网络基础知识 一

1 开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect 简称OSI）

 定义 ：开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect 简称OSI）是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互连参考模型，为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架。它从低到高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。7个层次主要功能如图1-1表示

 当发送数据时 数据是自上而下传输，当接收数据时，数据是自下而上传输

在网络数据通信过程中，每一层都有特定的任务，数据传输时，每一层接受上一层格式化的数据后对数据进行操作，然后传给下一层。接收数据时，对数据进行解包，然后把它传给上一层，从而实现对等层之间的逻辑通信

 

1.1 物理层

   物理层是OSI/RM的最底层，它负责与硬件进行交换，即建立在物理介质上而不是逻辑上的协议和会话，它主要是确定与传输媒体接口相关的一些特性，即机械特性，电气特性，功能特性以及规程特性，涉及到电缆，物理端口和附属设备。物理层数据交换的单位为二进制bit，因此要定义传输中的信号电平大小、连接设备的开关尺寸、时钟频率、通宵编码及同步方式等参数。

  物理层常见的设备有    

     中继器（转发器） 对接收信号进行再生和发送，只起到扩展传输距离用，对于高层协议是透明的，但使用个数有限（以太网是4个）

       集线器，多端口中继器

1.2 数据链路层

       数据链路层主要是把原始不可靠的物理层连接变成无差错的数据通道，并解决多用户竞争，使之对网络层显现为一条可靠的链路，加强物理层传送原始比特的功能。传输单位为帧。

通过在帧的前面和后面附加上特殊的二进制编码模式来产生和识别帧边界。

数据链路层可使用的协议有  SLIIP（Serial Line IP）PPP（Point to Point Protocol,点到点协议）、X.25和帧中继等，在任何网络中，数据链都是必不可少的，相对于高层而言，此层的服务协议都比较成熟。

具体来说，数据链路层主要包括一下功能：

1.  数据链路连接建立和释放
2. 构成数据链路的数据单元
3. 数据链路的连接分裂
4. 帧定界与同步
5. 流量控制、差错的检测和恢复

 常见的设备有

网桥 ：根据帧物理地址进行网络间信息转发，可缓解网络通信繁忙度，提高效率。但其只能连接相同MAC层的网络。

二层交换机 ：多端口网桥

1.3 网络层

    网络层是将数据分成一定长度的分组，负责路由（子网络到目标路径）的选择。以数据链路层提供的无差错传输为基础，为实现源设备和目标设备之间的通信而建立、维持和终止网络连接，并通过网络连接交换网络服务数据单元。

    网络层主要解决数据传输单元分组在通信子网络中的路由选择，拥塞控制以及多个网络互联的问题，通常提供数据报服务和虚电路服务。网络层建立网络连接为传输层提供服务。

     网络层的主要功能如下

1. 路由的选择和中继
2. 网络连接的**、终止
3. 网络连接多路复用
4. 差错检测和恢复
5. 排序、流量控制
6. 服务选择

  常见设备有

     路由器：通过逻辑地址进行网络间的信息转发，可完成异构网络之间的相互联通，但其只能连接使用相同网络层协议的子网。

      三层交换机：带路由功能的二层交换机。

     1.4  传输层

   传输层既是7层模型中负责数据通信的最高层，又是面向网络通信的低3层和面向信息处理的高3层的中间层。

    传输层主要解决数据在网络之间传输质量问题，它属于较高层次。可用于提高网络层服务质量，提供可靠的端到端的数据传递，如常说的Qos（Quality of Sevice，质量服务） 就是该层的主要服务。

     传输层主要涉及的协议是网络传输协议，它提供的是一套网络数据传输标准。用的比较广泛的是TCP和UDP协议。

       TCP是面向连接的，UDP是面向非连接的

    传输层可以检测和修正传输过程中的错误，最终目的是为用户提供有效、可靠和价格合理的服务。

    主要功能如下

1. 映像传输地址到网络地址
2. 多路复用与分割
3. 差错控制及恢复
4. 分段与重新组装
5. 组块与分块
6. 传输连接的建立和释放
7. 序号及流量控制

   1.5 会话层

     会话层 利用传输层提供的端到端服务实施服务器请求者与服务提供者之间的通信，属于进程间通信，主要针对远程终端访问。

     会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信（断点续传），对于传送大文件极为重要。

     会话层提供服务需要建立连接、数据传输和释放连接三个阶段，在计算机网络系统中，会话层是最薄的层，常被省略。

   主要功能

1. 会话连接到传输连接的映像
2. 数据传送
3. 会话连接的恢复和释放
4. 对会话参数进行协商
5. 选择合适的Qos
6. 活动管理
7. 令牌管理     

    1.6  表示层

        表示层处理系统间用户信息的语法表达形式。每台计算机可能有它自己捣的表示数据的内部方法，需要协定和转换来保证不太计算机可以彼此理解

   主要功能

1. 数据语法转换
2. 数据加密和数据压缩
3. 语法表示
4. 表示连接管理

      1.7 应用层

        应用层是OSI/RM的最高层，直接面向用户，包含用户应用程序执行通信任务所需的协议和功能，如电子邮件和文本间传输等。

      主要使用协议有 HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）、FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）、Telent（远程登录）、POP（Post Office Protocol，邮局协议）、DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）、SNMP（Simple Network Manage Protocol，简单网络管理协议）除此之外  RTSP（Real Time Streaming Protocol ，实时流传输协议）等多媒体视频点播协议也属于应用层协议。

 

实际情况中 常把会话层和表示层归入应用层，成为5层简化的OSI参考模型。