網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)七層原理（重點1，網(wǎng)絡(luò)小白必備知識）

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)七層原理
一.什么是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)七層原理
二.七層模型的起源
三.七層模型的原理和協(xié)議
四.七層模型有何用處
1.七層模型，亦稱OSI（Open System Interconnection）。參考模型是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的一個用于計算機或通信系統(tǒng)間互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)體系，一般稱為OSI參考模型或七層模型。
它是一個七層的、抽象的模型體，不僅包括一系列抽象的術(shù)語或概念，也包括具體的協(xié)議。
2.OSI的大部分設(shè)計工作實際上只是Honeywell Information System

公司的一個小組完成的，小組的技術(shù)負(fù)責(zé)人是Charlie Bachman。在70年代中期，這個小組主要是為了開發(fā)一些原型系統(tǒng)而成立的，主要關(guān)注數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計。70年代中，為了支持?jǐn)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的訪問，需要一個結(jié)構(gòu)化的分布式通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。
于是這個小組研究了現(xiàn)有的一些解決方案，其中包括IBM公司的SNA(System Network Architecture)、ARPANET（Internet的前身）的協(xié)議、以及為標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫正在研究中的一些表示服務(wù)（presentation services）的相關(guān)概念，在1977年提出了一個七層的體系結(jié)構(gòu)模型，他們內(nèi)部稱之為分布式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（DSA）。
　　與此同時，1977年英國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會向國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提議，為了定義分布處理之間的通信基礎(chǔ)設(shè)施，需要一個標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)。結(jié)果，ISO就開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）問題成立了一個專委會（TC 97, Subcomittee 16），指定由美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ANSI）開發(fā)一個標(biāo)準(zhǔn)草案，在專委會第一次正式會議之前提交。
Bachman [1] 參加了ANSI早期的會議，并提交了他的七層模型，這個模型就成了提交ISO專委會的唯一的一份草案。
1978年3月，在ISO的OSI專委會在華盛頓召開的會議上，與會專家很快達成了共識，認(rèn)為這個分層的體系結(jié)構(gòu)能夠滿足開放式系統(tǒng)的大多數(shù)需求，而且具有可擴展的能力，能夠滿足新的需求。
于是，1978年發(fā)布了這個臨時版本，1979年稍作細(xì)化之后，成了最終的版本。所以，OSI模型和1977年DSA模型基本相同。
3.詳細(xì)原理和介紹

1.應(yīng)用層（Application Layer）
應(yīng)用層是最靠近用戶的OSI層。這一層為用戶的應(yīng)用程序（例如電子郵件、文件傳輸和終端仿真）提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。。
協(xié)議有：HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP等。
應(yīng)用層也稱為應(yīng)用實體（AE），它由若干個特定應(yīng)用服務(wù)元素（SASE）和一個或多個公用應(yīng)用服務(wù)元素（CASE）組成。每個SASE提供特定的應(yīng)用服務(wù)，例如文件運輸訪問和管理（FTAM）、電子文電處理（MHS）、虛擬終端協(xié)議（VAP）等。CASE提供一組公用的應(yīng)用服務(wù)，例如聯(lián)系控制服務(wù)元素（ACSE）、可靠運輸服務(wù)元素（RTSE）和遠(yuǎn)程操作服務(wù)元素（ROSE）等。主要負(fù)責(zé)對軟件提供接口以使程序能使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。術(shù)語“應(yīng)用層”并不是指運行在網(wǎng)絡(luò)上的某個特別應(yīng)用程序 ，應(yīng)用層提供的服務(wù)包括文件傳輸、文件管理以及電子郵件的信息處理。
表示層（Presentation Layer）
數(shù)據(jù)的表示、安全、壓縮?？纱_保一個系統(tǒng)的應(yīng)用層所發(fā)送的信息可以被另一個系統(tǒng)的應(yīng)用層讀取。
格式有：JPEG、ASCll、DECOIC、加密格式等。
應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的翻譯官，在表示層，數(shù)據(jù)將按照網(wǎng)絡(luò)能理解的方案進行格式化；這種格式化也因所使用網(wǎng)絡(luò)的類型不同而不同。 　　
表示層管理數(shù)據(jù)的解密與加密，如系統(tǒng)口令的處理。例如：在 Internet上查詢你銀行賬戶，使用的即是一種安全連接。你的賬戶數(shù)據(jù)在發(fā)送前被加密，在網(wǎng)絡(luò)的另一端，表示層將對接收到的數(shù)據(jù)解密。除此之外，表示層協(xié)議還對圖片和文件格式信息進行解碼和編碼。
會話層（Session Layer）
建立、管理、終止會話，對應(yīng)主機進程，指本地主機與遠(yuǎn)程主機正在進行的會話。
通過傳輸層（端口號：傳輸端口與接收端口）建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?。主要在你的系統(tǒng)之間發(fā)起會話或者接受會話請求（設(shè)備之間需要互相認(rèn)識可以是IP也可以是MAC或者是主機名）。
負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中的兩節(jié)點之間建立、維持和終止通信。 會話層的功能包括：建立通信鏈接，保持會話過程通信鏈接的暢通，同步兩個節(jié)點之間的對話，決定通信是否被中斷以及通信中斷時決定從何處重新發(fā)送。 　　
你可能常常聽到有人把會話層稱作網(wǎng)絡(luò)通信的“交通警察”。當(dāng)通過撥號向你的 ISP （因特網(wǎng)服務(wù)提供商）請求連接到因特網(wǎng)時，ISP 服務(wù)器上的會話層向你與你的 PC 客戶機上的會話層進行協(xié)商連接。若你的電話線偶然從墻上插孔脫落時，你終端機上的會話層將檢測到連接中斷并重新發(fā)起連接。會話層通過決定節(jié)點通信的優(yōu)先級和通信時間的長短來設(shè)置通信期限。
傳輸層（Transport Layer）
定義傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議端口號，以及流控和差錯校驗。
協(xié)議有：TCP UDP等，數(shù)據(jù)包一旦離開網(wǎng)卡即進入網(wǎng)絡(luò)傳輸層。
定義了一些傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議和端口號（WWW端口80等），如：TCP（傳輸控制協(xié)議，傳輸效率低，可靠性強，用于傳輸可靠性要求高，數(shù)據(jù)量大的數(shù)據(jù)），UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，與TCP特性恰恰相反，用于傳輸可靠性要求不高，數(shù)據(jù)量小的數(shù)據(jù)，如QQ聊天數(shù)據(jù)就是通過這種方式傳輸?shù)模?主要是將從下層接收的數(shù)據(jù)進行分段和傳輸，到達目的地址后再進行重組。常常把這一層數(shù)據(jù)叫做段。
O S I 模型中最重要的一層。傳輸協(xié)議同時進行流量控制或是基于接收方可接收數(shù)據(jù)的快慢程度規(guī)定適當(dāng)?shù)陌l(fā)送速率。除此之外，傳輸層按照網(wǎng)絡(luò)能處理的最大尺寸將較長的數(shù)據(jù)包進行強制分割。例如，以太網(wǎng)無法接收大于1 5 0 0 字節(jié)的數(shù)據(jù)包。發(fā)送方節(jié)點的傳輸層將數(shù)據(jù)分割成較小的數(shù)據(jù)片，同時對每一數(shù)據(jù)片安排一序列號，以便數(shù)據(jù)到達接收方節(jié)點的傳輸層時，能以正確的順序重組。該過程即被稱為排序。工作在傳輸層的一種服務(wù)是 T C P / I P 協(xié)議套中的T C P （傳輸控制協(xié)議），另一項傳輸層服務(wù)是I P X / S P X 協(xié)議集的S P X （序列包交換）。
網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer）
進行邏輯地址尋址，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的路徑選擇。
協(xié)議有：ICMP IGMP IP（IPV4 IPV6） ARP RARP等。
在位于不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)中的兩個主機系統(tǒng)之間提供連接和路徑選擇。Internet的發(fā)展使得從世界各站點訪問信息的用戶數(shù)大大增加，而網(wǎng)絡(luò)層正是管理這種連接的層。
O S I 模型的第三層，其主要功能是將網(wǎng)絡(luò)地址翻譯成對應(yīng)的物理地址，并決定如何將數(shù)據(jù)從發(fā)送方路由到接收方。 　
　
網(wǎng)絡(luò)層通過綜合考慮發(fā)送優(yōu)先權(quán)、網(wǎng)絡(luò)擁塞程度、服務(wù)質(zhì)量以及可選路由的花費來決定從一個網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點A 到另一個網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點B 的最佳路徑。由于網(wǎng)絡(luò)層處理，并智能指導(dǎo)數(shù)據(jù)傳送，路由器連接網(wǎng)絡(luò)各段，所以路由器屬于網(wǎng)絡(luò)層。在網(wǎng)絡(luò)中，“路由”是基于編址方案、使用模式以及可達性來指引數(shù)據(jù)的發(fā)送。
　　
網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)在源機器和目標(biāo)機器之間建立它們所使用的路由。這一層本身沒有任何錯誤檢測和修正機制，因此，網(wǎng)絡(luò)層必須依賴于端端之間的由D L L提供的可靠傳輸服務(wù)。 　　
網(wǎng)絡(luò)層用于本地L A N網(wǎng)段之上的計算機系統(tǒng)建立通信，它之所以可以這樣做，是因為它有自己的路由地址結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與第二層機器地址是分開的、獨立的。這種協(xié)議稱為路由或可路由協(xié)議。路由協(xié)議包括I P、N o v e l l公司的I P X以及A p p l e Ta l k協(xié)議。 　　
網(wǎng)絡(luò)層是可選的，它只用于當(dāng)兩個計算機系統(tǒng)處于不同的由路由器分割開的網(wǎng)段這種情況，或者當(dāng)通信應(yīng)用要求某種網(wǎng)絡(luò)層或傳輸層提供的服務(wù)、特性或者能力時。例如，當(dāng)兩臺主機處于同一個L A N網(wǎng)段的直接相連這種情況，它們之間的通信只使用L A N的通信機制就可以了(即OSI 參考模型的一二層)。
數(shù)據(jù)鏈路層（Datalink Layer）
建立邏輯連接、進行硬件地址尋址、差錯校驗等功能。（由底層網(wǎng)絡(luò)定義協(xié)議）
將比特組合成字節(jié)進而組合成幀，用MAC地址訪問介質(zhì)，錯誤發(fā)現(xiàn)但不能糾正。
數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。
定義了如何讓格式化數(shù)據(jù)以進行傳輸，以及如何讓控制對物理介質(zhì)的訪問。這一層通常還提供錯誤檢測和糾正，以確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
OSI模型的第二層，它控制網(wǎng)絡(luò)層與物理層之間的通信。它的主要功能是如何在不可靠的物理線路上進行數(shù)據(jù)的可靠傳遞。為了保證傳輸，從網(wǎng)絡(luò)層接收到的數(shù)據(jù)被分割成特定的可被物理層傳輸?shù)膸?。幀是用來移動?shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)包，它不僅包括原始數(shù)據(jù)，還包括發(fā)送方和接收方的物理地址以及檢錯和控制信息。其中的地址確定了幀將發(fā)送到何處，而糾錯和控制信息則確保幀無差錯到達。 如果在傳送數(shù)據(jù)時，接收點檢測到所傳數(shù)據(jù)中有差錯，就要通知發(fā)送方重發(fā)這一幀。
　　
數(shù)據(jù)鏈路層的功能獨立于網(wǎng)絡(luò)和它的節(jié)點和所采用的物理層類型，它也不關(guān)心是否正在運行 Wo r d 、E x c e l 或使用I n t e r n e t 。有一些連接設(shè)備，如交換機，由于它們要對幀解碼并使用幀信息將數(shù)據(jù)發(fā)送到正確的接收方，所以它們是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的。 　　
數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer):在物理層提供比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上，建立相鄰結(jié)點之間的數(shù)據(jù)鏈路，通過差錯控制提供數(shù)據(jù)幀（Frame）在信道上無差錯的傳輸，并進行各電路上的動作系列。 　
　
數(shù)據(jù)鏈路層在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址尋址、數(shù)據(jù)的成幀、流量控制、數(shù)據(jù)的檢錯、重發(fā)等。
物理層（Physical Layer）
建立、維護、斷開物理連接。（由底層網(wǎng)絡(luò)定義協(xié)議）
主要定義物理設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，如網(wǎng)線的接口類型、光纖的接口類型、各種傳輸介質(zhì)的傳輸速率等。它的主要作用是傳輸比特流（就是由1、0轉(zhuǎn)化為電流強弱來進行傳輸,到達目的地后在轉(zhuǎn)化為1、0，也就是我們常說的數(shù)模轉(zhuǎn)換與模數(shù)轉(zhuǎn)換）。這一層的數(shù)據(jù)叫做比特。
O S I 模型的最低層或第一層，該層包括物理連網(wǎng)媒介，如電纜連線連接器。物理層的協(xié)議產(chǎn)生并檢測電壓以便發(fā)送和接收攜帶數(shù)據(jù)的信號。在你的桌面P C 上插入網(wǎng)絡(luò)接口卡，你就建立了計算機連網(wǎng)的基礎(chǔ)。換言之，你提供了一個物理層。盡管物理層不提供糾錯服務(wù)，但它能夠設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸速率并監(jiān)測數(shù)據(jù)出錯率。網(wǎng)絡(luò)物理問題，如電線斷開，將影響物理層。 　　用戶要傳遞信息就要利用一些物理媒體，如雙絞線、同軸電纜等，但具體的物理媒體并不在OSI的7層之內(nèi)，有人把物理媒體當(dāng)做第0層，物理層的任務(wù)就是為它的上一層提供一個物理連接，以及它們的機械、電氣、功能和過程特性。如規(guī)定使用電纜和接頭的類型、傳送信號的電壓等。在這一層，數(shù)據(jù)還沒有被組織，僅作為原始的位流或電氣電壓處理，單位是bit比特。
4.每層的協(xié)議和數(shù)據(jù)是如何接收的
5.應(yīng)用層協(xié)議：HTTP超文本傳輸協(xié)議，F(xiàn)TP文件傳輸協(xié)議，TFTP:簡單文件傳輸協(xié)議，IP地址解析域名協(xié)議
6.傳輸層：TCP：端口協(xié)議，安全低效，UDP：端口協(xié)議，高效不安全
7.網(wǎng)絡(luò)層：ICMP：數(shù)據(jù)報文控制協(xié)議，IGMP:用戶數(shù)據(jù)報文控制協(xié)議，IP協(xié)議，ARP：IP地址解析成MAC地址協(xié)議，RARP：MAC地址解析成MAC地址。
8.七層模型用處
一個設(shè)備工作在哪一層，關(guān)鍵看它工作時利用哪一層的數(shù)據(jù)頭部信息。網(wǎng)橋工作時，是以MAC頭部來決定轉(zhuǎn)發(fā)端口的，因此顯然它是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備。
具體說:
物理層：網(wǎng)卡，網(wǎng)線，集線器，中繼器，調(diào)制解調(diào)器
數(shù)據(jù)鏈路層：網(wǎng)橋，交換機
網(wǎng)絡(luò)層：路由器
網(wǎng)關(guān)工作在第四層傳輸層及其以上。
集線器是物理層設(shè)備,采用廣播的形式來傳輸信息。
交換機就是用來進行報文交換的機器。多為鏈路層設(shè)備(二層交換機)，能夠進行地址學(xué)習(xí)，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的形式來交換報文.。
路由器的一個作用是連通不同的網(wǎng)絡(luò)，另一個作用是選擇信息傳送的線路。選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信負(fù)荷，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)暢通率。