开放式通信系统互联参考模型(OSI model)
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基本介绍
国际标准化组织(ISO)制定了OSI模型1,该模型定义了不同计算机互联的标准,是设计和描述计算机网络通信的基本框架。OSI模型把网络通信的工作分为7层,分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
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。
具体七层 | 协议数据单元2 | 典型设备 |
---|---|---|
应用层 | 报文(message) | 终端设备(PC等) |
表示层 | 报文(message) | 终端设备(PC等) |
会话层 | 报文(message) | 终端设备(PC等) |
传输层 | 数据段(segment) | 终端设备(PC等) |
网络层 | 数据包(packet) | 路由器 |
数据链路层 | 帧(frame) | 交换机 |
物理层 | 比特(bit)流 | 网卡 |
数据格式
报文(message )
报文是网络中交换与传输的数据单元,也是网络传输的单位。报文包含了将要发送的完整的数据信息,其长短不一致。
报在传输过程中会不断的封装成分组、包、帧来传输,封装的方式就是添加一些信息段,那些就是报文头。
数据段(segment)
数据流被分割成小块,传输层报头被创建并放在数据字段前面的报头中,此时的数据块称为数据段。我们可对每个数据段进行排序,以便在接收端按发送顺序重组数据流。
数据包(data packet)
“包”(Packet)是TCP/IP协议通信传输中的数据单位,一般也称“数据包”。是指“自包含的,带有足够寻址信
息的,可独立地从数据源行走到目标计算机,而不需要依赖早期的源和目标计算机之间交换信息以及传输网络的数据包。”
帧(Frame)
Frame,数据链路层的协议数据单元(protocol data unit)。数据链路层的主要职责是控制相邻系统之
间的物理链路,它在传送“比特”信息的基础上,在相邻节点间保证可靠的数据通信。为了保证数据的可靠传输,把用户数据封装成帧。(和影视动画中的帧不同)
层级分析
物理层(Physical Layer)
物理层是OSI分层结构体系中最重要、最基础的一层,它建立在传输媒介基础上,起建立、维护和取消物理连接作用,实现设备之间的物理接口。物理层之接收和发送一串比特(bit)流,不考虑信息的意义和信息结构。
数据链路层(Data Link Layer)
在物理层提供比特流服务的基础上,将比特信息封装成数据帧Frame,起到在物理层上建立、撤销、标识逻辑链接和链路复用以及差错校验等功能。通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻址。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,同时为其上面的网络层提供有效的服务。
网络层(Network Layer)
网络层也称通信子网层,是高层协议之间的界面层,用于控制通信子网的操作,是通信子网与资源子网的接口。在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路,也可能还要经过很多通信子网。
传输层(Transport Layer)
传输层建立在网络层和会话层之间,实质上它是网络体系结构中高低层之间衔接的一个接口层。用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序(端口号)。传输层不仅是一个单独的结构层,它还是整个分层体系协议的核心,没有传输层整个分层协议就没有意义。
会话层(Session Layer)
在会话层及以上的高层次中,数据传送的单位不再另外命名,统称为报文。会话层不参与具体的传输,它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。
表示层(Presentation Layer)
表示层向上对应用层提供服务,向下接收来自会话层的服务。表示层是为在应用过程之间传送的信息提供表示方法的服务,它关心的只是发出信息的语法与语义。表示层要完成某些特定的功能,主要有不同数据编码格式的转换,提供数据压缩、解压缩服务,对数据进行加密、解密。例如图像格式的显示,就是由位于表示层的协议来支持。
应用层(Application Layer)
网络应用层是通信用户之间的窗口,为用户提供网络管理、文件传输、事务处理等服务。其中包含了若干个独立的、用户通用的服务协议模块。网络应用层是OSI的最高层,为网络用户之间的通信提供专用的程序。
知识拓展
TCP/IP参考模型:
TCP/IP是一组用于实现网络互连的通信协议。Internet网络体系结构以TCP/IP为核心。基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次,它们分别是:网络访问层、网际互联层、传输层(主机到主机)、和应用层。
带宽时延积3 (bandwidth-delay product BDP)
带宽时延积代表发送的第一个比特即将达到终点时、发送端就已经发出了多少个比特。因此带宽积时延又称为以比特为单位的链路长度。可以理解为某时链路(想象成管道)上可容纳的最大的比特数。
对于一条正在传送数据的链路,只有在代表链路的管道都充满比特时,链路才得到了充分的利用
例: 设延迟为80ms,带宽为1000Mbps,求链路某时可以存储的最大数据量
- OSI 模型-维基百科 ↩
- 协议数据单元 PDU(Protocol Data Unit) 是指对等层次之间传递的数据单位。 ↩
- 带宽时延积-维基百科 ↩