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  • OSI七层网络结构详解

    千次阅读 2014-09-15 12:05:32
    OSI模型的分层结构  OSI(Open System Interconnection),开放式系统互联参考模型 ,它把网络协议从逻辑上分为了7层。...OSI七层模型是一种框架性的设计方法 ,建立七层模型的主要目的是为解决异种网

    OSI模型的分层结构

        OSI(Open System Interconnection),开放式系统互联参考模型 ,它把网络协议从逻辑上分为了7层。这7层分别为:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层,每一层都有相关、相对应的物理设备,比如常规的路由器是三层交换设备,常规的交换机是二层交换设备。OSI七层模型是一种框架性的设计方法 ,建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题,其最主要的功能就是帮助不同类型的主机实现数据传输。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来,通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯。
    相应层的设备,具体如下:
    物理层:(各种物理设备)集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆
    数据链路层:网卡、网桥、交换机
    网络层:路由器、第三层交换机
    传输层:各种协议、四层交换机
    应用层:计算机的各种数据

    为什么要分层?

    ● 减轻问题的复杂程度,一旦网络发生故障,可迅速定位故障所处层次,便于查找和纠错;
    ● 在各层分别定义标准接口,使具备相同对等层的不同网络设备能实现互操作,各层之间相对独立,一种高层协议可在多种低层协议上运行;
    ● 能有效刺激网络技术革新,因为每次更新都可以在小范围内进行,不需对整个网络动大手术;

    每个层的作用以及本层的设备的功能?

    物理层
        Physical Layer,OSI参考模型的最底层或第一层。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,这一层的理解相对来说比较容易。
    数据链路层
        Datalink Layer,OSI参考模型的第二层。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。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。帧中不仅包括原始数据,还包括发送方和接收方的物理地址以及检错和控制信息。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。
        数据链路层协议的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。
        交换机(通常所说的都是指第二层交换机),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。
        网卡不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配,还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等,所以网卡也是工作在数据链路层的设备。尤其需要注意的一点是路由器中也是有网卡的。
        网桥(Bridge)像一个聪明的中继器。中继器从一个网络电缆里接收信号, 放大它们,将其送入下一个电缆。网桥将网络的多个网段在数据链路层连接起来。网桥工作时,是以MAC头部来决定转发端口的,因此显然它是数据链路层的设备。第二层交换机,是根据第二层数据链路层的MAC地址和通过站表选择路由来完成端到端的数据交换的。
    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。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。路由协议包括IP、Novell公司的IPX以及AppleTalk协议。
        路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径,并将该数据有效地传送到目的站点,所以路由器是工作在网络成的设备。
        第三层交换机,是直接根据第三层网络层IP地址来完成端到端的数据交换的,第三层交换机当然也属于工作在网络层的设备。
    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)。
        第二层交换机和第三层交换机都是基于端口地址的端到端的交换过程,虽然这种基于MAC地址和IP地址的交换机技术,能够极大地提高各节点之间的数据传输率,但却无法根据端口主机的应用需求来自主确定或动态限制端口的交换过程和数据流量,即缺乏第四层智能应用交换需求。第四层交换机不仅可以完成端到端交换,还能根据端口主机的应用特点,确定或限制它的交换流量。第四层交换机是一类以软件技术为主,以硬件技术为辅的网络管理交换设备。
    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。
        你可能常常听到有人把会话层称作网络通信的“交通警察”。当通过拨号向你的ISP(因特网服务提供商)请求连接到因特网时,ISP 服务器上的会话层向你与你的 PC 客户机上的会话层进行协商连接。若你的电话线偶然从墙上插孔脱落时,你终端机上的会话层将检测到连接中断并重新发起连接。会话层通过决定节点通信的优先级和通信时间的长短来设置通信期限。
    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,表示层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。
    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。
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  • 网络协议七层

    2015-11-24 10:44:53
    网络七层结构,主要介绍网络七层结构和TCP\IP协议介绍,和路由,交换机介绍
  • 网络七层模型

    万次阅读 多人点赞 2018-07-24 22:26:12
    最近又看到这个七层模型了,一直都记不住这个七层模型,就算背住了也很快忘记。主要原因还是因为没有真实的使用场景,也没能理解其中的原理。但是这个东西是计算机网络的基础,既然碰巧看到就顺便整理一下吧。很多...

    最近又看到这个七层模型了,一直都记不住这个七层模型,就算背住了也很快忘记。主要原因还是因为没有真实的使用场景,也没能理解其中的原理。但是这个东西是计算机网络的基础,既然碰巧看到就顺便整理一下吧。很多知识的梳理都是通过文章来理解贯通的,所以在计算机开发中对于技术的应用对敲代码;对于抽象的知识多写文章,自然而然的就懂了。
    这里写图片描述

    关于七层模型的介绍

    七层模型,也称为OSI(Open System Interconnection)参考模型,是国际标准化组织(ISO)制定的一个用于计算机或通讯系统间互联的标准体系。它是一个七层的、抽象的模型体,不仅包括一系列抽象的术语或概念,也包括具体的协议。
    ISO 就是 Internationalization Standard Organization(国际标准组织)。

    起源
    看一下OSI的起源和出现过程还是挺有意思的。
    OSI的大部分设计工作实际上只是Honeywell Information System公司的一个小组完成的,小组的技术负责人是Charlie Bachman。在70年代中期,这个小组主要是为了开发一些原型系统而成立的,主要关注数据库系统的设计。
    70年代中,为了支持数据库系统的访问,需要一个结构化的分布式通信系统体系结构。于是这个小组研究了现有的一些解决方案,其中包括IBM公司的SNA(System Network Architecture)、ARPANET(Internet的前身)的协议、以及为标准化的数据库正在研究中的一些表示服务(presentation services)的相关概念,在1977年提出了一个七层的体系结构模型,他们内部称之为分布式系统体系结构(DSA)。
    与此同时,1977年英国标准化协会向国际标准化组织(ISO)提议,为了定义分布处理之间的通信基础设施,需要一个标准的体系结构。结果,ISO就开放系统互联(OSI)问题成立了一个专委会(TC 97, Subcomittee 16),指定由美国国家标准协会(ANSI)开发一个标准草案,在专委会第一次正式会议之前提交。Bachman 参加了ANSI早期的会议,并提交了他的七层模型,这个模型就成了提交ISO专委会的唯一的一份草案。
    1978年3月,在ISO的OSI专委会在华盛顿召开的会议上,与会专家很快达成了共识,认为这个分层的体系结构能够满足开放式系统的大多数需求,而且具有可扩展的能力,能够满足新的需求。于是,1978年发布了这个临时版本,1979年稍作细化之后,成了最终的版本。所以,OSI模型和1977年DSA模型基本相同。

    模型优点

    建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来:服务说明某一层为上一层提供一些什么功能,接口说明上一层如何使用下层的服务,而协议涉及如何实现本层的服务;这样各层之间具有很强的独立性,互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的,只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。网络七层的划分也是为了使网络的不同功能模块(不同层次)分担起不同的职责,从而带来如下好处:   
    ● 减轻问题的复杂程度,一旦网络发生故障,可迅速定位故障所处层次,便于查找和纠错;   
    ● 在各层分别定义标准接口,使具备相同对等层的不同网络设备能实现互操作,各层之间则相对独立,一种高层协议可放在多种低层协议上运行;   
    ● 能有效刺激网络技术革新,因为每次更新都可以在小范围内进行,不需对整个网络动大手术;   
    ● 便于研究和教学。

    详细介绍

    OSI中的上面4层(应用层、表示层、会话层、传输层)为高层,定义了程序的功能;下面3层(网络层、数据链路层、物理层)为低层,主要是处理面向网络的端到端数据流。

    有一张网络图,我觉得总结的很好:

    这里写图片描述

    应用层(Application Layer)

    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。。
    协议有:HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP等。

    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)和一个或多个公用应用服务元素(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提供一组公用的应用服务,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。

    表示层(Presentation Layer)

    数据的表示、安全、压缩。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。
    格式有:JPEG、ASCll、DECOIC、加密格式等。

    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,表示层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。

    会话层(Session Layer)

    建立、管理、终止会话,对应主机进程,指本地主机与远程主机正在进行的会话。
    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)。

    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。   

    你可能常常听到有人把会话层称作网络通信的“交通警察”。当通过拨号向你的 ISP (因特网服务提供商)请求连接到因特网时,ISP 服务器上的会话层向你与你的 PC 客户机上的会话层进行协商连接。若你的电话线偶然从墙上插孔脱落时,你终端机上的会话层将检测到连接中断并重新发起连接。会话层通过决定节点通信的优先级和通信时间的长短来设置通信期限。

    传输层(Transport Layer)

    定义传输数据的协议端口号,以及流控和差错校验。
    协议有:TCP UDP等,数据包一旦离开网卡即进入网络传输层。

    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。

    O S I 模型中最重要的一层。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1 5 0 0 字节的数据包。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 T C P / I P 协议套中的T C P (传输控制协议),另一项传输层服务是I P X / S P X 协议集的S P X (序列包交换)。

    网络层(Network Layer)

    进行逻辑地址寻址,实现不同网络之间的路径选择。
    协议有:ICMP IGMP IP(IPV4 IPV6) ARP RARP等。

    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。

    O S I 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。在网络中,“路由”是基于编址方案、使用模式以及可达性来指引数据的发送。
      
    网络层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D L L提供的可靠传输服务。   

    网络层用于本地L A N网段之上的计算机系统建立通信,它之所以可以这样做,是因为它有自己的路由地址结构,这种结构与第二层机器地址是分开的、独立的。这种协议称为路由或可路由协议。路由协议包括I P、N o v e l l公司的I P X以及A p p l e Ta l k协议。   

    网络层是可选的,它只用于当两个计算机系统处于不同的由路由器分割开的网段这种情况,或者当通信应用要求某种网络层或传输层提供的服务、特性或者能力时。例如,当两台主机处于同一个L A N网段的直接相连这种情况,它们之间的通信只使用L A N的通信机制就可以了(即OSI 参考模型的一二层)。

    建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能。(由底层网络定义协议)
    将比特组合成字节进而组合成帧,用MAC地址访问介质,错误发现但不能纠正。

    数据链路层协议的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。

    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。

    OSI模型的第二层,它控制网络层与物理层之间的通信。它的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。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,它也不关心是否正在运行 Wo r d 、E x c e l 或使用I n t e r n e t 。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(DataLinkLayer):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(Frame)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。

    物理层(Physical Layer)

    建立、维护、断开物理连接。(由底层网络定义协议)

    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,到达目的地后在转化为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。

    O S I 模型的最低层或第一层,该层包括物理连网媒介,如电缆连线连接器。物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。在你的桌面P C 上插入网络接口卡,你就建立了计算机连网的基础。换言之,你提供了一个物理层。尽管物理层不提供纠错服务,但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率。网络物理问题,如电线断开,将影响物理层。   用户要传递信息就要利用一些物理媒体,如双绞线、同轴电缆等,但具体的物理媒体并不在OSI的7层之内,有人把物理媒体当做第0层,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、功能和过程特性。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比特。

    补充知识

    一个设备工作在哪一层,关键看它工作时利用哪一层的数据头部信息。网桥工作时,是以MAC头部来决定转发端口的,因此显然它是数据链路层的设备。
    具体说:
    物理层:网卡,网线,集线器,中继器,调制解调器
    数据链路层:网桥,交换机
    网络层:路由器
    网关工作在第四层传输层及其以上。
    集线器是物理层设备,采用广播的形式来传输信息。
    交换机就是用来进行报文交换的机器。多为链路层设备(二层交换机),能够进行地址学习,采用存储转发的形式来交换报文.。
    路由器的一个作用是连通不同的网络,另一个作用是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的近路,能大大提高通信速度,减轻网络系统通信负荷,节约网络系统资源,提高网络系统畅通率。

    交换机和路由器的区别

    交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条总线上,控制电路收到数据包以后,处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口,目的MAC若不存在则广播到所有的端口,接收端口回应后交换机会“学习”新的地址,并把它添加入内部MAC地址表中。

    使用交换机也可以把网络“分段”,通过对照MAC地址表,交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发,可以有效的隔离广播风暴,减少误包和错包的出现,避免共享冲突。

    交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段,连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽,无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时,节点B可同时向节点C发送数据,而且这两个传输都享有网络的全部带宽,都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机,那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps=20Mbps,而使用10Mbps的共享式HUB时,一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。

    总之,交换机是一种基于MAC地址识别,能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址,并把其存放在内部地址表中,通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接由源地址到达目的地址。

    从过滤网络流量的角度来看,路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络物理层,从物理上划分网段的交换机不同,路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。例如,一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段,只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包,路由器都会重新计算其校验值,并写入新的物理地址。因此,使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。但是,对于那些结构复杂的网络,使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。

    集线器与路由器在功能上有什么不同?

    首先说HUB,也就是集线器。它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。而交换机(又名交换式集线器)作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别:集线器采用的式共享带宽的工作方式,而交换机是独享带宽。这样在机器很多或数据量很大时,两者将会有比较明显的。而路由器与以上两者有明显区别,它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径。路由器是产生于交换机之后,就像交换机产生于集线器之后,所以路由器与交换机也有一定联系,不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。

    总的来说,路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面:

    (1)工作层次不同
    最初的的交换机是工作在数据链路层,而路由器一开始就设计工作在网络层。由于交换机工作在数据链路层,所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在网络层,可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。

    (2)数据转发所依据的对象不同
    交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用IP地址来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的,描述的是设备所在的网络。MAC地址通常是硬件自带的,由网卡生产商来分配的,而且已经固化到了网卡中去,一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。

    (3)传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域
    由交换机连接的网段仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播,在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域,广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能,也可以分割广播域,但是各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流仍然需要路由器。

    (4)路由器提供了防火墙的服务
    路由器仅仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送,从而可以防止广播风暴。

    资料来源:

    百度百科:七层模型

    TCP/IP四层模型和OSI七层模型的概念

    OSI七层模型详解

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  • OSI网络七层结构是什么?

    千次阅读 2007-03-08 16:27:00
    OSI七层模型介绍 OSI是一个开放性的通行系统互连参考模型,他是一个定义的非常好的协议规范。OSI模型有7层结构,每层都可以有几个子层。下面我简单的介绍一下这7层及其功能。 OSI的7层从上到下分别是 7 应用层 6 ...
    OSI七层模型介绍 
    
    OSI是一个开放性的通行系统互连参考模型,他是一个定义的非常好的协议规范。OSI模型有7层结构,每层都可以有几个子层。下面我简单的介绍一下这7层及其功能。

    OSI的7层从上到下分别是

    7 应用层
    6 表示层
    5 会话层
    4 传输层
    3 网络层
    2 数据链路层
    1 物理层

    其中高层,既7、6、5、4层定义了应用程序的功能,下面3层,既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。下面我给大家介绍一下这7层的功能:

    (1)应用层:与其他计算机进行通讯的一个应用,它是对应应用程序的通信服务的。例如,一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码,从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是,如果添加了一个传输文件的选项,那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例:telnet,HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。

    (2)表示层:这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如,FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。如果选择二进制,那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASII格式,发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。示例:加密,ASII等。

    (3)会话层:他定义了如何开始、控制和结束一个会话,包括对多个双向小时的控制和管理,以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用,从而使表示层看到的数据是连续的,在某些情况下,如果表示层收到了所有的数据,则用数据代表表示层。示例:RPC,SQL等。

    (4)传输层:这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议,及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用,还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例:TCP,UDP,SPX。

    (5)网络层:这层对端到端的包传输进行定义,他定义了能够标识所有结点的逻辑地址,还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质,网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例:IP,IPX等。

    (6)数据链路层:他定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的歌种介质有关。示例:ATM,FDDI等。

    (7)物理层:OSI的物理层规范是有关传输介质的特性标准,这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。连接头、针、针的使用、电流、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例:Rj45,802.3等。

    OSI分层的优点:

    (1)人们可以很容易的讨论和学习协议的规范细节。

    (2)层间的标准接口方便了工程模块化。

    (3)创建了一个更好的互连环境。

    (4)降低了复杂度,使程序更容易修改,产品开发的速度更快。

    (5)每层利用紧邻的下层服务,更容易记住个层的功能。

    大多数的计算机网络都采用层次式结构,即将一个计算机网络分为若干层次,处在高层次的系统仅是利用较低层次的系统提供的接口和功能,不需了解低层实现该功能所采用的算法和协议;较低层次也仅是使用从高层系统传送来的参数,这就是层次间的无关性。因为有了这种无关性,层次间的每个模块可以用一个新的模块取代,只要新的模块与旧的模块具有相同的功能和接口,即使它们使用的算法和协议都不一样。

    网络中的计算机与终端间要想正确的传送信息和数据,必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则,这种约定或规则称做协议。网络协议主要有三个组成部分:

    1、语义:

    是对协议元素的含义进行解释,不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。例如需要发出何种控制信息、完成何种动作及得到的响应等。

    2、语法:

    将若干个协议元素和数据组合在一起用来表达一个完整的内容所应遵循的格式,也就是对信息的数据结构做一种规定。例如用户数据与控制信息的结构与格式等。

    3、时序:

    对事件实现顺序的详细说明。例如在双方进行通信时,发送点发出一个数据报文,如果目标点正确收到,则回答源点接收正确;若接收到错误的信息,则要求源点重发一次。

    70年代以来,国外一些主要计算机生产厂家先后推出了各自的网络体系结构,但它们都属于专用的。
    为使不同计算机厂家的计算机能够互相通信,以便在更大的范围内建立计算机网络,有必要建立一个国际范围的网络体系结构标准。

    国际标准化组织ISO 于1981年正式推荐了一个网络系统结构----七层参考模型,叫做开放系统互连模型(Open System Interconnection,OSI)。由于这个标准模型的建立,使得各种计算机网络向它靠拢, 大大推动了网络通信的发展。

    OSI 参考模型将整个网络通信的功能划分为七个层次,见图1。它们由低到高分别是物理层(PH)、链路层(DL)、网络层(N)、传输层(T)、会议层(S)、表示层(P)、应用层(A)。每层完成一定的功能,每层都直接为其上层提供服务,并且所有层次都互相支持。第四层到第七层主要负责互操作性,而一层到三层则用于创造两个网络设备间的物理连接.

    1.物理层

    物理层是OSI的第一层,它虽然处于最底层,却是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备,为数据传输提供可靠的环境。

    1.1媒体和互连设备

    物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。通信用的互连设备指DTE和DCE间的互连设备。DTE既数据终端设备,又称物理设备,如计算机、终端等都包括在内。而DCE则是数据通信设备或电路连接设备,如调制解调器等。数据传输通常是经过DTE——DCE,再经过DCE——DTE的路径。互连设备指将DTE、DCE连接起来的装置,如各种插头、插座。LAN中的各种粗、细同轴电缆、T型接、插头,接收器,发送器,中继器等都属物理层的媒体和连接器。

    1.2物理层的主要功能

    1.2.1为数据端设备提供传送数据的通路,数据通路可以是一个物理媒体,也可以是多个物理媒体连接而成.一次完整的数据传输,包括激活物理连接,传送数据,终止物理连接.所谓激活,就是不管有多少物理媒体参与,都要在通信的两个数据终端设备间连接起来,形成一条通路.

    1.2.2传输数据.物理层要形成适合数据传输需要的实体,为数据传送服务.一是要保证数据能在其上正确通过,二是要提供足够的带宽(带宽是指每秒钟内能通过的比特(BIT)数),以减少信道上的拥塞.传输数据的方式能满足点到点,一点到多点,串行或并行,半双工或全双工,同步或异步传输的需要.

    1.3物理层的一些重要标准

    物理层的一些标准和协议早在OSI/TC97/C16 分技术委员会成立之前就已制定并在应用了,OSI也制定了一些标准并采用了一些已有的成果.下面将一些重要的标准列出,以便读者查阅.ISO2110:称为"数据通信----25芯DTE/DCE接口连接器和插针分配".它与EIA(美国电子工
    业协会)的"RS-232-C"基本兼容。ISO2593:称为"数据通信----34芯DTE/DCE----接口连接器和插针分配"。ISO4092:称为"数据通信----37芯DTE/DEC----接口连接器和插针分配".与EIARS-449兼容。CCITT V.24:称为"数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备之间的接口电路定义表".其功能与EIARS-232-C及RS-449兼容于100序列线上.

    2.数据链路层

    数据链路可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终端设备间的数据通信提供传输媒体及其连接.媒体是长期的,连接是有生存期的.在连接生存期内,收发两端可以进行不等的一次或多次数据通信.每次通信都要经过建立通信联络和拆除通信联络两过程.这种建立起来的数据收发关系就叫作数据链路.而在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错,为了弥补物理层上的不足,为上层提供无差错的数据传输,就要能对数据进行检错和纠错.数据链路的建立,拆除,对数据的检错,纠错是数据链路层的基本任务。

    2.1链路层的主要功能

    链路层是为网络层提供数据传送服务的,这种服务要依靠本层具备的功能来实现。链路层应具备如下功能:

    2.1.1链路连接的建立,拆除,分离。

    2.1.2帧定界和帧同步。链路层的数据传输单元是帧,协议不同,帧的长短和界面也有差别,但无论如何必须对帧进行定界。

    2.1.3顺序控制,指对帧的收发顺序的控制。

    2.1.4差错检测和恢复。还有链路标识,流量控制等等.差错检测多用方阵码校验和循环码校验来检测信道上数据的误码,而帧丢失等用序号检测.各种错误的恢复则常靠反馈重发技术来完成。

    2.2数据链路层的主要协议

    数据链路层协议是为发对等实体间保持一致而制定的,也为了顺利完成对网络层的服务。主要协议如下:

    2.2.1ISO1745--1975:"数据通信系统的基本型控制规程".这是一种面向字符的标准,利用10个控制字符完成链路的建立,拆除及数据交换.对帧的收发情况及差错恢复也是靠这些字符来完成.ISO1155, ISO1177, ISO2626, ISO2629等标准的配合使用可形成多种链路控制和数据传输方式.

    2.2.2ISO3309--1984:称为"HDLC 帧结构".ISO4335--1984:称为"HDLC 规程要素 ".ISO7809--1984:称为"HDLC 规程类型汇编".这3个标准都是为面向比特的数据传输控制而制定的.有人习惯上把这3个标准组合称为高级链路控制规程.

    2.2.3ISO7776:称为"DTE数据链路层规程".与CCITT X.25LAB"平衡型链路访问规程"相兼容.

    2.3链路层产品

    独立的链路产品中最常见的当属网卡,网桥也是链路产品。MODEM的某些功能有人认为属于链路层,对些还有争议.数据链路层将本质上不可靠的传输媒体变成可靠的传输通路提供给网络层。在IEEE802.3情况下,数据链路层分成了两个子层,一个是逻辑链路控制,另一个是媒体访问控制。下图所示为IEEE802.3LAN体系结构。

    AUI=连接单元接口 PMA=物理媒体连接
    MAU=媒体连接单元 PLS=物理信令
    MDI=媒体相关接口

    3.网络层

    网络层的产生也是网络发展的结果.在联机系统和线路交换的环境中,网络层的功能没有太大意义.当数据终端增多时.它们之间有中继设备相连.此时会出现一台终端要求不只是与唯一的一台而是能和多台终端通信的情况,这就是产生了把任意两台数据终端设备的数据链接起来的问题,也就是路由或者叫寻径.另外,当一条物理信道建立之后,被一对用户使用,往往有许多空闲时间被浪费掉.人们自然会希望让多对用户共用一条链路,为解决这一问题就出现了逻辑信道技术和虚拟电路技术.

    3.1网络层主要功能

    网络层为建立网络连接和为上层提供服务,应具备以下主要功能:

    3.1.1路由选择和中继.

    3.1.2激活,终止网络连接.

    3.1.3在一条数据链路上复用多条网络连接,多采取分时复用技术 .

    3.1.4差错检测与恢复.

    3.1.5排序,流量控制.

    3.1.6服务选择.

    3.1.7网络管理.

    3.2网络层标准简介

    网络层的一些主要标准如下:

    3.2.1 ISO.DIS8208:称为"DTE用的X.25分组级协议"

    3.2.2 ISO.DIS8348:称为"CO 网络服务定义"(面向连接)

    3.2.3 ISO.DIS8349:称为"CL 网络服务定义"(面向无连接)

    3.2.4 ISO.DIS8473:称为"CL 网络协议"

    3.2.5 ISO.DIS8348:称为"网络层寻址"

    3.2.6 除上述标准外,还有许多标准。这些标准都只是解决网络层的部分功能,所以往往需要在网络层中同时使用几个标准才能完成整个网络层的功能.由于面对的网络不同,网络层将会采用不同的标准组合.

    在具有开放特性的网络中的数据终端设备,都要配置网络层的功能.现在市场上销售的网络硬设备主要有网关和路由器.

    4.传输层

    传输层是两台计算机经过网络进行数据通信时,第一个端到端的层次,具有缓冲作用。当网络层服务质量不能满足要求时,它将服务加以提高,以满足高层的要求;当网络层服务质量较好时,它只用很少的工作。传输层还可进行复用,即在一个网络连接上创建多个逻辑连接。 传输层也称为运输层.传输层只存在于端开放系统中,是介于低3层通信子网系统和高3层之间的一层,但是很重要的一层.因为它是源端到目的端对数据传送进行控制从低到高的最后一层.

    有一个既存事实,即世界上各种通信子网在性能上存在着很大差异.例如电话交换网,分组交换网,公用数据交换网,局域网等通信子网都可互连,但它们提供的吞吐量,传输速率,数据延迟通信费用各不相同.对于会话层来说,却要求有一性能恒定的界面.传输层就承担了这一功能.它采用分流/合流,复用/介复用技术来调节上述通信子网的差异,使会话层感受不到.

    此外传输层还要具备差错恢复,流量控制等功能,以此对会话层屏蔽通信子网在这些方面的细节与差异.传输层面对的数据对象已不是网络地址和主机地址,而是和会话层的界面端口.上述功能的最终目的是为会话提供可靠的,无误的数据传输.传输层的服务一般要经历传输连接建立阶段,数据传送阶段,传输连接释放阶段3个阶段才算完成一个完整的服务过程.而在数据传送阶段又分为一般数据传送和加速数据传送两种。传输层服务分成5种类型.基本可以满足对传送质量,传送速度,传送费用的各种不同需要.传输层的协议标准有以下几种:

    4.1 ISO8072:称为"面向连接的传输服务定义"

    4.2 ISO8072:称为"面向连接的传输协议规范"

    5.会话层
    会话层提供的服务可使应用建立和维持会话,并能使会话获得同步。会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。会话层,表示层,应用层构成开放系统的高3层,面对应用进程提供分布处理,对话管理,信息表示,恢复最后的差错等.

    会话层同样要担负应用进程服务要求,而运输层不能完成的那部分工作,给运输层功能差距以弥补.主要的功能是对话管理,数据流同步和重新同步。要完成这些功能,需要由大量的服务单元功能组合,已经制定的功能单元已有几十种.现将会话层主要功能介绍如下.

    5.1为会话实体间建立连接。为给两个对等会话服务用户建立一个会话连接,应该做如下几项工作:

    5.1.1将会话地址映射为运输地址

    5.1.2选择需要的运输服务质量参数(QOS)

    5.1.3对会话参数进行协商

    5.1.3识别各个会话连接

    5.1.4传送有限的透明用户数据

    5.2数据传输阶段

    这个阶段是在两个会话用户之间实现有组织的,同步的数据传输.用户数据单元为SSDU,而协议数据单元为SPDU.会话用户之间的数据传送过程是将SSDU转变成SPDU进行的.

    5.3连接释放

    连接释放是通过"有序释放","废弃","有限量透明用户数据传送"等功能单元来释放会话连接的.会话层标准为了使会话连接建立阶段能进行功能协商,也为了便于其它国际标准参考和引用,定义了12种功能单元.各个系统可根据自身情况和需要,以核心功能服务单元为基础,选配其他功能单元组成合理的会话服务子集.会话层的主要标准有"DIS8236:会话服务定义"和"DIS8237:会话协议规范".

    6.表示层

    表示层的作用之一是为异种机通信提供一种公共语言,以便能进行互操作。这种类型的服务之所以需要,是因为不同的计算机体系结构使用的数据表示法不同。例如,IBM主机使用EBCDIC编码,而大部分PC机使用的是ASCII码。在这种情况下,便需要会话层来完成这种转换。

    通过前面的介绍,我们可以看出,会话层以下5层完成了端到端的数据传送,并且是可靠,无差错的传送.但是数据传送只是手段而不是目的,最终是要实现对数据的使用.由于各种系统对数据的定义并不完全相同,最易明白的例子是键盘,其上的某些键的含义在许多系统中都有差异.这自然给利用其它系统的数据造成了障碍.表示层和应用层就担负了消除这种障碍的任务.

    对于用户数据来说,可以从两个侧面来分析,一个是数据含义被称为语义,另一个是数据的表示形式,称做语法.像文字,图形,声音,文种,压缩,加密等都属于语法范畴.表示层设计了3类15种功能单位,其中上下文管理功能单位就是沟通用户间的数据编码规则,以便双方有一致的数据形式,能够互相认识.ISO表示层为服务,协议,文本通信符制定了DP8822,DP8823,DIS6937/2等一系列标准.

    7.应用层

    应用层向应用程序提供服务,这些服务按其向应用程序提供的特性分成组,并称为服务元素。有些可为多种应用程序共同使用,有些则为较少的一类应用程序使用。应用层是开放系统的最高层,是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时,完成一系列业务处理所需的服务.其服务元素分为两类:公共应用服务元素CASE和特定应用服务元素SASE.CASE提供最基本的服务,它成为应用层中任何用户和任何服务元素的用户,主要为应用进程通信,分布系统实现提供基本的控制机制.特定服务SASE则要满足一些特定服务,如文卷传送,访问管理,作业传送,银行事务,订单输入等.

    这些将涉及到虚拟终端,作业传送与操作,文卷传送及访问管理,远程数据库访问,图形核心系统,开放系统互连管理等等.应用层的标准有DP8649"公共应用服务元素",DP8650"公共应用服务元素用协议",文件传送,访问和管理服务及协议.

    讨论:OSI七层模型是一个理论模型,实际应用则千变万化,因此更多把它作为分析、评判各种网络技术的依据;对大多数应用来说,只将它的协议族(即协议堆栈)与七层模型作大致的对应,看看实际用到的特定协议是属于七层中某个子层,还是包括了上下多层的功能。

    这样分层的好处有:

    1.使人们容易探讨和理解协议的许多细节。

    2.在各层间标准化接口,允许不同的产品只提供各层功能的一部分,(如路由器在一到三层),或者只提供协议功能的一部分。(如Win95中的Microsoft TCP/IP)

    3. 创建更好集成的环境。

    4. 减少复杂性,允许更容易编程改变或快速评估。

    5. 用各层的headers和trailers排错。

    6.较低的层为较高的层提供服务。

    7. 把复杂的网络划分成为更容易管理的层。
    参考资料: http://bbs.cfanclub.net/dispbbs.asp?boardID=7&ID=449079 
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  • TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型,是一种通信协议...而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为: ●应用层:

     

     一、OSI参考模型和TCP/IP协议模型的定义

     

            OSI(Open System Interconnection),开放式系统互联参考模型 ,它把网络协议从逻辑上分为了7层。每一层都有相关、相对应的物理设备,比如常规的路由器是三层交换设备,常规的交换机是二层交换设备。这7层是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

     

     

            TCP/IP协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol),传输控制协议/因特网互联协议,又名网络通讯协议,是Internet最基本的协议,由网络层的IP协议和传输层TCP协议组成。TCP/IP协议定义了电子设备如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。采用了4层的层级结构,每一层都呼叫一下层所提供的协议来完成自己的需求。这4层是:网络接口层、网络层、传输层、应用层。

     


             ●应用层:应用程序间沟通的层,如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等。

             ●传输层:在此层中,它提供了节点间的数据传送服务,如传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)等,TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中,这一层负责传送数据,并且确定数据已被送达并接收。

             ●互连网络层:负责提供基本的数据封包传送功能,让每一块数据包都能够到达目的主机(但不检查是否被正确接收),如网际协议(IP)。

            ●网络接口层:对实际的网络媒体的管理,定义如何使用实际网络(如Ethernet、Serial Line等)来传送数据。

     

     二、ISO/OSI参考模型和TCP/IP协议模型的对应关系

        三、总结

     

             ISO/OSI参考模型与TCP/IP协议模型比较:


            相同点:1、都有应用层、传输层、网络层。 2、都是下层服务上层。

            不同点:1、层数不同。 2、模型与协议出现的次序不同,TCP/IP先有协议,后有模型(出 现早),ISO/OSI先有模型,后有协议(出现晚)。搜索

     

    参考资料:

    TCP/IP模型:http://blog.csdn.net/guoping16/article/details/6584304

    TCP/IP协议:http://baike.baidu.com/view/7649.htm

    网络七层协议:http://baike.sogou.com/v3164840.htm

    OSI七层模型:http://baike.baidu.com/view/547338.htm

     

     

     

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