OSI參考模型

在前面介紹計算機網路互聯階段的時候，提到了OSI參考模型，這個模型是由國家標準化組織ISO提出，用于解決網路設備互聯的方法，

OSI是OSI/RM 的簡稱，全稱是Open Systems Interconnection Reference Model，意為開放系統互連參考模型，參考模型是指該模型不是必須執行的標準，而是按照該模型的要求，不同企業生產的網路設備可以互相連接，

OSI模型把網路通信的作業分為7層，從低到高分別是 :

• 物理層
• 資料鏈路層
• 網路層
• 傳輸層
• 會話層
• 表示層和應用層

分層解決問題，是網路體系結構重要的作業方法，由于整個網路功能非常復雜，網路設計者常采用把通信程序按照功能劃分為許多小環節，然后每個環節在不同層之間實作，高層使用低層的服務，層于層之間相對獨立，只是通過服務訪問點，即SAP進行資料交換，

之前提到的資源子網對應OSI模型中的高三層，包括會話層、表示層和應用層，由本地計算機作業系統及其協議實作其功能，通信子網對應OSI模型中的低三層，包括物理層、資料鏈路層和網路層，由網路設備與協議實作其功能，第四層傳輸層駐留在本地計算機，負責資料傳輸，

OSI參考模型詳解

OSI是Open System Interconnection的縮寫，意為開放式系統互聯，國際標準化組織（ISO）制定了OSI模型，該模型定義了不同計算機互聯的標準，是設計和描述計算機網路通信的基本框架，OSI模型把網路通信的作業分為7層，分別是物理層、資料鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層和應用層，

OSI起源1969年12月，美國國防部高級計劃研究署的分組交換網ARPANET投入運行，從此計算機網路發展進入新紀元，ARPANET當時僅有4個結點，分別在美國國防部、原子能委員會、麻省理工學院和加利福利亞，這4臺計算機之間進行資料通信僅有傳送資料的通路是不夠的，還必須遵守一些事先約定好的規則，由這些規則明確所交換資料的格式及有關同步問題，

ARPANT的實踐經驗表明對于非常復雜的計算機網路而言，其結構最好是采用層次型的，在OSI模型中層與層之間進行對等通信，且這種通信只是邏輯上的，真正的通信都是在最底層-物理層實作的，每一層要完成相應的功能，下一層為上一層提供服務，從而把復雜的通信程序分成了多個獨立的、比較容易解決的子問題，

OSI模型把網路通信的作業分為7層，它們由低到高分別是物理層，資料鏈路層，網路層，傳輸層，會話層，表示層和應用層，第一層到第三層屬于OSI參考模型的低三層，負責創建網路通信連接的鏈路；第五層到第七層為OSI參考模型的高三層，具體負責端到端的資料通信；第四層負責高低層的連接，每層完成一定的功能，每層都直接為其上層提供服務，并且所有層次都互相支持，

OSI參考模型中，對等層協議之間交換的資訊單元統稱為協議資料單元PDU，

各層的PDU

而傳輸層及以下各層的PDU另外還有各自特定的名稱：

• 傳輸層——資料段（報文段）（Segment）
• 網路層——分組（資料包）（Packet）
• 資料鏈路層——資料幀（Frame）
• 物理層——位元（Bit）

OSI模型各層功能

1.物理層

物理層是OSI分層結構體系中最重要、最基礎的一層，它建立在傳輸媒介基礎上，起建立、維護和取消物理連接作用，實作設備之間的物理介面，物理層之接收和發送一串位元(bit)流，不考慮資訊的意義和資訊結構，

物理層包括對連接到網路上的設備描述其各種機械的、電氣的、功能的規定，

具體地講：

·機械特性規定了網路連接時所需接插件的規格尺寸、引腳數量和排列情況等；

·電氣特性規定了在物理連接上傳輸bit流時線路上信號電平的大小、阻抗匹配、傳輸速率距離限制等；

·功能特性是指對各個信號先分配確切的信號含義，即定義了DTE（資料終端設備）和DCE（資料通信設備）之間各個線路的功能；

·程序特性定義了利用信號線進行bit流傳輸的一組操作規程，是指在物理連接的建立、維護、交換資訊時，DTE和DCE雙方在各電路上的動作系列，

物理層的資料單位是位元，

物理層的典型設備：光纖、同軸電纜、雙絞線、中繼器和集線器，

2. 資料鏈路層

在物理層提供位元流服務的基礎上，將位元資訊封裝成資料幀Frame，起到在物理層上建立、撤銷、標識邏輯鏈接和鏈路復用以及差錯校驗等功能，通過使用接收系統的硬體地址或物理地址來尋址，建立相鄰結點之間的資料鏈路，通過差錯控制提供資料幀（Frame）在信道上無差錯的傳輸，同時為其上面的網路層提供有效的服務，

資料鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸，該層的作用包括：物理地址尋址、資料的成幀、流量控制、資料的檢錯、重發等，

在這一層，資料的單位稱為幀（frame），

資料鏈路層的典型設備：二層交換機、網橋、網卡，

3.網路層

網路層也稱通信子網層，是高層協議之間的界面層，用于控制通信子網的操作，是通信子網與資源子網的介面，在計算機網路中進行通信的兩個計算機之間可能會經過很多個資料鏈路，也可能還要經過很多通信子網，網路層的任務就是選擇合適的網間路由和交換結點，確保資料及時傳送，網路層將解封裝資料鏈路層收到的幀，提取資料包，包中封裝有網路層包頭，其中含有邏輯地址資訊源站點和目的站點地址的網路地址，

網路層典型設備：路由器，

4.傳輸層

傳輸層建立在網路層和會話層之間，實質上它是網路體系結構中高低層之間銜接的一個介面層，用一個尋址機制來標識一個特定的應用程式（埠號），傳輸層不僅是一個單獨的結構層，它還是整個分層體系協議的核心，沒有傳輸層整個分層協議就沒有意義，

傳輸層的資料單元是由資料組織成的資料段（segment）這個層負責獲取全部資訊，因此，它必須跟蹤資料單元碎片、亂序到達的資料包和其它在傳輸程序中可能發生的危險，

5.會話層

這一層也可以稱為會晤層或對話層，在會話層及以上的高層次中，資料傳送的單位不再另外命名，統稱為報文，會話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問驗證和會話管理在內的建立和維護應用之間通信的機制，如服務器驗證用戶登錄便是由會話層完成的，

會話層提供的服務可使應用建立和維持會話，并能使會話獲得同步，會話層使用校驗點可使通信會話在通信失效時從校驗點繼續恢復通信，這種能力對于傳送大的檔案極為重要，

6.表示層

表示層對向上對應層服務，向下接收來自會話層的服務，表示層是為在應用程序之間傳送的資訊提供表示方法的服務，它關心的只是發出資訊的語法與語意，表示層要完成某些特定的功能，主要有不同資料編碼格式的轉換，提供資料壓縮、解壓縮服務，對資料進行加密、解密，例如影像格式的顯示，就是由位于表示層的協議來支持，

表示層為應用層提供服務包括語法選擇、語法轉換等，語法選擇是提供一種初始語法和以后修改這種選擇的手段，語法轉換涉及代碼轉換和字符集的轉換、資料格式的修改以及對資料結構操作的適配，

7.應用層（Application Layer）

網路應用層是通信用戶之間的視窗，為用戶提供網路管理、檔案傳輸、事務處理等服務，其中包含了若干個獨立的、用戶通用的服務協議模塊，網路應用層是OSI的最高層，為網路用戶之間的通信提供專用的程式，

綜上， 詳細介紹了OSI模型，通過 OSI 模型，資訊可以從一臺計算機的軟體應用程式傳輸到另一臺的應用程式上，OSI的七層運用各種各樣的控制資訊來和其他計算機系統的對應層進行通信，這些控制資訊包含特殊的請求和說明，它們在對應的 OSI 層間進行交換，每一層資料的頭和尾是兩個攜帶控制資訊的基本形式，在給定的某一 OSI 層，資訊單元的資料部分包含來自于所有上層的頭和尾以及資料，這稱之為封裝，

資料傳輸程序

在計算機網路中，時時刻刻存在著大量的資料交換，資料是如何從源節點傳遞到目的節點的，資料包又是如何變化的？

首先設定源節點和目的節點是主機，即計算機，都按照OSI模型分為7層，

資料在源節點計算機向下傳遞的時候，到達一層，加上這一層的控制資訊，稱之為首部，在資料鏈路層還有尾部，資料在目的節點計算機向上傳遞的時候，到達一層，去掉這一層的控制資訊，

資料包在不同層的稱呼也有所不同，物理層稱之為位元，資料鏈路層稱之為幀，網路層稱之為分組，第4層-第7層稱之為報文，