什么是OSI参考模型

什么是OSI参考模型？OSI参考模型是层次化的，具有分层模型的所有优点。OSI参考模型的主要目的是让不同厂商的设备能够互相通信。

1.使用OSI参考模型的主要优点

① 降低复杂度：由难到简。

② 标准化端口：网络组成部分标准化，多厂商开发和支持。

③ 便于模块化设计：允许不同类型的网络硬件和软件相互通信。

④ 技术的互操作性：分层次的设计防止某层的变化影响其他的层次。

⑤ 简化网络教学。OSI参考模型将网络分为7层，表1描述了OSI参考模型各层功能。

表1 OSI参考模型各层功能

2.OSI参考模型每层功能详细说明

(1)物理层

物理层有两项功能：发送和接收比特流。比特的取值只能为0和1，使用数字值的莫尔斯电码。物理层实现了逻辑上的数据与可以感知和测量的光/电信号之间的转换。

(2)数据链路层

数据链路层提供数据的物理传输并进行错误通知、链路管理和流程控制。数据链路层使用硬件地址确保报文被传输到局域网中的正确设备，将来自网络层的报文转换为比特流通过物理层传输。

在数据链路层会将报文封装成数据帧，并根据数据链路层封装协议添加帧信息，封装为对应的帧格式。通过数据帧中携带的信息可以标识物理设备的来源和目的地，同时工作在数据链路层的设备，可以通过这些信息实现数据帧的转发和过滤。

(3)网络层

网络层负责管理设备编址、跟踪设备在网络中的位置并确定最佳的数据传输路径。网络层只在位于不同网络中的设备之间传输数据流。

工作在网络层的协议有很多，如IP、IPX、CLNP和Appletalk等。目前的网络层通信协议就是我们熟悉的IP。IP有两个版本，分别是IPv4和IPv6。

(4)传输层

传输层将数据进行分段并重组为数据流，位于传输层的服务将来自上层应用的数据进行分段和重组并将它们合并到同一个数据流中，传输层提供了端到端的数据传输服务。

TCP和UDP工作在传输层，TCP是一种可靠协议，在传输数据前需要先建立连接，同时通过序列号、确认机制及重传机制保证数据的可靠性。而UDP 是一种不可靠协议，传输数据前不需要建立连接，只负责数据发送，不能确保数据正确地被接收。

TCP虽然是可靠的，但是需要为可靠性机制付出更大的带宽开销;UDP虽然是不可靠的，但是可以节省带宽(因为它的报头更小)。

(5)会话层

会话层负责在表示层之间建立、管理和终止会话，还对设备或节点之间的对话进行控制。比如操作系统就是会话层。

(6)表示层

表示层向应用层提供数据，并负责数据转换、编码和解码工作。从本质上来说，表示层是一个转换器，提供编码和转换功能。一种成功的数据传输方法会先将数据编码再进行传输，接收者收到数据后将数据解码以便读取。

例如，上网时浏览网页、看视频、听音乐，这些数据都是在网络上一起传输的，那系统如何区分这些不同的数据呢?这就需要编码，不同的数据格式用不同的编码格式来封装，接收者收到数据后再通过解码来还原数据，交给对应的应用程序来处理，这样就实现了对数据的区分。

(7)应用层

应用层为应用程序提供了网络端口，如HTTP、Telnet、SMTP、POP3、DNS等应用程序。

发送者在发送数据时就好比给礼物打包装一样，数据发送者将数据从高层向底层进行数据封装，每经过一层就增加一层头部，在到达数据链路层后不仅要增加一层头部，还需要再追加一个FCS尾部，目的是校验数据帧头的完整性。

OSI参考模型发送方数据封装流程如图2所示。接收者收到数据后，首先对数据帧头进行校验，校验数据帧在传递过程中是否被破坏过，如果校验结果不一致则丢弃数据帧;如果结果一致，则接收者对数据进行解封装操作，解封装的顺序是从底层向高层解封装。OSI参考模型接收方数据解封装流程如图3所示。

图2 OSI参考模型发送方数据封装流程

图3 OSI参考模型接收方数据解封装流程