osi 七层

七层模型OSI

　　七层模型，亦称做OSI（Open System Interconnection）。参考模型是国际标准化组织（ISO）指定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系，一般称为OSI参考模型或者七层模型。

　　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。

起源

　　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 [1]  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。

分层

 

　　网络中的七层协议为：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。那么介绍一下在网络七层协议中传输数据时的工作原理是：
在数据的实际传输中，发送方将数据送到自己的应用层，加上该层的控制信息后传给表示层；表示层如法炮制，再将数据加上自己的标识传给会话层；以此类推，每一层都在收到的数据上加上本层的控制信息并传给下一层；最后到达物理层时,数据通过实际的物理媒体传到接收方。接收端则执行与发送端相反的操作，由下往上，将逐层标识去掉，重新还原成最初的数据。由此可见,数据通讯双方在对等层必须采用相同的协议，定义同一种数据标识格式，这样才可能保证数据的正确传输。

　　这个模型学了好多次，总是记不住。今天又看了一遍，发现用历史推演的角度去看问题会更有逻辑，更好记。本文不一定严谨，可能有错漏，主要是抛砖引玉，帮助记性不好的人。总体来说，OSI模型是从底层往上层发展出来的。

物理层（以二进制数据形式在物理媒体上传输数据）

　　建立、维护、断开物理连接。（由底层网络定义协议）

　　TCP/IP 层级模型结构，应用层之间的协议通过逐级调用传输层（Transport layer）、网络层（Network Layer）和物理数据链路层（Physical Data Link）而可以实现应用层的应用程序通信互联。

　　应用层需要关心应用程序的逻辑细节，而不是数据在网络中的传输活动。应用层其下三层则处理真正的通信细节。在 Internet 整个发展过程中的所有思想和着重点都以一种称为 RFC（Request For Comments）的文档格式存在。针对每一种特定的 TCP/IP 应用，有相应的 RFC文档。

　　一些典型的 TCP/IP 应用有 FTP、Telnet、SMTP、SNTP、REXEC、TFTP、LPD、SNMP、NFS、INETD 等。RFC 使一些基本相同的 TCP/IP 应用程序实现了标准化，从而使得不同厂家开发的应用程序可以互相通信

　　科学家要解决的第一个问题是，两个硬件之间怎么通信。具体就是一台发些比特流，然后另一台能收到。于是，科学家发明了物理层：

　　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。

 

数据链路层（传输有地址的帧以及错误检测功能）

　　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。

　　现在通过电线我能发数据流了，但是，我还希望通过无线电波，通过其它介质来传输。然后我还要保证传输过去的比特流是正确的，要有纠错功能。

于是，发明了数据链路层：

　　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。

网络层（为数据包选择路由）

　　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）

　　如果我有多台计算机，怎么找到我要发的那台？或者，A要给F发信息，中间要经过B，C，D,E，但是中间还有好多节点如K.J.Z.Y。我怎么选择最佳路径？这就是路由要做的事。

　　于是，发明了网络层。即路由器，交换机那些具有寻址功能的设备所实现的功能。这一层定义的是IP地址，通过IP地址寻址。所以产生了IP协议。

 

传输层（提供端对端的接口协议，TCP、OCP等）

　　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，数据包一旦离开网卡即进入网络传输层

　　

　　现在我能发正确的发比特流数据到另一台计算机了，但是当我发大量数据时候，可能需要好长时间，例如一个视频格式的，网络会中断好多次（事实上，即使有了物理层和数据链路层，网络还是经常中断，只是中断的时间是毫秒级别的）。那么，我还须要保证传输大量文件时的准确性。于是，我要对发出去的数据进行封装。就像发快递一样，一个个地发。

例如TCP，是用于发大量数据的，我发了1万个包出去，另一台电脑就要告诉我是否接受到了1万个包，如果缺了3个包，就告诉我是第1001，234，8888个包丢了，那我再发一次。这样，就能保证对方把这个视频完整接收了。

例如UDP，是用于发送少量数据的。我发20个包出去，一般不会丢包，所以，我不管你收到多少个。在多人互动游戏，也经常用UDP协议，因为一般都是简单的信息，而且有广播的需求。如果用TCP，效率就很低，因为它会不停地告诉主机我收到了20个包，或者我收到了18个包，再发我两个！如果同时有1万台计算机都这样做，那么用TCP反而会降低效率，还不如用UDP，主机发出去就算了，丢几个包你就卡一下，算了，下次再发包你再更新。

 

会话层（解除与建立与别的接口的联系）

　　建立、管理、终止会话。（在五层模型里面已经合并到了应用层）对应主机进程，指本地主机与远程主机正在进行的会话

　　现在我们已经保证给正确的计算机，发送正确的封装过后的信息了。但是用户级别的体验好不好？难道我每次都要调用TCP去打包，然后调用IP协议去找路由，自己去发？当然不行，所以我们要建立一个自动收发包，自动寻址的功能。

　　于是，发明了会话层。会话层的作用就是建立和管理应用程序之间的通信

 

表示层（数据格式化，代码转换，数据加密）

　　数据的表示、安全、压缩。（在五层模型里面已经合并到了应用层）格式有，JPEG、ASCll、EBCDIC、加密格式等。

　　现在我能保证应用程序自动收发包和寻址了。但是我要用Linux给window发包，两个系统语法不一致，就像安装包一样，exe是不能在linux下用的，shell在window下也是不能直接运行的。于是需要表示层（presentation），帮我们解决不同系统之间的通信语法问题。

 

应用层（文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端）

　　网络服务与最终用户的一个接口。协议有：HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP。传输的数据根据应用层的协议进行服务。

 

引用OSI七层模型: