OSI 模型(开放系统互联模型)
OSI模型(开放系统互联模型,Open Systems Interconnection Model)是由国际标准化组织(ISO)于1984年提出的网络通信标准模型,用于定义计算机网络通信的七个层次。它的目的是为了帮助不同的网络系统进行互联,促进跨平台和跨设备的兼容性。OSI模型把网络通信的过程分为7个层次,每一层都执行特定的网络功能。
一、OSI模型的七个层次
1.物理层 (Physical Layer)
(1)定义
物理层负责在物理媒介上发送和接收比特流,它定义了硬件设备如网卡、调制解调器等的标准,并规定了传输媒体的物理特性(如电压、电流、光脉冲等)。
(2)主要功能
数据的物理传输。
(3)示例设备
网卡、交换机、集线器、光纤、电缆。
2.数据链路层 (Data Link Layer)
(1)定义
数据链路层提供可靠的数据传输,负责数据帧的建立、传输和错误检测,确保数据在两个相邻节点之间的可靠传输。它包括介质访问控制(MAC)和逻辑链路控制(LLC)子层。
(2)主要功能
帧的封装、错误检测与纠正、流量控制
(3)示例协议
以太网(Ethernet)、PPP、HDLC、帧中继
3.网络层 (Network Layer)
(1)定义
网络层负责在网络中不同的设备和子网之间进行数据的路由选择与转发。它决定了数据包的路径,提供地址分配和流量控制功能。
(2)主要功能
数据包的路由与转发、地址分配、逻辑寻址
(3)示例协议
IP(Internet Protocol)、路由协议(如RIP、OSPF)、
ICMP(Internet Control Message Protocol)
4.传输层 (Transport Layer)
(1)定义
传输层为通信的两端提供可靠的数据传输。它负责将数据从源设备传输到目标设备,进行端到端的错误检测与纠正,并提供流量控制与拥塞控制。最常见的协议是TCP和UDP。
(2)主要功能
端到端的通信、流量控制、错误检测与修复
(3)示例协议
TCP(Transmission Control Protocol)、UDP(User Datagram Protocol)
5.会话层 (Session Layer)
(1)定义
会话层负责建立、管理和终止会话连接。
协调和同步两台计算机之间的数据交换,确保数据传输的顺序和完整性。
(2)主要功能
会话的建立、管理和终止、同步、对话控制
(3)示例协议
NetBIOS、RPC(Remote Procedure Call)
6.表示层 (Presentation Layer)
(1)定义
表示层负责数据格式的转换,它将上层应用程序的数据转化为网络可以传输的格式,并可能进行加密、解密、压缩、解压等操作。
(2)主要功能
数据格式转换、数据加密与解密、数据压缩与解压
(3)示例协议
SSL/TLS(加密协议)、JPEG、MPEG、ASCII
7.应用层 (Application Layer)
(1)定义
应用层是最接近用户的一层,负责为用户提供网络服务。
直接与用户的应用程序进行交互,处理各种不同的应用需求,如文件传输、电子邮件等。
(2)主要功能
提供应用程序的网络服务
(3)示例协议
HTTP(Hypertext Transfer Protocol)
FTP(File Transfer Protocol)
SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)
DNS(Domain Name System)
二、OSI模型的工作原理
OSI模型的工作是由数据从源设备传输到目标设备时,每一层都分别进行处理,并将数据从上到下传递(在源设备),或者从下到上传递(在目标设备)。
1.从源设备到目标设备的过程
数据从应用层开始,每一层为数据添加头部信息,直到物理层完成数据传输。
在目标设备接收到数据后,数据从物理层开始,逐步经过每一层,并去除各层的头部信息,直到到达应用层,最终被用户应用程序处理。
2.从目标设备到源设备的过程
数据在目标设备到达后,依次通过各层,并逐层去掉头部,最终传递给应用程序。
三、OSI模型与TCP/IP模型的对比
TCP/IP模型是基于互联网的网络协议模型,它与OSI模型有一些相似之处,但层次不同。
TCP/IP模型通常将功能合并,简化为4层:
应用层 (Application Layer):类似于OSI的应用层、表示层和会话层。
传输层 (Transport Layer):与OSI的传输层相同。
网络层 (Internet Layer):与OSI的网络层相同。
网络接口层 (Network Interface Layer):类似于OSI的物理层和数据链路层。
四、总结
OSI模型是一个理想化的网络通信框架,将复杂的网络通信过程分解为7个层次,使得不同厂商的设备和协议能够兼容,促进了网络技术的标准化。虽然在实际应用中,OSI模型并不是直接用于网络通信(更多的是TCP/IP模型),但它为理解网络协议和架构提供了宝贵的理论依据。