OSI分层结构：计算机网络实用技术教程

2023-11-29 理论教育版权反馈

【摘要】：1．4．1OSI分层结构计算机网络分层结构OSI模型是由ISO在1978年提出的，它描述了网络设计和通信的基本框架以及网络环境应用标准。传输层位于OSI的第四层，使用的设备是主机。在OSI七层结构模型中，如图1－3所示，数据在发送时是数据从应用层至物理层的一个打包的过程，接收时是数据从物理层至应用层的一个解包的过程。图1－3OSI两个主机之间在七层结构模型中数据传输示意图

1．4．1　OSI分层结构

计算机网络分层结构OSI(Open System Interconnection，开放系统互联参考)模型是由ISO(International Standards Organization，国际标准化组织)在1978年提出的，它描述了网络设计和通信的基本框架以及网络环境应用标准。理论描述上将计算机网络划分成7个结构层，并描述了网络硬件和软件与7个分层之间以及各分层之间的协同工作与通信。7个网络层次从底层到高层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

1.物理层

物理层主要规定了机械性能(如接口的形状、尺寸的大小、引脚的数目和排列方式等)，电气性能(接口规定信号的电压、电流、阻抗、波形、速率及平衡特性等)，工程规范(接口引脚的意义、特性和标准)，工作方式(确定数据位流的传输方式，如单工、半双工或全双工)等特性。工作在物理层的协议有:美国电子工业协会(EIA)的RS232，RS422，RS423，RS485等，国际电报电话咨询委员会(CCITT)的X．25，X．21等。物理层的数据单位是位(BIT)，典型设备是集线器HUB。

2.链路层

链路层屏蔽传输介质的物理特征，使数据可靠传送。内容包括介质访问控制、连接控制、顺序控制、流量控制、差错控制和仲裁协议等。链路层协议有面向字符的通信协议(PPP)和面向位的通讯协议(HDLC)，仲裁协议802．3，802．4，802．5，即CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Detection)，TokenBus、TokenRing。链路层数据单位为帧，实现对MAC地址的访问，典型设备是交换机Switch。

3.网络层

网络层管理连接方式有虚电路(Virtual Circuits)和数据报(Datagram)服务。虚电路是面向连接的(Connection-Oriented)，数据通信一次路由，通过会话建立的一条通路。数据报是非连接的(Connectionless-Oriented)，每个数据报都有路由能力。网络层的数据单位是包，使用的是IP地址，典型设备是路由器Router。这一层可以进行流量控制，但流量控制更多的是使用第二层或第四层。

4.传输层

传输层提供端到端的服务，可以实现流量控制、负载均衡，传输层信息包含端口、控制字和校验和。传输层协议主要是TCP和UDP。传输层位于OSI的第四层，使用的设备是主机。

5.会话层

会话层的主要内容是通过会话进行身份验证、会话管理和确定通信方式。一旦建立连接，会话层的任务就是管理会话。

6.表示层

表示层主要是解释通信数据的意义，如代码转换、格式变换等，使不同的终端可以表示，还包括加密与解密、压缩与解压缩等。

7.应用层(www.chuimin.cn)

应用层是直接面向用户的程序或服务，包括系统程序和用户程序，例如www、FTP、DNS、POP3和SMTP等都是应用层服务。

在OSI七层结构模型中，如图1－3所示，数据在发送时是数据从应用层至物理层的一个打包的过程，接收时是数据从物理层至应用层的一个解包的过程。从功能角度可分为三组，1、2层解决网络信道问题，3、4层解决传输问题，5、6、7层处理对应用进程的访问。从控制角度可分为二组，第1、2、3层是通信子网层，第4、5、6、7层是主机控制层。但由于OSI模型的后三层即会话层、表示层和应用层划分比较细，在实际应用中，实现比较复杂，操作性不强，且应用中通常淡化这三层的内容，后来形成了事实上的5层结构，也称为TCP/IP参考模型，即物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。

计算机网络体系结构的分层思想主要遵循以下几条原则:

(1)功能分工的原则

即每一层的划分都应有它自己明确的与其他层不同的基本(被屏蔽广告)功能。

(2)隔离稳定的原则

即层与层的结构要相对独立和相互隔离，从而使某一层内容或结构的变化对其他层的影响小，各层的功能、结构相对稳定。

(3)分支扩张的原则

即公共部分与可分支部分划分在不同层，这样有利于分支部分的灵活扩充和公共部分的相对稳定，减少结构上的重复。

(4)方便实现的原则

即方便标准化的技术实现。