浅谈OSI模型的结构及功能
计算机网络自从20世纪60年代问世以来,得到了飞速的发展。国际上各大厂商为了在数据通信网络领域占据主导地位,顺应信息化潮流,纷纷推出了各自的网络架构体系和标准,例如ibm公司的sna,novell ipx/spx 协议,apple公司的apple talk协议,dec公司的decnet以及广泛流行的tcp/ip协议。同时,各大厂商的共同努力促进了网络技术的快速发展和网络设备种类的迅速增长。
由于多种协议的并存,同时也使网络变得越来越复杂,而且,厂商之间的网络设备大部分都不能兼容,很难进行通信。为了解决网络之间的兼容性问题,帮助各个厂商生产出可兼容的网络设备,国际标准化组织iso与1984年提出了osi rm (open system interconnection reference model,开放系统互连参考模型)。osi 参考模型很快成为计算机网络通信的基础模型。因此,在设计osi参考模型时,主要遵循了以下几点原则:
1.各个层之间有清晰的边界,便于理解;
2.每层实现特定功能;
3.层次的划分有利于国际标准协议的制定;
4 层的数目应该足够多,以避免个层功能的重复;
osi参考模型主要划分为七层:
1.物理层(physical layer)
2.数据链路层(data link layer)
3.网络层(network layer)
4.传输层(transport layer)
5.会话层(session layer)
6.表示层(presentation layer)
7.应用层(application layer)
下图是osi七层模型示意图
osi模型的划分也是为了使网络的不同功能模块(不同层次)分担起不同的职责,具有以下优点:
1.简化了相关的网络操作
2.在各层分别定义标准接口,使具备相同对等层的不同网络设备能实现互操作,各层之间则相对独立,一种高层协议可放在多种低层协议上运行;
3.减轻问题的复杂程度,一旦网络发生故障,可迅速定位故障所处层次,便于查和纠错;
4.防止一个区域网络的变化影响另一个区域的网络,因此,每一个区域的网络都能单独快速升级。
5.能有效刺激网络技术革新,因为每次更新都可以在小范围内进行,不需对整个网络动大手术;
6.便于研究和教学。
下面主要介绍osi模型各层的定义和功能:
物理层
physical layer,是osi参考模型的最低层或第一层。该层包括物理连网媒介,如电缆连线连接器。物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。在你的pc上插入网络接口卡,你就建立了计算机连网的基础。换言之,你提供了一个物理层。尽管物理层不提供纠错服务,但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率。网络物理问题,如电线断开,将影响物理层。
xerox公司制定的以太网和ieee802.3标准定义了以太网物理层常用的线缆标准。其中常用的接口线标准有:10base-t 100base-t 100base-tx/fx 1000base-t 1000base-sx/lx
物理层常用的设备有中继器,集线器,路由器,终端主机等,数据信号传输介质主要有同轴电缆,双绞线,光纤,无线等。
数据链路层
datalink layer,osi参考模型的第二层,它控制网络层与物理层之间的通信。[3]它的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传递。为了保证传输,从网络层接收到的数据
被分割成特定的可被物理层传输的帧。帧是用来移动数据的结构包,它不仅包括原始数据,还包括发送方和接收方的物理地址以及检错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处,而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。 如果在传送数据时,接收点检测到所传数据中有差错,就要通知发送方重发这一帧。
osi模型有哪些数据链路层分为两个子层:逻辑链路控制子层(llc,logic link control),介质访问控制子层(mac,media access control)
逻辑链路控制子层提供面向连接与面向无连接的网络服务环境的需要。该层用于管理通过单一链路连接的两个系统间的通讯,它允许多个高层网络协议共享一条链路。
llc子层位于网络层和mac子层之间,是上层和下层的管理层,负责流量控制,同步等。llc子层通过ssap和dsap负责底层协议与网络层协议的通信。
mac子层负责把物理层的0,1 比特流组建成帧,并且通过帧尾部的crc字段进行错误检测。总之,mac子层定义了网络对共享介质的访问。
数据链路层协议的代表包括:sdlc、hdlc、ppp、stp、帧中继等
网络层
network layer,osi参考模型的第三层。[4]其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址,并决定如何将数据从发送方路由到接收方。
网络层通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中节点a 到另一个网络中节点b 的最佳路径。由于网络层处理,并智能指导数据传送,路由器连接网络各段,所以路由器属于网络层。在网络中,”路由”是基于编址方案、使用模式以及可达性来指引数据的发送。
网络层负责在源机器和目标机器之间建立它们所使用的路由。这一层本身没有任何错误检测和修正机制,因此,网络层必须依赖于端端之间的由dll提供的可靠传输服务。
网络层用于本地l段之上的计算机系统建立通信,它之所以可以这样做,是因为它有自己的路由地址结构,这种结构与第二层机器地址是分开的、独立的。这种协议称为路由或可路由协议。路由协议包括ip、novell公司的ipx以及appletalk协议。
网络层是可选的,它只用于当两个计算机系统处于不同的由路由器分割开的网段这种情况,
或者当通信应用要求某种网络层或传输层提供的服务、特性或者能力时。例如,当两台主机处于同一个l段的直接相连这种情况,它们之间的通信只使用lan的通信机制就可以了(即osi 参考模型的一二层)。
网络层的一些主要标准如下:
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