OSI模型設(shè)計(jì)

開放式系統(tǒng)互聯(lián)是把網(wǎng)絡(luò)通信的工作分為7層,分別是物理層,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,傳輸層,會(huì)話層,表示層和應(yīng)用層。

意為開放式系統(tǒng)互聯(lián)。國際標(biāo)準(zhǔn)組織(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)制定了OSI(Open System Interconnection)模型。這個(gè)模型把網(wǎng)絡(luò)通信的工作分為7層,分別是物理層,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,傳輸層,會(huì)話層,表示層和應(yīng)用層。1至4層被認(rèn)為是低層，這些層與數(shù)據(jù)移動(dòng)密切相關(guān)。5至7層是高層，包含應(yīng)用程序級(jí)的數(shù)據(jù)。每一層負(fù)責(zé)一項(xiàng)具體的工作，然后把數(shù)據(jù)傳送到下一層。

學(xué)習(xí)OSI模型中最重要的事情是它實(shí)際代表什么意思。假如你是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的操作系統(tǒng)。在1層和2層工作的網(wǎng)卡將通知你什么時(shí)候有數(shù)據(jù)到達(dá)。驅(qū)動(dòng)程序處理2層幀的出口，通過它你可以得到一個(gè)發(fā)亮和閃光的3層數(shù)據(jù)包(希望是如此)。作為操作系統(tǒng)，你將調(diào)用一些常用的應(yīng)用程序處理3層數(shù)據(jù)。

如果這個(gè)數(shù)據(jù)是從下面發(fā)上來的，你知道那是發(fā)給你的數(shù)據(jù)包，或者那是一個(gè)廣播數(shù)據(jù)包(除非你同時(shí)也是一個(gè)路由器，不過，暫時(shí)不用擔(dān)心這個(gè)問題)。如果你決定保留這個(gè)數(shù)據(jù)包，你將打開它，并且取出4層數(shù)據(jù)包。如果它是TCP協(xié)議，這個(gè)TCP子系統(tǒng)將被調(diào)用并打開這個(gè)數(shù)據(jù)包，然后把這個(gè)7層數(shù)據(jù)發(fā)送給在目標(biāo)端口等待的應(yīng)用程序。這個(gè)過程就結(jié)束了。當(dāng)要對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的其它計(jì)算機(jī)做出回應(yīng)的時(shí)候，每一件事情都以相反的順序發(fā)生。7層應(yīng)用程序?qū)褦?shù)據(jù)發(fā)送給TCP協(xié)議的執(zhí)行者。

然后，TCP協(xié)議在這些數(shù)據(jù)中加入額外的文件頭。在這個(gè)方向上，數(shù)據(jù)每前進(jìn)一步體積都要大一些。TCP協(xié)議在IP協(xié)議中加入一個(gè)合法的TCP字段。然后，IP協(xié)議把這個(gè)數(shù)據(jù)包交給以太網(wǎng)。以太網(wǎng)再把這個(gè)數(shù)據(jù)作為一個(gè)以太網(wǎng)幀發(fā)送給驅(qū)動(dòng)程序。然后，這個(gè)數(shù)據(jù)通過了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這條線路中的路由器將部分地分解這個(gè)數(shù)據(jù)包以獲得3層文件頭，以便確定這個(gè)數(shù)據(jù)包應(yīng)該發(fā)送到哪里。如果這個(gè)數(shù)據(jù)包的目的地是本地以太網(wǎng)子網(wǎng)，這個(gè)操作系統(tǒng)將代替路由器為計(jì)算機(jī)進(jìn)行地址解析，并且把數(shù)據(jù)直接發(fā)送給主機(jī)。

第1層是物理層(Physical Laye)(也即OSI模型中的第一層)在課堂上經(jīng)常是被忽略的。它看起來似乎很簡單。但是，這一層的某些方面有時(shí)需要特別留意。物理層實(shí)際上就是布線、光纖、網(wǎng)卡和其它用來把兩臺(tái)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備連接在一起的東西。甚至一個(gè)信鴿也可以被認(rèn)為是一個(gè)1層設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)故障的排除經(jīng)常涉及到1層問題。我們不能忘記用五類線在整個(gè)一層樓進(jìn)行連接的傳奇故事。由于辦公室的椅子經(jīng)常從電纜線上壓過，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的情況。遺憾的是，這種故障是很常見的，而且排除這種故障需要耗費(fèi)很長時(shí)間。第2層是數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link Layer)運(yùn)行以太網(wǎng)等協(xié)議。請(qǐng)記住，我們要使這個(gè)問題簡單一些。第2層中最重要的是你應(yīng)該理解網(wǎng)橋是什么。交換機(jī)可以看成網(wǎng)橋，人們都這樣稱呼它。網(wǎng)橋都在2層工作，僅關(guān)注以太網(wǎng)上的MAC地址。如果你在談?wù)撚嘘P(guān)MAC地址、交換機(jī)或者網(wǎng)卡和驅(qū)動(dòng)程序，你就是在第2層的范疇。集線器屬于第1層的領(lǐng)域，因?yàn)樗鼈冎皇请娮釉O(shè)備，沒有2層的知識(shí)。第2層的相關(guān)問題在本網(wǎng)絡(luò)講座中有自己的一部分，因此先不詳細(xì)討論這個(gè)問題的細(xì)節(jié)。只需要知道第2層把數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制位供1層處理就可以了。第3層是網(wǎng)絡(luò)層(Network Layer)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間可能會(huì)經(jīng)過很多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路，也可能還要經(jīng)過很多通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是選擇合適的網(wǎng)間路由和交換結(jié)點(diǎn)， 確保數(shù)據(jù)及時(shí)傳送。網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)鏈路層提供的幀組成數(shù)據(jù)包，包中封裝有網(wǎng)絡(luò)層包頭，其中含有邏輯地址信息- -源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)地址的網(wǎng)絡(luò)地址。如果你在談?wù)撘粋€(gè)IP地址，那么你是在處理第3層的問題，這是“數(shù)據(jù)包”問題，而不是第2層的“幀”。IP是第3層問題的一部分，此外還有一些路由協(xié)議和地址解析協(xié)議(ARP)。有關(guān)路由的一切事情都在第3層處理。地址解析和路由是3層的重要目的。第4層是處理信息的傳輸層(Transport Layer)。第4層的數(shù)據(jù)單元也稱作數(shù)據(jù)包(packets)。但是，當(dāng)你談?wù)揟CP等具體的協(xié)議時(shí)又有特殊的叫法，TCP的數(shù)據(jù)單元稱為段(segments)而UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)單元稱為“數(shù)據(jù)報(bào)(datagrams)”。這個(gè)層負(fù)責(zé)獲取全部信息，因此，它必須跟蹤數(shù)據(jù)單元碎片、亂序到達(dá)的數(shù)據(jù)包和其它在傳輸過程中可能發(fā)生的危險(xiǎn)。理解第4層的另一種方法是，第4層提供端對(duì)端的通信管理。像TCP等一些協(xié)議非常善于保證通信的可靠性。有些協(xié)議并不在乎一些數(shù)據(jù)包是否丟失，UDP協(xié)議就是一個(gè)主要例子。第5層是會(huì)話層( Session Layer)這一層也可以稱為會(huì)晤層或?qū)υ拰?，在?huì)話層及以上的高層次中，數(shù)據(jù)傳送的單位不再另外命名，統(tǒng)稱為報(bào)文。會(huì)話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問驗(yàn)證和會(huì)話管理在內(nèi)的建立和維護(hù)應(yīng)用之間通信的機(jī)制。如服務(wù)器驗(yàn)證用戶登錄便是由會(huì)話層完成的。第6層是表示層(Presentation Layer)這一層主要解決用戶信息的語法表示問題。它將欲交換的數(shù)據(jù)從適合于某一用戶的抽象語法，轉(zhuǎn)換為適合于OSI系統(tǒng)內(nèi)部使用的傳送語法。即提供格式化的表示和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮， 加密和解密等工作都由表示層負(fù)責(zé)。第7層是“一切”。第7層也稱作“應(yīng)用層”(Application Layer)，是專門用于應(yīng)用程序的。應(yīng)用層確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶需要以及提供網(wǎng)絡(luò)與用戶應(yīng)用軟件之間的接口服務(wù)。如果你的程序需要一種具體格式的數(shù)據(jù)，你可以發(fā)明一些你希望能夠把數(shù)據(jù)發(fā)送到目的地的格式，并且創(chuàng)建一個(gè)第7層協(xié)議。SMTP、DNS和FTP都是7層協(xié)議。