OSI参考模型以及各层的作用

Posted 2020-11-28 zjy0806

OSI是Open System Interconnection的缩写，意为开放式系统互联。国际标准化组织（ISO）制定了OSI模型，该模型定义了不同计算机互联的标准，是设计和描述计算机网络通信的基本框架。OSI模型把网络通信的工作分为7层，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。

物理层 （比特流）（所有设备都处于同一个广播域、冲突域，设备共享带宽）
处于OSI参考模型的最底层。利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明的传送比特流。物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输介质上传输数据比特流。常用设备：集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆。

数据链路层 （帧）（每个网段都是一个单独的冲突域，所有网段都处于同一个广播域）
IP数据包封装成数据帧，通过物理地址来寻址，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上无差错的传输，同时为其上面的网络层提供有效的服务。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。
该层的作用包括：物理地址寻址、封装成帧、链路控制、差错控制（重发机制）、流量控制（窗口机制）、透明传输、数据的检错等。
链路就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路，中间没有任何其他的交换结点。
数据链路层的典型设备：二层交换机、网桥、网卡。
交换机的功能：地址学习、转发/过滤、防止回路

网络层 （数据包）（提供编制方案，提供路由）
提供点到点连接。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。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。
网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据包（IP数据包）服务。
此层的作用提供路由选择（静态路由，动态路由）、网络连接建立与管理、阻塞控制，存储转发等
常用设备：路由器、三层交换机（有IP配置功能，可以IP转发，配置vlan)

传输层 （数据段）
为会话层实体提供透明、可靠的数据传输服务，保证端到端的数据完整性；选择网络层的最适宜的服务；提供建立、维护和拆除传输连接功能。传输层根据通信子网的特性，最佳的利用网络资源，为两个端系统的会话层之间提供建立、维护和取消传输连接的功能，并以可靠和经济的方式传输数据。
此层的作用：提供分割与重组数据，按端口号寻址，连接管理（三次握手，四次挥手）、差错控制和流量控制、纠错的功能。传输层要向会话层提供通信服务的可靠性，避免报文的出错、丢失、延迟时间紊乱、重复、乱序等差错。
常用设备：四层交换机、四层路由器

会话层
在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。不同机器上的用户之间建立和管理会话。

表示层
主要用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式。为上层用户解决用户信息的语法问题。它包括数据格式交换、数据加密与解密、数据压缩与终端类型的转换。

应用层
为特定类型的网络应用提供了访问OSI环境的手段。应用层确定进程之间通信的性质，以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作，而且还要作为应用进程的用户代理，来完成一些为进行信息交换所必需的功能。
此层常见的协议：HTTP，HTTPS，FTP，TELNET，SSH，SMTP，POP3等。

数据封装是指将协议数据单元（PDU）封装在一组协议头和尾中的过程。
网卡所属物理层、数据链路层、网络层。网卡接受比特信息流，分割成数据帧，IP地址的设置也是在网卡上的。
分片：链路层具有最大传输单元MTU这个特性，它限制了数据帧的最大长度，不同的网络类型都有一个上限值。如果IP层有数据包要传，而且数据包的长度超过了MTU，那么IP层就要对数据包进行分片（fragmentation）操作，使每一片的长度都小于或等于MTU。