OSI七層網路結構詳解

OSI模型的分層結構
OSI(Open System Interconnection)，開放式系統互聯參考模型 ，它把網路協議從邏輯上分為了7層。這7層分別為：物理層、資料鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層、應用層，每一層都有相關、相對應的物理裝置，比如常規的路由器是三層交換裝置，常規的交換機是二層交換裝置。OSI七層模型是一種框架性的設計方法 ，建立七層模型的主要目的是為解決異種網路互連時所遇到的相容性問題，其最主要的功能就是幫助不同型別的主機實現資料傳輸。它的最大優點是將服務、介面和協議這三個概念明確地區分開來，通過七個層次化的結構模型使不同的系統不同的網路之間實現可靠的通訊。
相應層的裝置，具體如下：
物理層:（各種物理裝置）集線器、中繼器、調變解調器、網線、雙絞線、同軸電纜
資料鏈路層:網路卡、網橋、交換機
網路層:路由器、第三層交換機
傳輸層:各種協議、四層交換機
應用層:計算機的各種資料

為什麼要分層？
● 減輕問題的複雜程度，一旦網路發生故障，可迅速定位故障所處層次，便於查詢和糾錯；
● 在各層分別定義標準介面，使具備相同對等層的不同網路裝置能實現互操作，各層之間相對獨立，一種高層協議可在多種低層協議上執行；
● 能有效刺激網路技術革新，因為每次更新都可以在小範圍內進行，不需對整個網路動大手術；

每個層的作用以及本層的裝置的功能？
物理層
Physical Layer，OSI參考模型的最底層或第一層。如規定使用電纜和接頭的型別、傳送訊號的電壓等。在這一層，資料還沒有被組織，僅作為原始的位流或電氣電壓處理，單位是bit，這一層的理解相對來說比較容易。
資料鏈路層
Datalink Layer，OSI參考模型的第二層。其主要功能是如何在不可靠的物理線路上進行資料的可靠傳遞。為了保證傳輸，從網路層接收到的資料被分割成特定的可被物理層傳輸的幀。幀中不僅包括原始資料，還包括髮送方和接收方的實體地址以及檢錯和控制資訊。如果在傳送資料時，接收點檢測到所傳資料中有差錯，就要通知傳送方重發這一幀。
資料鏈路層協議的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。
交換機(通常所說的都是指第二層交換機)，對幀解碼並使用幀資訊將資料傳送到正確的接收方，所以它們是工作在資料鏈路層的。
網路卡不僅能實現與區域網傳輸介質之間的物理連線和電訊號匹配，還涉及幀的傳送與接收、幀的封裝與拆封、介質訪問控制、資料的編碼與解碼以及資料快取的功能等，所以網路卡也是工作在資料鏈路層的裝置。尤其需要注意的一點是路由器中也是有網路卡的。
網橋（Bridge）像一個聰明的中繼器。中繼器從一個網路電纜裡接收訊號， 放大它們，將其送入下一個電纜。網橋將網路的多個網段在資料鏈路層連線起來。網橋工作時，是以MAC頭部來決定轉發埠的，因此顯然它是資料鏈路層的裝置。第二層交換機，是根據第二層資料鏈路層的MAC地址和通過站表選擇路由來完成端到端的資料交換的。
網路層
Network Layer，OSI參考模型的第三層。其主要功能是將網路地址翻譯成對應的實體地址，並決定如何將資料從傳送方路由到接收方。網路層通過綜合考慮傳送優先權、網路擁塞程度、服務質量以及可選路由的花費來決定從一個網路中節點A 到另一個網路中節點B 的最佳路徑。這一層本身沒有任何錯誤檢測和修正機制，因此，網路層必須依賴於端端之間的由DLL提供的可靠傳輸服務。路由協議包括IP、Novell公司的IPX以及AppleTalk協議。
路由器的主要工作就是為經過路由器的每個資料幀尋找一條最佳傳輸路徑，並將該資料有效地傳送到目的站點，所以路由器是工作在網路成的裝置。
第三層交換機，是直接根據第三層網路層IP地址來完成端到端的資料交換的，第三層交換機當然也屬於工作在網路層的裝置。
傳輸層
Transport Layer，OSI參考模型的第四層。傳輸協議同時進行流量控制或是基於接收方可接收資料的快慢程度規定適當的傳送速率。除此之外，傳輸層按照網路能處理的最大尺寸將較長的資料包進行強制分割。例如，乙太網無法接收大於1500位元組(Byte)的資料包。傳送方節點的傳輸層將資料分割成較小的資料片，同時對每一資料片安排一序列號，以便資料到達接收方節點的傳輸層時，能以正確的順序重組。該過程即被稱為排序。
工作在傳輸層的一種服務是TCP/IP協議套中的TCP(傳輸控制協議)，另一項傳輸層服務是IPX/SPX協議集的SPX(序列包交換)。
第二層交換機和第三層交換機都是基於埠地址的端到端的交換過程，雖然這種基於MAC地址和IP地址的交換機技術，能夠極大地提高各節點之間的資料傳輸率，但卻無法根據埠主機的應用需求來自主確定或動態限制埠的交換過程和資料流量，即缺乏第四層智慧應用交換需求。第四層交換機不僅可以完成端到端交換，還能根據埠主機的應用特點，確定或限制它的交換流量。第四層交換機是一類以軟體技術為主，以硬體技術為輔的網路管理交換裝置。
會話層
Session Layer，OSI參考模型的第五層。負責在網路中的兩節點之間建立、維持和終止通訊。 會話層的功能包括：建立通訊連結，保持會話過程通訊連結的暢通，同步兩個節點之間的對話，決定通訊是否被中斷以及通訊中斷時決定從何處重新傳送。
你可能常常聽到有人把會話層稱作網路通訊的“交通警察”。當通過撥號向你的ISP(因特網服務提供商)請求連線到因特網時，ISP 伺服器上的會話層向你與你的 PC 客戶機上的會話層進行協商連線。若你的電話線偶然從牆上插孔脫落時，你終端機上的會話層將檢測到連線中斷並重新發起連線。會話層通過決定節點通訊的優先順序和通訊時間的長短來設定通訊期限。
表示層
Presentation Layer，OSI參考模型中的第六層。應用程式和網路之間的翻譯官，在表示層，資料將按照網路能理解的方案進行格式化；這種格式化也因所使用網路的型別不同而不同。
表示層管理資料的解密與加密，如系統口令的處理。例如：在Internet上查詢你銀行賬戶，使用的即是一種安全連線。你的賬戶資料在傳送前被加密，在網路的另一端，表示層將對接收到的資料解密。除此之外，表示層協議還對圖片和檔案格式資訊進行解碼和編碼。
應用層
Application Layer，OSI參考模型中的最高層，即第七層。應用層也稱為應用實體(AE)，它由若干個特定應用服務元素(SASE）和一個或多個公共應用服務元素(CASE)組成。每個SASE提供特定的應用服務，例如檔案運輸訪問和管理(FTAM)、電子文電處理(MHS)、虛擬終端協議(VAP)等。CASE提供一組公共的應用服務，例如聯絡控制服務元素(ACSE)、可靠運輸服務元素(RTSE)和遠端操作服務元素(ROSE)等。主要負責對軟體提供介面以使程式能使用網路服務。術語“應用層”並不是指執行在網路上的某個特別應用程式 ，應用層提供的服務包括檔案傳輸、檔案管理以及電子郵件的資訊處理。

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b06340130的專欄
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OSI和TCP/IP是很基礎但又非常重要的網路基礎知識，理解得透徹對運維工程師來說非常有幫助。今天偶又複習了一下： （1）OSI七層模型 OSI中的層 功能 TCP/IP協議族 應用層 檔案傳輸，電子郵件，檔案服務，虛擬終端 TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 表示層 資料格式化，程式碼轉換，資料加密 沒有協議 會話層 解除或建立與別的接點的聯絡
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一、概覽 OSI（Open System Interconnection，開放系統互連）七層網路模型稱為開放式系統互聯參考模型，是ISO（國際標準化組織）組織在1985年研究的網路互連模型，是一個邏輯上的定義和規範。把網路從邏輯上分為了7層，每一層都有相關或者相對應的物理裝置。 OSI 七層模型是一種框架性的設計方法，其最主要的功能使就是幫助不同型別的主機實現資料傳輸。它的最大優點是將服務、介面和協議這三個概念明確地區分開來，概念清楚，理論也比較完整。通過七個層次化的結構模型使不同的系統不同的網路之間

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