OSI参考模型详解

OSI 参考模型将整个网络的通信功能分成七层，自下而上为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，如图2-1-2 所示。按此模型，一台计算机上的每一层都只与另一台计算机上的同层“对话”，在图中用双向箭头线表示。在模型中，下三层归属通信子网范畴，上三层归属资源子网范畴，传输层起着衔接上三层和下三层的作用。

图2-1-2　OSI 参考模型

1.OSI 参考模型中各层的功能

对于许多初学计算机网络的人来说，OSI 参考模型显得非常抽象。对此，可将OSI 七层模型中每一层的功能用较生活化的语言表述如下:

●应用层: 表明做什么。

●表示层: 对方长相。

●会话层: 对方是谁。

●传输层: 对方在何处。

●网络层: 走哪一条路可以到达对方目的地。

●数据链路层: 使用什么交通工具。

●物理层: 使用何种介质实现。

1)物理层

物理层(physical layer)为通信提供物理链路，实现比特流的透明传输。数据传输的单位是位(bit，比特)。

物理层定义了传输媒体以及接口硬件的机械、电气、功能和规程等各种特性，以便建立、维护和解除物理连接。它定义了信号线的作用、电压的大小及它们之间的关系。

2)数据链路层

数据链路层(data link layer)用于提供网络中相邻结点间可靠的信息传输，使之对网络层呈现一条无差错的线路。数据传输的单位是帧(frame)。

数据帧是用来传输数据的一种结构包，这个结构包中除了包含需要传输的有效数据以外，还包括发送端和接收端的硬件地址，以及控制信息和错误校验信息。(www.xing528.com)

3)网络层

网络层(network layer)提供源端到目标端的信息传输服务，负责从发送端到接收端的连接多于一个链路的数据的传输，负责最佳路径的选择和包的转发。数据传输的单位是分组(packet，数据报)。

4)传输层

传输层(transport layer)为源端主机到目标端主机提供可靠的数据传输服务，保证实现数据包无差错、按顺序、无丢失和无冗余的传输。数据传输的单位是数据段(segment，报文，报文段)。传输层把从源主机接收来的报文正确地传送给目的主机，因此这一层的协议也叫作主机—主机(端—端)协议。传输层只能存在于主机中，传输层以上的各层就不再处理信息传输的问题了。因此，传输层就成为计算机网络体系结构中最为关键的一层。可以说，传输层是资源子网与通信子网的接口层。

5)会话层

会话层(session layer)也称为会晤层或对话层，该层用于建立、管理和中止不同机器上的应用程序之间的会话。所谓会话，是指为完成一项任务而进行的一系列相关的信息交换。

6)表示层

表示层(presentation layer)向应用层提供被传送数据的表示问题，即信息的语法和语义。如果有必要，则使用一种通用的数据表示格式在多种数据表示格式之间进行转换，使采用不同表示方法的各开放系统之间能互相通信。该层还负责数据的加密、压缩与恢复等。

7)应用层

应用层(application layer)直接面向用户，为用户的应用程序提供网络通信服务。在OSI 的7 个层次中，应用层最复杂，所包含的协议也最多，且有的协议还正在研究和开发之中。相信随着计算机网络的进一步发展，网络所能提供的服务也将越来越多。

说明:

OSI 参考模型只是提供概念性和功能性结构，同时确定研究和改进标准的范围，并为维持所有有关标准的一致性提供共同的参考。因此，OSI 参考模型及其各有关标准都只是技术规范，而不是工程规范。

2.OSI 参考模型中的数据传输

一台计算机要发送数据到另一台计算机，必须先将数据打包，打包的过程称为封装。封装就是在数据前面加上特定的协议头部。例如，在寄信时，将信装入写有源地址和目的地址的信封中发送时，还要写明用航空或挂号等。在OSI 参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)。应用层的协议数据单元称为APDU(Application PDU)，表示层的协议数据单元称为PPDU (Presentation PDU)，依次类推。

在OSI 参考模型中，每一层都要依靠下一层提供的服务。为了提供服务，下层把上层的PDU 作为本层的数据封装，然后加入本层的头部(和尾部)。头部中含有完成数据传输所需的控制信息。这样，数据自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后，自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。由此可知，在物理线路上传输的数据，其外面实际上被包封了多层“信封”。但是，某一层只能识别由对等层封装的“信封”；对于被封装在“信封”内部的数据，仅仅在拆封后将其提交给上层，而本层不作任何处理。

OSI 参考模型中的数据传输如图2-1-3 所示。

图2-1-3　OSI 参考模型中的数据传输