OSI模型七层功能

子夜的金

大多数的计算机网络都采用层次式结构，即将一个计算机网络分为若干层次，处在高层次的系统仅是利用较低层次的系统提供的接口和功能，不需了解低层实现该功能所采用的算法和协议；较低层次也仅是使用从高层系统传送来的参数。这就是层次间的无关性。因为有了这种无关性，层次间的每个模块可以用一个新的模块取代，只要新的模块与旧的模块具有相同的功能和接口，即使它们使用的算法和协议都不一样。

1. 物理层
        在将数据从网卡送到通信系统中时，由物理层（Physical Layer）产生电流脉冲和光学信号脉冲。物理层的处理单位是位（Bit），即0和1。物理层还定义了电压的高低、电压变化的频率、数据传输速率、最大传输距离、物理连接装置以及其他类似的特性。
        物理层的传输介质包括双绞线、光缆和电磁波等，以及通信用的互连设备指DTE和DCE间的互连设备。DTE，是指数据终端设备，又称物理设备，如计算机和终端等。DCE，是指数据通信设备或电路连接设备，如调制解调器等。数据传输通常是经过DTE-DCE，再经过DCE-DTE的路径。互连设备，是指将DTE和DCE连接起来的装置，如各种插头、插座。
        物理层的主要功能包括：
        建立通路。为数据端设备提供传送数据的通路，数据通路可以是一个物理媒体，也可以是多个物理媒体连接而成。一次完整的数据传输，包括激活物理连接，传送数据，终止物理连接几个过程。所谓激活，就是不管有多少物理媒体参与，都要在通信的两个数据终端设备间连接起来，形成一条通路。
        传输数据。物理层要形成适合数据传输需要的实体，为数据传送服务。一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的带宽（带宽是指每秒钟内能通过的比特数），以减少信道上的拥塞。传输数据的方式能满足点到点、一点到多点、串行或并行、半双工或全双工，以及同步或异步传输的需要。


2. 数据链路层
        数据链路层（Data Link Layer）是将位收集起来，即将物理层传来的0、1信号组成包（也称为帧，Frame）的格式。该层完成发送包前的最后封装以及对到达包的首次检视。该层还负责在传送过程中的帧错和恢复。它将纠错码加到即将发送的包中，并对收到的包计算校验和，不完整以及有缺陷的包在该层都将被丢弃。如果能够判断出有缺陷的包来自何处，即返回一个错误包。
        数据链路层关注的内容包括：物理地址（网络地址是逻辑地址）、网络拓扑、线路的规划（终端用户如何使用网络线路）、错误通告、数据帧的有序传输和流量控制。
        链路层的设备主要是指网卡和交换机。
        数据链路层将本质上不可靠的传输媒体，变成可靠的传输通路提供给网络层。在IEEE802.3情况下，数据链路层分成了两个子层，一个是逻辑链路控制子层，另一个是媒体访问控制子层。
        链路层具备如下功能：
        链路连接的建立、拆除和分离；
        帧定界和帧同步。链路层的数据传输单元是帧，网络协议不同，帧的长短和界面也有差别，但无论如何必须对帧进行定界；
        顺序控制，是指对帧的收发顺序的控制；
        差错检测和恢复，链路标识以及流量控制等。差错检测多用方阵码校验和循环码校验来检测信道上数据的误码，而帧丢失等用序号检测。各种错误的恢复常靠反馈重发技术来完成。


3. 网络层
        网络层（Network Layer）主要规划数据在网络中最佳的传输路径。当局域网（LAN）超过了一定的规模或超越了一定的地理范围后，就必须划分为较小的逻辑网络，用以解决广播风暴和远程数据传输问题。路由器、网桥和网关等设备均可用于分割局域网，创建较小的子网。网络层为穿越多个设备的包提供路由（即传输路径），以确保包能到达正确的子局域网上的设备。
        本层维护路由表（就像是标明到达各路口的一张地图），并确定哪一个路由是最快捷的，以及何时使用替代路由（即当一条路禁止通行时，如何通过其他的路径绕道到达目的地）。这是设备对包进行过滤的第一个层次，只允许传送到其他网络的包通过，而那些在本网段内进行传输的包将被禁止通过，从而减轻了网络负载。由于数据包在网际间传输的路径不只一条，因此，该层的另一项功能是在各数据包到达目的地后再将其重新组合恢复成原来的顺序。
        网络层的设备主要是指路由器和拥有三层功能的交换机以及其他网关类产品。
        网络层主要功能包括：
                路由选择和中继；
                激活、终止网络连接；
                在一条数据链路上复用多条网络连接，多采取分时复用技术；
                差错检测与恢复；
                排序、流量控制；
                服务选择；
                网络管理。


4. 传输层
        传输层（Transport Layer）把数据分段并组装成数据流。由于应用层、表示层和会话层关心的是应用程序，而下面的4层则是处理与数据传输相关的问题。传输层的服务一般要经历传输连接建立阶段、数据传送阶段、传输连接释放阶段3个阶段才算完成一个完整的服务过程。
        传输层的主要功能包括：
        传输层为数据的传输提供服务，对上层屏蔽传输层执行的细节。传输层作为一个转换层，即最后一个管理路由包和错误恢复的层，用于弥补网络层的任何不足。该层主要监督两节点在建立连接的状态下，将数据安全无误地送达至目的地。若数据在传送过程中发生遗失、错误和重复等，本层能够立即侦测到并更正。如果包在网络层就可靠地接收到了，那么本层的处理就很简单了。如果通信系统不能提供可靠的包传输，本层将通过复杂的机制予以补偿。
        为了提供可靠的服务，传输层提供建立、维护和有序地中断虚电路、传输差错校验和恢复，以及信息流控制机制（防止从一个系统到另外一个系统的数据传输过载）。


5. 会话层
        会话层（Session Layer），也称会晤层，主要负责建立、管理和终止两节点应用程序之间的会话。例如，两节点在欲正式通信前，需先协商好双方所使用的通信协议、通信方式（全双工或半双工）、如何帧错及复原，以及如何结束通信等内容。
        在许多网络设置中，要求在两个通信实体间建立正式的连接，这种连接使得信息的收发具有高可靠性。当网络的可靠性成问题时，这种面向连接的措施就成为一种必要，因此，面向会话便成为大多数主机通信的标准。由于局域网通常被认为是高可靠的，所以会话控制在局域网通信中不普遍使用。
        会话层为表示层提供服务，同时，也同步表示层实体之间的对话，管理它们之间的数据交换。除了会话层的这些基本规则以外，会话层也提供会话单元之间的同步、服务类别，并且报告会话层、表示层与应用层中产生的错误。在会话层，建立和断开一个连接的过程，实际上就是一个“捆绑”和“解捆”的会话。由于是面向连接的，所以在本层假定包是可靠的。
        会话层的主要功能包括：
        建立连接。为给两个对等会话服务用户建立一个会话连接，相应的工作包括将会话地址映射为运输地址，选择需要的服务质量参数（QoS），对会话参数进行协商，识别各个会话连接，传送有限的透明用户数据；
        数据传输。在两个会话用户之间实现有组织的、同步的数据传输。用户数据单元为SSDU，而协议数据单元为SPDU。会话用户之间的数据传送过程是将SSDU转变成SPDU；
连接释放。连接释放是通过有序释放、废弃、有限量透明用户数据传送等功能单元释放会话连接。


6. 表示层
        表示层（Presentation Layer）确保一个系统应用层发送的信息能够被另外一个系统的应用层所识别。如果有必要，表示层还可以使用一个通用的数据表示格式在多种数据格式之间进行转换。
        表示层的主要功能包括：
        完成应用层所用数据的任何所需的转换，能够将数据转换成计算机或系统程序所能读得懂的 格式。
数据压缩和解压缩，以及加密和解密可以在表示层进行。当然，数据加密和压缩也可由运行在OSI应用层以上的用户应用程序来完成。


7. 应用层
        应用层（Application Layer）处于最高层，也是最靠近用户的一层，为用户的应用程序提供网络服务。应用层虽然不为OSI模型七层协议中的任何其他层提供服务，但却为在OSI模型以外的应用程序提供服务。这些应用程序包括：电子数据表格程序、字处理程序、数据库程序，以及网络安全程序等。
        应用层识别并证实目的通信方的可用性，使协同工作的应用程序之间进行同步，建立传输错误纠正和数据完整性控制方面协定。它还判断是否为所需的通信过程留有足够的资源。