OSI七層模型詳解

OSI七層模型

　　 ISO國際標准組織所定義的開放系統互連七層模型的定義和各層功能。它是網絡技術入門者的敲門磚，也是分析、評判各種網絡技術的依據—從此網絡不再神秘，它也是有理可依，有據可循的。

　　 建立七層模型主要是為解決異種網絡互連時所遇到的兼容性問題。它的最大優點是將服務、接口和協議這三個概念明確地區分開來；也使網絡的不同功能模塊分擔起不同的職責。 　　

　　 網絡發展中一個重要裡程碑便是ISO（Internet Standard Organization，國際標准組織）對OSI（Open System Interconnect，開放系統互連）七層網絡模型的定義。它不但成為以前的和後續的各種網絡技術評判、分析的依據，也成為網絡協議設計和統一的參考模型。

　　 建立七層模型的主要目的是為解決異種網絡互連時所遇到的兼容性問題。它的最大優點是將服務、接口和協議這三個概念明確地區分開來：服務說明某一層為上一層提供一些什麼功能，接口說明上一層如何使用下層的服務，而協議涉及如何實現本層的服務；這樣各層之間具有很強的獨立性，互連網絡中各實體采用什麼樣的協議是沒有限制的，只要向上提供相同的服務並且不改變相鄰層的接口就可以了。網絡七層的劃分也是為了使網絡的不同功能模塊（不同層次）分擔起不同的職責，從而帶來如下好處：

　　 減輕問題的復雜程度，一旦網絡發生故障，可迅速定位故障所處層次，便於查找和糾錯；

　　在各層分別定義標准接口，使具備相同對等層的不同網絡設備能實現互操作，各層之間則相對獨立，一種高層協議可放在多種低層協議上運行； 能有效刺激網絡技術革新，因為每次更新都可以在小范圍內進行，不需對整個網絡動大手術； 便於研究和教學。

　　 網絡分層體現了在許多工程設計中都具有的結構化思想，是一種合理的劃分。

　　網絡七層的功能

　　 網絡七層包括物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。其中物理層、數據鏈路層和網絡層通常被稱作媒體層，是網絡工程師所研究的對象；傳輸層、會話層、表示層和應用層則被稱作主機層，是用戶所面向和關心的內容。

　　 那麼，網絡七層的具體定義和相應職責各是什麼呢？下圖便是OSI七層模型的協議堆棧示意，它們由下到上分別為：

　　第一層—物理層：物理層定義了通訊網絡之間物理鏈路的電氣或機械特性，以及激活、維護和關閉這條鏈路的各項操作。物理層特征參數包括：電壓、數據傳輸率、最大傳輸距離、物理連接媒體等。

　　第二層—數據鏈路層：實際的物理鏈路是不可靠的，總會出現錯誤，數據鏈路層的作用就是通過一定的手段（將數據分成幀，以數據幀為單位進行傳輸）將有差錯的物理鏈路轉化成對上層來說沒有錯誤的數據鏈路。它的特征參數包括：物理地址、網絡拓樸結構、錯誤警告機制、所傳數據幀的排序和流控等。其中物理地址是相對網絡層地址而言的，它代表了數據鏈路層的節點標識技術；“拓樸”是網絡中經常會碰到的術語，標記著各個設備以何種方式互連起來，如：總線型—所有設備都連在一條總線上，星型—所有設備都通過一個中央結點互連；錯誤警告是向上層協議報告數據傳遞中錯誤的發生；數據幀排序可將所傳數據重新排列；流控則用於調整數據傳輸速率，使接收端不至於過載。

　　OSL參考模型（簡單圖一）

　　應用層

　　表示層

　　會話層

　　傳輸層

　　網絡層

　　數據鏈路層

　　物理層

　　第三層—網絡層：網絡層將數據分成一定長度的分組，並在分組頭中標識源和目的節點的邏輯地址，這些地址就象街區、門牌號一樣，成為每個節點的標識；網絡層的核心功能便是根據這些地址來獲得從源到目的的路徑，當有多條路徑存在的情況下，還要負責進行路由選擇。

　　第四層—傳輸層：提供對上層透明（不依賴於具體網絡）的可靠的數據傳輸。如果說網絡層關心的是“點到點”的逐點轉遞，那麼可以說傳輸層關注的是“端到端”（源端到目的端）的最終效果。它的功能主要包括：流控、多路技術、虛電路管理和糾錯及恢復等。其中多路技術使多個不同應用的數據可以通過單一的物理鏈路共同實現傳遞；虛電路是數據傳遞的邏輯通道，在傳輸層建立、維護和終止；糾錯功能則可以檢測錯誤的發生，並采取措施（如重傳）解決問題。