OSI七层模型精解

1.1 OSI参考模型

     OSI (Open Systems Interconnection Model,开放式系统互联模型)，由ISO ( International Organization for Standardization，国际标准化组织 ) 收录在ISO 7489标准中并于1984年发布。OSI各层功能见表1-1，读者可以通过“应表会，传网数物”来记忆这7层的位置。

表1-1 OSI参考模型和各层功能

想要HCIA的学习资料请加作者VX，在文章下方

1.1.1网络参考模型的意义

在OSI没有出来之前我们的网络有如下问题：

• 网络设备是一个整体，比如我们买了一台电脑，如果它的CPU坏掉了，我们要把整台电脑丢弃掉，因为它在设计的时候就是一个整体。
• 各个厂商之间的设备不兼容，比如一家公司买了一台思科的交换机，然后买了一台华为的交换机，思科和华为的交换机是不能通信的。
• 不利于开发和排错，由于没有统一的标准，所以开发和排错难度相当的大。

自从ISO推出了OSI以后，这些问题都得到了解决，今天我们的网络有如下优势：

• 网络分层了，不再是一个整体，比如我们买了一台电脑，如果它的CPU坏掉了，我们只要把CPU换掉就行了，不用再把整台设备丢弃掉，买一台新的。
• 各个厂商之间的设备兼容了，比如一家公司买了一台思科的交换机，它也可以买一台华为的交换机，因为思科和华为的交换机可以通信了。
• 有利于开发和排错，OSI把网络分成了七层，降低了复杂度，更加有利于开发和排错
• 想要HCIA的学习资料请加作者VX，在文章下方

1.1.2OSI参考模型各层功能

1. 应用层

应用层是人和电脑相互沟通的桥梁，电脑只能识别二进制，比如（010101），我们人能识别声音、图形、文字。你把电脑当作美国人，把人当作中国人，应用层相当于一个翻译，它把中英文互译，让电脑和人可以相互通信。常见的应用层协议见表1-2。

表1-2 常见应用层协议

想要HCIA的学习资料请加作者VX，在文章下方                                                  

1. 表示层

表示层有如下作用：

1. • 定义数据格式：比如.jpg代表图像文件，.mp3代表音频文件等
   • 加密解密：比如我的手机号是18607341061，加密算法为向后移一位，加密后的数据为2918452172，解密算法为向前移一位，解密后数据为18607341061。
   • 压缩解压缩：比如我们常用的压缩软件WINRAR
2. 会话层

     会话层负责在表示层之间建立、管理和终止会话。比如我们通过浏览器去访问百度，在百度里搜索了马云和刘强东，它会自动分为两个页面，然后我们再关闭浏览器，在这个过程中会话层要和百度的服务器建立连接，管理连接，最后还要和百度的服务器断开连接。

1. 传输层

      传输层将数据分段并重组为数据流(data stream)。 TCP，UDP 都工作在传输层，当采用 TCP/IP 协议时程序开发者可以在这 2 者之间做出选择。传输层负责为实现上层应用程序的多路复用，建立会话连接和断开虚电路提供机制.通过提供透明的数据传输，他也对高层隐藏了任何与网络有关的细节信息。

1. 网络层

     网络层主要功能是通过逻辑寻址，跟踪设备在网络中的位置并依靠路径选择算法确定节点间传递路径；使数据分组从源端选择一条最佳路径传递到目的端；寻找最佳路径的同时还要解决网际互联的问题。工作在网络层的协议有很多，如IP、IPX、CLNP和Appletalk等。目前网络层通信协议是IP协议；IP协议有两个版本，分别是IPv4和IPv6。

1. 数据链路层

     数据链路层主要对来自物理层的未经加工的原始位流进行处理，通过校验、确认和重发等手段将原始的不可靠的物理连接改为无差错的数据链路。

1. 物理层

物理层定义了通讯网络之间物理链路的电气或机械特性，以及激活、维护和关闭这条链路的各项操作。物理层特征参数包括：电压、数据传输率、最大传输距离、物理连接媒体等。

在网络传输过程，通常使用的物理层传输介质如下：

• 有线介质：电话线、双绞线、同轴电缆、光导纤维等
• 无线介质：卫星、微波、IR、RF、激光等。另外，还有大气，携带微波和光。

想要HCIA的学习资料请加作者VX，在文章下方

1.1.3PDU

PDU（Protocol Data Unit ，协议数据单元）就是每一层的通信数据，我们用不同的术语来指明所提到的层级，各层PDU的名称见表1-3

表1-3：各层PDU术语

想要HCIA的学习资料请加作者VX，在文章下方                                                               

1.1.4封装与解封装

发送者在发送数据时就好像给快递打包装一样，数据发送者将数据从上层向下层进行数据封装，每经过一层就封装一个包头，到达数据链路层后，不仅要封装一个包头，还要追加一个FCS的尾部，目的是检测数据的完整性。封装流程如图1-1所示：           

                                   

图1-1数据封装过程

接收方收到数据后，首先要对数据帧头进行校验，以查看数据帧在传递过程中是否失去完整性，如检验结果不完整则立即丢弃该数据帧；如校验数据帧无破损将对数据进行解封装，解封装的顺序是由下层向上层解封装。OSI参考模型数据解封装过程如图1-2。

图1-2解封装过程

想要HCIA的学习资料请加作者VX，在文章下方

1.1.5OSI与TCP/IP模型对比

因为OSI协议栈比较复杂，且TCP和IP两大协议在业界被广泛使用，所以TCP/IP参考模型成为了互联网的主流参考模型。TCP/IP模型在结构上与OSI模型类似，采用分层架构，同时层与层之间联系紧密。TCP/IP标准参考模型将OSI中的数据链路层和物理层合并为网络接入层，这种划分方式其实是有悖于现实协议制定情况的，故融合了TCP/IP标准模型和OSI模型的TCP/IP对等模型被提出，后面的讲解也都将基于这种模型。它们这间的关系如图1-3所示：

                                                          图1-3各种参考模型的比较

想要HCIA的学习资料请加作者VX，在文章下方

本文出自作者的《HCIA Datacom学习指南》

https://item.jd.com/14032255.html