OSI 模型


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1.物理层

主要功能是完成相邻节点之间原始比特流的传输。物理层协议关心的问题是,使用什么样的物理信号来表示数据 1 和 0 ,一位持续的时间长短,数据传输是否可同时在两个方向上进行,最初的链接是如何建立以及完成通信后是如何终止,物理接口有多少针以及各针的用处。物理层的设计主要涉及物理层接口的机械、电气功能和过程特性,以及物理层接口的传输介质等问题。物理层的设计还涉及到通信工程领域内的一些问题。物理层常用的网络设备有中继器集线器

2.数据链路层

数据链路层主要功能是在不可靠的物理线路上进行数据的可靠性传输。完成的是在网络中相邻节点之间可靠性的数据通信。
数据链路层通过 MAC (media access control,介质访问控制)负责主机之间数据的可靠性传输。数据链路层的设备必须能识别出数据链路层的地址,如局域网交换机能构造 MAC 地址表,基于 MAC 地址进行数据转发;网卡本身具有 MAC 地址,能根据 MAC 地址判断数据包是否发往本机的数据包。网桥交换机网卡都属于数据链路层设备。
如何标识设备,MAC 地址 帧的开始与结束、差错检验

3.网络层

网络层主要功能是完成网络中主机间报文的传输。网络层涉及到的协议有 IPIPX等。网络层设备必须能识别出网络层的地址,如路由器三层交换机等都可以根据 IP 地址做路径选择,它们都属于网络层设备。
网络通信的最佳路径、网络地址规划

4.传输层

主要功能是完成网络中不同主机上用户进程之间可靠的数据通信。换言之,源端主机上某进程是利用报文头控制报文与目标主机上对等进程进行对话。
传输层相关的协议有 TCP、UDP(user datagram protocol,用户数据协议),它们涉及使用的端口号,主机根据端口号适别服务。
TCP 可靠传输 可靠传输、编号、三次握手、流量控制、丢包重传、建立会话
UDP 不可靠传输 一次发送,直接传输、不建立会话

5.会话层

会话层允许不同机器上的用户之间建立会话关系。允许类似传输层的普通数据传输,在某些场合还提供了一些有用的增强服务。会话层允许用户利用一次会话在远端的分时系统上登录,或着在两台机器间传递文件。
会话层提供的服务之一是管理对话控制。客户端与服务器保持的联系 netstat -np

6.表示层

完成的是特定的功能,对这些功能,人们常常希望找到普遍的解决办法,而不必由每个用户自己来实现。而表示层关心的问题是所传送信息的语法和语义

7.应用层

网络的目的在于支持运行于不同计算机的进程之间的通信。而这些进程则是为用户完成不同任务而设计的。能够产生网络流量的应用程序

### OSI模型在汽车网络中的应用 #### 背景介绍 OSI模型是一种用于描述计算机网络通信的标准框架,其定义了七个层次的结构来组织和分类不同的网络功能[^3]。这些层次分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每一层都有特定的功能,并通过标准化接口与其他层进行交互。 在汽车领域,随着车辆智能化和联网化的快速发展,车载网络逐渐复杂化,涉及多种通信需求和技术标准。因此,OSI模型被广泛应用于汽车网络的设计与实现中,特别是在信息交换的安全性和可靠性方面发挥了重要作用[^5]。 --- #### 汽车网络中的具体应用 1. **物理层** 物理层主要负责信号的传输介质及其电气特性,在汽车网络中通常表现为CAN(Controller Area Network)、LIN(Local Interconnect Network)、FlexRay、MOST(Media Oriented Systems Transport)以及以太网等总线技术。例如,CAN总线作为汽车内部最常用的通信方式之一,提供了可靠的低延迟消息传递能力[^1]。 2. **数据链路层** 数据链路层的任务是对来自物理层的数据帧进行封装并确保无误地传送到目标节点。对于现代汽车而言,这一层可能涉及到MAC地址分配或者错误检测机制等方面的内容。比如,在基于IEEE 802.3标准构建的车载以太网上,每台设备都需要拥有唯一的硬件地址来进行识别和寻址操作[^4]。 3. **网络层** 网络层的核心作用在于路由选择与包转发,这使得不同子网之间能够互联互通成为现实。针对复杂的车内环境来说,采用IP协议族成员IPv4/IPv6可以有效支持多播组播业务场景;同时配合NAT(Network Address Translation)技术还能进一步增强隐私保护水平。另外值得注意的是,为了防止不必要的广播风暴影响整体性能表现,实际部署过程中往往会运用到VLAN(Virtual Local Area Networks),从而把整个系统分割成若干逻辑独立的小型局域网单元。 4. **传输层** 在此层面之上运行着TCP(Transmission Control Protocol)/UDP(User Datagram Protocol)两种主流通讯模式供开发者选用——前者强调连接稳定性而后者则更注重速度优势。考虑到实时性要求较高的场合下(如ADAS高级驾驶辅助系统),往往倾向于优先考虑后者所提供的简单快速的服务形式[^2]。 5. **会话层及以上三层 (会话层, 表示层, 应用层)** 这些高层级更多关注于如何满足最终用户的实际应用场景需求。例如,通过SOAP(Simple Object Access Protocol) 或 RESTful API 来简化远程调用过程; 利用SSL/TLS 加密通道保障敏感资料在网络上传输期间不会遭到窃听篡改威胁等等措施均属于此类范畴之内 。 此外 ,Telematics teleservice 平台也是典型代表案例之一 , 它允许车主借助智能手机应用查看 ```python def osi_in_automotive(): layers = ["Physical", "Data Link", "Network", "Transport", "Session", "Presentation", "Application"] applications = { "Physical": "CAN, LIN, FlexRay", "Data Link": "MAC addressing in Ethernet", "Network": "Routing with VLANs and IP protocols", "Transport": "Use of UDP for real-time systems like ADAS", "Session/Presentation/Application": "Telematics services using SOAP or REST APIs" } result = {} for layer in layers: if layer.lower() in applications: result[layer] = applications[layer.lower()] else: result[layer] = "Not explicitly detailed but follows general principles." return result print(osi_in_automotive()) ``` --- #### 小结 综上所述,OSI模型不仅为传统意义上的广域网(WAN) 和 局域网(LAN) 提供了一个清晰易懂的概念划分依据,而且同样适用于当今高度集成化的汽车电子控制系统之中。通过对各层职责范围内的深入理解可以帮助工程师们更加高效合理地规划实施相应的解决方案。
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