開放式系統互聯(OSI)模型

OSI模型是國際標準化組織創建的一種標準,在一次通信會話期間,在各個計算機的每個層運行的進程相互通信。

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基本介紹

開放式系統互聯(OSI)模型 Open Systems Interconnection(OSI)Model
OSI模型是國際標準化組織創建的一種標準。它為開放式系統環境定義了一種分層模型,其中,如果兩個系統採用了相同的OSI層通信協定,那么,在一台計算機上運行的一個進程就可以和另一台計算機上的類似進程通信。圖O-8示意了OSI模型。在一次通信會話期間,在各個計算機的每個層運行的進程相互通信。最底層定義了實際的物理部件,如連線器和電纜,以及系統間的數據位的電子傳輸。在此之上的一些層定義數據包裝和定址方式。再向上的層定義保持通信會話生存的方式。最後,最高的層描述套用如何利用下面的通信系統來和其它系統上的套用進行互動。
OSI模型的設計是為了幫助開發人員創造可以與多廠商產品系列兼容的應用程式,以及增進開放和互操作的聯網系統。雖然OSI還沒有擺脫只是一種計畫的局面,但是它的模型仍然被用於描述和定義不同廠商的產品如何通信。圖O-9示意了OSI協定棧和其它協定棧之間的比較情況。
協定是以軟體驅動程式的形式被裝載到計算機中的。協定棧的每一層都定義一些特定的功能。當最高層的應用程式需要傳送訊息到網路上的其它系統時,這個應用程式就和下面的層進行互動。這個請求是在一個層進行包裝,並向下傳送到下一個層的,它將增加一些和這個層處理功能相應的信息,在一個分組內產生一個新的分組的應用程式需要傳送訊息到網路上的其它系統時,這個應用程式就和下面的層進行互動。這個請求是在一個層進行包裝,並向下傳送到下一個層的,它將增加一些和這個層處理功能相應的信息,在一個分組內產生一個新的分組。然後,這個分組被向下傳遞到下一個層,並且這個過程將繼續,如圖O-10所示。每個層都向這個訊息分組增加信息,並且這個信息將被接收系統的協定棧的相應層進行讀取。按照這個方式,每個協定層與它對應的協定層進行通信以完成通信。
每個層定義通信子系統必須遵守的規則和規程,以達到和其它系統對等進程進行通信的目的。

舉例

下面列出了通信子系統處理進程的一些例子:
在應用程式之間相互協作和互動,以及對語法和數據表示的差異進行翻譯。
在全雙工或半雙工模式下的數據交換管理。
面向連線的會話管理(這是指監控和維護兩個系統間的通信通道)。
網路路由選擇和定址過程。
網路驅動程式(這是指為傳輸做準備而將數據編幀)。
網路接口卡功能(這是指在網路介質上傳輸電子、光或無線電信號)。
產品開發人員利用協定標準來創造能夠和其它廠商的產品進行相互操作的產品。例如,底層的一些層定義了硬體接口技術,一個在這一層次設計硬體驅動程式的開發人員,將遵守在這一層定義的規則。
在一次實際的通信會話中,在協定棧中的每個層和在其它系統的對等層進行通信,但這是通過對被傳送到下一較低協定層的分組加上它需要通信的信息來實現的。如前所述,這個過程在“分層體系結構”中有更詳細的介紹。
下面介紹網路協定。在進行任何通信層的工作之前,你必須安裝了網路硬體——物理層,因而物理層被首先介紹。

物理層

物理層定義接口的物理特性,例如機械部件和連線器,電器特性,如表示二進制值的電壓級,和功能性特性,如建立、維護和拆除物理鏈路。用於數據通信的著名物理層接口包括EIARS-232和RS-449,RS449是RS232的後繼,它允許更長的電纜距離。著名的區域網路(LAN)系統是乙太網令牌網光纖分散式數據接口(FDDI)網。

數據鏈路層

數據鏈路層定義在兩個系統的物理連線之間傳送和接收信息的規則。這一層為進行傳輸,對數據進行編碼和編幀,另外還提供出錯檢測和控制。由於數據鏈路層已經能夠提供對出錯的控制,所以更高的層就不再需要處理這種服務了。然而,當使用可靠傳輸介質時,在這一層不進行出錯控制,而是在更高的層執行這種工作,這將可以提供更高的性能。網橋在協定棧的這一層進行操作。
下面是一些用於數據鏈路層的通用協定:
高級數據鏈路控制規程(HDLC)和相應的同步、面向位的協定。
LAN驅動程式和訪問方式,例如乙太網和令牌環。
快速分組廣域網,例如幀中繼和異步傳輸模式(ATM)。
Microsoft的網路驅動程式接口規範(NDIS)。
Novell的開放數據鏈路接口(ODI)。
網路層 網路層定義為在系統之間開闢和維護網路路徑的協定。它和數據傳輸和交換過程有關,而對上面的層隱藏了這些過程。路由器網路層進行操作。網路層可以查看分組地址以確定路由選擇的方式。如果一個分組是被編址到一個本地網路上的工作站的,那么它就被直接送到那裡。如果它是被編址到其它段的一個網路的,那么這個分組就被送到一個路由選擇服務那裡,再在網路上被轉發。

網路協定

下面是一些用於網路層的通用協定:
X.25協定。
Novell的網間分組交換(IPX)。
Banyan的VINES網間互聯協定(VIP)。

運輸層

運輸層為在系統間移動信息提供了一種高級控制,包括更加複雜的出錯處理、優先分級和安全性特徵。運輸層通過在兩個端系統間提供面向連線的服務,提供了高質量的服務和準確的傳遞。它控制分組的次序、節制通信流和識別重分組。運輸層對編址分組的信息賦予一個跟蹤號,這個跟蹤號在目的地將被檢查。如果分組丟失了數據,在接收端的運輸層協定和在傳送系統的運輸層聯繫,對這個分組進行重發。這一層保證了所有數據都接收,並且是按正確的次序被接收。一個邏輯電路(Logical Circuit)就象一個專用連線,可以建立邏輯電路來在系統間提供可靠的傳輸。下面列出了可以提供面向連線服務的非OSI運輸層協定:
網間傳輸控制協定(TCP)。
Internet用戶數據報協定(UDP)。
Nove1l串列分組交換(SPX)。
Banyan VINES進程間通信協定(VIPC)。
口Microsoft NetBIOS/NetBEUI。

會話層

會話層通過使用會話技術或對話,協調系統間的信息交換。並不總是需要對話,但是一些應用程式在一個連線暫時失效時,可能需要知道從哪裡重新開始傳送數據,或可能需要一個固定間隔的對話以確定一組數據已經傳送完畢,可以開始傳送新的數據了。
表示層 表示層上的協定是工作站上運行的作業系統和應用程式的一部分。為了顯示或列印信息,在這一層對信息格式化。數據內的代碼(例如標籤或特定的圖形序列)將被解釋。在這一層還進行數據加密和其它字元集的翻譯。

套用層

套用層用於定義一系列應用程式,這些應用程式處理檔案傳輸、終止會話和訊息交換(例如電子函件)。套用使用這一層定義的過程來訪問下面的網路服務。
下面列出OSI套用層協定:
虛擬終止。
分散式事務處理(DTP)。
信報處理系統(X.400)。
目錄服務(X.500)。
圖O-11示意了數據從一個系統到另一個系統的過程中,如何流過協定棧和傳輸介質的。數據從套用層和表示層開始,在這裡一個用戶使用一個網路套用,例如電子函件系統。對服務的請求,穿越表示層到達會話層,在這裡開始對信息編分組的過程。在兩個系統間可以開闢一個面向連線的通信會話,以提供可靠的傳輸。一旦會話被建立,協定層開始以合適的方式交換信息。

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