开放系统互连参考模型

模型种类

七层模型一般指开放系统互连参考模型，开放系统互连参考模型（Open System Interconnect 简称OSI）是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互连参考模型，为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架。它从低到高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。[传输层，会话层，表示层统一为运输层-详见计算机网络（第七版）第3章]

简介

OSI参考模型的全称是开放系统互连参考模型，是由国际标准化组织ISO在20世纪80年代初提出来的。ISO自从1946年成立以来，已经提出了多个标准，而ISO/IEC 7498，这个关于网络体系结构的标准定义了网络互连的基本参考模型。当时，网络界出现了以IBM的SNA为代表的若干个网络体系结构，这些体系结构的着眼点往往是各公司内部的网络连接，没有统一的标准，因而它们之间很难互连起来。在这种情况下，ISO提出了OSI参考模型，它最大的特点是开放性。不同厂家的网络产品，只要遵照这个参考模型，就可以实现互连、互操作和可移植性。也就是说，任何遵循OSI标准的系统，只要物理上连接起来，它们之间都可以互相通信。

OSI参考模型定义了开放系统的层次结构和各层所提供的服务。OSI参考模型的一个成功之处在于，它清晰地分开了服务、接口和协议这3个容易混淆的概念。服务描述了每一层的功能，接口定义了某层提供的服务如何被高层访问，而协议是每一层功能的实现方法。通过区分这些抽象概念，OSI参考模型将功能定义与实现细节区分开来，概括性高，使它具有普遍的适应能力。

OSI参考模型是具有7个层次的框架，自底向上的7个层次分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

特点

开放系统互连参考模型的特点：

(1)每层的对应实体之间都通过各自的协议进行通信。

(2)各个计算机系统都有相同的层次结构。

(3)不同系统的相应层次具有相同的功能。

(4)同一系统的各层次之间通过接口联系。

(5)相邻的两层之间，下层为上层提供服务，上层使用下层提供的服务。

参考模型层次划分原则

OSI将整个通信功能划分为7个层次，划分的原则如下：

(1)网络中所有节点都划分为相同的层次结构，每个相同的层次都有相同的功能。

(2)同一节点内各相邻层次间可通过接口协议进行通信。

(3)每一层使用下一层提供的服务，并向它的上层提供服务。

(4)不同节点的同等层按照协议实现同等层之间的通信。

各层次功能

物理层

物理层（Physical）并不是物理媒体本身，它只是开放系统中利用物理媒体实现物理连接的功能描述和执行连接的规程。物理层提供用于建立、保持和断开物理连接的机械的、电气的、功能的和过程的条件。简而言之，物理层提供有关同步和比特流在物理媒体上的传输手段，其典型的协议有EIA-232-D等。物理层主要负责比特流和电压、光线等传输方式之间建立互换模式，并且依据比特流进行实时性传输，其中比特流记为0或1。

数据链路层

数据链路层（DataLink）用于建立、维持和拆除链路连接，实现无差错传输的功能。在点到点或点到多点的链路上，保证信息的可靠传递。该层对连接相邻的通路进行差错控制、数据成帧、同步等控制。检测差错一般采用循环冗余校验(CRC)，纠正差错采用计时器恢复和自动请求重发(ARQ)等技术。其典型的协议有OSI标准协议集中的高级数据链路控制协议HDLC。

网络层

网络层（Network）规定了网络连接的建立、维持和拆除的协议。它的主要功能是利用数据链路层所提供的相邻节点间的无差错数据传输功能，通过路由选择和中继功能，实现两个系统之间的连接。在计算机网络系统中，网络层还具有多路复用的功能。

传输层

传输层（Transport）完成开放系统之间的数据传送控制。主要功能是开放系统之间的数据的收发确认。同时还用于弥补各种通信网络的质量差异，对经过下三层之后仍然存在的传输差错进行恢复，进一步提高可靠性。另外，还通过复用、分段和组合、连接和分离、分流和合流等技术措施，提高吞吐量和服务质量。

会话层

会话层（Session）依靠传输层以下的通信功能使数据传送功能在开放系统间有效地进行。其主要功能是按照在应用进程之间的约定，按照正确的顺序收发数据，进行各种形式的对话。控制方式可以归纳为以下两类：一是为了在会话应用中易于实现接受处理和发送处理的逐次交替变换，设置某一时刻只有一端发送数据。因此需要有交替改变发信端的传送控制。二是在类似文件传送等单方向传送大量数据的情况下，为了防备应用处理中出现意外，在传送数据的过程中需要给数据记上标记。当出现意外时，可以由记标记处重发。例如可以将长文件分页发送，当收到上页的接受确认后，再发下页的内容。

会话层主要是管理不同主机上不同进程的通信内容，打造更加完整的协调机制，从而确保用户之间无论是建立对话还是释放会话连接，都能最大程度保证数据交换的及时性和规范性。

表示层

表示层（Presentation）的主要功能是把应用层提供的信息变换为能够共同理解的形式，提供字符代码、数据格式、控制信息格式、加密等的统一表示。表示层仅对应用层信息内容的形式进行变换，而不改变其内容本身。表示层更加关注的是数据的表现形式，依据语法和语义评估相关内容传递的科学性。

应用层

应用层（Application）是OSI参考模型的最高层。其功能是实现应用进程(如用户程序、终端操作员等)之间的信息交换。同时，还具有一系列业务处理所需要的服务功能。

这一层常见的网络协议有：HTTP/FTP/TFTP/SMTP/SNMP/DNS/TELNET/HTTPS/POP3/DHCP。

优势

OSI模型具有如下优点。

(1)分工合作，责任明确。性质相似的工作划分在同一层，性质不同的工作则划分到不同层，这样每一层的功能都是明确的，每一层都有其负责的工作范围，一旦出现问题，很容易找到问题所在的层，仅对此层加以改善即可。

(2)对等交谈。计算机通过网络进行通信时，按照对等交谈的原则，即同一层找同层，通过各对等层的协议来进行通信，比如，两个对等的网络层使用网络协议通信。

(3)逐层处理，层层负责。在OSI中，两个实体通信必须涉及下一层，只有相邻层之间可以通信，下层向上层提供服务，上层通过接口调用下层的服务，层间不能有越级调用关系，每层功能的实现都是在下层提供服务的基础上完成的。即每一层都是利用下层提供的服务来完成本层功能，并在此基础上为上层提供进一步的服务。

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