OSI 七層模型通過七個層次化的結(jié)構(gòu)模型使不同的系統(tǒng)不同的網(wǎng)絡(luò)之間實現(xiàn)可靠的通訊，因此其最主要的功能就是幫助不同類型的主機實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸 。

完成中繼功能的節(jié)點通常稱為中繼系統(tǒng)。在OSI七層模型中，處于不同層的中繼系統(tǒng)具有不同的名稱。

一個設(shè)備工作在哪一層，關(guān)鍵看它工作時利用哪一層的數(shù)據(jù)頭部信息。網(wǎng)橋工作時，是以MAC頭部來決定轉(zhuǎn)發(fā)端口的，因此顯然它是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備。

具體說:

物理層：網(wǎng)卡，網(wǎng)線，集線器，中繼器，調(diào)制解調(diào)器

數(shù)據(jù)鏈路層：網(wǎng)橋，交換機

網(wǎng)絡(luò)層：路由器

網(wǎng)關(guān)工作在第四層傳輸層及其以上

集線器是物理層設(shè)備,采用廣播的形式來傳輸信息。

交換機就是用來進行報文交換的機器。多為鏈路層設(shè)備(二層交換機)，能夠進行地址學(xué)習(xí)，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的形式來交換報文.。

路由器的一個作用是連通不同的網(wǎng)絡(luò)，另一個作用是選擇信息傳送的線路。選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信負荷，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)暢通率。

交換機和路由器的區(qū)別

交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC(網(wǎng)卡的硬件地址)的NIC(網(wǎng)卡)掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在則廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機會“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。

使用交換機也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過對照MAC地址表，交換機只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的隔離廣播風(fēng)暴，減少誤包和錯包的出現(xiàn)，避免共享沖突。

交換機在同一時刻可進行多個端口對之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨自享有全部的帶寬，無須同其他設(shè)備競爭使用。當(dāng)節(jié)點A向節(jié)點D發(fā)送數(shù)據(jù)時，節(jié)點B可同時向節(jié)點C發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個傳輸都享有網(wǎng)絡(luò)的全部帶寬，都有著自己的虛擬連接。假使這里使用的是10Mbps的以太網(wǎng)交換機，那么該交換機這時的總流通量就等于2×10Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時，一個HUB的總流通量也不會超出10Mbps。

總之，交換機是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標(biāo)接收者之間建立臨時的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達目的地址。

從過濾網(wǎng)絡(luò)流量的角度來看，路由器的作用與交換機和網(wǎng)橋非常相似。但是與工作在網(wǎng)絡(luò)物理層，從物理上劃分網(wǎng)段的交換機不同，路由器使用專門的軟件協(xié)議從邏輯上對整個網(wǎng)絡(luò)進行劃分。例如，一臺支持IP協(xié)議的路由器可以把網(wǎng)絡(luò)劃分成多個子網(wǎng)段，只有指向特殊IP地址的網(wǎng)絡(luò)流量才可以通過路由器。對于每一個接收到的數(shù)據(jù)包，路由器都會重新計算其校驗值，并寫入新的物理地址。因此，使用路由器轉(zhuǎn)發(fā)和過濾數(shù)據(jù)的速度往往要比只查看數(shù)據(jù)包物理地址的交換機慢。但是，對于那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，使用路由器可以提高網(wǎng)絡(luò)的整體效率。路由器的另外一個明顯優(yōu)勢就是可以自動過濾網(wǎng)絡(luò)廣播。#p#

集線器與路由器在功能上有什么不同?

首先說HUB,也就是集線器。它的作用可以簡單的理解為將一些機器連接起來組成一個局域網(wǎng)。而交換機(又名交換式集線器)作用與集線器大體相同。但是兩者在性能上有區(qū)別：集線器采用的式共享帶寬的工作方式，而交換機是獨享帶寬。這樣在機器很多或數(shù)據(jù)量很大時，兩者將會有比較明顯的。而路由器與以上兩者有明顯區(qū)別，它的作用在于連接不同的網(wǎng)段并且找到網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸最合適的路徑。路由器是產(chǎn)生于交換機之后，就像交換機產(chǎn)生于集線器之后，所以路由器與交換機也有一定聯(lián)系，不是完全獨立的兩種設(shè)備。路由器主要克服了交換機不能路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的不足。

總的來說，路由器與交換機的主要區(qū)別體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)工作層次不同

最初的的交換機是工作在數(shù)據(jù)鏈路層，而路由器一開始就設(shè)計工作在網(wǎng)絡(luò)層。由于交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層，所以它的工作原理比較簡單，而路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，可以得到更多的協(xié)議信息，路由器可以做出更加智能的轉(zhuǎn)發(fā)決策。

(2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)所依據(jù)的對象不同

交換機是利用物理地址或者說MAC地址來確定轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的目的地址。而路由器則是利用IP地址來確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的地址。IP地址是在軟件中實現(xiàn)的，描述的是設(shè)備所在的網(wǎng)絡(luò)。MAC地址通常是硬件自帶的，由網(wǎng)卡生產(chǎn)商來分配的，而且已經(jīng)固化到了網(wǎng)卡中去，一般來說是不可更改的。而IP地址則通常由網(wǎng)絡(luò)管理員或系統(tǒng)自動分配。

(3)傳統(tǒng)的交換機只能分割沖突域，不能分割廣播域;而路由器可以分割廣播域

由交換機連接的網(wǎng)段仍屬于同一個廣播域，廣播數(shù)據(jù)包會在交換機連接的所有網(wǎng)段上傳播，在某些情況下會導(dǎo)致通信擁擠和安全漏洞。連接到路由器上的網(wǎng)段會被分配成不同的廣播域，廣播數(shù)據(jù)不會穿過路由器。雖然第三層以上交換機具有VLAN功能，也可以分割廣播域，但是各子廣播域之間是不能通信交流的，它們之間的交流仍然需要路由器。

(4)路由器提供了防火墻的服務(wù)

路由器僅僅轉(zhuǎn)發(fā)特定地址的數(shù)據(jù)包，不傳送不支持路由協(xié)議的數(shù)據(jù)包傳送和未知目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的傳送，從而可以防止廣播風(fēng)暴。

物理層

在OSI參考模型中，物理層(Physical Layer)是參考模型的***層，也是OSI模型的***層。

物理層的主要功能是：利用傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接，實現(xiàn)比特流的透明傳輸。

物理層的作用是實現(xiàn)相鄰計算機節(jié)點之間比特流的透明傳送，盡可能屏蔽掉具體傳輸介質(zhì)和物理設(shè)備的差異。使其上面的數(shù)據(jù)鏈路層不必考慮網(wǎng)絡(luò)的具體傳輸介質(zhì)是什么。“透明傳送比特流”表示經(jīng)實際電路傳送后的比特流沒有發(fā)生變化，對傳送的比特流來說，這個電路好像是看不見的。

數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link Layer)是OSI模型的第二層，負責(zé)建立和管理節(jié)點間的鏈路。該層的主要功能是：通過各種控制協(xié)議，將有差錯的物理信道變?yōu)闊o差錯的、能可靠傳輸數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)鏈路。

在計算機網(wǎng)絡(luò)中由于各種干擾的存在，物理鏈路是不可靠的。因此，這一層的主要功能是在物理層提供的比特流的基礎(chǔ)上，通過差錯控制、流量控制方法，使有差錯的物理線路變?yōu)闊o差錯的數(shù)據(jù)鏈路，即提供可靠的通過物理介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)的方法。

該層通常又被分為介質(zhì)訪問控制(MAC)和邏輯鏈路控制(LLC)兩個子層。

MAC子層的主要任務(wù)是解決共享型網(wǎng)絡(luò)中多用戶對信道競爭的問題，完成網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的訪問控制;

LLC子層的主要任務(wù)是建立和維護網(wǎng)絡(luò)連接，執(zhí)行差錯校驗、流量控制和鏈路控制。

數(shù)據(jù)鏈路層的具體工作是接收來自物理層的位流形式的數(shù)據(jù)，并封裝成幀，傳送到上一層;同樣，也將來自上層的數(shù)據(jù)幀，拆裝為位流形式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到物理層;并且，還負責(zé)處理接收端發(fā)回的確認幀的信息，以便提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層(Network Layer)是OSI模型的第三層，它是OSI參考模型中最復(fù)雜的一層，也是通信子網(wǎng)的***一層。它在下兩層的基礎(chǔ)上向資源子網(wǎng)提供服務(wù)。其主要任務(wù)是：通過路由選擇算法，為報文或分組通過通信子網(wǎng)選擇最適當(dāng)?shù)穆窂健Ｔ搶涌刂茢?shù)據(jù)鏈路層與傳輸層之間的信息轉(zhuǎn)發(fā)，建立、維持和終止網(wǎng)絡(luò)的連接。具體地說，數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)在這一層被轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包，然后通過路徑選擇、分段組合、順序、進/出路由等控制，將信息從一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳送到另一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

一般地，數(shù)據(jù)鏈路層是解決同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點之間的通信，而網(wǎng)絡(luò)層主要解決不同子網(wǎng)間的通信。例如在廣域網(wǎng)之間通信時，必然會遇到路由(即兩節(jié)點間可能有多條路徑)選擇問題。

在實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層功能時，需要解決的主要問題如下：

* 尋址：數(shù)據(jù)鏈路層中使用的物理地址(如MAC地址)僅解決網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的尋址問題。在不同子網(wǎng)之間通信時，為了識別和找到網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，每一子網(wǎng)中的設(shè)備都會被分配一個唯一的地址。由于各子網(wǎng)使用的物理技術(shù)可能不同，因此這個地址應(yīng)當(dāng)是邏輯地址(如IP地址)。

* 交換：規(guī)定不同的信息交換方式。常見的交換技術(shù)有：線路交換技術(shù)和存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，后者又包括報文交換技術(shù)和分組交換技術(shù)。

* 路由算法：當(dāng)源節(jié)點和目的節(jié)點之間存在多條路徑時，本層可以根據(jù)路由算法，通過網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)分組選擇***路徑，并將信息從最合適的路徑由發(fā)送端傳送到接收端。

* 連接服務(wù)：與數(shù)據(jù)鏈路層流量控制不同的是，前者控制的是網(wǎng)絡(luò)相鄰節(jié)點間的流量，后者控制的是從源節(jié)點到目的節(jié)點間的流量。其目的在于防止阻塞，并進行差錯檢測。

傳輸層

OSI下3層的主要任務(wù)是數(shù)據(jù)通信，上3層的任務(wù)是數(shù)據(jù)處理。而傳輸層(Transport Layer)是OSI模型的第4層。因此該層是通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的接口和橋梁，起到承上啟下的作用。

該層的主要任務(wù)是：向用戶提供可靠的端到端的差錯和流量控制，保證報文的正確傳輸。傳輸層的作用是向高層屏蔽下層數(shù)據(jù)通信的細節(jié)，即向用戶透明地傳送報文。該層常見的協(xié)議：TCP/IP中的TCP協(xié)議、Novell網(wǎng)絡(luò)中的SPX協(xié)議和微軟的NetBIOS/NetBEUI協(xié)議。

傳輸層提供會話層和網(wǎng)絡(luò)層之間的傳輸服務(wù)，這種服務(wù)從會話層獲得數(shù)據(jù)，并在必要時，對數(shù)據(jù)進行分割。然后，傳輸層將數(shù)據(jù)傳遞到網(wǎng)絡(luò)層，并確保數(shù)據(jù)能正確無誤地傳送到網(wǎng)絡(luò)層。因此，傳輸層負責(zé)提供兩節(jié)點之間數(shù)據(jù)的可靠傳送，當(dāng)兩節(jié)點的聯(lián)系確定之后，傳輸層則負責(zé)監(jiān)督工作。綜上，傳輸層的主要功能如下：

* 傳輸連接管理：提供建立、維護和拆除傳輸連接的功能。傳輸層在網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)上為高層提供“面向連接”和“面向無接連”的兩種服務(wù)。

* 處理傳輸差錯：提供可靠的“面向連接”和不太可靠的“面向無連接”的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)、差錯控制和流量控制。在提供“面向連接”服務(wù)時，通過這一層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將由目標(biāo)設(shè)備確認，如果在指定的時間內(nèi)未收到確認信息，數(shù)據(jù)將被重發(fā)。

* 監(jiān)控服務(wù)質(zhì)量。#p#

會話層

會話層(Session Layer)是OSI模型的第5層，是用戶應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的接口，主要任務(wù)是：向兩個實體的表示層提供建立和使用連接的方法。將不同實體之間的表示層的連接稱為會話。因此會話層的任務(wù)就是組織和協(xié)調(diào)兩個會話進程之間的通信，并對數(shù)據(jù)交換進行管理。

用戶可以按照半雙工、單工和全雙工的方式建立會話。當(dāng)建立會話時，用戶必須提供他們想要連接的遠程地址。而這些地址與MAC(介質(zhì)訪問控制子層)地址或網(wǎng)絡(luò)層的邏輯地址不同，它們是為用戶專門設(shè)計的，更便于用戶記憶。域名(DN)就是一種網(wǎng)絡(luò)上使用的遠程地址例如：www.3721.com就是一個域名。會話層的具體功能如下：

* 會話管理：允許用戶在兩個實體設(shè)備之間建立、維持和終止會話，并支持它們之間的數(shù)據(jù)交換。例如提供單方向會話或雙向同時會話，并管理會話中的發(fā)送順序，以及會話所占用時間的長短。

* 會話流量控制：提供會話流量控制和交叉會話功能。

* 尋址：使用遠程地址建立會話連接。l

* 出錯控制：從邏輯上講會話層主要負責(zé)數(shù)據(jù)交換的建立、保持和終止，但實際的工作卻是接收來自傳輸層的數(shù)據(jù)，并負責(zé)糾正錯誤。會話控制和遠程過程調(diào)用均屬于這一層的功能。但應(yīng)注意，此層檢查的錯誤不是通信介質(zhì)的錯誤，而是磁盤空間、打印機缺紙等類型的高級錯誤。

表示層

表示層(Presentation Layer)是OSI模型的第六層，它對來自應(yīng)用層的命令和數(shù)據(jù)進行解釋，對各種語法賦予相應(yīng)的含義，并按照一定的格式傳送給會話層。其主要功能是“處理用戶信息的表示問題，如編碼、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和加密解密”等。表示層的具體功能如下：

* 數(shù)據(jù)格式處理：協(xié)商和建立數(shù)據(jù)交換的格式，解決各應(yīng)用程序之間在數(shù)據(jù)格式表示上的差異。

* 數(shù)據(jù)的編碼：處理字符集和數(shù)字的轉(zhuǎn)換。例如由于用戶程序中的數(shù)據(jù)類型(整型或?qū)嵭汀⒂蟹柣驘o符號等)、用戶標(biāo)識等都可以有不同的表示方式，因此，在設(shè)備之間需要具有在不同字符集或格式之間轉(zhuǎn)換的功能。

* 壓縮和解壓縮：為了減少數(shù)據(jù)的傳輸量，這一層還負責(zé)數(shù)據(jù)的壓縮與恢復(fù)。

* 數(shù)據(jù)的加密和解密：可以提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。

應(yīng)用層

應(yīng)用層(Application Layer)是OSI參考模型的***層，它是計算機用戶，以及各種應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的接口，其功能是直接向用戶提供服務(wù)，完成用戶希望在網(wǎng)絡(luò)上完成的各種工作。它在其他6層工作的基礎(chǔ)上，負責(zé)完成網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)之間的聯(lián)系，建立與結(jié)束使用者之間的聯(lián)系，并完成網(wǎng)絡(luò)用戶提出的各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及應(yīng)用所需的監(jiān)督、管理和服務(wù)等各種協(xié)議。此外，該層還負責(zé)協(xié)調(diào)各個應(yīng)用程序間的工作。

應(yīng)用層為用戶提供的服務(wù)和協(xié)議有：文件服務(wù)、目錄服務(wù)、文件傳輸服務(wù)(FTP)、遠程登錄服務(wù)(Telnet)、電子郵件服務(wù)(E-mail)、打印服務(wù)、安全服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)等。上述的各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)由該層的不同應(yīng)用協(xié)議和程序完成，不同的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)之間在功能、界面、實現(xiàn)技術(shù)、對硬件的支持、安全可靠性以及具有的各種應(yīng)用程序接口等各個方面的差異是很大的。應(yīng)用層的主要功能如下：

* 用戶接口：應(yīng)用層是用戶與網(wǎng)絡(luò)，以及應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)間的直接接口，使得用戶能夠與網(wǎng)絡(luò)進行交互式聯(lián)系。

* 實現(xiàn)各種服務(wù)：該層具有的各種應(yīng)用程序可以完成和實現(xiàn)用戶請求的各種服務(wù)。

OSI7層模型的小結(jié)

由于OSI是一個理想的模型，因此一般網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)只涉及其中的幾層，很少有系統(tǒng)能夠具有所有的7層，并完全遵循它的規(guī)定。

在7層模型中，每一層都提供一個特殊的網(wǎng)絡(luò)功能。從網(wǎng)絡(luò)功能的角度觀察：下面4層(物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層)主要提供數(shù)據(jù)傳輸和交換功能，即以節(jié)點到節(jié)點之間的通信為主;第4層作為上下兩部分的橋梁，是整個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的部分;而上3層(會話層、表示層和應(yīng)用層)則以提供用戶與應(yīng)用程序之間的信息和數(shù)據(jù)處理功能為主。簡言之，下4層主要完成通信子網(wǎng)的功能，上3層主要完成資源子網(wǎng)的功能。

以下是TCP/IP分層模型

TCP/IP四層參考模型

TCP/IP協(xié)議被組織成四個概念層，其中有三層對應(yīng)于ISO參考模型中的相應(yīng)層。ICP/IP協(xié)議族并不包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，因此它不能獨立完成整個計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能，必須與許多其他的協(xié)議協(xié)同工作。

TCP/IP分層模型的四個協(xié)議層分別完成以下的功能：

***層:網(wǎng)絡(luò)接口層

包括用于協(xié)作IP數(shù)據(jù)在已有網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上傳輸?shù)膮f(xié)議。實際上TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)并不定義與ISO數(shù)據(jù)鏈路層和物理層相對應(yīng)的功能。相反，它定義像地址解析協(xié)議(Address Resolution Protocol,ARP)這樣的協(xié)議，提供TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和實際物理硬件之間的接口。

第二層:網(wǎng)間層

對應(yīng)于OSI七層參考模型的網(wǎng)絡(luò)層。本層包含IP協(xié)議、RIP協(xié)議(Routing Information Protocol，路由信息協(xié)議)，負責(zé)數(shù)據(jù)的包裝、尋址和路由。同時還包含網(wǎng)間控制報文協(xié)議(Internet Control Message Protocol,ICMP)用來提供網(wǎng)絡(luò)診斷信息。

第三層:傳輸層

對應(yīng)于OSI七層參考模型的傳輸層，它提供兩種端到端的通信服務(wù)。其中TCP協(xié)議(Transmission Control Protocol)提供可靠的數(shù)據(jù)流運輸服務(wù)，UDP協(xié)議(Use Datagram Protocol)提供不可靠的用戶數(shù)據(jù)報服務(wù)。

第四層:應(yīng)用層

對應(yīng)于OSI七層參考模型的應(yīng)用層和表達層。因特網(wǎng)的應(yīng)用層協(xié)議包括Finger、Whois、FTP(文件傳輸協(xié)議)、Gopher、HTTP(超文本傳輸協(xié)議)、Telent(遠程終端協(xié)議)、SMTP(簡單郵件傳送協(xié)議)、IRC(因特網(wǎng)中繼會話)、NNTP(網(wǎng)絡(luò)新聞傳輸協(xié)議)等，這也是本書將要討論的重點。