通信原理之OSI七层参考模型(一)
通信原理之OSI七层参考模型（⼀）
1、什么是计算机⽹络
谈计算机通信原理当然离不开计算机⽹络，那么什么是计算机⽹络。官⽅定义：计算机⽹络是由两台或两台以上的计算机通过⽹络设备连接起来所组成的⼀个系统，在这个系统中计算机与计算机之间可以进⾏数据通信、数据共享及协同完成某些数据处理的⼯作。
其实说⽩了就是，计算机组成的⽹络或者说在这个⽹络系统中有很多计算机，这⾥的计算机不仅仅指我们的电脑，其实指的是所有在⽹络中的⽹络设备，⽐如⼿机，平板电脑等。
2、计算机之间如何进⾏通信
有了计算机等设备，也就得考虑如何连接起来他们，这就是他们之间该如何通信的问题。对计算机来说，就是⼀个硬件设备，如何让计算机与计算机连接起来，必需需要软件的⽀撑。那么⽀持计算机通讯的软件是什么呢？就是计算机⽹络参考模型。这个计算机⽹络参考模型就是计算机⽹络软件。最经典的当然是国际化标准的OSI（Open System InterConnect  开放式系统互联）参考模型。它是通过⼀个机器上的⼀个应⽤进程与另⼀个机器上的进程进⾏信息交互。下⾯我们了解下这个模型。
2.1、OSI七层模型
上⾯我们已经知道，计算机和计算机之间是通过两个软件进程连接起来的。但想让这两个进程之间进程通信，还需解决很多问题。OSI 参考模型解决此问题是，⾸先就是分层，简单的来说，这两个进程之间的通信是通过七⼤部分来完成，也就是OSI七层参考模型。每⼀层都完成⽹络当中的⼀个独⽴任务。
下⾯是七层模型图：
这张图看起来确实复杂，让我们分解来看，主机A和主机B都的进程都分七层处理，下⾯⾸先了解下各层什么作⽤。
（1）物理层
在OSI参考模型中，物理层（Physical Layer）是参考模型的最低层，也是OSI模型的第⼀层。物理层的主要功能是：利⽤传输介质为数据链路层提供物理连接，实现⽐特流的透明传输。实现相邻计算机节点之间⽐特流的透明传送，尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异。使其上⾯的数据链路层不必考虑⽹络的具体传输介质是什么。“透明传送⽐特流”表⽰经实际电路传送后的⽐特流没有发⽣变化。物理层的任务就是为它的上⼀层提供⼀个物理连接，以及它们的机械、电⽓、功能和规程特性。如规定使⽤电缆和接头的类型、传送信号的电压等。在这⼀层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电⽓电压处理，单位是bit。理解着确实难，不过总之⼀句话，就是把最初的电流什么，为上⼀层
提供物理连接。保证电流的透明化等。
（2）数据链路层
Datalink Layer，OSI参考模型的第⼆层，它控制⽹络成和物理成的通信，是⼀个桥梁，其主要功能是如何在不可靠的物理线路上进⾏数据的可靠传递。说⽩了就是保证传输的可靠性。为了保证传输，从⽹络层接收到的数据被分割成特定的可被物理层传输的帧。帧是⽤来移动数据的结构包，它不仅包括原始数据，还包括发送⽅和接收⽅的物理地址以及检错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处，⽽纠错和控制信息则确保帧⽆差错到达。如果在传送数据时，接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发送⽅重发这⼀帧。
数据链路层的功能独⽴于⽹络和它的节点和所采⽤的物理层类型，也不关⼼是否正在运⾏Word 、Excel或使⽤Internet 。有⼀些连接设备，如交换机，由于它们要对帧解码并使⽤帧信息将数据发送到正确的接收⽅，所以它们是⼯作在数据链路层的。数据链路层在物理层提供⽐特流服务的基础上，建⽴相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上⽆差错的传输，并进⾏各电路上的动作系列。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作⽤包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。感觉挺难懂的，简单总结为保证数据传输的可靠性，还有纠错和重发机制等。
（3）⽹络层
Network Layer，OSI参考模型的第三层。其主要功能是将⽹络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送⽅路由到接收⽅。⽹络层通过综合考虑发送优先权、⽹络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从⼀个⽹络中节点A 到另⼀个⽹络中节点B 的最佳路径。由于⽹络层处理，并智能指导数据传送，路由器连接⽹络各段，所以路由器属于⽹络层。⽹络负责在源机器和⽬标机器之间建⽴它们所使⽤的路由。这⼀层本⾝没有任何错误检测和修正机制，因此，⽹络层必须依赖于端端之间的由DLL提供的可靠传输服务。
简单的来说就是在⽹络中到⼀条路径，⼀段⼀段地传送，由于数据链路层保证两点之间的数据是正确的，因此源到⽬的地的数据也是正确的，这样⼀台机器上的信息就能传到另外⼀台了。但计算机⽹络的最终⽤户不是主机，⽽是主机上的某个应⽤进程。这个过程由传输层实现。
（4）传输层
Transport Layer，OSI参考模型的第四层。传输协议同时进⾏流量控制或是基于接收⽅可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率。除此之外，传输层按照⽹络能处理的最⼤尺⼨将较长的数据包进⾏强制分割。例如，以太⽹⽆法接收⼤于1500字节(Byte)的数据包。发送⽅节点的传输层将数据分割成较⼩的数据⽚，同时对每⼀数据⽚安排⼀序列号，以便数据到达接收⽅节点的传输层时，能以正确的顺
序重组。该过程即被称为排序。⼯作在传输层的⼀种服务是TCP/IP协议套中的TCP(传输控制协议)，另⼀项传输层服务是IPX/SPX协议集的SPX(序列包交换)。
⽹络层交给传输层后，传输层必需标识了服务是哪个进程请求的，要交给谁的问题。我把东西交你时，希望通知你⼀下，就是会话层的⼯作。
（5）会话层
Session Layer，OSI参考模型的第五层。负责在⽹络中的两节点之间建⽴、维持和终⽌通信。会话层的功能包括：建⽴通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。
通知有⼈给你打好招呼，以便进⾏通话。就像现在我和你说话，你⽿朵听到了也能理解，但如果下⾯是外国⼈，他听到了我的声⾳，他
理解了吗？他不能理解。那对于计算机⽹络来⾔，客户机发了⼀个请求给服务器，服务器应该能理解这个请求到底是什么，所以接下去的问题是你怎么样理解？这个理解有两个层次，我讲中国话，他只能懂英⽂，那么这当中应该有⼀个翻译。把汉语翻译成英语，这样的⼯作就交给下⼀层表⽰层来做了。
（6）表⽰层
Presentation Layer，OSI参考模型中的第六层。应⽤程序和⽹络之间的翻译官，在表⽰层，数据将按照⽹络能理解的⽅案进⾏格式化；这种格式化也因所使⽤⽹络的类型不同⽽不同。表⽰层管理数据的解密与加密，如系统⼝令的处理。例如：在Internet上查询你银⾏账户，使⽤的即是⼀种安全连接。你的账户数据在发送前被加密，在⽹络的另⼀端，表⽰将对接收到的数据解密。除此之外，表⽰层协议还对图⽚和⽂件格式信息进⾏解码和编码。
（7）应⽤层
Application Layer，OSI参考模型中的最⾼层，即第七层。应⽤层也称为应⽤实体(AE)，它由若⼲个特定应⽤服务元素(SASE）和⼀个或多个公共应⽤服务元素(CASE)组成。每个SASE提供特定的应⽤服务，例如⽂件运输访问和管理(FTAM)、电⼦⽂电处理(MHS)、虚拟终端协议(VAP)等。CASE提供⼀组公共的应⽤服务，例如联系控制服务元素(ACSE)、可靠运输服务元素(RTSE)和远程操作服务元素(ROSE)等。主要负责对软件提供接⼝以使程序能使⽤⽹络服务。术语“应⽤层”并不是指运⾏在⽹络上的某个特别应⽤程序，应⽤层提供的服务包括⽂件传输、⽂件管理以及电⼦邮件的信息处理。
举个例⼦来理解：我这边说的是普通话，对⾯对⽅只能动英⽂，对⽅通过表⽰层把我的话翻译成了普通话，但未必对⾯就某些特殊汉⼦，词组的意思。那么就需要专业知识和领域知识，学习后才能听懂。
应⽤层就是⼲这个的。对于计算机来讲，每⼀个应⽤都有它特定的表达⽅式。
总结下：
1.物理层：主要定义物理设备标准，如⽹线的接⼝类型、光纤的接⼝类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作⽤是传输⽐特流(就是由
1、0转化为电流强弱来进⾏传输，到达⽬的地后再转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换)。这⼀层的数据叫做⽐特。
2.数据链路层：定义了如何让格式化数据以进⾏传输，以及如何让控制对物理介质的访问。这⼀层通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。
3.⽹络层：在位于不同地理位置的⽹络中的两个主机系统之间提供连接和路径选择。Internet的发展使得从世界各站点访问信息的⽤户数⼤⼤增加，⽽⽹络层正是管理这种连接的层。
4.传输层：定义了⼀些传输数据的协议和端⼝号(WWW端⼝80等)，如：TCP(传输控制协议，传输效率低，可靠性强，⽤于传输可靠性要求⾼，数据量⼤的数据)，UDP(⽤户数据报协议，与TCP特性恰恰相反，⽤于传输可靠性要求不⾼，数据量⼩的数据，如QQ聊天数据就是通过这种⽅式传输的）。主要是将从下层接收的数据进⾏分段和传输，到达⽬的地址后再进⾏重组。常常把这⼀层数据叫做段。
5.会话层：通过传输层(端⼝号：传输端⼝与接收端⼝)建⽴数据传输的通路。主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求(设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名)。
平板如何连接电脑6.表⽰层：可确保⼀个系统的应⽤层所发送的信息可以被另⼀个系统的应⽤层读取。例如，PC程序与另⼀台计算机进⾏通信，其中⼀台计算机使⽤扩展⼆⼀⼗进制交换吗(EBCDIC)，⽽另⼀台则使⽤美国信息交换标准码（ASCII）来表⽰相同的字符。如有必要，表⽰层会通过使⽤⼀种通格式来实现多种数据格式之间的转换。
7.应⽤层：是最靠近⽤户的OSI层。这⼀层为⽤户的应⽤程序(例如电⼦邮件、⽂件传输和终端仿真)提供⽹络服务。

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