一、OSI參考模型

1. OSI的來源

OSI(Open System Interconnect)，即開放式系統(tǒng)互聯(lián)。一般都叫OSI參考模型，是ISO(國際標準化組織)組織在1985年研究的網絡互連模型。

ISO為了更好的使網絡應用更為普及，推出了OSI參考模型。其含義就是推薦所有公司使用這個規(guī)范來控制網絡。這樣所有公司都有相同的規(guī)范，就能互聯(lián)了。

2. OSI七層模型的劃分

OSI定義了網絡互連的七層框架(物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層)，即ISO開放互連系統(tǒng)參考模型。如下圖。

每一層實現(xiàn)各自的功能和協(xié)議，并完成與相鄰層的接口通信。OSI的服務定義詳細說明了各層所提供的服務。某一層的服務就是該層及其下各層的一種能力，它通過接口提供給更高一層。各層所提供的服務與這些服務是怎么實現(xiàn)的無關。

3. 各層功能定義

這里我們只對OSI各層進行功能上的大概闡述，不詳細深究，因為每一層實際都是一個復雜的層。

這里我們就大概了解一下。

我們從最頂層——應用層 開始介紹。

整個過程以公司A和公司B的一次商業(yè)報價單發(fā)送為例子進行講解。

(1) 運用層

OSI參考模型中最靠近用戶的一層，是為計算機用戶提供應用接口，也為用戶直接提供各種網絡服務。

我們常見應用層的網絡服務協(xié)議有：HTTP，HTTPS，F(xiàn)TP，POP3、SMTP等。

實際公司A的老板就是我們所述的用戶，而他要發(fā)送的商業(yè)報價單，就是應用層提供的一種網絡服務，當然，老板也可以選擇其他服務，比如說，發(fā)一份商業(yè)合同，發(fā)一份詢價單，等等。

(2) 表示層

表示層提供各種用于應用層數(shù)據(jù)的編碼和轉換功能,確保一個系統(tǒng)的應用層發(fā)送的數(shù)據(jù)能被另一個系統(tǒng)的應用層識別。

如果必要，該層可提供一種標準表示形式，用于將計算機內部的多種數(shù)據(jù)格式轉換成通信中采用的標準表示形式。

數(shù)據(jù)壓縮和加密也是表示層可提供的轉換功能之一。

由于公司A和公司B是不同國家的公司，他們之間的商定統(tǒng)一用英語作為交流的語言，所以此時表示層(公司的文秘)，就是將應用層的傳遞信息轉翻譯成英語。

同時為了防止別的公司看到，公司A的人也會對這份報價單做一些加密的處理。

這就是表示的作用，將應用層的數(shù)據(jù)轉換翻譯等。

(3) 會話層

會話層就是負責建立、管理和終止表示層實體之間的通信會話。

該層的通信由不同設備中的應用程序之間的服務請求和響應組成。

會話層的同事拿到表示層的同事轉換后資料，(會話層的同事類似公司的外聯(lián)部)，會話層的同事那里可能會掌握本公司與其他好多公司的聯(lián)系方式，這里公司就是實際傳遞過程中的實體。他們要管理本公司與外界好多公司的聯(lián)系會話。

當接收到表示層的數(shù)據(jù)后，會話層將會建立并記錄本次會話，他首先要找到公司B的地址信息，然后將整份資料放進信封，并寫上地址和聯(lián)系方式。準備將資料寄出。

等到確定公司B接收到此份報價單后，此次會話就算結束了，外聯(lián)部的同事就會終止此次會話。

(4) 傳輸層

傳輸層建立了主機端到端的鏈接，傳輸層的作用是為上層協(xié)議提供端到端的可靠和透明的數(shù)據(jù)傳輸服務，包括處理差錯控制和流量控制等問題。

該層向高層屏蔽了下層數(shù)據(jù)通信的細節(jié)，使高層用戶看到的只是在兩個傳輸實體間的一條主機到主機的、可由用戶控制和設定的、可靠的數(shù)據(jù)通路。

我們通常說的，TCP UDP就是在這一層。端口號既是這里的“端”。

傳輸層就相當于公司中的負責快遞郵件收發(fā)的人，公司自己的投遞員，他們負責將上一層的要寄出的資料投遞到快遞公司或郵局。

(5) 網絡層

本層通過IP尋址來建立兩個節(jié)點之間的連接，為源端的運輸層送來的分組，選擇合適的路由和交換節(jié)點，正確無誤地按照地址傳送給目的端的運輸層。

就是通常說的IP層。

這一層就是我們經常說的IP協(xié)議層。

IP協(xié)議是Internet的基礎。

網絡層就相當于快遞公司龐大的快遞網絡，全國不同的集散中心，比如說，從深圳發(fā)往北京的順豐快遞(陸運為例啊，空運好像直接就飛到北京了)，首先要到順豐的深圳集散中心，從深圳集散中心再送到武漢集散中心，從武漢集散中心再寄到北京順義集散中心。這個每個集散中心，就相當于網絡中的一個IP節(jié)點。

(6) 數(shù)據(jù)鏈路層

將比特組合成字節(jié),再將字節(jié)組合成幀,使用鏈路層地址 (以太網使用MAC地址)來訪問介質,并進行差錯檢測。

數(shù)據(jù)鏈路層又分為2個子層：邏輯鏈路控制子層(LLC)和媒體訪問控制子層(MAC)。

MAC子層處理CSMA/CD算法、數(shù)據(jù)出錯校驗、成幀等;LLC子層定義了一些字段使上次協(xié)議能共享數(shù)據(jù)鏈路層。

在實際使用中，LLC子層并非必需的。

(7) 物理層

實際最終信號的傳輸是通過物理層實現(xiàn)的。

通過物理介質傳輸比特流。規(guī)定了電平、速度和電纜針腳。

常用設備有(各種物理設備)集線器、中繼器、調制解調器、網線、雙絞線、同軸電纜。

這些都是物理層的傳輸介質。

快遞寄送過程中的交通工具，就相當于我們的物理層，例如汽車，火車，飛機，船。

4. 通信特點：對等通信

對等通信，為了使數(shù)據(jù)分組從源傳送到目的地，源端OSI模型的每一層都必須與目的端的對等層進行通信，這種通信方式稱為對等層通信。

在每一層通信過程中，使用本層自己協(xié)議進行通信。

二、TCP/IP五層模型

TCP/IP五層協(xié)議和OSI的七層協(xié)議對應關系如下：

在每一層都工作著不同的設備，比如我們常用的交換機就工作在數(shù)據(jù)鏈路層的，一般的路由器是工作在網絡層的。

在每一層實現(xiàn)的協(xié)議也各不同，即每一層的服務也不同，下圖列出了每層主要的協(xié)議。

1. 應用層

應用層向應用程序提供服務，這些服務按其向應用程序提供的特性分成組，并稱為服務元素。

有些可為多種應用程序共同使用，有些則為較少的一類應用程序使用。

應用層為最高層，是直接為應用進程提供服務的。

其作用是在實現(xiàn)多個系統(tǒng)應用進程相互通信的同時，完成一系列業(yè)務處理所需的服務。

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，它成為應用層中任何用戶和任何服務元素的用戶，主要為應用進程通信，分布系統(tǒng)實現(xiàn)提供基本的控制機制。

特定服務SASE則要滿足一些特定服務，如文卷傳送，訪問管理，作業(yè)傳送，銀行事務，訂單輸入等。

這些將涉及到虛擬終端，作業(yè)傳送與操作，文卷傳送及訪問管理，遠程數(shù)據(jù)庫訪問，圖形核心系統(tǒng)，開放系統(tǒng)互連管理等等。

應用層的標準有DP8649"公共應用服務元素"，DP8650"公共應用服務元素用協(xié)議"，文件傳送，訪問和管理服務及協(xié)議。

2. 傳輸層

傳輸層是兩臺計算機經過網絡進行數(shù)據(jù)通信時，第一個端到端的層次，具有緩沖作用。

當網絡層服務質量不能滿足要求時，它將服務加以提高，以滿足高層的要求;當網絡層服務質量較好時，它只用很少的工作。

傳輸層還可進行復用，即在一個網絡連接上創(chuàng)建多個邏輯連接。

傳輸層也稱為運輸層，是很重要的一層。

因為它是源端到目的端對數(shù)據(jù)傳送進行控制從低到高的最后一層。

有一個既存事實，即世界上各種通信子網在性能上存在著很大差異。

例如電話交換網，分組交換網，公用數(shù)據(jù)交換網，局域網等通信子網都可互連，但它們提供的吞吐量，傳輸速率，數(shù)據(jù)延遲通信費用各不相同。

對于會話層來說，卻要求有一性能恒定的界面。

傳輸層就承擔了這一功能。

它采用分流/合流，復用/解復用技術來調節(jié)上述通信子網的差異，使會話層感受不到。

此外傳輸層還要具備差錯恢復，流量控制等功能，以此對會話層屏蔽通信子網在這些方面的細節(jié)與差異。

傳輸層面對的數(shù)據(jù)對象已不是網絡地址和主機地址，而是和會話層的界面端口。

上述功能的最終目的是為會話提供可靠的，無誤的數(shù)據(jù)傳輸。

傳輸層的服務一般要經歷傳輸連接建立階段，數(shù)據(jù)傳送階段，傳輸連接釋放階段3個階段才算完成一個完整的服務過程。

而在數(shù)據(jù)傳送階段又分為一般數(shù)據(jù)傳送和加速數(shù)據(jù)傳送兩種。

3. 網絡層

網絡層的產生也是網絡發(fā)展的結果。

在聯(lián)機系統(tǒng)和線路交換的環(huán)境中，網絡層的功能沒有太大意義。

當數(shù)據(jù)終端增多時，它們之間有中繼設備相連。

此時會出現(xiàn)一臺終端要求不只是與唯一的一臺而是能和多臺終端通信的情況，這就是產生了把任意兩臺數(shù)據(jù)終端設備的數(shù)據(jù)鏈接起來的問題，也就是路由或者叫尋徑。

另外，當一條物理信道建立之后，被一對用戶使用，往往有許多空閑時間被浪費掉。

人們自然會希望讓多對用戶共用一條鏈路，為解決這一問題就出現(xiàn)了邏輯信道技術和虛擬電路技術。

網絡層為建立網絡連接和為上層提供服務，應具備以下主要功能：

• 路由選擇和中繼。
• 激活，終止網絡連接。
• 在一條數(shù)據(jù)鏈路上復用多條網絡連接，多采取分時復用技術 。
• 差錯檢測與恢復。
• 排序，流量控制。
• 服務選擇。
• 網絡管理。

4. 數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路可以粗略地理解為數(shù)據(jù)通道。

物理層要為終端設備間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及其連接。

媒體是長期的，連接是有生存期的。

在連接生存期內，收發(fā)兩端可以進行不等的一次或多次數(shù)據(jù)通信。

每次通信都要經過建立通信聯(lián)絡和拆除通信聯(lián)絡兩過程。

這種建立起來的數(shù)據(jù)收發(fā)關系就叫作數(shù)據(jù)鏈路。

而在物理媒體上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)難免受到各種不可靠因素的影響而產生差錯，為了彌補物理層上的不足，為上層提供無差錯的數(shù)據(jù)傳輸，就要能對數(shù)據(jù)進行檢錯和糾錯。

數(shù)據(jù)鏈路的建立，拆除，對數(shù)據(jù)的檢錯，糾錯是數(shù)據(jù)鏈路層的基本任務。

鏈路層的主要功能：鏈路層是為網絡層提供數(shù)據(jù)傳送服務的，這種服務要依靠本層具備的功能來實現(xiàn)。

• 鏈路連接的建立，拆除，分離。
• 幀定界和幀同步。鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸單元是幀，協(xié)議不同，幀的長短和界面也有差別，但無論如何必須對幀進行定界。
• 順序控制，指對幀的收發(fā)順序的控制。
• 差錯檢測和恢復。

還有鏈路標識，流量控制等等。

差錯檢測多用方陣碼校驗和循環(huán)碼校驗來檢測信道上數(shù)據(jù)的誤碼，而幀丟失等用序號檢測。

各種錯誤的恢復則常靠反饋重發(fā)技術來完成。

5. 物理層

物理層雖然處于最底層，卻是整個計算機網絡的基礎。

物理層為設備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。

物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無線信道等。通信用的互連設備指DTE和DCE間的互連設備。

DTE即數(shù)據(jù)終端設備，又稱物理設備，如計算機、終端等都包括在內。

而DCE則是數(shù)據(jù)通信設備或電路連接設備，如調制解調器等。

數(shù)據(jù)傳輸通常是經過DTE——DCE，再經過DCE——DTE的路徑。

互連設備指將DTE、DCE連接起來的裝置，如各種插頭、插座。

LAN中的各種粗、細同軸電纜、T型接、插頭，接收器，發(fā)送器，中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。

物理層的主要功能：

(1) 為數(shù)據(jù)端設備提供傳送數(shù)據(jù)的通路，數(shù)據(jù)通路可以是一個物理媒體，也可以是多個物理媒體連接而成。

一次完整的數(shù)據(jù)傳輸，包括激活物理連接，傳送數(shù)據(jù)，終止物理連接。

所謂激活，就是不管有多少物理媒體參與，都要在通信的兩個數(shù)據(jù)終端設備間連接起來，形成一條通路。

(2) 傳輸數(shù)據(jù)，物理層要形成適合數(shù)據(jù)傳輸需要的實體，為數(shù)據(jù)傳送服務。

一是要保證數(shù)據(jù)能在其上正確通過，二是要提供足夠的帶寬(帶寬是指每秒鐘內能通過的比特(BIT)數(shù))，以減少信道上的擁塞。

傳輸數(shù)據(jù)的方式能滿足點到點，一點到多點，串行或并行，半雙工或全雙工，同步或異步傳輸?shù)男枰?/p>