據傳輸階段,傳輸層服務分為五種類型。基本上可以滿足傳輸質量、傳輸速度和傳輸成本的不同需求。傳輸層的協議標準如下:
4.1 ISO8072:它被稱為“面向連接的傳輸服務定義”
4.2 ISO8072:它被稱為“面向連接的傳輸協議規範”
5.會話層
會話層提供的服務使應用程序能夠建立和維護會話,並使會話同步。會話層使用檢查點來使通信會話能夠在通信失敗時從檢查點恢復通信。這種能力對於傳輸大文件非常重要。會話層、表示層和應用層構成了壹個開放系統的上三層,為應用進程提供分布式處理、對話管理、信息表示和最終錯誤恢復。
會話層還要承擔應用流程的服務需求,傳輸層無法完成的部分工作彌補了傳輸層的功能空白。主要功能是對話管理、數據流同步和再同步。要完成這些功能,需要組合大量的服務單元功能,已經制定了幾十個功能單元。會話層的主要功能介紹如下。
5.1建立會話實體之間的連接。為了為兩個對等會話服務用戶建立會話連接,應該完成以下任務:
5.1.1將會話地址映射到發貨地址。
5.1.2選擇所需的傳輸服務質量參數(QOS)。
5.1.3協商會話參數
5.1.3識別每個會話連接
5.1.4傳輸有限的透明用戶數據
5.2數據傳輸階段
在這個階段,兩個會話用戶之間實現有組織的同步數據傳輸。用戶數據單元是SSDU,而協議數據單元是SPDU。會話用戶之間的數據傳輸過程通過將SSDU轉換為SPDU來進行。
5.3連接釋放
連接釋放通過“有序釋放”、“放棄”、“有限透明用戶數據傳輸”等功能單元釋放會話連接。為了能夠在會話連接建立階段進行功能協商,方便其他國際標準的參考和引用,會話層標準定義了12個功能單元。每個系統可以根據自身的情況和需求,選擇其他功能單元組成合理的會話服務子集。
6.表示層
表示層的功能之壹是為異構計算機通信提供壹種通用語言,使之能夠互操作。這種類型的服務是必需的,因為不同的計算機架構使用不同的數據表示。例如,IBM主機使用EBCDIC代碼,而大多數PC使用ASCII代碼。在這種情況下,會話層需要完成這種轉換。
通過前面的介紹,我們可以看到會話層以下的五層都完成了端到端的數據傳輸,可靠無錯。但是,數據傳輸只是手段而不是目的,最終目的是實現數據的使用。因為各個系統對數據的定義並不完全壹樣,最容易理解的例子就是鍵盤,很多系統上的壹些鍵的含義都不壹樣。這自然給其他系統使用數據造成了障礙。表示層和應用層負責它。
對於用戶數據,可以從兩個方面來分析,壹個是數據的意義叫語義,壹個是數據的表示,叫語法。文字、圖形、聲音、流派、壓縮、加密等。都屬於語法範疇。表示層設計了三種類型的15功能單元,其中上下文管理功能單元是在用戶之間溝通數據編碼規則,使雙方有壹致的數據形式,可以
7.應用層
應用層向應用程序提供服務,應用程序根據它們向應用程序提供的特征被分組,這些服務被稱為服務元素。有些可以被多個應用程序使用,而有些可以被少數幾個應用程序使用。應用層是開放系統的最高層,直接為應用進程提供服務。其功能是在實現多個系統應用進程間通信的同時,完成業務處理所需的壹系列服務。其服務元素分為兩類:公共應用服務元素CASE和特定應用服務元素SASE。CASE提供最基本的服務,它成為應用層任何用戶和任何服務元素的用戶,主要提供應用進程通信和分布式系統實現的基本控制機制。特定服務SASE需要滿足壹些特定的服務,如文件傳輸、訪問管理和操作。
這些將涉及虛擬終端、作業傳輸和操作、文件傳輸和訪問管理、遠程數據庫訪問、圖形核心系統、開放系統互連管理等。應用層的標準包括DP8649《公共* * *應用服務元素》、DP8650《公共* * *應用服務元素協議》、文件傳輸、訪問和管理服務及協議。
討論:OSI七層模型是壹個理論模型,但實際應用千變萬化,所以更多的是作為分析判斷各種網絡技術的基礎;對於大多數應用來說,只有它的協議族(協議棧)大致對應七層模型,才能看出實際使用的具體協議是屬於七層中的壹個子層,還是包含了上下層的功能。
這種分層的優點是:
1.便於人們討論和理解協議的許多細節。
2.規範各層之間的接口,允許不同的產品只提供每層的壹部分功能(如壹至三層的路由器)或只提供壹部分協議功能。(如Win95中的微軟TCP/IP)
3.創建壹個更好的集成環境。
4.降低復雜性並允許更容易的編程更改或快速評估。
5.利用每壹層的片頭和片尾犯錯。
6.較低層為較高層提供服務。
7.將復雜的網絡劃分為更易於管理的層。