計算機網路OSI模型

計算機網路OSI模型（Open Systems Interconnection model）是一種概念模型，它表征並標準化電信或計算系統的通信功能，而不考慮其基礎內部結構和技術。 其目標是多種通信系統與標準協定的互操作性。 該模型將通信系統劃分為抽象層。 該模型的原始版本定義了七層。

一個圖層服務於它上面的圖層，並由它下面的圖層提供服務。 例如，通過網路提供無差錯通信的層提供其上方的應用程式所需的路徑，而它調用下一個較低層來傳送和接收包含該路徑內容的數據包。 在同一圖層上的兩個實例通過該層中的水平連線進行可視化連線。

基本介紹

• 中文名：計算機網路OSI模型
• 外文名：Open Systems Interconnection model

歷史

在20世紀70年代後期，一個項目由國際標準化組織（ISO）管理，另一個項目由國際電報電話諮詢委員會（CCITT，法國：國際電報電話諮詢委員會）負責。這兩個國際標準機構各自製定了一份定義類似網路模型的檔案。

1983年，這兩個檔案被合併，形成了一個名為“開放系統互連的基本參考模型”的標準。該標準通常被稱為開放系統互連參考模型，OSI參考模型或OSI模型。該標準於1984年由ISO（標準ISO 7498）和更名為CCITT（現稱為國際電信聯盟電信標準化部門或ITU-T）作為標準X.200發布。OSI有兩個主要組件，一個網路抽象模型，稱為基本參考模型或七層模型，以及一組特定的協定。

霍尼韋爾信息服務公司Charles Bachman的工作提供了七層模型的概念。 OSI設計的各個方面都是從ARPANET，NPLNET，EIN，CYCLADES網路以及IFIP WG6.1的工作經驗中演變而來的。新設計記錄在ISO 7498及其各種附錄中。在這個模型中，網路系統被分成幾層。在每個層內，一個或多個實體實現其功能。每個實體僅直接與其下面的圖層進行互動，並為其上方的圖層提供設施。

協定使一個主機中的實體能夠與另一個主機中同一層的相應實體進行互動。服務定義抽象地描述了由（N-1）層提供給（N）層的功能，其中N是本地主機中操作的七層協定之一。

OSI標準檔案可作為X.200系列建議從ITU-T獲得。一些協定規範也作為ITU-T X系列的一部分提供。 OSI模型的等效ISO和ISO / IEC標準可從ISO獲得。並非所有都是免費的。

OSI圖層的描述

完整的OSI模型共含七層(圖一),這七層協定描述了兩台計算機或一台計算機與一台終端之間實現對話的過程。以OSI模型為基本框架可以很方便的構造一個不同廠家的設備在其中通信的網路系統。除OSI的七層模型外,還有多種較為流行的數據通信模型,如:BIM的系統網路體系結構(SNA)和DEC的DEC網路體系結構(DNA),並且都先於OSI模型問世。不過,隨著OSI模型的規範化,許多產品正在或多或少的向OSI模型靠攏,並且許諾與OSI兼容。足見OSI模型的內在潛力。本文旨在淺解OSI模型七層協定內容,以期更多讀者能對OSI模型有所了解。

物理層

物理層是網路通信所有層次中的最底層,支持著其它層次的實現。它是網路通信得以實現的物理介質並提供了基本的電氣連線和系統功能,因此也稱之為布線層。各種套用都直接或間接的通過物理層進行對話。物理層的內容包括雙絞線、光纜、同軸電纜等。在許多國家,RS一232是物理層中最通用的布線和信號標準。它定義了連線器上每一根針的作用及導線上的電平標準。較為流行RS一449則是一種新的SR一232替代產品。而在歐洲,有一種與RS一232極為相似的標準V.24國際標準,也是套用於物理層的眾多流行標準之一。

物理層負責傳遞各層次之間所使用的信號,雖然這一層對用戶來說無很大意義,然而,沒有物理層的低級支援,任何通信都不可能被建立。

數據鏈路層

兩個系統間的通信最終是以建立在通信線路上的數據流形式實現的。數據鏈路層是十分關鍵的一層數據流處理層,它把所需傳送的信息打包,將數據傳送出去或接收另一系統傳來的數據包進行處理。

OSI層

數據鏈路層協定的實現有多種,如高級數據鏈路控制(HDLC)、二進制同步通信、先進數據通信控制(ADCCP)等。用戶無須了解其實現細節,因為在諸多基於PC機的通信系統中,接口卡的積體電路一般都能執行數據鏈路層的相應功能。當然,該層次的軟體

實現也屢見不鮮,如檔案交換中使用的Xmodem和Cosrsatlk的數據鏈路層的作用。

網路層

網路層可謂網路通信的小型控制中心,它根據網路條件、服務的優先權和其它因素來決定數據應使用那一條路由進行傳送。網路層軟體一般駐留於網路的交換器中,並且為套用軟體提供了相應的數據控制接口。

傳輸層

在功能上,傳輸層完成了大多數網路層的操作,但大多只能在本地執行。這一層實現了強於數據鏈路層的系統調度功能,如尋找正確路由、檢測故障等功能。它通過確保接受的數據具有正確的格式和次序而進行傳輸質量控制。這往往對不同的計算機之間的連線至關重要。

如前所述,數據鏈路層實現對數據的打包記數,而傳輸層則要解開數據包,查看是否有數據丟失或破壞。

傳輸層協定多種多樣,其中最有名的就是美國國防部開發的傳輸控制協定(TCP),已被眾多公司廠商視為TCP/IP協定的一部分。為了與OSI模型兼容,TCP協定正轉向另一種與OSI模型一致的新協定—TP4。NetBioS、Nanle PipeS和Netware的Internet-WorkProtoeol Enehange(IpX)是在計算機網路通信中最常用的三種軟體產品。此外,傳輸層通信的主要套用是網關程式。

會話層

會話層完成較高層次上的網路功能,使兩個應用程式在網路上通信、安全性操作、名字識別、登錄、管理以及其它一些類似的功能。值得一提的是,並非所有支持051的產品都可明確指明其專用於OSI模型的哪一層,如NetBios、Namedpipes等軟體即實現了傳輸層功能,又完成了部分會話層的任務。為了擴充會話層套用標準,OSI又開發了1508327標準,該標準是一個面向連線的會話協定規範。

表示層

對該層最直觀的理解可認為是螢幕上看到的字元、圖形、特殊數據格式等。它主要完成螢幕和檔案的格式化功能以實現程式設計師設計意圖。

套用層

與前述六層不同的是,套用層是完全面向用戶服務的,它是用戶與底層支撐軟體的接口。許多網路套用軟體、網路作業系統都是在該層次上的直接套用,如檔案印表機共享、電子郵件、記帳等等功能。而且該層中的規範大多是新制訂的,如BIM的系統套用體系(SAA)和用於電子郵件的X.400信息處理規範等。

以上即為ISO/OSI模型的所有七層協定。由此可見,隨著協定層的增高,相應的套用也更易於實現,因此,雖然OSI模型的高級實現形式多種多樣,但其實現的關鍵是底層協定的實現。儘管OSI模型尚未形成完整的體系結構,但已有數十個委員會正為每一層指定各種標準。相信在不遠的將來,ISO/OSI模型終將成為計算機網路通信模型統一的用戶界面。