基本介紹
簡介,劃分原則,分層,各層功能,數據封裝過程,比喻,模型用途,若干概念,ISO 7498概念,影響,
簡介
OSI參考模型定義了開放系統的層次結構、層次之間的相互關係及各層所包含的可能的服務。它是作為一個框架來協調和組織各層協定的制定，也是對網路內部結構最精練的概括與描述進行整體修改。
OSI的服務定義詳細說明了各層所提供的服務。某一層的服務就是該層及其下各層的一種能力，它通過接口提供給更高一層。各層所提供的服務與這些服務是怎么實現的無關。同時，各種服務定義還定義了層與層之間的接口和各層的所使用的原語，但是不涉及接口是怎么實現的。
OSI標準中的各種協定精確定義了應當傳送什麼樣的控制信息，以及應當用什麼樣的過程來解釋這個控制信息。協定的規程說明具有最嚴格的約束。
ISO/OSI參考模型並沒有提供一個可以實現的方法。ISO/OSI參考模型只是描述了一些概念，用來協調進程間通信標準的制定。在OSI範圍內，只有在各種的協定是可以被實現的而各種產品只有和OSI的協定相一致才能互連。這也就是說，OSI參考模型並不是一個標準，而只是一個在制定標準時所使用的概念性的框架。
在歷史來看，在制定計算機網路標準方面起著很大作用的兩大國際組織是CCITT和ISO。CCITT與ISO TC97的工作領域是不同的，CCITT主要是從通信角度考慮一些標準的制定，而ISO的TC97則關心信息的處理與網路體系結構。但是隨著科學技術的發展，通信與信息處理的界限變得比較模糊了。於是，通信與信息處理就都成為了CCITT與TC97共同關心的領域。CCITT的建議書X.200就是開放系統互連的基本參考模型，它和ISO 7498基本是相同的。
最早的時候網路剛剛出現的時候，很多大型的公司都擁有了網路技術，公司內部計算機可以相互連線。可是卻不能與其它公司連線。因為沒有一個統一的規範。計算機之間相互傳輸的信息對方不能理解。所以不能互聯。
劃分原則
ISO為了更好的使網路套用更為普及，就推出了OSI參考模型。其含義就是推薦所有公司使用這個規範來控制網路。這樣所有公司都有相同的規範，就能互聯了。提供各種網路服務功能的計算機網路系統是非常複雜的。根據分而治之的原則，ISO將整個通信功能劃分為七個層次，劃分原則是：
（1）網路中各節點都有相同的層次；
（2）不同節點的同等層具有相同的功能；
（3）同一節點內相鄰層之間通過接口通信；
（4）每一層使用下層提供的服務，並向其上層提供服務；
（5）不同節點的同等層按照協定實現對等層之間的通信。
（6）根據功能需要進行分層，每層應當實現定義明確的功能。
（7）向應用程式提供服務
分層
分層的好處是利用層次結構可以把開放系統的信息交換問題分解到一系列容易控制的軟硬體模組－層中，而各層可以根據需要獨立進行修改或擴充功能，同時，有利於個不同製造廠家的設備互連，也有利於大家學習、理解數據通訊網路。
OSI參考模型中不同層完成不同的功能，各層相互配合通過標準的接口進行通信。
第7層套用層：OSI中的最高層。為特定類型的網路套用提供了訪問OSI環境的手段。套用層確定進程之間通信的性質，以滿足用戶的需要。套用層不僅要提供套用進程所需要的信息交換和遠程操作，而且還要作為套用進程的用戶代理，來完成一些為進行信息交換所必需的功能。它包括：檔案傳送訪問和管理FTAM、虛擬終端VT、事務處理TP、遠程資料庫訪問RDA、製造報文規範MMS、目錄服務DS等協定；套用層能與應用程式界面溝通，以達到展示給用戶的目的。 在此常見的協定有:HTTP，HTTPS，FTP，TELNET，SSH，SMTP，POP3等。
第5層會話層：在兩個節點之間建立端連線。為端系統的應用程式之間提供了對話控制機制。此服務包括建立連線是以全雙工還是以半雙工的方式進行設定，儘管可以在層4中處理雙工方式 ；會話層管理登入和註銷過程。它具體管理兩個用戶和進程之間的對話。如果在某一時刻只允許一個用戶執行一項特定的操作，會話層協定就會管理這些操作，如阻止兩個用戶同時更新資料庫中的同一組數據。
第4層傳輸層：—常規數據遞送－面向連線或無連線。為會話層用戶提供一個端到端的可靠、透明和最佳化的數據傳輸服務機制。包括全雙工或半雙工、流控制和錯誤恢復服務；傳輸層把訊息分成若干個分組，並在接收端對它們進行重組。不同的分組可以通過不同的連線傳送到主機。這樣既能獲得較高的頻寬，又不影響會話層。在建立連線時傳輸層可以請求服務質量，該服務質量指定可接受的誤碼率、延遲量、安全性等參數，還可以實現基於端到端的流量控制功能。
第3層網路層：本層通過定址來建立兩個節點之間的連線，為源端的運輸層送來的分組，選擇合適的路由和交換節點，正確無誤地按照地址傳送給目的端的運輸層。它包括通過互連網路來路由和中繼數據 ；除了選擇路由之外，網路層還負責建立和維護連線，控制網路上的擁塞以及在必要的時候生成計費信息。
第2層數據鏈路層：在此層將數據分幀，並處理流控制。禁止物理層，為網路層提供一個數據鏈路的連線，在一條有可能出差錯的物理連線上，進行幾乎無差錯的數據傳輸（差錯控制）。本層指定拓撲結構並提供硬體定址。常用設備有網橋、交換機；
第1層物理層：處於OSI參考模型的最底層。物理層的主要功能是利用物理傳輸介質為數據鏈路層提供物理連線，以便透明的傳送比特流。常用設備有（各種物理設備）網卡、集線器、中繼器、數據機、網線、雙絞線、同軸電纜。
數據傳送時，從第七層傳到第一層，接收數據則相反。
上三層總稱套用層，用來控制軟體方面。下四層總稱數據流層，用來管理硬體。除了物理層之外其他層都是用軟體實現的。
數據在發至數據流層的時候將被拆分。
在傳輸層的數據叫段，網路層叫包，數據鏈路層叫幀，物理層叫比特流，這樣的叫法叫PDU（協定數據單元）
各層功能
(1)物理層(Physical Layer)
物理層是OSI參考模型的最低層，它利用傳輸介質為數據鏈路層提供物理連線。它主要關心的是通過物理鏈路從一個節點向另一個節點傳送比特流，物理鏈路可能是銅線、衛星、微波或其他的通訊媒介。它關心的問題有：多少伏電壓代表1？多少伏電壓代表0？時鐘速率是多少？採用全雙工還是半雙工傳輸？總的來說物理層關心的是鏈路的機械、電氣、功能和規程特性。
(2)數據鏈路層(Data Link Layer)
數據鏈路層是為網路層提供服務的，解決兩個相鄰結點之間的通信問題，傳送的協定數據單元稱為數據幀。
此外，數據鏈路層還要協調收發雙方的數據傳輸速率，即進行流量控制，以防止接收方因來不及處理髮送方來的高速數據而導致緩衝器溢出及線路阻塞。
(3)網路層(Network Layer)
網路層是為傳輸層提供服務的，傳送的協定數據單元稱為數據包或分組。該層的主要作用是解決如何使數據包通過各結點傳送的問題，即通過路徑選擇算法（路由）將數據包送到目的地。另外，為避免通信子網中出現過多的數據包而造成網路阻塞，需要對流入的數據包數量進行控制（擁塞控制）。當數據包要跨越多個通信子網才能到達目的地時，還要解決網際互連的問題。
(4)傳輸層(Transport Layer)
傳輸層的作用是為上層協定提供端到端的可靠和透明的數據傳輸服務，包括處理差錯控制和流量控制等問題。該層向高層禁止了下層數據通信的細節，使高層用戶看到的只是在兩個傳輸實體間的一條主機到主機的、可由用戶控制和設定的、可靠的數據通路。
傳輸層傳送的協定數據單元稱為段或報文。
(5)會話層(Session Layer)
會話層主要功能是管理和協調不同主機上各種進程之間的通信（對話），即負責建立、管理和終止應用程式之間的會話。會話層得名的原因是它很類似於兩個實體間的會話概念。例如，一個互動的用戶會話以登錄到計算機開始，以註銷結束。
(6)表示層(Presentation Layer)
表示層處理流經結點的數據編碼的表示方式問題，以保證一個系統套用層發出的信息可被另一系統的套用層讀出。如果必要，該層可提供一種標準表示形式，用於將計算機內部的多種數據表示格式轉換成網路通信中採用的標準表示形式。數據壓縮和加密也是表示層可提供的轉換功能之一。
(7)套用層(Application Layer)
套用層是OSI參考模型的最高層，是用戶與網路的接口。該層通過應用程式來完成網路用戶的套用需求，如檔案傳輸、收發電子郵件等。
數據封裝過程
OSI參考模型中每個層次接收到上層傳遞過來的數據後都要將本層次的控制信息加入數據單元的頭部，一些層次還要將校驗和等信息附加到數據單元的尾部，這個過程叫做封裝。
每層封裝後的數據單元的叫法不同，在套用層、表示層、會話層的協定數據單元統稱為data（數據），在傳輸層協定數據單元稱為segment（數據段），在網路層稱為packet（數據包），數據鏈路層協定數據單元稱為frame（數據幀），在物理層叫做bits（比特流）。
OSI的數據封裝當數據到達接收端時，每一層讀取相應的控制信息根據控制信息中的內容向上層傳遞數據單元，在向上層傳遞之前去掉本層的控制頭部信息和尾部信息（如果有的話）。此過程叫做解封裝。
這個過程逐層執行直至將對端套用層產生的數據傳送給本端的相應的套用進程。
以用戶瀏覽網站為例說明數據的封裝、解封裝過程。
數據封裝當用戶輸入要瀏覽的網站信息後就由套用層產生相關的數據，通過表示層轉換成為計算機可識別的ASCII碼，再由會話層產生相應的主機進程傳給傳輸層。傳輸層將以上信息作為數據並加上相應的連線埠號信息以便目的主機辨別此報文，得知具體應由本機的哪個任務來處理；在網路層加上IP位址使報文能確認應到達具體某個主機，再在數據鏈路層加上MAC地址，轉成bit流信息，從而在網路上傳輸。報文在網路上被各主機接收，通過檢查報文的目的MAC地址判斷是否是自己需要處理的報文，如果發現MAC地址與自己不一致，則丟棄該報文，一致就去掉MAC信息送給網路層判斷其IP位址；然後根據報文的目的連線埠號確定是由本機的哪個進程來處理，這就是報文的解封裝過程。
比喻
7 套用層：老闆
6 表示層：相當於公司中演示文稿、替老闆寫信的助理
工作比喻
工作比喻5 會話層：相當於公司中收寄信、寫信封與拆信封的秘書
4 傳輸層：相當於公司中跑郵局的送信職員
3 網路層：相當於郵局中的排序工人
2 數據鏈路層：相當於郵局中的裝拆箱工人
1 物理層：相當於郵局中的搬運工人
模型用途
OSI模型用途相當廣泛。
網路設計者在解決網路體系結構時經常使用ISO/OSI（國際標準化組織/開放系統互連）七層模型，該模型每一層代表一定層次的網路功能。最下面是物理層，它代表著進行數據傳輸的物理介質，換句話說，即網路電纜，其上是數據鏈路層，它通過網路接口卡提供服務。
若干概念
上面我們簡單的說明了7層體系的OSI參考模型，為了方便起見，我們常常把上面的7個層次分為低層與高層。低層為1~4層，是面向通信的，高層為5~7層，是面向信息處理的。
開放系統互連是使世界範圍內的套用進程能開放式（而不是封閉式）的進行信息交換。開放系統互連基本參考模型的正式檔案是ISO 7498國際標準，又記為OSI/RM，籠統的稱為OSI，我國的相應標準是GB 9387。
為了更好的理解OSI參考模型以及日後更深入的學習OSI的各個層次，我們將先對一些容易混淆的概念進行闡述， 然後對ISO 7498中最重要的基本概念進行闡述。
首先，在上面我們已經說起過體系結構的問題，並且已經知道體系結構是抽象的，而實現是具體的。在一般情況下，"系統"是指實際運作的一組物體或物件，而在"OSI系統"這種說法中，"系統"具有其特殊含義（即參考模型），為了區別起見，我們用"實系統"表示在現實世界中能夠進行信息處理或信息傳遞的自治整體，它可以是一台或多台計算機以及這些計算機相關的軟體、外部設備、終端、操作員、信息傳輸手段的集合。若這種實系統和在和其他實系統通信時遵守OSI標準，則這個實系統就叫做開放實系統。但是，一個開放實系統的各種功能都不一定和互連有關，而我們以後要討論的開放系統互連參考模型中的系統，只是在開放實系統中和互連有關的部分，我們把這部分系統稱為開放系統。
ISO 7498概念
在OSI標準的制定過程中，所採用的方法是將整個龐大而複雜的問題劃分為若干個較容易處理的範圍較小的問題，在OSI中，問題的處理採用了自上而下逐步求精的方法。先從最高一級的抽象開始，這一級的約束很少，然後逐漸更加精細的進行描述，同時加上越來越多的約束，在OSI中，採用了圖3-1的三級抽象，這三級抽象分別是：體系結構、服務定義和協定規範，規範也稱規格說明。
OSI體系結構也就是OSI參考模型，它是OSI所制定的標準中最高一級的抽象。用比較形式化的語言來講，體系結構相當於對象或客體的類型，而具體的網路則相當於對象的一個實例。OSI參考模型正是描述了一個開放系統所要用到的對象的類型，它們之間的關係以及這些對象類型與這些關係之間的一些普遍的約束。
比OSI參考模型更低一級的抽象是OSI的服務定義。服務定義較詳細的定義了各層所提供的服務。某一層的服務就是該層及其一些各層的一種能力，它通過接口提供給更高的一層，各層所提供的服務與這些服務是怎樣實現的無關。此外，各種服務還定義了層與層之間的抽象接口，以及各層為進行層與層之間的互動而用的服務原語。但這並不涉及到這個接口是怎樣實現的。
OSI標準中最低層的抽象是OSI協定規範，各層的協定規範精確的定義：應當傳送什麼樣的控制信息，以及應當用什麼樣的過程來解釋這個控制信息。協定的規範具有最嚴格的約束。
最後需要知道的是，在制定計算機網路標準方面起著很大作用的兩大國際組織CCITT和ISO。許多問題都是他們共同商議決定的。從歷史上看，CCITT與ISO的TC97工作領域是很不相同的，CCITT原來是從通信的角度考慮一些標準的制定，而TC97則關心信息處理。但隨著科學技術的發展，通信與信息處理的界限越來越模糊了，於是通信與信息處理就成為CCITT和TC97所共同關心的領域。CCITT的建議書X．200就是關於開放系統互連參考模型的，它和上面提到的ISO 7498 基本上是相同的。
影響
OSI是一個定義良好的協定規範集，並有許多可選部分完成類似的任務。
它定義了開放系統的層次結構、層次之間的相互關係以及各層所包括的可能的任務。是作為一個框架來協調和組織各層所提供的服務。
OSI參考模型並沒有提供一個可以實現的方法，而是描述了一些概念，用來協調進程間通信標準的制定。即OSI參考模型並不是一個標準，而是一個在制定標準時所使用的概念性框架。
它定義了開放系統的層次結構、層次之間的相互關係以及各層所包括的可能的任務。是作為一個框架來協調和組織各層所提供的服務。
OSI參考模型並沒有提供一個可以實現的方法，而是描述了一些概念，用來協調進程間通信標準的制定。即OSI參考模型並不是一個標準，而是一個在制定標準時所使用的概念性框架。
