[科普中国]-计算机网络OSI模型

计算机网络OSI模型（Open Systems Interconnection model）是一种概念模型，它表征并标准化电信或计算系统的通信功能，而不考虑其基础内部结构和技术。 其目标是多种通信系统与标准协议的互操作性。 该模型将通信系统划分为抽象层。 该模型的原始版本定义了七层。

一个图层服务于它上面的图层，并由它下面的图层提供服务。 例如，通过网络提供无差错通信的层提供其上方的应用程序所需的路径，而它调用下一个较低层来发送和接收包含该路径内容的数据包。 在同一图层上的两个实例通过该层中的水平连接进行可视化连接。

历史在20世纪70年代后期，一个项目由国际标准化组织（ISO）管理，另一个项目由国际电报电话咨询委员会（CCITT，法国：国际电报电话咨询委员会）负责。这两个国际标准机构各自制定了一份定义类似网络模型的文件。

1983年，这两个文件被合并，形成了一个名为“开放系统互连的基本参考模型”的标准。该标准通常被称为开放系统互连参考模型，OSI参考模型或OSI模型。该标准于1984年由ISO（标准ISO 7498）和更名为CCITT（现称为国际电信联盟电信标准化部门或ITU-T）作为标准X.200发布。OSI有两个主要组件，一个网络抽象模型，称为基本参考模型或七层模型，以及一组特定的协议。

霍尼韦尔信息服务公司Charles Bachman的工作提供了七层模型的概念。 OSI设计的各个方面都是从ARPANET，NPLNET，EIN，CYCLADES网络以及IFIP WG6.1的工作经验中演变而来的。新设计记录在ISO 7498及其各种附录中。在这个模型中，网络系统被分成几层。在每个层内，一个或多个实体实现其功能。每个实体仅直接与其下面的图层进行交互，并为其上方的图层提供设施。

协议使一个主机中的实体能够与另一个主机中同一层的相应实体进行交互。服务定义抽象地描述了由（N-1）层提供给（N）层的功能，其中N是本地主机中操作的七层协议之一。

OSI标准文件可作为X.200系列建议从ITU-T获得。一些协议规范也作为ITU-T X系列的一部分提供。 OSI模型的等效ISO和ISO / IEC标准可从ISO获得。并非所有都是免费的。

OSI图层的描述完整的OSI模型共含七层(图一),这七层协议描述了两台计算机或一台计算机与一台终端之间实现对话的过程。以OSI模型为基本框架可以很方便的构造一个不同厂家的设备在其中通信的网络系统。除OSI的七层模型外,还有多种较为流行的数据通信模型,如:BIM的系统网络体系结构(SNA)和DEC的DEC网络体系结构(DNA),并且都先于OSI模型问世。不过,随着OSI模型的规范化,许多产品正在或多或少的向OSI模型靠拢,并且许诺与OSI兼容。足见OSI模型的内在潜力。本文旨在浅解OSI模型七层协议内容,以期更多读者能对OSI模型有所了解1。

物理层物理层是网络通信所有层次中的最底层,支持着其它层次的实现。它是网络通信得以实现的物理介质并提供了基本的电气连接和系统功能,因此也称之为布线层。各种应用都直接或间接的通过物理层进行对话。物理层的内容包括双绞线、光缆、同轴电缆等。在许多国家,RS一232是物理层中最通用的布线和信号标准。它定义了连接器上每一根针的作用及导线上的电平标准。较为流行RS一449则是一种新的SR一232替代产品。而在欧洲,有一种与RS一232极为相似的标准V.24国际标准,也是应用于物理层的众多流行标准之一。

物理层负责传递各层次之间所使用的信号,虽然这一层对用户来说无很大意义,然而,没有物理层的低级支援,任何通信都不可能被建立。

数据链路层两个系统间的通信最终是以建立在通信线路上的数据流形式实现的。数据链路层是十分关键的一层数据流处理层,它把所需传送的信息打包,将数据发送出去或接收另一系统传来的数据包进行处理。

数据链路层协议的实现有多种,如高级数据链路控制(HDLC)、二进制同步通信、先进数据通信控制(ADCCP)等。用户无须了解其实现细节,因为在诸多基于PC机的通信系统中,接口卡的集成电路一般都能执行数据链路层的相应功能。当然,该层次的软件
实现也屡见不鲜,如文件交换中使用的Xmodem和Cosrsatlk的数据链路层的作用。

网络层网络层可谓网络通信的小型控制中心,它根据网络条件、服务的优先权和其它因素来决定数据应使用那一条路由进行传送。网络层软件一般驻留于网络的交换器中,并且为应用软件提供了相应的数据控制接口。

传输层在功能上,传输层完成了大多数网络层的操作,但大多只能在本地执行。这一层实现了强于数据链路层的系统调度功能,如寻找正确路由、检测故障等功能。它通过确保接受的数据具有正确的格式和次序而进行传输质量控制。这往往对不同的计算机之间的连接至关重要。

如前所述,数据链路层实现对数据的打包记数,而传输层则要解开数据包,查看是否有数据丢失或破坏。

传输层协议多种多样,其中最有名的就是美国国防部开发的传输控制协议(TCP),已被众多公司厂商视为TCP/IP协议的一部分。为了与OSI模型兼容,TCP协议正转向另一种与OSI模型一致的新协议—TP4。NetBioS、Nanle PipeS和Netware的Internet-WorkProtoeol Enehange(IpX)是在计算机网络通信中最常用的三种软件产品。此外,传输层通信的主要应用是网关程序。

会话层会话层完成较高层次上的网络功能,使两个应用程序在网络上通信、安全性操作、名字识别、登录、管理以及其它一些类似的功能。值得一提的是,并非所有支持051的产品都可明确指明其专用于OSI模型的哪一层,如NetBios、Namedpipes等软件即实现了传输层功能,又完成了部分会话层的任务。为了扩充会话层应用标准,OSI又开发了1508327标准,该标准是一个面向连接的会话协议规范。

表示层对该层最直观的理解可认为是屏幕上看到的字符、图形、特殊数据格式等。它主要完成屏幕和文件的格式化功能以实现程序员设计意图。

应用层与前述六层不同的是,应用层是完全面向用户服务的,它是用户与底层支撑软件的接口。许多网络应用软件、网络操作系统都是在该层次上的直接应用,如文件打印机共享、电子邮件、记帐等等功能。而且该层中的规范大多是新制订的,如BIM的系统应用体系(SAA)和用于电子邮件的X.400信息处理规范等。

以上即为ISO/OSI模型的所有七层协议。由此可见,随着协议层的增高,相应的应用也更易于实现,因此,虽然OSI模型的高级实现形式多种多样,但其实现的关键是底层协议的实现。尽管OSI模型尚未形成完整的体系结构,但已有数十个委员会正为每一层指定各种标准。相信在不远的将来,ISO/OSI模型终将成为计算机网络通信模型统一的用户界面。

本词条内容贡献者为:

王慧维 - 副研究员 - 西南大学