計算機網(wǎng)絡(luò)的七層協(xié)議

有關(guān)七層模型的介紹七層模型，也稱為OSI（OpenSystemInterconnection）參考模型，是國際原則化組織（ISO）制訂的一種用于計算機或通訊系統(tǒng)間互聯(lián)的原則體系。它是一種七層的、抽象的模型體，不僅涉及一系列抽象的術(shù)語或概念，也涉及具體的合同。

ISO就是InternationalizationStandardOrganization（國際原則組織）。來源

看一下OSI的來源和出現(xiàn)過程還是挺故意思的。

OSI的大部分設(shè)計工作事實上只是HoneywellInformationSystem公司的一種小組完畢的，小組的技術(shù)負責人是CharlieBachman。在70年代中期，這個小組重要是為了開發(fā)某些原型系統(tǒng)而成立的，重要關(guān)注數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計。

70年代中，為了支持數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的訪問，需要一種構(gòu)造化的分布式通信系統(tǒng)體系構(gòu)造。于是這個小組研究了現(xiàn)有的某些解決方案，其中涉及IBM公司的SNA(SystemNetworkArchitecture)、ARPANET（Internet的前身）的合同、以及為原則化的數(shù)據(jù)庫正在研究中的某些表達服務(wù)（presentationservices）的有關(guān)概念，在1977年提出了一種七層的體系構(gòu)造模型，他們內(nèi)部稱之為分布式系統(tǒng)體系構(gòu)造（DSA）。

與此同時，1977年英國原則化協(xié)會向國際原則化組織（ISO）建議，為了定義分布解決之間的通信基礎(chǔ)設(shè)施，需要一種原則的體系構(gòu)造。成果，ISO就開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）問題成立了一種專委會（TC97,Subcomittee16），指定由美國國標協(xié)會（ANSI）開發(fā)一種原則草案，在專委會第一次正式會議之前提交。Bachman參加了ANSI早期的會議，并提交了他的七層模型，這個模型就成了提交ISO專委會的唯一的一份草案。

1978年3月，在ISO的OSI專委會在華盛頓召開的會議上，與會專家很快達成了共識，認為這個分層的體系構(gòu)造能夠滿足開放式系統(tǒng)的大多數(shù)需求，并且含有可擴展的能力，能夠滿足新的需求。于是，1978年公布了這個臨時版本，1979年稍作細化之后，成了最后的版本。因此，OSI模型和1977年DSA模型基本相似。模型優(yōu)點建立七層模型的重要目的是為解決異種網(wǎng)絡(luò)互連時所碰到的兼容性問題。它的最大優(yōu)點是將服務(wù)、接口和合同這三個概念明確地分辨開來：服務(wù)闡明某一層為上一層提供某些什么功效，接口闡明上一層如何使用下層的服務(wù)，而合同涉及如何實現(xiàn)本層的服務(wù)；這樣各層之間含有很強的獨立性，互連網(wǎng)絡(luò)中各實體采用什么樣的合同是沒有限制的，只要向上提供相似的服務(wù)并且不變化相鄰層的接口就能夠了。網(wǎng)絡(luò)七層的劃分也是為了使網(wǎng)絡(luò)的不同功效模塊（不同層次）分擔起不同的職責，從而帶來以下好處：

●減輕問題的復(fù)雜程度，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，可快速定位故障所處層次，便于查找和糾錯；

●在各層分別定義原則接口，使含有相似對等層的不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能實現(xiàn)互操作，各層之間則相對獨立，一種高層合同可放在多個低層合同上運行；

●能有效刺激網(wǎng)絡(luò)技術(shù)革新，由于每次更新都能夠在小范疇內(nèi)進行，不需對整個網(wǎng)絡(luò)動大手術(shù)；

●便于研究和教學。具體介紹OSI中的上面4層（應(yīng)用層、表達層、會話層、傳輸層）為高層，定義了程序的功效；下面3層（網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層）為低層，重要是解決面對網(wǎng)絡(luò)的端到端數(shù)據(jù)流。應(yīng)用層（ApplicationLayer）應(yīng)用層是最靠近顧客的OSI層。這一層為顧客的應(yīng)用程序（例如電子郵件、文獻傳輸和終端仿真）提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。。

合同有：HTTPFTPTFTPSMTPSNMPDNSTELNETHTTPSPOP3DHCP等。應(yīng)用層也稱為應(yīng)用實體（AE），它由若干個特定應(yīng)用服務(wù)元素（SASE）和一種或多個公用應(yīng)用服務(wù)元素（CASE）構(gòu)成。每個SASE提供特定的應(yīng)用服務(wù)，例如文獻運輸訪問和管理（FTAM）、電子文電解決（MHS）、虛擬終端合同（VAP）等。CASE提供一組公用的應(yīng)用服務(wù)，例如聯(lián)系控制服務(wù)元素（ACSE）、可靠運輸服務(wù)元素（RTSE）和遠程操作服務(wù)元素（ROSE）等。重要負責對軟件提供接口以使程序能使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。術(shù)語“應(yīng)用層”并不是指運行在網(wǎng)絡(luò)上的某個特別應(yīng)用程序，應(yīng)用層提供的服務(wù)涉及文獻傳輸、文獻管理以及電子郵件的信息解決。表達層（PresentationLayer）數(shù)據(jù)的表達、安全、壓縮。可確保一種系統(tǒng)的應(yīng)用層所發(fā)送的信息能夠被另一種系統(tǒng)的應(yīng)用層讀取。

格式有：JPEG、ASCll、DECOIC、加密格式等。應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的翻譯官，在表達層，數(shù)據(jù)將按照網(wǎng)絡(luò)能理解的方案進行格式化；這種格式化也因所使用網(wǎng)絡(luò)的類型不同而不同。表達層管理數(shù)據(jù)的解密與加密，如系統(tǒng)口令的解決。例如：在Internet上查詢你銀行賬戶，使用的即是一種安全連接。你的賬戶數(shù)據(jù)在發(fā)送前被加密，在網(wǎng)絡(luò)的另一端，表達層將對接受到的數(shù)據(jù)解密。除此之外，表達層合同還對圖片和文獻格式信息進行解碼和編碼。會話層（SessionLayer）建立、管理、終止會話，對應(yīng)主機進程，指本地主機與遠程主機正在進行的會話。

通過傳輸層（端標語：傳輸端口與接受端口）建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐贰Ｖ匾谀愕南到y(tǒng)之間發(fā)起會話或者接受會話請求（設(shè)備之間需要互相認識能夠是IP也能夠是MAC或者是主機名）。負責在網(wǎng)絡(luò)中的兩節(jié)點之間建立、維持和終止通信。會話層的功效涉及：建立通信鏈接，保持會話過程通信鏈接的暢通，同時兩個節(jié)點之間的對話，決定通信與否被中斷以及通信中斷時決定從何處重新發(fā)送。你可能經(jīng)常聽到有人把會話層稱作網(wǎng)絡(luò)通信的“交通警察”。當通過撥號向你的ISP（因特網(wǎng)服務(wù)提供商）請求連接到因特網(wǎng)時，ISP服務(wù)器上的會話層向你與你的PC客戶機上的會話層進行協(xié)商連接。若你的電話線偶然從墻上插孔脫落時，你終端機上的會話層將檢測到連接中斷并重新發(fā)起連接。會話層通過決定節(jié)點通信的優(yōu)先級和通信時間的長短來設(shè)立通信期限。傳輸層（TransportLayer）定義傳輸數(shù)據(jù)的合同端標語，以及流控和差錯校驗。

合同有：TCPUDP等，數(shù)據(jù)包一旦離開網(wǎng)卡即進入網(wǎng)絡(luò)傳輸層。定義了某些傳輸數(shù)據(jù)的合同和端標語（WWW端口80等），如：TCP（傳輸控制合同，傳輸效率低，可靠性強，用于傳輸可靠性規(guī)定高，數(shù)據(jù)量大的數(shù)據(jù)），UDP（顧客數(shù)據(jù)報合同，與TCP特性恰恰相反，用于傳輸可靠性規(guī)定不高，數(shù)據(jù)量小的數(shù)據(jù)，如QQ聊天數(shù)據(jù)就是通過這種方式傳輸?shù)模?。重要是將從下層接受的?shù)據(jù)進行分段和傳輸，達成目的地址后再進行重組。經(jīng)常把這一層數(shù)據(jù)叫做段。OSI模型中最重要的一層。傳輸合同同時進行流量控制或是基于接受方可接受數(shù)據(jù)的快慢程度規(guī)定適宜的發(fā)送速率。除此之外，傳輸層按照網(wǎng)絡(luò)能解決的最大尺寸將較長的數(shù)據(jù)包進行強制分割。例如，以太網(wǎng)無法接受不不大于1500字節(jié)的數(shù)據(jù)包。發(fā)送方節(jié)點的傳輸層將數(shù)據(jù)分割成較小的數(shù)據(jù)片，同時對每一數(shù)據(jù)片安排一序列號，方便數(shù)據(jù)達成接受方節(jié)點的傳輸層時，能以對的的次序重組。該過程即被稱為排序。工作在傳輸層的一種服務(wù)是TCP/IP合同套中的TCP（傳輸控制合同），另一項傳輸層服務(wù)是IPX/SPX合同集的SPX（序列包交換）。網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）進行邏輯地址尋址，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的途徑選擇。

合同有：ICMPIGMPIP（IPV4IPV6）ARPRARP等。在位于不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)中的兩個主機系統(tǒng)之間提供連接和途徑選擇。Internet的發(fā)展使得從世界各站點訪問信息的顧客數(shù)大大增加，而網(wǎng)絡(luò)層正是管理這種連接的層。OSI模型的第三層，其重要功效是將網(wǎng)絡(luò)地址翻譯成對應(yīng)的物理地址，并決定如何將數(shù)據(jù)從發(fā)送方路由到接受方。

網(wǎng)絡(luò)層通過綜合考慮發(fā)送優(yōu)先權(quán)、網(wǎng)絡(luò)擁塞程度、服務(wù)質(zhì)量以及可選路由的耗費來決定從一種網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點A到另一種網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點B的最佳途徑。由于網(wǎng)絡(luò)層解決，并智能指導(dǎo)數(shù)據(jù)傳送，路由器連接網(wǎng)絡(luò)各段，因此路由器屬于網(wǎng)絡(luò)層。在網(wǎng)絡(luò)中，“路由”是基于編址方案、使用模式以及可達性來指導(dǎo)數(shù)據(jù)的發(fā)送。

網(wǎng)絡(luò)層負責在源機器和目的機器之間建立它們所使用的路由。這一層本身沒有任何錯誤檢測和修正機制，因此，網(wǎng)絡(luò)層必須依賴于端端之間的由DLL提供的可靠傳輸服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層用于本地LAN網(wǎng)段之上的計算機系統(tǒng)建立通信，它之因此能夠這樣做，是由于它有自己的路由地址構(gòu)造，這種構(gòu)造與第二層機器地址是分開的、獨立的。這種合同稱為路由或可路由合同。路由合同涉及IP、Novell公司的IPX以及AppleTalk合同。網(wǎng)絡(luò)層是可選的，它只用于當兩個計算機系統(tǒng)處在不同的由路由器分割開的網(wǎng)段這種狀況，或者當通信應(yīng)用規(guī)定某種網(wǎng)絡(luò)層或傳輸層提供的服務(wù)、特性或者能力時。例如，當兩臺主機處在同一種LAN網(wǎng)段的直接相連這種狀況，它們之間的通信只使用LAN的通信機制就能夠了(即OSI參考模型的一二層)。數(shù)據(jù)鏈路層（DatalinkLayer）建立邏輯連接、進行硬件地址尋址、差錯校驗等功效。（由底層網(wǎng)絡(luò)定義合同）

將比特組合成字節(jié)進而組合成幀，用MAC地址訪問介質(zhì)，錯誤發(fā)現(xiàn)但不能糾正。數(shù)據(jù)鏈路層合同的代表涉及：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。定義了如何讓格式化數(shù)據(jù)以進行傳輸，以及如何讓控制對物理介質(zhì)的訪問。這一層普通還提供錯誤檢測和糾正，以確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。OSI模型的第二層，它控制網(wǎng)絡(luò)層與物理層之間的通信。它的重要功效是如何在不可靠的物理線路上進行數(shù)據(jù)的可靠傳遞。為了確保傳輸，從網(wǎng)絡(luò)層接受到的數(shù)據(jù)被分割成特定的可被物理層傳輸?shù)膸怯脕硪苿訑?shù)據(jù)的構(gòu)造包，它不僅涉及原始數(shù)據(jù)，還涉及發(fā)送方和接受方的物理地址以及檢錯和控制信息。其中的地址擬定了幀將發(fā)送到何處，而糾錯和控制信息則確保幀無差錯達成。如果在傳送數(shù)據(jù)時，接受點檢測到所傳數(shù)據(jù)中有差錯，就要告知發(fā)送方重發(fā)這一幀。

數(shù)據(jù)鏈路層的功效獨立于網(wǎng)絡(luò)和它的節(jié)點和所采用的物理層類型，它也不關(guān)心與否正在運行Word、Excel或使用Internet。有某些連接設(shè)備，如交換機，由于它們要對幀解碼并使用幀信息將數(shù)據(jù)發(fā)送到對的的接受方，因此它們是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的。數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer):在物理層提供比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上，建立相鄰結(jié)點之間的數(shù)據(jù)鏈路，通過差錯控制提供數(shù)據(jù)幀（Frame）在信道上無差錯的傳輸，并進行各電路上的動作系列。

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。該層的作用涉及：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。物理層（PhysicalLayer）建立、維護、斷開物理連接。（由底層網(wǎng)絡(luò)定義合同）重要定義物理設(shè)備原則，如網(wǎng)線的接口類型、光纖的接口類型、多個傳輸介質(zhì)的傳輸速率等。它的重要作用是傳輸比特流（就是由1、0轉(zhuǎn)化為電流強弱來進行傳輸,達成目的地后在轉(zhuǎn)化為1、0，也就是我們常說的數(shù)模轉(zhuǎn)換與模數(shù)轉(zhuǎn)換）。這一層的數(shù)據(jù)叫做比特。OSI模型的最低層或第一層，該層涉及物理連網(wǎng)媒介，如電纜連線連接器。物理層的合同產(chǎn)生并檢測電壓方便發(fā)送和接受攜帶數(shù)據(jù)的信號。在你的桌面PC上插入網(wǎng)絡(luò)接口卡，你就建立了計算機連網(wǎng)的基礎(chǔ)。換言之，你提供了一種物理層。盡管物理層不提供糾錯服務(wù)，但它能夠設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸速率并監(jiān)測數(shù)據(jù)出錯率。網(wǎng)絡(luò)物理問題，如電線斷開，將影響物理層。顧客要傳遞信息就要運用某些物理媒體，如雙絞線、同軸電纜等，但具體的物理媒體并不在OSI的7層之內(nèi)，有人把物理媒體當做第0層，物理層的任務(wù)就是為它的上一層提供一種物理連接，以及它們的機械、電氣、功效和過程特性。如規(guī)定使用電纜和接頭的類型、傳送信號的電壓等。在這一層，數(shù)據(jù)還沒有被組織，僅作為原始的位流或電氣電壓解決，單位是bit比特補充知識一種設(shè)備工作在哪一層，核心看它工作時運用哪一層的數(shù)據(jù)頭部信息。網(wǎng)橋工作時，是以MAC頭部來決定轉(zhuǎn)發(fā)端口的，因此顯然它是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備。

具體說:

物理層：網(wǎng)卡，網(wǎng)線，集線器，中繼器，調(diào)制解調(diào)器

數(shù)據(jù)鏈路層：網(wǎng)橋，交換機

網(wǎng)絡(luò)層：路由器

網(wǎng)關(guān)工作在第四層傳輸層及其以上。

集線器是物理層設(shè)備,采用廣播的形式來傳輸信息。

交換機就是用來進行報文交換的機器。多為鏈路層設(shè)備(二層交換機)，能夠進行地址學習，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的形式來交換報文.。

路由器的一種作用是連通不同的網(wǎng)絡(luò)，另一種作用是選擇信息傳送的線路。選擇暢通快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信負荷，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)暢通率。交換機和路由器的區(qū)別交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機的全部的端口都掛接在這條總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包后來，解決端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以擬定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣快速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在則廣播到全部的端口，接受端口回應(yīng)后交換機會“學習”新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。使用交換機也能夠把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過對照MAC地址表，交換機只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，能夠有效的隔離廣播風暴，減少誤包和錯包的出