第三章 开放系统互连参考模型

OSI七层模型工作原理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。

其中前三层主要与网络应用相关，负责对用户数据进行编码等操作。

后四层主要是负责网络通讯，负责将用户的数据传递到目的地。

在通讯的过程中，各层所负责的情各不相同，也不会互相干扰，但会协同一起工作，最终完成整个通讯过程，将数据正确的交到对方电脑中。

其各层功能如下：1.物理层的主要功能是利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。

传输单位为比特（bit），即一个二进制位（0或1）。

这些比特的传输必须依赖于传输设备和物理线缆等媒介。

典型设备有中继器，集线器、网线、HUB。

2.数据链路层负责建立和管理节点间的链路。

该层的主要功能是：通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。

数据链路层主要有四个功能：（1）协商：两端设备连接上线缆之后，设备默认是不知道对端使用的是什么协议的，会通过数据链路层发送协商包来确认对端是否与自己的协议一致；（2）流量控制（3）差错控制：当数据封装到数据链路层时，会作一个校验，然后再传到对端，对端接收下来之后，也会作一个校验，以确认数据传递过来的时候是一个正常的数据。

（4）物理寻址：在数据链路层中，有很多种二层的协议中都有地址，比如以太网的mac地址，Frame-Relay的DLCI等等。

其典型设备有网卡，网桥，交换机。

3.网络层是通信子网的最高一层。

它在下两层的基础上向资源子网提供服务。

其主要任务是：通过路由选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。

该层控制数据链路层与传输层之间的信息转发，建立、维持和终止网络的连接。

简述开放系统互连基本参考模型开放系统互连（Open Systems Interconnection，简称OSI）基本参考模型是计算机网络领域的一个重要概念，旨在为不同厂商开发的计算机系统提供一种统一的通信规范，使各种硬件和软件系统能够方便地互连在一起。

该模型由国际标准化组织（ISO）制定，具有广泛的应用价值。

开放系统互连基本参考模型采用分层结构，共分为七层，从低到高分别为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

这种分层设计使得不同层次的功能相互独立，有利于系统间的互操作性和可扩展性。

1.物理层：主要负责电气特性和物理连接，如电缆、集线器等硬件设备。

2.数据链路层：实现数据帧的传输和错误检测与纠正，主要包括帧同步、流量控制等功能。

3.网络层：负责将数据包从源主机发送到目的主机，实现路由选择和逻辑地址的转换。

4.传输层：提供可靠或不可靠的数据传输服务，主要包括传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）两种。

5.会话层：负责建立、管理和终止会话连接，实现不同主机间的通信。

6.表示层：数据格式的转换和加密解密，以确保数据在传输过程中的安全性和完整性。

7.应用层：为用户提供各种网络应用服务，如文件传输、电子邮件、远程登录等。

在实际应用中，许多开放系统互连协议遵循OSI模型，如TCP/IP、SNMP、SMTP等。

这些协议在各个层次上实现了数据通信的标准化，为互联网的发展奠定了基础。

我国在开放系统互连领域也取得了显著的进展，积极参与国际标准和国内标准的制定，推动计算机网络技术的发展。

在未来的发展中，我国将继续深化与国际先进技术的交流合作，不断提升国内企业在开放系统互连领域的竞争力。

总之，开放系统互连基本参考模型为计算机网络领域提供了一种理论框架，使不同厂商开发的系统能够实现互联互通。

开放系统互连参考模型L问题的提出为了使不同类型的计算机或终端能互连，以便相互通信和资源共享。

1977年，ISO提出开放系统互连参考模型(OSI-RM)2.OSI-RM的概念将通信全过程的所有功能分成若干层，每一层对应有一些功能，完成每一层功能时应遵照相应的协议一功能模型,协议模型。

概念：开放系统一一是指在与其他系统通信时，遵守OSl标准要求的系统。

换句话说，开放系统是能遵循OSI-RM实现互连的计算机系统。

3.OSI-RM的分层构造OSI-RM分7层，自下而上分别是：①第一层一一物理层②第二层一一数据链路层③第三层一一网络层④第四层一一运输层⑤第五层一一会话层⑥第六层一一表示层⑦第七层一一应用层4.各层功能概述（第1-3层）（1）物理层（数据信息传送单位：比特流）功能：物理层提供用于建立、保持和断开物理连接的机械的、电气的、功能的和规程的手段，简而言之，物理层提供有关同步和全双工比特流在物理媒介上的传输手段。

协议：RS232C,RS449∕422∕423,V.24,V.28,乂.20和兀21等。

讨论：（a）物理层并不是物理媒介本身（b）物理层无控制信息，不开展差错控制，即不保证无差错传输。

（2）数据链路层（数据信息传送单位：帧）功能：数据链路的建立、维持和拆掉差错控制流量控制等协议：基本型传输控制规程高级数据链路控制规程(HDLC)(3)网络层(数据信息传送单位：分组)功能：网络连接的建立、拆掉数据交换路由选择流量控制协议：X.25分组级协议(4)网络层运输层传送数据的基本单位是报文。

主要功能：端到端的顺序控制、流量控制、差错控制及监视服务质量。

(5)会话层会话层提供诸如会话建立时会话双方资格的核实和验证，由哪一方支付通信费用，及对话方向的交替管理、故障点定位和恢复等各种服务。

会话层及以上各层中，数据的传送单位一般都称为报文,但与运输层的报文有本质的不同。

(6)表示层提供数据的表示方法。

功能：代码转换数据格式转换数据加密与解密数据压缩与恢复(7)应用层直接面向用户以满足不同用户的不同要求，是利用网络资源唯一想用户进程直接提供服务的一层。

简述开放系统互连基本参考模型-回复开放系统互连基本参考模型（Open System Interconnection Basic Reference Model，简称OSI模型）是国际标准化组织（ISO）针对计算机网络通信协议进行标准化的参考模型。

它将计算机网络通信分为7个层次，每个层次的功能和任务都不同，但它们共同工作以实现端到端通信的目标。

以下是对OSI模型的逐步解释。

1. 物理层（Physical Layer）：物理层是OSI模型的第一层，它主要关注的是物理介质的传输，如光纤、电缆和无线信号。

该层的主要任务是将数据转换为适用于传输的二进制信号，并在发送和接收之间提供适当的接口。

物理层负责传输数据的比特流。

2. 数据链路层（Data Link Layer）：数据链路层是OSI模型的第二层，它主要通过物理连接将数据转换为帧的形式。

该层负责检测和纠正传输过程中可能发生的错误，并通过帧同步技术来管理数据的传输。

数据链路层的功能包括分帧、差错检测、流量控制和可靠传输。

3. 网络层（Network Layer）：网络层是OSI模型的第三层，主要关注的是数据包的传输。

该层负责路由选择、逻辑寻址、拥塞控制和流量控制。

网络层通过将数据包分组添加源和目的地的地址信息，并对数据包进行通信路径选择来实现端到端的数据传输。

4. 传输层（Transport Layer）：传输层是OSI模型的第四层，它主要提供端到端的可靠数据传输服务。

该层负责数据包的分段和重组，并通过使用连接导向的协议来确保数据的可靠传输。

传输层的两个主要协议是传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。

5. 会话层（Session Layer）：会话层是OSI模型的第五层，它主要管理应用程序之间的对话和会话。

该层负责建立、管理和终止会话，并提供数据同步和错误恢复功能。

会话层为应用程序之间的通信提供了可靠的机制。

6. 表示层（Presentation Layer）：表示层是OSI模型的第六层，它主要负责数据的表示和加密。

osi参考模型（开放系统互连参考模型）⾃互联⽹诞⽣以来，随着⽹络飞速发展，⽤户迫切要求能在不同体系结构的⽹络空间交换信息，使得不同的⽹络能够互联起来。

国际化标准组织（International Organization for Standardization，即ISO）从1977年开始研究这个问题，并于1979年提出了⼀个互联的标准框架，即著名的开放系统互连参考模型（Open System Interconnection /Reference Model，OSI/RM），简称OSI模型。

开放系统互连参考模型分为七层，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、应⽤层。

下⾯给⼤家简单介绍⼀下各层的概念及功能：1.物理层 物理层位于osi参考模型的最底层，为数据链路层实体提供建⽴、传输、释放所必须的物理连接，并且提供透明的⽐特流传输。

连接可以是全双⼯或者半双⼯；传输⽅式可以是异步传输或者同步传输；传输单位是⽐特。

物理层通过各类协议定义了⽹络的四种特性：机械特性、电⽓特性、功能特性、规程特性 机械特性：规定接⼝的外形、⼤⼩、引脚数和排列、固定位置 电⽓特性：规定接⼝电缆上各条线路出现的电压范围 功能特性：指明某条线上出现某⼀电平的电压表⽰何种意义 规程特性：指明各种可能事件出现的顺序2.数据链路层 数据链路层将原始的传输线路转变成⼀条逻辑的传输线路，实现实体间⼆进制信息块的正确传输，为⽹络层提供可靠的数据信息。

数据链路可以理解为数据的通道，是物理链路加上必要的通信协议⽽组成的逻辑链路，具有流量控制功能。

数据链路层的数据单位是帧。

数据链路层功能： 链路连接的建⽴、拆除和分离：数据传输所依赖的介质是长期的，但传输数据的实体间的连接是有⽣存期的。

在连接⽣存期内，收发两端可以进⾏不等的⼀次或者多次数据通 信，每次通信都要经过建⽴通信联络、数据通信、拆除通信联络这三个过程。

帧定界和帧同步：数据链路层的数据传输单元是帧，由于数据链路层的协议不同，帧的长短和界⾯也不同，所以必须对帧进⾏定界和同步。