什么是OSI基本參考模型

開放系統(tǒng)互連(Open System Interconnection)基本參考模型是.由國際標準化組織(ISO)制定的標準化開放式計算機網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型,又稱ISO's OSI參考模型。"開放"'這個詞表示能使任何兩個遵守參考模型和有關(guān)標準的系統(tǒng)進行互連。

OSI包括了體系結(jié)構(gòu)、服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)范三級抽象。 OSI的體系結(jié)構(gòu)定義了一個七層模型,用以進行進程間的通信,并作為一個框架來協(xié)調(diào)各層標準的制定；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；OSI各層的協(xié)議規(guī)范,精確地定義了應(yīng)當發(fā)送何種控制信息及用何種過程來解釋該控制信息。需要強調(diào)的是,匯阻參考模型并非具體實現(xiàn)的描述,它只是一個為制定標準而提供的概念性框架。在OSI中,只有各種協(xié)議是可以實現(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)、運輸層(Transport Layer,T)、會話層(Session Layer,S)、表示層(Presentation Layer,P)和應(yīng)用層(Application Layer,A)。從圖中可見,整個開放系統(tǒng)環(huán)境由作為信源和信宿的端開放系統(tǒng)及若干中繼開放系統(tǒng)通過物理媒體連接構(gòu)成。這里的端開放系統(tǒng)和中繼開放系統(tǒng),都是國際標準IS0 7498中使用的術(shù)語。通俗地說,它們就相當于資源子網(wǎng)中的主機和通信子網(wǎng)中的節(jié)點機(IMP)。只有在主機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)的實際傳送過程如圖2所示。圖中發(fā)送進程發(fā)送給接收進程的數(shù)據(jù)，實際是經(jīng)過發(fā)送各層從上到下傳遞到物理媒體；通過物理毀體；通過物理媒體傳輸?shù)綀?zhí)接收方后，再經(jīng)過從下到上各層的傳遞，最后到達接收進程。H6、…、H1,它們統(tǒng)稱為報頭。到最底層成為由"。"或"1"組成的數(shù)據(jù)比特流,然后再轉(zhuǎn)換為電信號在物理媒體上傳輸至接收方。接收方在向上傳遞時過程正好相反,要逐層剝?nèi)グl(fā)送方相應(yīng)層加上的控制信息。這個過程,有點與郵政信件實際傳遞中要加信封、加郵袋、郵車等層層封裝,再層層去掉封裝的過程相類似。

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

先簡要介紹一下各層的功能:

(1)物理層定義了為建立、維護和拆除物理鏈路所需的機械的、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(通常稱為幀),并以其為單位進行傳輸,幀中包含地址、控制、數(shù)據(jù)及校驗碼等信息。數(shù)據(jù)鏈路層的主要作用是通過校驗、確認和反饋重發(fā)等手段,將不可靠的物理鏈路改造成對網(wǎng)絡(luò)層來說無差錯的數(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,即進行流量控制,以防止接收方因來不及處理發(fā)送方來的高速數(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(通常稱為分組)為單位進行傳輸。網(wǎng)絡(luò)層關(guān)心的是通信子網(wǎng)的運行控制,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題,這就需要在通信子網(wǎng)中進行路由選擇。另外,為避免通信子網(wǎng)中出現(xiàn)過多的分組而造成網(wǎng)絡(luò)阻塞,需要對流人的分組數(shù)量進行控制。當分組要跨越多個通信子網(wǎng)才能到達目的地時,還要解決網(wǎng)際互連的問題。

(4)運輸層是第一個端一端,也即主機一主機的層次。運輸層提供的端到端的透明數(shù)據(jù)運輸服務(wù),使高層用戶不必關(guān)心通信子網(wǎng)的存在,由此用統(tǒng)一的運輸原語書寫的高層軟件便可運行于任何通信子網(wǎng)上。運輸層還要處理端到端的差錯控制和流量控制問題。

(5)會話層是進程一進程的層次,其主要功能是組織和同步不同主機上各種進程間的通信(也稱為對話)。會話層負責在兩個會話層實體之間進行對話連接的建立和拆除。在半雙工情況下,會話層提供一種數(shù)據(jù)權(quán)標來控制某一方何時有權(quán)發(fā)送數(shù)據(jù)。會話層還提供在數(shù)據(jù)流中插人同步點的機制,使得數(shù)據(jù)傳輸因網(wǎng)絡(luò)故障而中斷后,可以不必從頭開始而僅重傳最近一個同步點以后的數(shù)據(jù)。

(6)表示層為上層用戶提供共同的數(shù)據(jù)或信息的語法表示變換。為了讓采用不同編碼方法的計算機在通信中能相互理解數(shù)據(jù)的內(nèi)容,可以采用抽象的標準方法來定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并采用標準的編碼表示形式。表示層管理這些抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并將計算機內(nèi)部的表示形式轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)通信中采用的標準表示形式。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)用層是開放系統(tǒng)互連環(huán)境的最高層。不同的應(yīng)用層為特定類型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供訪問OSI環(huán)境的手段。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不同主機間的文件傳送訪問和管理(FTAM)、傳送標準電子郵件的文電處理系統(tǒng)(MfS)、使不同類型的終端和主機通過網(wǎng)絡(luò)交互訪問的虛擬終端(VT)協(xié)議等都屬于應(yīng)用層的范疇。