了解OSI参考模型-网络技术

任务描述

计算机网络体系结构是指计算机网络层次结构模型和各层协议的集合，其目的是为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。本任务介绍OsI参考模型的相关内容，主要包括OsI参考模型各层次的不同功能。

任务实施

1.ISO参考模型基本知识介绍

在网络技术发展的早期，世界各大型计算机厂商分别推出适应于自身网络产品的网络体系结构。它们没有遵循通用的标准，导致使用这些标准组建的不同结构的网络无法实现互联，这阻碍了网络的进一步发展，同时也给用户带来很多不便。为了协调各种网络体系结构，国际标准化组织和国际电报电话咨询委员会分别提出“开放系统互联参考模型”，试图推出一种全世界统一的网络体系结构。

1974年，国际标准化组织发表了著名的ISO/IEC 7498标准，也就是开放系统互联参考模型（open system interconnect reference model，ISO/OSI RM）。该模型定义了不同计算机互联的标准，成为设计和描述计算机网络通信的基本框架。在OSI框架中，进一步详细规定了每一层功能，以实现开放系统环境中的互联性、互操作性与应用的可移植性。这使OSI参考模型成为真正“开放”的异构网络系统互联参考模型，即只要遵循OSI标准，任何网络系统之间都可以轻松实现互联。国际电报电话咨询委员会的建议书X.4也定义了一些相似的内容。有了国际统一的网络体系结构标准，使计算机网络的发展进入了标准化时代。

在OSI中，按通信功能自下而上划分为7个层次，如图2.2所示。通信实际上是在同一计算机的相邻层之间进行的，每一层都按照相应的协议来实现某些功能，每一层的目的都是为高层提供服务。

图2.2　OSI/RM体系结构

2.认识OsI参考模型各层的功能

（1）物理层

物理层是OsI分层结构体系中最重要、最基础的一层，它建立在传输媒介基础上，实现设备之间的物理接口。物理层只是接收和发送一串比特流，不考虑信息的意义和信息的结构。它包括对连接到网络上的设备描述其各种机械的、电气的和功能的规定，还定义电位的高低、变化的间隔、电缆的类型、连接器的特性等。物理层的数据单位是位。物理层的功能是实现实体之间的按位传输，保证按位传输的正确性，并向数据链路层提供一个透明的位流传输。在数据终端设备、数据通信和交换设备等设备之间完成对数据链路的建立、保持和拆除操作。

（2）数据链路层

数据链路层实现实体间数据的可靠性传送。通过物理层建立起来的链路，将具有一定意义和结构的信息正确地在实体之间进行传输，同时为其上面的网络层提供有效的服务。在数据链路层中对物理链路上产生的差错进行检测和校正，采用差错控制技术保证数据通信的正确性；数据链路层还提供流量控制服务，以保证发送方不致因为速度快而导致接收方来不及正确接收数据。数据链路层的数据单位是帧。数据链路层的功能是实现系统实体间二进制信息块的正确传输。为网络层提供可靠无错误的数据信息。在数据链路中，需要解决的问题包括信息模式、操作模式、差错控制、流量控制、信息交换过程控制和通信控制规程。

（3）网络层

网络层也称通信子网层，是高层协议与低层协议之间的界面层，用于控制通信子网的操作，是通信子网与资源子网的接口。网络层的主要任务是提供路由，为信息包的传送选择一条最佳路径。网络层还具有拥塞控制、信息包顺序控制等功能。在网络层交换的数据单元是包。

网络层的功能是向传输层提供服务，同时接收来自数据链路的服务。其主要功能是实现整个网络系统内连接，为传输层提供整个网络范围内两个终端用户之间数据传输的通路。它涉及整个网络范围内所有结点、通信双方终端结点和中间结点几方面的相互关系。所以，网络层的任务就是提供建立、保持和释放通信连接手段，包括交换方式、路径选择、流量控制、阻塞与死锁等。(www.xing528.com)

（4）传输层

传输建立在网络层和会话层之间，实质上它是网络体系结构中高低层之间衔接的一个接口层。传输层不仅是一个单独的结构层，还是整个分层体系协议的核心，没有传输层，整个分层协议就没有意义。

传输层获得下层提供的服务包括发送和接收顺序正确的数据分组序列，并用其构成传输层数据；获得网络地址，包括虚拟信道和逻辑信道。传输层向上层提供的服务包括无差错的有序的报文收发，提供传输连接，进行流量控制。传输层的功能是从会话层接收数据，根据需要把数据切成较小的数据片，并把数据传送给网络层，确保数据片正确到达网络层，从而实现两层间数据透明传送。

（5）会话层

会话层用于建立、管理及终止两个应用系统之间的会话。它是用户连接到网络的接口。它的基本任务是负责两主机间的原始报文的传输。会话层为表示层提供服务，同时接收传输层的服务。为实现在表示层实体之间传送数据，会话连接必须被映射到传输连接上。会话层的功能包括会话层连接到传输层的映射、会话连接的流量控制、数据传输、会话连接恢复与释放、会话连接管理、差错控制。会话层提供给表示层的服务包括数据交换、隔离服务、交互管理、会话连接同步和异常报告。会话层最重要的特征是数据交换。与传输连接相似，一个会话分为建立链路、数据交换和释放链路3个阶段。

（6）表示层

表示层向上对应用层服务，向下接受来自会话层的服务。表示层是为在应用过程之间的信息提供表示方法的服务，它关心的只是发出信息的语法与语义。表示层要完成某些特定的功能。主要有不同数据编码格式的转换，提供数据压缩、解压缩服务，对数据进行加密、解密。

表示层为应用层提供的服务包括语法选择、语法转换等。语法选择是提供一种初始语法和以后修改这种选择的手段。语法转换涉及代码转换和字符集的转换、数据格式的修改及对数据结构操作的适配。

（7）应用层

网络应用层是通信用户之间的窗口，为用户提供网络管理、文件传输、事务处理等服务。其中包含若干独立的、用户通用的服务协议模块。网络应用层是OsI的最高层次，为网络用户之间的通信提供专用的程序。应用层的内容主要取决于用户的需求，这一层涉及的主要问题：分布数据库、分布计算机技术、网络操作系统和分布操作系统、远程文件传输、电子邮件、终端电话及远程作业登录与控制等。目前，应用层在国际上几乎没有完整的标准，是一个范围很广的研究领域。在OsI的7个层次中，应用层是最复杂的，所包含的应用层协议也最多，有些还正在研究和开发之中。

提示

在OsI参考模型的7层中，物理层、数据链路层、网络层属于通信子网，主要完成数据传输的功能：传输层、会话层、表示层、应用层则属于资源子网，主要完成数据处理的功能，并为用户提供与网络之间的接口。

任务评价

任务评价单