279.ISO／OSI網絡參考模型

1.概念

1.1定義

1974年美國的IBM公司研製的系統網絡體系結構SNA，是如今世界上使用普遍的一種網絡體系結構，因難以與其它體系結構互聯互通，逐漸退出了歷史舞臺。
爲了使不一樣體系結構的計算機網絡都能互連，國際標準化組織ISO於1977年提出了開放系統互連參考模型OSI RM（Open Systems Interconnection Reference Model）,1983年造成了OSI模型的正式文件，即ISO7498，是七層協議的體系結構。

 

2. OSI/RM模型結構

2.1定義

 

OSI/RM參考模型的功能劃分爲七個層次：
物理層（Physical Layer）
數據鏈路層（Data Link Layer）
網絡層（Network Layer
傳輸層（Transport Layer）
會話層（Session Layer）
表示層（Presentation Layer
應用層（Application Layer）

 

OSI 開放系統互連參考模型

 

 

2.2OSI參考模型各層的功能

（1）物理層

實體物理鏈接，無協議
物理層是最重要、最基礎的一層，位於OSI參考模型的最低層。
物理層爲數據鏈路層提供服務，屏蔽了具體使用的通訊介質與設備通訊方式的差別。
主要任務是爲通訊雙方提供數據傳輸的物理鏈接，並實現透明傳輸比特流。

物理層的功能以下：
①爲兩個數據鏈路層實體之間數據的傳輸創建、維持和拆除相應的物理鏈接。
②位同步傳輸。在物理鏈接上的數據傳輸通常是串行傳輸。物理層要保證按位傳輸的信息的正確性。
③物理層管理。管理物理層內的一切活動。
④實現機械特性、電氣特性、功能特性和規程特性的匹配。

 

 

（2）數據鏈路層邏輯數據控制

物理加控制協議，物理相連後，邏輯開斷傳輸控制
數據鏈路層的主要任務是lu檢測並校訂物理傳輸介質上產生的差錯，負責從源端到目的端數據鏈路信息的傳輸與控制，如創建、維護與拆除鏈接，差錯控制與恢復，異常狀況處理，信息格式等，造成一條無差錯的鏈路。

鏈路是兩個相鄰節點間傳輸信息的物理線路。鏈路間沒有任何其餘節點，可分爲物理鏈路和邏輯鏈路。
①物理鏈路：兩個節點間的實際傳輸線路，也成爲鏈路
②邏輯鏈路：在物理鏈路的基礎上加上實現協議的硬件和軟件，也稱爲數據鏈路。
數據鏈路層數據的傳輸單位是幀，也是分組的具體體現。

 

數據鏈路層有以下功能：
①數據鏈路的創建、維持和拆除。鏈路兩端的結點在通訊前要先創建數據鏈路，在傳輸過程當中也要維持，並在傳輸完畢後拆除相應的數據鏈路。
②數據幀同步。數據幀首部和尾部用來表示數據幀的開始與結束，接收方必須可以明確地從物理層收到的比特流中區分出完整的數據幀，以便進行同步。（不達到一幀不上傳）
③差錯控制。數據幀信息在傳輸過程當中可能會出現差錯。一般採用檢錯、重發方式等差錯控制技術保證數據傳輸的正確性。
④流量控制。經過採起必定措施使網絡中部分或所有鏈路上的信息流量不超過規定的閾值，以保證信息傳輸通暢順利。

 

 

 

（3）網絡層

出電腦的數據控制，選擇最佳路徑，路由選擇

網絡層處於通訊子網的最高層，用於管理和控制通訊子網的相關操做。它體現了資源子網對通訊子網的訪問方式。網絡層的協議數據單元是數據分組（包）。

網絡層的主要任務是在數據鏈路層的基礎上，實現通訊子網內部的鏈接，並向傳輸層提供端到端的數據傳輸，爲報文或分組經過通訊子網以最佳路徑到達目的主機。對於跨越多個網絡的實體，網絡層還須要提供網絡互連和路由選擇服務等。

 

網絡層有如下功能：
①網絡鏈接的創建、維持與拆除。爲傳輸層實體之間的通訊提供服務。
②路由選擇：在通訊子網中根據必定路由選擇算法，選擇一條從源結點到目的結點的最佳路由。
③流量控制。對整個通訊子網內的數據流量和布進行控制與管理，以避免發生網絡阻塞和死鎖，進而提升通訊子網的傳輸效率和吞吐量。
④網絡層須要對通訊子網中傳輸的數據進行控制與同步，包括組包、拆包、重裝以及包信息的同步。

 

 

 

（4）傳輸層

OSI參考模型中最低三層面向數據通訊，是基於最低三層通訊協議構成的通訊子網的通訊功能集合；最高三層則是由主機進程所面向應用功能的集合。傳輸層則是OSI參考模型中面向應用的高層與面向通訊的低層之間的接口層。

OSI參考模型中負責通訊的最高層是傳輸層，網絡中兩個主機間端到端的可靠通訊要依賴傳輸層(三次握手)。傳輸層是OSI參考模型中用戶功能的最低層，也是惟一負責數據傳輸與控制的層次（相對於上層）。

 

傳輸層的功能：
①傳輸層傳輸鏈接的創建、維持和拆除管理。
②尋址。傳輸層的尋址能夠正確識別網絡上兩臺主機間相互通訊的應用進程。（從這邊網絡進程到另外一臺電腦的網絡進程，而不用找ip/mac地址到ip/mac地址）
③多路複用。傳輸層支持向上的複用，即一個傳輸層協議可同時支持多個進程鏈接，可將多個進程鏈接綁定在一個虛電路或數據報的網絡鏈接上；傳輸層也支持向下的複用，即一個傳輸層能夠使用多個網絡鏈接。
④流量控制。傳輸層須要對發送端實體發向接收端實體的數據流實施端到端的流量控制，使其不超過接收端的接收能力。
⑤差錯控制。傳輸層面向鏈接的可靠傳輸服務須要傳輸層提供如重傳策略、（一個等半天剛從新傳，傳回來迴應包）重複檢測和故障恢復等的差錯控制機制。

 

 

 

（5）會話層

會話層是使用傳輸層提供的端到端服務，向表示層提供會話服務，爲表示層實體或用戶進程提供鏈接並有序地傳輸數據。會話服務是在傳輸鏈接的基礎上，在會話層實體之間創建會話鏈接。

會話層功能以下：
①提供會話鏈接的創建、數據傳送和釋放功能。
②管理會話雙方的會話活動，包括對單工、半雙工、全雙工數據傳送方式的設定和會話權限管理。
③在數據傳送流中能夠插入適當的同步點，會話用戶能夠在發生差錯是從雙方確認的同步點從新開始。

 

 

（6）表示層

表示層是爲應用進程之間傳輸的信息提供表示服務，處理與語法有關的語法轉換和上下文控制服務。
表示層的功能是表示鏈接的管理、語法轉換和上下文表示控制。

 

 

（7）應用層

OSI參考模型的最高層是應用層，即用戶與網絡的界面。它是主機應用進程利用OSI參考模型的惟一窗口，嚮應用進程提供了OSI參考模型全部層次的綜合服務。應用進程藉助應用實體、應用協議與表示層交換信息。

應用層的任務是採用不一樣的應用協議（web協議http協議等）爲用戶解決不一樣類型的應用需求，爲應用進程訪問OSI參考模型環境提供服務。

 

 

 

 

2.3OSI模型的數據傳輸流程

2.3.1圖示

 

 

交換機無網絡層

 

 

2.3.2 OSI模型協議數據單元PDU的封裝與拆封

OSI模型的數據傳輸過程當中

• 發送端主機在各個層次須要不斷的對收到的數據添加首部信息後(數據鏈路層還要添加尾部信息)，構成相應層次的協議數據單元（PDU），這個過程也稱爲PDU的封裝。
• 接收端主機在各個層次須要不斷的對收到的數據剔除本層PDU的首部信息後(數據鏈路層還要剔除尾部信息)，將剩餘的數據向上一層交付，這個過程被稱爲PDU的拆封。

 

 

 

 

OSI模型中各個層次的協議數據單元名稱

 

 

上下層協議數據單元之間的關係

 

 

OSI/RM中各層數據具體的封裝與拆封流程