開放系統互連參考模型

OSI參考模型的全稱是開放系統互連參考模型，是由國際標準化組織ISO在20世紀80年代初提出來的。ISO自從1946年成立以來，已經提出了多個標準，而ISO/IEC 7498，這個關於網絡體系結構的標準定義了網絡互連的基本參考模型。當時，網絡界出現了以IBM的SNA為代表的若干個網絡體系結構，這些體系結構的着眼點往往是各公司內部的網絡連接，沒有統一的標準，因而它們之間很難互連起來。在這種情況下，ISO提出了OSI參考模型，它最大的特點是開放性。不同廠家的網絡產品，只要遵照這個參考模型，就可以實現互連、互操作和可移植性。也就是説，任何遵循OSI標準的系統，只要物理上連接起來，它們之間都可以互相通信。 ^[2] 

OSI參考模型定義了開放系統的層次結構和各層所提供的服務。OSI參考模型的一個成功之處在於，它清晰地分開了服務、接口和協議這3個容易混淆的概念。服務描述了每一層的功能，接口定義了某層提供的服務如何被高層訪問，而協議是每一層功能的實現方法。通過區分這些抽象概念，OSI參考模型將功能定義與實現細節區分開來，概括性高，使它具有普遍的適應能力。 ^[2] 

OSI參考模型是具有7個層次的框架，自底向上的7個層次分別是物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。 ^[2] 

開放系統互連參考模型的特點： ^[3] 

(1)每層的對應實體之間都通過各自的協議進行通信。 ^[3] 

(2)各個計算機系統都有相同的層次結構。 ^[3] 

(3)不同系統的相應層次具有相同的功能。 ^[3] 

(4)同一系統的各層次之間通過接口聯繫。 ^[3] 

(5)相鄰的兩層之間，下層為上層提供服務，上層使用下層提供的服務。 ^[3] 

OSI將整個通信功能劃分為7個層次，劃分的原則如下： ^[4] 

(1)網絡中所有節點都劃分為相同的層次結構，每個相同的層次都有相同的功能。 ^[4] 

(2)同一節點內各相鄰層次間可通過接口協議進行通信。 ^[4] 

(3)每一層使用下一層提供的服務，並向它的上層提供服務。 ^[4] 

(4)不同節點的同等層按照協議實現同等層之間的通信。 ^[4] 

物理層（Physical）並不是物理媒體本身，它只是開放系統中利用物理媒體實現物理連接的功能描述和執行連接的規程。物理層提供用於建立、保持和斷開物理連接的機械的、電氣的、功能的和過程的條件。簡而言之，物理層提供有關同步和比特流在物理媒體上的傳輸手段，其典型的協議有EIA-232-D等。 ^[5]  物理層主要負責比特流和電壓、光線等傳輸方式之間建立互換模式，並且依據比特流進行實時性傳輸，其中比特流記為0或1。 ^[8] 

數據鏈路層（DataLink）用於建立、維持和拆除鏈路連接，實現無差錯傳輸的功能。在點到點或點到多點的鏈路上，保證信息的可靠傳遞。該層對連接相鄰的通路進行差錯控制、數據成幀、同步等控制。檢測差錯一般採用循環冗餘校驗(CRC)，糾正差錯採用計時器恢復和自動請求重發(ARQ)等技術。其典型的協議有OSI標準協議集中的高級數據鏈路控制協議HDLC。 ^[5] 

網絡層（Network）規定了網絡連接的建立、維持和拆除的協議。它的主要功能是利用數據鏈路層所提供的相鄰節點間的無差錯數據傳輸功能，通過路由選擇和中繼功能，實現兩個系統之間的連接。在計算機網絡系統中，網絡層還具有多路複用的功能。 ^[5] 

傳輸層（Transport）完成開放系統之間的數據傳送控制。主要功能是開放系統之間的數據的收發確認。同時還用於彌補各種通信網絡的質量差異，對經過下三層之後仍然存在的傳輸差錯進行恢復，進一步提高可靠性。另外，還通過複用、分段和組合、連接和分離、分流和合流等技術措施，提高吞吐量和服務質量。 ^[5] 

會話層（Session）依靠傳輸層以下的通信功能使數據傳送功能在開放系統間有效地進行。其主要功能是按照在應用進程之間的約定，按照正確的順序收發數據，進行各種形式的對話。控制方式可以歸納為以下兩類：一是為了在會話應用中易於實現接受處理和發送處理的逐次交替變換，設置某一時刻只有一端發送數據。因此需要有交替改變發信端的傳送控制。二是在類似文件傳送等單方向傳送大量數據的情況下，為了防備應用處理中出現意外，在傳送數據的過程中需要給數據記上標記。當出現意外時，可以由記標記處重發。例如可以將長文件分頁發送，當收到上頁的接受確認後，再發下頁的內容。 ^[5] 

會話層主要是管理不同主機上不同進程的通信內容，打造更加完整的協調機制，從而確保用户之間無論是建立對話還是釋放會話連接，都能最大程度保證數據交換的及時性和規範性。 ^[8] 

表示層（Presentation）的主要功能是把應用層提供的信息變換為能夠共同理解的形式，提供字符代碼、數據格式、控制信息格式、加密等的統一表示。表示層僅對應用層信息內容的形式進行變換，而不改變其內容本身。 ^[5]  表示層更加關注的是數據的表現形式，依據語法和語義評估相關內容傳遞的科學性。 ^[8] 

應用層（Application）是OSI參考模型的最高層。其功能是實現應用進程(如用户程序、終端操作員等)之間的信息交換。同時，還具有一系列業務處理所需要的服務功能。 ^[5] 

這一層常見的網絡協議有：HTTP/FTP/TFTP/SMTP/SNMP/DNS/TELNET/HTTPS/POP3/DHCP。 ^[7] 

OSI模型具有如下優點。 ^[6] 

(1)分工合作，責任明確。性質相似的工作劃分在同一層，性質不同的工作則劃分到不同層，這樣每一層的功能都是明確的，每一層都有其負責的工作範圍，一旦出現問題，很容易找到問題所在的層，僅對此層加以改善即可。 ^[6] 

(2)對等交談。計算機通過網絡進行通信時，按照對等交談的原則，即同一層找同層，通過各對等層的協議來進行通信，比如，兩個對等的網絡層使用網絡協議通信。 ^[6] 

(3)逐層處理，層層負責。在OSI中，兩個實體通信必須涉及下一層，只有相鄰層之間可以通信，下層向上層提供服務，上層通過接口調用下層的服務，層間不能有越級調用關係，每層功能的實現都是在下層提供服務的基礎上完成的。即每一層都是利用下層提供的服務來完成本層功能，並在此基礎上為上層提供進一步的服務。 ^[6]