OSI参考模型

OSI模型将通信协议划分为7层,包括应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。各层分别负责应用程序服务、数据格式转换、通信连接管理、传输可靠性、寻址与路由、帧传输和比特流转换。通过分层设计,系统具有更好的扩展性和灵活性,但可能增加处理复杂性。

OSI模型将通信协议中必要的功能分成了7层。通过这些分层,使得那些比较复杂的网络协议更加简单化。在这一模型中,每个分层都接收由其下一层所提供的特定服务,并负责为自己上一层提供特定的服务。上下层之间进行交互时所遵循的约定叫做“接口”,同一层之间交互时所遵循的约定叫做“协议”。

分层的优点:

分层可以将每个分层独立使用,即使系统中某些分层发生变化,也不会波及整个系统。因此,可以构造一个扩展性和灵活性都较强的系统。此外,通过分层能够细分通信功能,更易于单独实现每个分层的协议, 并界定各个分层的具体责任和义务。

分层的缺点:

分层使系统过分模块化,使处理变得更加沉重以及每个模块都不得不实现相似的处理逻辑等。

各分层的作用:

1、应用层

负责为应用程序提供服务并规定应用程序中通信相关的细节。

2、表示层

负责数据格式的转换,即将设备固有的数据格式转换为网络标准传输格式。

3、会话层

负责建立和断开通信连接(数据流动的逻辑通路),以及数据的分割等数据传输相关的管理。

4、传输层

负责保证传输的可靠性。只在通信双方节点上进行处理,无需在路由器上处理。

5、网络层

负责寻址和路由选择(将数据传输到目标地址)。

6、数据链路层

负责物理层面上互连的节点之间的通信传输。将0、1序列划分为具有意义的数据帧传送给对端(数据帧的生成和接收)。

7、物理层

负责0、1比特流与电压的高低、光的亮灭之间的互换。

### OSI参考模型概述 OSI(Open Systems Interconnection)参考模型是一种理论化的网络架构设计框架,用于描述计算机网络中不层次的功能和交互方式。该模型分为七个独立的层次,每一层都有明确的功能和服务定义[^1]。 #### 结构 OSI参考模型按照自底向上的顺序划分为以下七层: 1. **物理层 (Layer 1)** 物理层负责建立、维护和终止设备间的物理连接。它将二进制数据流转换为电信号或其他形式的信号以便在网络介质上传输。典型设备包括网卡、网线、光纤、集线器和中继器等[^4]。 2. **数据链路层 (Layer 2)** 数据链路层的主要职责是建立逻辑连接、执行硬件地址寻址以及检测和纠正传输过程中发生的错误。这一层还涉及帧步机制,并通过MAC地址来唯一标识每张网卡。常见设备有交换机和网桥[^4]。 3. **网络层 (Layer 3)** 网络层的核心任务是对数据包进行路由选择,从而实现跨多个网络的数据传递。此层引入了IP地址的概念来进行节点定位,并支持分组转发功能。路由器是最典型的第三层设备[^4]。 4. **传输层 (Layer 4)** 传输层提供了可靠的端到端通信服务,确保消息能够无误地从发送方到达接收方。具体操作包括分割高层数据形成段落、附加源与目标端口号标记、实施流量控制及差错检验等。TCP和UDP协议分别代表面向连接和非连接类型的传输方法[^4]。 5. **会话层 (Layer 5)** 会话层管理应用程序之间的对话流程,例如创建、维持和结束会话链接。此外,它可以协调双方的操作状态,在必要时中断或恢复通讯过程。实例应用像远程登录系统SSH或者即时通讯工具QQ均依赖于本层的支持[^4]。 6. **表示层 (Layer 6)** 表示层关注如何表达信息内容的形式标准化问题,比如字符编码、数据压缩算法的选择以及加密解密手段的应用等方面的工作都在这里完成。这使得来自不类型平台的信息可以互相理解[^3]。 7. **应用层 (Layer 7)** 应用层直接面对最终用户的各类需求,提供广泛的业务接口和支持环境。常见的互联网协议如HTTP/HTTPS, FTP, SMTP, DNS等等皆位于第七层之上运行[^4]。 #### 功能 每个层次实现了特定范围内的功能性要求,并向上一层交付相应的服务能力。这种模块化的设计理念有助于简化复杂的整体解决方案分解成若干相对简单的部分加以解决[^3]。 #### 应用 尽管OSI模型本身并不强制规定具体的实现细节,但它作为一个通用的标准框架被广泛应用于评估现有技术和指导新开发项目之中。实际上很多现代网络协议并非严格遵循OSI七层划分法而是有所调整优化后的版本,比如著名的TCP/IP四层体系结构就融合了一些原本分开考虑的因素以提高效率降低复杂度[^2]。 ```python # 示例代码展示了一个简单模拟OSI模型各层工作的Python脚本片段 class Layer: def __init__(self,name): self.name = name def process(self,data): print(f"{self.name} processing {data}") def osi_simulation(data): layers = [ Layer('Physical'), Layer('Data Link'), Layer('Network'), Layer('Transport'), Layer('Session'), Layer('Presentation'), Layer('Application') ] for layer in reversed(layers): # 自顶向下封装数据 data = f"<{layer.name}>{data}</{layer.name}>" processed_data = "" for layer in layers: # 自底向上解析数据 layer.process(processed_data) start_tag = f"<{layer.name}>" end_tag = f"</{layer.name}>" if processed_data.startswith(start_tag) and processed_data.endswith(end_tag): processed_data = processed_data[len(start_tag):-len(end_tag)] if __name__ == "__main__": initial_payload="Hello World!" osi_simulation(initial_payload) ```
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值