TCP/IP 5 層和 OSI 7層參考模型詳解

                      TCP/IP 5 層和 OSI 7層參考模型詳解

爲了更好地促進互聯網絡的研究和發展,國際標準化組織ISO制定了網絡互連的七層框架的一個參考模型,稱爲開放系統互連參考模型,簡稱OSI/RM(Open System Internetwork Reference Model)。 OSI參考模型是一個具有7層協議結構的開放系統互連模型,是由國際標準化組織在20世紀80年代早期制定的一套普遍適用的規範集合,使全球範圍的計算機可進行開放式通信。 OSI考模型是一個具有七層結構的體系模型。發送和接收信息所涉及的內容和相應的設備稱爲實體。OSI的每一層都包含多個實體,處於同一層的實體稱爲對等實體。 OSI考不同的功能,每一層的功能都以協議形式正規描述,協議定義了某層同遠方一個對等層通信所使用的一套規則和約定。每一層向相鄰上層提供一套確定的服務,並且使用與之相鄰的下層所提供的服務。從概念上來講,每一層都與一個遠方對等層通信,但實際上該層所產生的協議信息單元是藉助於相鄰下層所提供的服務傳送的。因此,對等層之間的通信稱爲虛擬通信。

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(1)物理層

提供爲建立、維護和拆除物理鏈路所需的機械、電氣功能和規程的特性;提供有關在傳輸介質上傳輸非結構的位流及物理鏈路故障檢測指示。

物理層保證在通信信道上傳輸比特流。傳輸媒體可以使同軸電纜、光纖、通信衛星和微波等。

物理層協議被設計來控制傳輸媒體,以提供傳輸媒體對計算機系統的獨立性。

物理層協議規定傳輸媒體本身及與機器相連接的機械和電氣接口。這些接口和傳輸媒體必須保證發送和接收信號的一致性,即發送的信號是“1”時,接收的信號也必須是“1”,反之亦然。

(2)數據鏈路層

數據鏈路層負責在兩個相鄰結點間的線路上,無差錯地傳送以幀爲單位的數據,並進行流量控制,數據鏈路層加強物理層原始比特流的傳輸功能,使之對網絡呈現爲一條無差錯鏈路。

物理層只負責傳輸和接收比特流,並不關心它的意義和結構。數據鏈路層把數據分裝在不同的數據幀中發送,並處理接收端送回的確認幀。

因此,數據鏈路層通過在幀的開頭和結尾附加上特殊的二進制編碼來產生和識別幀界。

另外,數據鏈路層必須保證傳輸和接收的數據幀的正確性,以及發送和接收速度的匹配。

因此數據鏈路層協議還完成流量控制和差錯處理工作。

(3)網絡層

爲傳輸層實體提供端到端的交換網絡數據的傳送功能。網絡層完成對通信子網的運行控制。它負責選擇從發送端傳輸數據包到達接收端的路由,另外,網絡層還負責通信子網中的分組、擁塞控制和記賬等。

路由選擇方法通常有兩種,即固定路由選擇和根據網絡負載情況的動態路由選擇。

在廣播式網絡中,例如以太網,由於不存在路由選擇問題,因此其網絡層功能較弱或根本不存在。

網絡層協議有面向連接和無連接兩種服務,它們分別向高層提供連接方式的和無連接方式的網絡服務。

(4)傳輸層

傳輸層爲OSI網絡體系結構中最核心的一層,它把實際使用的通信子網與高層應用分開,提供發送端和接收端之間的高可靠、低成本的數據傳輸。

傳輸層協議爲會話層提供面向連接的和無連接的兩種傳輸服務。

爲了提供性能可靠和價格合理地傳輸數據,傳輸層協議必須完成尋找接收端用戶地址、提供面向連接服務時的建立連接、拆除連接以及流量控制和多路複用等工作。

在這一層信息的傳送單位是報文段。

(5)會話層

會話層爲彼此合作的實體提供建立、維護和結束會話連接的功能;完成通信進程的邏輯名字和物理名字間的對應;提供會話管理。

會話層使用傳輸層提供的可靠的端到端通信服務,並增加一些用戶所需要的附加功能和建立不同機器上的用戶之間的會話聯繫。

會話層協議爲表示層提供同步服務,使得低層協議在發生了某種錯誤之後,會話層協議能返回到一個已知狀態。

另外,會話層還爲表示層提供活動管理功能。這裏,活動是一個由用戶確定的具有邏輯意義的信息單位。

會話層協議的另一個重要功能是數據交換。

(6)表示層

表示層完成被傳輸數據的表示的解釋工作,包括數據轉換、數據加密和數據壓縮等。

表示層協議的主要功能有爲用戶提供執行會話層服務原語的手段,提供描述負載數據結構的方法,管理當前所需的數據結構集,完成數據的內部格式與外部格式間的轉換。

(7)應用層

應用層確定進程之間通信的性質,以滿足用戶需要,以及提供網絡與用戶應用軟件之間的接口服務,包含用戶普遍需要的應用服務。
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數據封裝過程

封裝:

應用層:發送數據---------表示層:數據格式轉換,加密,壓縮等----------會話層:建立連接-----------傳輸層:差錯校驗,流量控制,TCP/UDP傳輸,添加端口號信息(源端口,目標端口)+數據------------網絡層:分組,數據包(IP地址+數據)--------數據鏈路層:幀(幀頭(幀頭包含Mac地址)+幀數據)------------物理層:比特流(0,1)

解封裝:

物理層:比特流(0,1)---------數據鏈路層:幀(幀頭(幀頭包含Mac地址)+幀數據)--------網絡層:分組,數據包(IP地址+數據)-------傳輸層:差錯校驗,流量控制等;UDP/TCP(傳送和接收端口信息+數據)---------會話層:建立連接-----------表示層:數據格式轉換,解密,解壓縮等-----------應用層:接收的數據
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