【计算机网络笔记】OSI参考模型基本概念

系列文章目录

什么是计算机网络？
什么是网络协议？
计算机网络的结构
数据交换之电路交换
数据交换之报文交换和分组交换
分组交换 vs 电路交换
计算机网络性能（1）——速率、带宽、延迟
计算机网络性能（2）——时延带宽积、丢包率、吞吐量/率
计算机网络体系结构概念

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OSI参考模型

开放系统互连 (OSI)参考模型是由国际标准化组织 (ISO) 于 1984年提出的分层网络体系结构模型。目的是支持异构网络系统的互联互通。

OSI参考模型是网络系统互连的国际标准（但也仅仅是一个标准）。虽然从市场上来说，这个模型并不是一个流行的产品，但是它是我们理解网络通信的最佳学习工具或者理论模型。OSI参考模型不仅是计算机网络中一个重要的模型，在通信领域中也经常使用这个模型讨论问题。

在OSI参考模型中，网络按照功能分为七层，每层完成特定的网络功能。所有层次共同协作，完成整个网络的通信。

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OSI参考模型解释的通信过程

通过一个例子来说明。两个主机通过中间系统（比如路由器）进行互连通信。

源主机和目的主机都要实现7层的功能，中间系统要完成3层的功能。所有对等层次之间都会遵循相关的协议进行数据交换，也就是说对等层次协议规定了这一层如何构造和交换数据。这里协议都是虚线，说明这是逻辑上的通信。最终通信总得在物理链路上传输。所以最下面是物理介质。

A主机要给B主机发送数据，数据先到达应用层进行处理，应用层按照它所在的层的协议处理完数据后再发给表示层进行处理，以此类推一直向下，最终是物理层。然后数据传到了中间系统，中间系统从物理层接收数据，接收以后要还原到数据链路层，再还原到网络层，每一层协议所处理的数据单元或数据包，在OSI参考模型中通常叫PDU（协议数据单元）。在网络层确定了数据接下来要传给哪个主机后，再将数据往下最后交给物理层，然后数据在物理介质上进行传输到了目的地以后，一层一层还原，最终还原到应用层。注意在这个过程中，在对等的层上只能识别对等层打包的数据。

• 图中实线描述的是数据真正的流动方向。叫做实通信或者物理通信。虚线是对等层之间，它们以为数据是直接交换的。比如你写信给你的朋友，从你俩的角度看，好像是你把这个信直接给了你的朋友，但事实上，信是通过邮政系统里复杂的处理过程后才到达对方手中。

• 相邻层之间通过接口交换数据

通过这个图我们能够发现，中间系统是没有实现上面四层功能的。这四个层次就是端到端的层，下面三层是非端到端层。

数据在每一层传输的过程中，每一层协议有可能会给数据加上一些比如控制信息这样的信息头，构成这个协议的数据包，叫做PDU（协议数据单元）。物理层就不会加东西了，而是将数据转化为比特流，这个比特流在物理介质上进行传播。传到目的主机后，再一层一层的将对等层添加的协议头部信息去掉。

那为什么每一层要对数据进行再封装呢？

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为什么需要数据封装？

为了添加控制信息。数据封装最终构造的是协议数据单元 (PDU)。增加的信息多数以头部（链路层是加头加尾）。

控制信息主要包括：

• 地址（Address）: 标识发送端/接收端。标识谁发的数据，要发给谁。
• 差错检测编码（Error-detecting code）: 用于差错检测 或纠正。
• 协议控制（Protocol control）: 实现协议功能的附加信 息，如: 优先级（priority）、服务质量（QoS）、 和安全控制等。

当然，差错控制信息和协议控制信息并不是每个协议都要加的。

下一篇文章逐一地来介绍OSI参考模型每一层主要完成哪些功能。