開放系統(tǒng)互連參考模型

詞語解釋

開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI參考模型）是一種用于描述網(wǎng)絡(luò)互連的模型，它由七層組成，分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層，它定義了網(wǎng)絡(luò)通信的各個方面，如網(wǎng)絡(luò)拓撲、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)接口等。 OSI參考模型的主要作用是定義網(wǎng)絡(luò)通信的標準，使不同類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠互相通信。OSI參考模型的每一層都有其特定的功能，它們相互協(xié)作，完成數(shù)據(jù)的傳輸。物理層主要負責(zé)定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的物理連接，如電纜、無線信號等；數(shù)據(jù)鏈路層主要負責(zé)把物理層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)封裝成幀，并在每個幀中添加錯誤檢測碼，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性；網(wǎng)絡(luò)層主要負責(zé)定義網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，如IP地址、子網(wǎng)掩碼等；傳輸層主要負責(zé)確保數(shù)據(jù)的正確傳輸，它使用TCP協(xié)議或UDP協(xié)議；會話層主要負責(zé)建立和維護網(wǎng)絡(luò)連接；表示層主要負責(zé)把應(yīng)用層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)能夠識別的格式；應(yīng)用層主要負責(zé)提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，如HTTP、FTP等。 OSI參考模型的應(yīng)用非常廣泛，它被廣泛用于計算機網(wǎng)絡(luò)中，可以幫助我們更好地理解網(wǎng)絡(luò)通信的原理，更好地設(shè)計網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。此外，OSI參考模型也可以用于其他領(lǐng)域，如智能家居、智能交通等，它可以幫助我們更好地理解系統(tǒng)之間的交互，更好地設(shè)計系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)之間的互聯(lián)。

Open System Interconnection Reference Model -- 開放系統(tǒng)互連參考模型
OSI (Open System Interconnect ）開放式系統(tǒng)互連參考模型是國際標準化組織(ISO)和國際電報電話咨詢委員會(CCITT)聯(lián)合制定的開放系統(tǒng)互連參考模型，為開放式互連信息系統(tǒng)提供了一種功能結(jié)構(gòu)的框架，它從低到高分別是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。
物理層
物理層是OSI的第一層，它雖然處于最底層，卻是整個開放系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物理層為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。
物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無線信道等。通信用的互連設(shè)備指DTE和DCE間的互連設(shè)備。DTE即數(shù)據(jù)終端設(shè)備，又稱物理設(shè)備，如計算機、終端等都包括在內(nèi)。而DCE則是數(shù)據(jù)通信設(shè)備或電路連接設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器等。數(shù)據(jù)傳輸通常是經(jīng)過DTE-DCE，再經(jīng)過DCE-DTE的路徑�；ミB設(shè)備指將DTE、DCE連接起來的裝置，如各種插頭、插座。LAN中的各種粗、細同軸電纜、T型接頭、插頭、接收器、發(fā)送器、中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。
物理層的主要功能是：①為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路，數(shù)據(jù)通路可以是一個物理媒體，也可以是多個物理媒體連接而成。一次完整的數(shù)據(jù)傳輸，包括激活物理連接、傳送數(shù)據(jù)和終止物理連接。所謂激活，就是不管有多少物理媒體參與，都要在通信的兩個數(shù)據(jù)終端設(shè)備間連接起來，形成一條通路。②傳輸數(shù)據(jù)。物理層要形成適合數(shù)據(jù)傳輸需要的實體，為數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。一是要保證數(shù)據(jù)能在其上正確通過，二是要提供足夠的帶寬(帶寬是指每秒鐘內(nèi)能通過的比特(Bit)數(shù))，以減少信道上的擁塞。傳輸數(shù)據(jù)的方式能滿足點到點，一點到多點，串行或并行，半雙工或全雙工，同步或異步傳輸?shù)男枰�。③完成物理層的一些管理工作�?
數(shù)據(jù)鏈路層
數(shù)據(jù)鏈路可以粗略地理解為數(shù)據(jù)通道。物理層要為終端設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸介質(zhì)及其連接。介質(zhì)是長期的，連接是有生存期的。在連接生存期內(nèi)，收發(fā)兩端可以進行不等的一次或多次數(shù)據(jù)通信。每次通信都要經(jīng)過建立通信聯(lián)絡(luò)和拆除通信聯(lián)絡(luò)兩個過程。這種建立起來的數(shù)據(jù)收發(fā)關(guān)系就叫做數(shù)據(jù)鏈路。而在物理媒體上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)難免受到各種不可靠因素的影響而產(chǎn)生差錯，為了彌補物理層上的不足，為上層提供無差錯的數(shù)據(jù)傳輸，就要能對數(shù)據(jù)進行檢錯和糾錯。數(shù)據(jù)鏈路的建立，拆除，對數(shù)據(jù)的檢錯，糾錯是數(shù)據(jù)鏈路層的基本任務(wù)。
鏈路層是為網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)傳送服務(wù)的，這種服務(wù)要依靠本層具備的功能來實現(xiàn)。鏈路層應(yīng)具備如下功能：
鏈路連接的建立、拆除和分離；
幀定界和幀同步。鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸單元是幀，協(xié)議不同，幀的長短和界面也有差別，但無論如何必須對幀進行定界；
順序控制，指對幀的收發(fā)順序的控制；
差錯檢測和恢復(fù)。還有鏈路標識，流量控制等等。差錯檢測多用方陣碼校驗和循環(huán)碼校驗來檢測信道上數(shù)據(jù)的誤碼，而幀丟失等用序號檢測。各種錯誤的恢復(fù)則常靠反饋重發(fā)技術(shù)來完成。
獨立的鏈路產(chǎn)品中最常見的當屬網(wǎng)卡，網(wǎng)橋也是鏈路產(chǎn)品。數(shù)據(jù)鏈路層將本質(zhì)上不可靠的傳輸媒體變成可靠的傳輸通路提供給網(wǎng)絡(luò)層。在IEEE802.3情況下，數(shù)據(jù)鏈路層分成了兩個子層，一個是邏輯鏈路控制，另一個是媒體訪問控制.
OSI其中
AUI——連接單元接口 PMA——物理媒體連接
MAU——媒體連接單元 PLS——物理信令
MDI——媒體相關(guān)接口
網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層的產(chǎn)生也是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的結(jié)果。在聯(lián)機系統(tǒng)和線路交換的環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)層的功能沒有太大意義。當數(shù)據(jù)終端增多時。它們之間有中繼設(shè)備相連，此時會出現(xiàn)一臺終端要求不只是與惟一的一臺而是能和多臺終端通信的情況，這就產(chǎn)生了把任意兩臺數(shù)據(jù)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)鏈接起來的問題，也就是路由或者叫尋徑。另外，當一條物理信道建立之后，被一對用戶使用，往往有許多空閑時間被浪費掉。人們自然會希望讓多對用戶共用一條鏈路，為解決這一問題就出現(xiàn)了邏輯信道技術(shù)和虛擬電路技術(shù)。
網(wǎng)絡(luò)層為建立網(wǎng)絡(luò)連接和為上層提供服務(wù)，應(yīng)具備以下主要功能：
1.路由選擇和中繼；
2.激活，終止網(wǎng)絡(luò)連接；
3.在一條數(shù)據(jù)鏈路上復(fù)用多條網(wǎng)絡(luò)連接，多采取分時復(fù)用技術(shù)；
4.檢測與恢復(fù)；
5.排序，流量控制；
6.服務(wù)選擇；
7.網(wǎng)絡(luò)管理。
傳輸層
傳輸層是兩臺計算機經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信時，第一個端到端的層次，具有緩沖作用。當網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)質(zhì)量不能滿足要求時，它將服務(wù)加以提高，以滿足高層的要求；當網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)質(zhì)量較好時，它只用很少的工作。傳輸層還可進行復(fù)用，即在一個網(wǎng)絡(luò)連接上創(chuàng)建多個邏輯連接。傳輸層也稱為運輸層。傳輸層只存在于端開放系統(tǒng)中，是介于低3層通信子網(wǎng)系統(tǒng)和高3層之間的一層，但是很重要的一層。因為它是源端到目的端對數(shù)據(jù)傳送進行控制從低到高的最后一層。
有一個既存事實，即世界上各種通信子網(wǎng)在性能上存在著很大差異。例如電話交換網(wǎng)，分組交換網(wǎng)，公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)，局域網(wǎng)等通信子網(wǎng)都可互連，但它們提供的吞吐量，傳輸速率，數(shù)據(jù)延遲通信費用各不相同。對于會話層來說，卻要求有一性能恒定的界面。傳輸層就承擔(dān)了這一功能。它采用分流/合流，復(fù)用/介復(fù)用技術(shù)來調(diào)節(jié)上述通信子網(wǎng)的差異，使會話層感受不到。
此外傳輸層還要具備差錯恢復(fù)，流量控制等功能，以此對會話層屏蔽通信子網(wǎng)在這些方面的細節(jié)與差異。傳輸層面對的數(shù)據(jù)對象已不是網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址，而是會話層的界面端口。上述功能的最終目的是為會話提供可靠的，無誤的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸層的服務(wù)一般要經(jīng)歷傳輸連接建立、數(shù)據(jù)傳送、傳輸連接釋放3個階段才算完成一個完整的服務(wù)過程。而在數(shù)據(jù)傳送階段又分為一般數(shù)據(jù)傳送和加速數(shù)據(jù)傳送兩種。
會話層
會話層提供的服務(wù)是應(yīng)用建立和維持會話，并能使會話獲得同步。會話層使用校驗點可使通信會話在通信失效時從校驗點繼續(xù)恢復(fù)通信。這種能力對于傳送大的文件極為重要。會話層，表示層，應(yīng)用層構(gòu)成開放系統(tǒng)的高3層，面向應(yīng)用進程提供分布處理、對話管理、信息表示、檢查和恢復(fù)與語義上下文有關(guān)的傳送差錯等。為給兩個對等會話服務(wù)用戶建立一個會話連接，應(yīng)該做如下幾項工作：
1.將會話地址映射為運輸?shù)刂罚?
2.數(shù)據(jù)傳輸階段；
3.連接釋放。
表示層
表示層的作用之一是為異種機通信提供一種公共語言，以便能進行互操作。這種類型的服務(wù)之所以需要，是因為不同的計算機體系結(jié)構(gòu)使用的數(shù)據(jù)表示法不同。例如，IBM主機使用EBCDIC編碼，而大部分PC機使用的是ASCII碼。在這種情況下，便需要會話層來完成這種轉(zhuǎn)換。通過前面的介紹，我們可以看出，會話層以下5層完成了端到端的數(shù)據(jù)傳送，并且是可靠的、無差錯的傳送。但是數(shù)據(jù)傳送只是手段而不是目的，最終是要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的使用。由于各種系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的定義并不完全相同，最易明白的例子是鍵盤——其上的某些鍵的含義在許多系統(tǒng)中都有差異。這自然給利用其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)造成了障礙。表示層和應(yīng)用層就擔(dān)負了消除這種障礙的任務(wù)。
應(yīng)用層
應(yīng)用層向應(yīng)用程序提供服務(wù)，這些服務(wù)按其向應(yīng)用程序提供的特性分成組，并稱為服務(wù)元素。有些可為多種應(yīng)用程序共同使用，有些則為較少的一類應(yīng)用程序使用。應(yīng)用層是開放系統(tǒng)的最高層，是直接為應(yīng)用進程提供服務(wù)的。其作用是在實現(xiàn)多個系統(tǒng)應(yīng)用進程相互通信的同時，完成一系列業(yè)務(wù)處理所需的服務(wù)。

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