什么是OSI基本參考模型

開(kāi)放系統(tǒng)互連(Open System Interconnection)基本參考模型是.由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定的標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)放式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型,又稱(chēng)ISO's OSI參考模型。"開(kāi)放"'這個(gè)詞表示能使任何兩個(gè)遵守參考模型和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)進(jìn)行互連。

OSI包括了體系結(jié)構(gòu)、服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)范三級(jí)抽象。 OSI的體系結(jié)構(gòu)定義了一個(gè)七層模型,用以進(jìn)行進(jìn)程間的通信,并作為一個(gè)框架來(lái)協(xié)調(diào)各層標(biāo)準(zhǔn)的制定；OSI的服務(wù)定義描述了各層所提供的服務(wù),以及層與層之間的抽象接口和交互用的服務(wù)原語(yǔ)；OSI各層的協(xié)議規(guī)范,精確地定義了應(yīng)當(dāng)發(fā)送何種控制信息及用何種過(guò)程來(lái)解釋該控制信息。需要強(qiáng)調(diào)的是,匯阻參考模型并非具體實(shí)現(xiàn)的描述,它只是一個(gè)為制定標(biāo)準(zhǔn)而提供的概念性框架。在OSI中,只有各種協(xié)議是可以實(shí)現(xiàn)的,網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備只有與OSI的有關(guān)協(xié)議相一致時(shí)才能互連。

如圖1所示,OSI七層模型從下到上分別為物理層(Physical Layer,PH)、數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link IAyer,DL)、網(wǎng)絡(luò)層(Network Layer,N)、運(yùn)輸層(Transport Layer,T)、會(huì)話(huà)層(Session Layer,S)、表示層(Presentation Layer,P)和應(yīng)用層(Application Layer,A)。從圖中可見(jiàn),整個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)環(huán)境由作為信源和信宿的端開(kāi)放系統(tǒng)及若干中繼開(kāi)放系統(tǒng)通過(guò)物理媒體連接構(gòu)成。這里的端開(kāi)放系統(tǒng)和中繼開(kāi)放系統(tǒng),都是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS0 7498中使用的術(shù)語(yǔ)。通俗地說(shuō),它們就相當(dāng)于資源子網(wǎng)中的主機(jī)和通信子網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)機(jī)(IMP)。只有在主機(jī)中才可能需要包含所有七層的功能,而在通信子網(wǎng)中的IMP。一般只需要最低三層甚至只要最低兩層的功能就可以了

層次結(jié)構(gòu)模型中數(shù)據(jù)的實(shí)際傳送過(guò)程如圖2所示。圖中發(fā)送進(jìn)程發(fā)送給接收進(jìn)程的數(shù)據(jù)，實(shí)際是經(jīng)過(guò)發(fā)送各層從上到下傳遞到物理媒體；通過(guò)物理毀體；通過(guò)物理媒體傳輸?shù)綀?zhí)接收方后，再經(jīng)過(guò)從下到上各層的傳遞，最后到達(dá)接收進(jìn)程。H6、…、H1,它們統(tǒng)稱(chēng)為報(bào)頭。到最底層成為由"。"或"1"組成的數(shù)據(jù)比特流,然后再轉(zhuǎn)換為電信號(hào)在物理媒體上傳輸至接收方。接收方在向上傳遞時(shí)過(guò)程正好相反,要逐層剝?nèi)グl(fā)送方相應(yīng)層加上的控制信息。這個(gè)過(guò)程,有點(diǎn)與郵政信件實(shí)際傳遞中要加信封、加郵袋、郵車(chē)等層層封裝,再層層去掉封裝的過(guò)程相類(lèi)似。

由于接收方的某一層不會(huì)收到底下各層的控制信息,而高層的控制信息對(duì)于它來(lái)說(shuō)又只是透明的數(shù)據(jù),所以它只閱讀和去除本層的控制信息,并進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)議操作。這樣,發(fā)送方和接收方的對(duì)等實(shí)體看到的信息是相同的,就好像這些信息通過(guò)虛通信直接傳給了對(duì)方一樣。

先簡(jiǎn)要介紹一下各層的功能:

(1)物理層定義了為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性,其作用是使原始的數(shù)據(jù)比特流能在物理媒體上傳輸。具體涉及接插件的規(guī)格、"0"、“1”信號(hào)的電平表示、收發(fā)雙方的協(xié)調(diào)等內(nèi)容。

(2)在數(shù)據(jù)鏈路層中,比特流被組織成數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)單元(通常稱(chēng)為幀),并以其為單位進(jìn)行傳輸,幀中包含地址、控制、數(shù)據(jù)及校驗(yàn)碼等信息。數(shù)據(jù)鏈路層的主要作用是通過(guò)校驗(yàn)、確認(rèn)和反饋重發(fā)等手段,將不可靠的物理鏈路改造成對(duì)網(wǎng)絡(luò)層來(lái)說(shuō)無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層還要協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率,即進(jìn)行流量控制,以防止接收方因來(lái)不及處理發(fā)送方來(lái)的高速數(shù)據(jù)而導(dǎo)致緩沖器溢出及線路阻塞。

(3)在網(wǎng)絡(luò)層中,數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(通常稱(chēng)為分組)為單位進(jìn)行傳輸。網(wǎng)絡(luò)層關(guān)心的是通信子網(wǎng)的運(yùn)行控制,主要解決如何使數(shù)據(jù)分組跨越通信子網(wǎng)從源傳送到目的地的問(wèn)題,這就需要在通信子網(wǎng)中進(jìn)行路由選擇。另外,為避免通信子網(wǎng)中出現(xiàn)過(guò)多的分組而造成網(wǎng)絡(luò)阻塞,需要對(duì)流人的分組數(shù)量進(jìn)行控制。當(dāng)分組要跨越多個(gè)通信子網(wǎng)才能到達(dá)目的地時(shí),還要解決網(wǎng)際互連的問(wèn)題。

(4)運(yùn)輸層是第一個(gè)端一端,也即主機(jī)一主機(jī)的層次。運(yùn)輸層提供的端到端的透明數(shù)據(jù)運(yùn)輸服務(wù),使高層用戶(hù)不必關(guān)心通信子網(wǎng)的存在,由此用統(tǒng)一的運(yùn)輸原語(yǔ)書(shū)寫(xiě)的高層軟件便可運(yùn)行于任何通信子網(wǎng)上。運(yùn)輸層還要處理端到端的差錯(cuò)控制和流量控制問(wèn)題。

(5)會(huì)話(huà)層是進(jìn)程一進(jìn)程的層次,其主要功能是組織和同步不同主機(jī)上各種進(jìn)程間的通信(也稱(chēng)為對(duì)話(huà))。會(huì)話(huà)層負(fù)責(zé)在兩個(gè)會(huì)話(huà)層實(shí)體之間進(jìn)行對(duì)話(huà)連接的建立和拆除。在半雙工情況下,會(huì)話(huà)層提供一種數(shù)據(jù)權(quán)標(biāo)來(lái)控制某一方何時(shí)有權(quán)發(fā)送數(shù)據(jù)。會(huì)話(huà)層還提供在數(shù)據(jù)流中插人同步點(diǎn)的機(jī)制,使得數(shù)據(jù)傳輸因網(wǎng)絡(luò)故障而中斷后,可以不必從頭開(kāi)始而僅重傳最近一個(gè)同步點(diǎn)以后的數(shù)據(jù)。

(6)表示層為上層用戶(hù)提供共同的數(shù)據(jù)或信息的語(yǔ)法表示變換。為了讓采用不同編碼方法的計(jì)算機(jī)在通信中能相互理解數(shù)據(jù)的內(nèi)容,可以采用抽象的標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并采用標(biāo)準(zhǔn)的編碼表示形式。表示層管理這些抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并將計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示形式轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)通信中采用的標(biāo)準(zhǔn)表示形式。數(shù)據(jù)壓縮和加密也是表示層可提供的表示變換功能。

(7)應(yīng)用層是開(kāi)放系統(tǒng)互連環(huán)境的最高層。不同的應(yīng)用層為特定類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供訪問(wèn)OSI環(huán)境的手段。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不同主機(jī)間的文件傳送訪問(wèn)和管理(FTAM)、傳送標(biāo)準(zhǔn)電子郵件的文電處理系統(tǒng)(MfS)、使不同類(lèi)型的終端和主機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交互訪問(wèn)的虛擬終端(VT)協(xié)議等都屬于應(yīng)用層的范疇。