OSI參考模型

詞語解釋

OSI參考模型（Open System Interconnection Reference Model），是一種用于描述網(wǎng)絡(luò)通信的模型，它將網(wǎng)絡(luò)通信過程劃分為7層，從物理層到應(yīng)用層，每一層有自己的功能，并與其他層進行交互。 OSI參考模型由七層組成，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。物理層：它負責(zé)定義物理連接的設(shè)備，如電纜、接口卡、集線器等，以及它們之間的信號傳輸方式。數(shù)據(jù)鏈路層：它負責(zé)建立和維護網(wǎng)絡(luò)連接，以及檢測和糾正傳輸中的錯誤。網(wǎng)絡(luò)層：它負責(zé)網(wǎng)絡(luò)的路由和網(wǎng)絡(luò)地址的管理，以及分組的轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)的選擇。傳輸層：它負責(zé)把源主機發(fā)出的數(shù)據(jù)分組通過網(wǎng)絡(luò)傳送到目的主機，并且確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。會話層：它負責(zé)建立和維護會話，以及控制會話的流量。表示層：它負責(zé)對數(shù)據(jù)進行編碼和解碼，以及提供數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換。應(yīng)用層：它負責(zé)提供給用戶程序接口，以便用戶程序能夠訪問網(wǎng)絡(luò)。 OSI參考模型的應(yīng)用主要是提供一種統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)通信框架，使不同廠商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠互相溝通。它為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)和維護提供了一個統(tǒng)一的標準，使不同廠商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠完美的協(xié)同工作，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接和通信。 OSI參考模型的應(yīng)用不僅僅體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，它也可以應(yīng)用于軟件開發(fā)中，比如說，在軟件開發(fā)中，開發(fā)者可以按照OSI參考模型的7層結(jié)構(gòu)來設(shè)計軟件，從而使軟件的結(jié)構(gòu)更加清晰，更加易于維護。總之，OSI參考模型的應(yīng)用使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和軟件開發(fā)的標準化得以實現(xiàn)，為網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了一個統(tǒng)一的框架。

　　OSI（Open System Interconnect）開放式系統(tǒng)互聯(lián)。
　　一般都叫OSI參考模型，是ISO（國際標準化組織）組織在1985年研究的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型。國際標準化組織ISO發(fā)布的最著名的標準是ISO/iIEC 7498，又稱為X.200協(xié)議。該體系結(jié)構(gòu)標準定義了網(wǎng)絡(luò)互連的七層框架，即ISO開放系統(tǒng)互連參考模型。在這一框架下進一步詳細規(guī)定了每一層的功能，以實現(xiàn)開放系統(tǒng)環(huán)境中的互連性、互操作性和應(yīng)用的可移植性。
　　開放系統(tǒng) OSI標準定制過程中所采用的方法是將整個龐大而復(fù)雜的問題劃分為若干個容易處理的小問題，這就是分層的體系結(jié)構(gòu)方法。在OSI中，采用了三級抽象，即體系結(jié)構(gòu)、服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)定說明。
　　OSI參考模型定義了開放系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、層次之間的相互關(guān)系及各層所包含的可能的服務(wù)。它是作為一個框架來協(xié)調(diào)和組織各層協(xié)議的制定，也是對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)最精練的概括與描述。
　　OSI的服務(wù)定義詳細說明了各層所提供的服務(wù)。某一層的服務(wù)就是該層及其下各層的一種能力，它通過接口提供給更高一層。各層所提供的服務(wù)與這些服務(wù)是怎么實現(xiàn)的無關(guān)。同時，各種服務(wù)定義還定義了層與層之間的接口和各層的所使用的原語，但是不涉及接口是怎么實現(xiàn)的。
　　OSI標準中的各種協(xié)議精確定義了應(yīng)當發(fā)送什么樣的控制信息，以及應(yīng)當用什么樣的過程來解釋這個控制信息。協(xié)議的規(guī)程說明具有最嚴格的約束。
　　ISO/OSI參考模型并沒有提供一個可以實現(xiàn)的方法。ISO/OSI參考模型只是描述了一些概念，用來協(xié)調(diào)進程間通信標準的制定。在OSI范圍內(nèi)，只有在各種的協(xié)議是可以被實現(xiàn)的而各種產(chǎn)品只有和OSI的協(xié)議相一致才能互連。這也就是說，OSI參考模型并不是一個標準，而只是一個在制定標準時所使用的概念性的框架。
　　在歷史來看，在制定計算機網(wǎng)絡(luò)標準方面起著很大作用的兩大國際組織是CCITT和ISO。CCITT與ISO TC97的工作領(lǐng)域是不同的，CCITT主要是從通信角度考慮一些標準的制定，而ISO的TC97則關(guān)心信息的處理與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通信與信息處理的界限變得比較模糊了。于是，通信與信息處理就都成為了CCITT與TC97共同關(guān)心的領(lǐng)域。CCITT的建議書X.200就是開放系統(tǒng)互連的基本參考模型，它和ISO 7498基本是相同的。
　　最早的時候網(wǎng)絡(luò)剛剛出現(xiàn)的時候，很多大型的公司都擁有了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，公司內(nèi)部計算機可以相互連接�？梢詤s不能與其它公司連接。因為沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范。計算機之間相互傳輸?shù)男畔Ψ讲荒芾斫�。所以不能互�?lián)。
　　ISO為了更好的使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用更為普及，就推出了OSI參考模型。其含義就是推薦所有公司使用這個規(guī)范來控制網(wǎng)絡(luò)。這樣所有公司都有相同的規(guī)范，就能互聯(lián)了。提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是非常復(fù)雜的。根據(jù)分而治之的原則，ISO將整個通信功能劃分為七個層次，劃分原則是：
　�。�1）網(wǎng)路中各結(jié)點都有相同的層次；
　�。�2）不同結(jié)點的同等層具有相同的功能；
　�。�3）同一結(jié)點內(nèi)相鄰層之間通過接口通信；
　　（4）每一層使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)；
　�。�5）不同結(jié)點的同等層按照協(xié)議實現(xiàn)對等層之間的通信。
　　其內(nèi)容如下：
　　第7層應(yīng)用層：OSI中的最高層。應(yīng)用層確定進程之間通信的性質(zhì)，以滿足用戶的需要。應(yīng)用層不僅要提供應(yīng)用進程所需要的信息交換和遠程操作，而且還要作
　　為應(yīng)用進程的用戶代理，來完成一些為進行信息交換所必需的功能。它包括：文件傳送訪問和管理FTAM、虛擬終端VT、事務(wù)處理TP、遠程數(shù)
　　據(jù)庫訪問RDA、制造業(yè)報文規(guī)范MMS、目錄服務(wù)DS等協(xié)議；
　　第6層表示層：主要用于處理兩個通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式。它包括數(shù)據(jù)格式交換、數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)等功能；
　　第5層會話層：—在兩個節(jié)點之間建立端連接。此服務(wù)包括建立連接是以全雙工還是以半雙工的方式進行設(shè)置，盡管可以在層4中處理雙工方式；
　　第4層傳輸層：—常規(guī)數(shù)據(jù)遞送－面向連接或無連接。包括全雙工或半雙工、流控制和錯誤恢復(fù)服務(wù)；
　　第3層網(wǎng)絡(luò)層：—本層通過尋址來建立兩個節(jié)點之間的連接，它包括通過互連網(wǎng)絡(luò)來路由和中繼數(shù)據(jù) ；
　　第2層數(shù)據(jù)鏈路層：—在此層將數(shù)據(jù)分幀，并處理流控制。本層指定拓撲結(jié)構(gòu)并提供硬件尋址；
　　第1層物理層：處于OSI參考模型的最底層。物理層的主要功能是利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接，以便透明的傳送比特流。
　　數(shù)據(jù)發(fā)送時，從第七層傳到第一層，接受方則相反。
　　上三層總稱應(yīng)用層，用來控制軟件方面。下四層總稱數(shù)據(jù)流層，用來管理硬件。
　　數(shù)據(jù)在發(fā)至數(shù)據(jù)流層的時候?qū)⒈徊鸱帧?
　　在傳輸層的數(shù)據(jù)叫段，網(wǎng)絡(luò)層叫包，數(shù)據(jù)鏈路層叫幀，物理層叫比特流，這樣的叫法叫PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）
　　OSI中每一層都有每一層的作用。比如網(wǎng)絡(luò)層就要管理本機的IP的目的地的IP。數(shù)據(jù)鏈路層就要管理MAC地址（介質(zhì)訪問控制）等等，所以在每層拆分數(shù)據(jù)后要進行封裝，以完成接受方與本機相互聯(lián)系通信的作用。
　　如以此規(guī)定。
　　OSI模型用途相當廣泛。
　　比如交換機、集線器、路由器等很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)計都是參照OSI模型設(shè)計的。
　　OSI參考模型中,各層的功能
　　OSI各層的功能：
　　物理層
　　物理層規(guī)定了激活、維持、關(guān)閉通信端點之間的機械特性、電氣特性、功能特性以及過程特性。該層為上
　　層協(xié)議提供了一個傳輸數(shù)據(jù)的物理媒體。
　　在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為比特（bit）。
　　屬于物理層定義的典型規(guī)范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。
　　數(shù)據(jù)鏈路層
　　數(shù)據(jù)鏈路層在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址尋址、數(shù)據(jù)的成幀、流量
　　控制、數(shù)據(jù)的檢錯、重發(fā)等。
　　在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為幀（frame）。
　　數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。
　　網(wǎng)絡(luò)層
　　網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)對子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)包進行路由選擇。網(wǎng)絡(luò)層還可以實現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)際互連等功能。
　　在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為數(shù)據(jù)包（packet）。
　　網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等
　　傳輸層
　　傳輸層是第一個端到端，即主機到主機的層次。傳輸層負責(zé)將上層數(shù)據(jù)分段并提供端到端的、可靠的或不
　　可靠的傳輸。此外，傳輸層還要處理端到端的差錯控制和流量控制問題。
　　在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為數(shù)據(jù)段（segment）。
　　傳輸層協(xié)議的代表包括：TCP、UDP、SPX等。
　　會話層
　　會話層管理主機之間的會話進程，即負責(zé)建立、管理、終止進程之間的會話。會話層還利用在數(shù)據(jù)中插入
　　校驗點來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。
　　表示層
　　表示層對上層數(shù)據(jù)或信息進行變換以保證一個主機應(yīng)用層信息可以被另一個主機的應(yīng)用程序理解。表示層
　　的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)的加密、壓縮、格式轉(zhuǎn)換等。
　　應(yīng)用層
　　應(yīng)用層為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口。
　　應(yīng)用層協(xié)議的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。
　　OSI中的若干概念
　　上面我們簡單的說明了7層體系的OSI參考模型，為了方便起見，我們常常把上面的7個層次分為低層與高層。低層為1~4層，是面向通信的，高層為5~7層，是面向信息處理的。
　　開放系統(tǒng)互連是使世界范圍內(nèi)的應(yīng)用進程能開放式（而不是封閉式）的進行信息交換。目前形成的開放系統(tǒng)互連基本參考模型的正式文件是ISO 7498國際標準，又記為OSI/RM，籠統(tǒng)的稱為OSI，我國的相應(yīng)標準是GB 9387。
　　為了更好的理解OSI參考模型以及日后更深入的學(xué)習(xí)OSI的各個層次，我們將先對一些容易混淆的概念進行闡述，然后對ISO 7498中最重要的基本概念進行闡述。
　　首先，在上面我們已經(jīng)說起過體系結(jié)構(gòu)的問題，并且已經(jīng)知道體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實現(xiàn)是具體的。在一般情況下，"系統(tǒng)"是指實際運作的一組物體或物件，而在"OSI系統(tǒng)"這種說法中，"系統(tǒng)"具有其特殊含義（即參考模型），為了區(qū)別起見，我們用"實系統(tǒng)"表示在現(xiàn)實世界中能夠進行信息處理或信息傳遞的自治整體，它可以是一臺或多臺計算機以及這些計算機相關(guān)的軟件、外部設(shè)備、終端、操作員、信息傳輸手段的集合。若這種實系統(tǒng)和在和其他實系統(tǒng)通信時遵守OSI標準，則這個實系統(tǒng)就叫做開放實系統(tǒng)。但是，一個開放實系統(tǒng)的各種功能都不一定和互連有關(guān)，而我們以后要討論的開放系統(tǒng)互連參考模型中的系統(tǒng)，只是在開放實系統(tǒng)中和互連有關(guān)的部分，我們把這部分系統(tǒng)稱為開放系統(tǒng)。
　　好，說了這么半天，我自己都搞暈了�，F(xiàn)在我們就來看看ISO 7498中最重要的基本概念吧。
　　在OSI標準的制定過程中，所采用的方法是將整個龐大而復(fù)雜的問題劃分為若干個較容易處理的范圍較小的問題，在OSI中，問題的處理采用了自上而下逐步求精的方法。先叢最高一級的抽象開始，這一級的約束很少，然后逐漸更加精細的進行描述，同時加上越來越多的約束，在OSI中，采用了圖3-1的三級抽象，這三級抽象分別是：體系結(jié)構(gòu)、服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)范，規(guī)范也稱規(guī)格說明。
　　OSI體系結(jié)構(gòu)也就是OSI參考模型，它是OSI所制定的標準中最高一級的抽象。用比較形式化的語言來講，體系結(jié)構(gòu)相當于對象或客體的類型，而具體的網(wǎng)絡(luò)則相當于對象的一個實例。OSI參考模型正是描述了一個開放系統(tǒng)所要用到的對象的類型，它們之間的關(guān)系以及這些對象類型與這些關(guān)系之間的一些普遍的約束。
　　比OSI參考模型更低一級的抽象是OSI的服務(wù)定義。服務(wù)定義較詳細的定義了各層所提供的服務(wù)。某一層的服務(wù)就是該層及其一些各層的一種能力，它通過接口提供給更高的一層，各層所提供的服務(wù)與這些服務(wù)是怎樣實現(xiàn)的無關(guān)。此外，各種服務(wù)還定義了層與層之間的抽象接口，以及各層為進行層與層之間的交互而用的服務(wù)原語。但這并不涉及到這個接口是怎樣實現(xiàn)的。
　　OSI標準中最低層的抽象是OSI協(xié)議規(guī)范，各層的協(xié)議規(guī)范精確的定義：應(yīng)當發(fā)送什么樣的控制信息，以及應(yīng)當用什么樣的過程來解釋這個控制信息。協(xié)議的規(guī)范具有最嚴格的約束。
　　最后需要知道的是，在制定計算機網(wǎng)絡(luò)標準方面起著很大作用的兩大國際組織CCITT和ISO。許多問題都是他們共同商議決定的。從歷史上看，CCITT與ISO的TC97工作領(lǐng)域是很不相同的，CCITT原來是從通信的角度考慮一些標準的制定，而TC97則關(guān)心信息處理。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通信與信息處理的界限越來越模糊了，于是通信與信息處理就成為CCITT和TC97所共同關(guān)心的領(lǐng)域。CCITT的建議書X．200就是關(guān)于開放系統(tǒng)互連參考模型的，它和上面提到的ISO 7498 基本上是相同的。

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