OSI七层模型与各层设备对应

OSI 七层模型与各层设备对应 OSI 七层网络模型由下至上为 1 至 7 层 分别为物理层 Physical layer 数据链路层 Data link layer 网络层 Network layer 传输层 Transport layer 会话层 Session layer 表示层 Presentation layer 应用层 Application layer 应用层 很简单 就是应用程序 这一层负责确定通信对象 并确保由足 够的资源用于通信 这些当然都是想要通信的应用程序干的事情 为操作系统 或网络应用程序提供访问网络服务的接口 应用层协议的代表包括 Telnet FTP HTTP SNMP 等 表示层 负责数据的编码 转化 确保应用层的正常工作 这一层 是将 我们看到的界面与二进制间互相转化的地方 就是我们的语言与机器语言间的 转化 数据的压缩 解压 加密 解密都发生在这一层 这一层根据不同的应 用目的将数据处理为不同的格式 表现出来就是我们看到的各种各样的文件扩 展名 会话层 负责建立 维护 控制会话 区分不同的会话 以及提供单工 Simplex 半双工 Half duplex 全双工 Full duplex 三种通信模式的服务 我们平时所知的 NFS RPC X Windows 等都工作在这一层 管理主机之间的会话 进程 即负责建立 管理 终止进程之间的会话 会话层还利用在数据中插入 校验点来实现数据的同步 传输层 负责分割 组合数据 实现端到端的逻辑连接 数据在上三层是 整体的 到了这一层开始被分割 这一层分割后的数据被称为段 Segment 三 次握手 Three way handshake 面向连接 Connection Oriented 或非面向连 接 Connectionless Oriented 的服务 流控 Flow control 等都发生在这一层 是第一个端到端 即主机到主机的层次 传输层负责将上层数据分段并提供端 到端的 可靠的或不可靠的传输 此外 传输层还要处理端到端的差错控制和 流量控制问题 在这一层 数据的单位称为数据段 segment 传输层协议的代表包括 TCP UDP SPX 等 网络层 负责管理网络地址 定位设备 决定路由 我们所熟知的 IP 地址 和路由器就是工作在这一层 上层的数据段在这一层被分割 封装后叫做包 Packet 包有两种 一种叫做用户数据包 Data packets 是上层传下来的 用户数据 另一种叫路由更新包 Route update packets 是直接由路由器发 出来的 用来和其他路由器进行路由信息的交换 负责对子网间的数据包进行 路由选择 网络层还可以实现拥塞控制 网际互连等功能 在这一层 数据的单位称为数据包 packet 网络层协议的代表包括 IP IPX RIP OSPF 等 数据链路层 负责准备物理传输 CRC 校验 错误通知 网络拓扑 流控等 我们所熟知的 MAC 地址和交换机都工作在这一层 上层传下来的包在这一层被 分割封装后叫做帧 Frame 在不可靠的物理介质上提供可靠的传输 该层的作 用包括 物理地址寻址 数据的成帧 流量控制 数据的检错 重发等 在这一层 数据的单位称为帧 frame 数据链路层协议的代表包括 SDLC HDLC PPP STP 帧中继等 物理层 就是实实在在的物理链路 负责将数据以比特流的方式发送 接 收 就不多说了 具体说 网线 集线器 物理层 网卡 网桥 数据链路 路由器 网络层 交换机就是用来进行报文交换的机器 它和 HUB 最重要的区别就 HUB 是物理 层设备 采用广播的形式来传输信息 交换机多为链路层设备 二层交换机 能够 进行地址学习 采用存储转发的形式来交换报文 它和路由器的区别在于路由器 有 DDN ADSL 等接口 交换机只有以太网接口 国际标准组织 ISO 制定了 OSI 模型 这个模型把网络通信的工作分为 7 层 1 至 4 层被认为是低层 这些层与数据移动密切相关 5 至 7 层是高层 包 含应用程序级的数据 每一层负责一项具体的工作 然后把数据传送到下一层 物理层 也即 OSI 模型中的第一层 在课堂上经常是被忽略的 它看起来 似乎很简单 但是 这一层的某些方面有时需要特别留意 物理层实际上就是 布线 光纤 网卡和其它用来把两台网络通信设备连接在一起的东西 甚至一 个信鸽也可以被认为是一个 1 层设备 参见 RFC 1149 网络故障的排除经常 涉及到 1 层问题 我们不能忘记用五类线在整个一层楼进行连接的传奇故事 由于办公室的椅子经常从电缆线上压过 导致网络连接出现断断续续的情况 遗憾的是 这种故障是很常见的 而且排除这种故障需要耗费很长时间 第 2 层是以太网等协议 请记住 我们要使这个问题简单一些 第 2 层中 最重要的是你应该理解网桥是什么 交换机可以看成网桥 人们现在都这样称 呼它 网桥都在 2 层工作 仅关注以太网上的 MAC 地址 如果你在谈论有关 MAC 地址 交换机或者网卡和驱动程序 你就是在第 2 层的范畴 集线器属于第 1 层的领域 因为它们只是电子设备 没有 2 层的知识 第 2 层的相关问题在本 网络讲座中有自己的一部分 因此现在先不详细讨论这个问题的细节 现在只 需要知道第 2 层把数据帧转换成二进制位供 1 层处理就可以了 在往下讲之间 你应该回过头来重新阅读一下上面的内容 因为经验不足 的网络管理员经常混淆 2 层和 3 层的区别 如果你在谈论一个 IP 地址 那么你是在处理第 3 层的问题 这是 数据包 问题 而不是第 2 层的 帧 IP 是第 3 层问题的一部分 此外还有一些路由 协议和地址解析协议 ARP 有关路由的一切事情都在第 3 层处理 地址解析 和路由是 3 层的重要目的 第 4 层是处理信息的传输层 第 4 层的数据单元也称作数据包 packets 但是 当你谈论 TCP 等具体的协议时又有特殊的叫法 TCP 的数据单元称为段 segments 而 UDP 协议的数据单元称为 数据报 datagrams 这个层负 责获取全部信息 因此 它必须跟踪数据单元碎片 乱序到达的数据包和其它 在传输过程中可能发生的危险 理解第 4 层的另一种方法是 第 4 层提供端对 端的通信管理 像 TCP 等一些协议非常善于保证通信的可靠性 有些协议并不 在乎一些数据包是否丢失 UDP 协议就是一个主要例子 现在快要到 7 层了 我们很想知道第 5 层和第 6 层有些什么功能 可以说 它们都是没有用的 有一些应用程序和协议在 5 层和 6 层 但是 对于理解网络问题来说 谈 论这些问题没有任何益处 请大家注意 第 7 层是 一切 7 层也称作 应用 层 是专门用于应用程序的 如果你的程序需要一种具体格式的数据 你可 以发明一些你希望能够把数据发送到目的地的格式 并且创建一个第 7 层协议 SMTP DNS 和 FTP 都是 7 层协议 学习 OSI 模型中最重要的事情是它实际代表什么意思 假如你是一个网络上的操作系统 在 1 层和 2 层工作的网卡将通知你什么 时候有数据到达 驱动程序处理 2 层帧的出口 通过它你可以得到一个发亮和 闪光的 3 层数据包 希望是如此 作为操作系统 你将调用一些常用的应用 程序处理 3 层数据 如果这个数据是从下面发上来的 你知道那是发给你的数 据包 或者那是一个广播数据包 除非你同时也是一个路由器 不过 暂时不 用担心这个问题 如果你决定保留这个数据包 你将打开它 并且取出 4 层 数据包 如果它是 TCP 协议 这个 TCP 子系统将被调用并打开这个数据包 然 后把这个 7 层数据发送给在目标端口等待的应用程序 这个过程就结束了 当要对网络上的其它计算机做出回应的时候 每一件事情都以相反的顺序 发生 7 层应用程序将把数据发送给 TCP 协议的执行者 然后 TCP 协议在这些 数据中加入额外的文件头 在这个方向上 数据每前进一步体积都要大一些 TCP 协议在 IP 协议中加入一个合法