开放系统互连参考模型
OSI参考模型
OSI参考模型OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。
一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互联模型。
该体系结构标准定义了网络互连的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层），即ISO开放系统互连参考模型。
在这一框架下进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和应用的可移植性。
简介:开放系统OSI标准定制过程中所采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题，这就是分层的体系结构方法。
在OSI中，采用了三级抽象，即体系结构、服务定义和协议规定说明。
OSI参考模型定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包含的可能的服务。
它是作为一个框架来协调和组织各层协议的制定，也是对网络内部结构最精练的概括与描述进行整体修改。
OSI的服务定义详细说明了各层所提供的服务。
某一层的服务就是该层及其下各层的一种能力，它通过接口提供给更高一层。
各层所提供的服务与这些服务是怎么实现的无关。
同时，各种服务定义还定义了层与层之间的接口和各层的所使用的原语，但是不涉及接口是怎么实现的。
OSI标准中的各种协议精确定义了应当发送什么样的控制信息，以及应当用什么样的过程来解释这个控制信息。
协议的规程说明具有最严格的约束。
ISO/OSI参考模型并没有提供一个可以实现的方法。
ISO/OSI 参考模型只是描述了一些概念，用来协调进程间通信标准的制定。
在OSI范围内，只有在各种的协议是可以被实现的而各种产品只有和OSI的协议相一致才能互连。
这也就是说，OSI参考模型并不是一个标准，而只是一个在制定标准时所使用的概念性的框架。
在历史来看，在制定计算机网络标准方面起着很大作用的两大国际组织是CCITT和ISO。
CCITT与ISO TC97的工作领域是不同的，CCITT主要是从通信角度考虑一些标准的制定，而ISO的TC97则关心信息的处理与网络体系结构。
2.2开放系统互连的参考模型OSIRM
H4 H5
应用程序数据
H3 H4 H5
应用程序数据
主机 乙 AP2 5 4 3 2 1
主机 甲 AP1 5 4 3 2 1
主机 甲 向主机 乙 发送数据
运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层
H5
应用程序数据
H4 H5
应用程序数据
主机 乙 AP2 5 4 3 2 1
主机 甲 AP1 5 4 3 2 1
网络技术与应用
Computer Network Technology and Application
第2章 网络协1 议与 计算机网络体系结构
南京邮电大学计算机学院
2.2 开放系统互连参考模型OSI/RM
市场垄断
打破垄断
2.2 开放系统互连参考模型OSI/RM
1、 OSI/RM体系结构
7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层
主机 甲 AP1
5 4 3 2 1
传输层报文再传送到网络层 加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）
主机 乙 AP2
5 4 3 2 1
主机 甲向主机 乙 发送数据
路由器 B
甲 A
D
E
主机甲 向 主机乙发送分组
乙 C
互联网
主机 甲 向主机 乙 发送数据
主机 甲 AP1 5 4 3 2 1
IP 数据报再传送到数据链路层 加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧
2、 五层的体系结构 基本的网络应用举例
Q Q 聊 天
2.2 开放系统互连参考模型OSI/RM
2、 五层的体系结构 基本的网络应用举例
路由器 网络
甲 乙
简述开放系统互连基本参考模型
简述开放系统互连基本参考模型开放系统互连（Open Systems Interconnection，简称OSI）基本参考模型是计算机网络领域的一个重要概念，旨在为不同厂商开发的计算机系统提供一种统一的通信规范，使各种硬件和软件系统能够方便地互连在一起。
该模型由国际标准化组织（ISO）制定，具有广泛的应用价值。
开放系统互连基本参考模型采用分层结构，共分为七层，从低到高分别为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
这种分层设计使得不同层次的功能相互独立，有利于系统间的互操作性和可扩展性。
1.物理层：主要负责电气特性和物理连接，如电缆、集线器等硬件设备。
2.数据链路层：实现数据帧的传输和错误检测与纠正，主要包括帧同步、流量控制等功能。
3.网络层：负责将数据包从源主机发送到目的主机，实现路由选择和逻辑地址的转换。
4.传输层：提供可靠或不可靠的数据传输服务，主要包括传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）两种。
5.会话层：负责建立、管理和终止会话连接，实现不同主机间的通信。
6.表示层：数据格式的转换和加密解密，以确保数据在传输过程中的安全性和完整性。
7.应用层：为用户提供各种网络应用服务，如文件传输、电子邮件、远程登录等。
在实际应用中，许多开放系统互连协议遵循OSI模型，如TCP/IP、SNMP、SMTP等。
这些协议在各个层次上实现了数据通信的标准化，为互联网的发展奠定了基础。
我国在开放系统互连领域也取得了显著的进展，积极参与国际标准和国内标准的制定，推动计算机网络技术的发展。
在未来的发展中，我国将继续深化与国际先进技术的交流合作，不断提升国内企业在开放系统互连领域的竞争力。
总之，开放系统互连基本参考模型为计算机网络领域提供了一种理论框架，使不同厂商开发的系统能够实现互联互通。
开放系统互连参考模型
开放系统参考模型
OSI层——应用层
层 功能介绍 例子
应用层 一个同其他计算通讯的应 FTP，WWW浏览 （第七层） 用便实现了OSI应用层的 器，Telnet，NFS， 原理。应用层给应用提供 SMTP gateways， 通讯服务。 SNMP，X.400， FTAM
例子
例如一个没有通讯功能的字处理程序当然不会 去编写通讯代码，程序员也不必关心OSI第七 层。然而，如果增加一个传输文件的选项，程 序员就不得不实现OSI第七层（或者其他协议 中等价的层）——文件传输服务。
例子
从ATM提款机提款时，需要插卡、输入密码、 输入提款金额、提取现金。每一步都需要上一 步确认。
OSI层——传输层
传输层 第四层包括协议的选择— TCP，UDP， （第四层） —提供和不提供出错处理。SPX 记录进来的数据流，如果 包在传输过程中被分片还 要进行包的重组。
例子
TCP提供了一个4200字节的数据段给IP进行投 递。如果某种媒体不能传输4200个字节的包， 那么IP将对数据进行分片。这样，接收端的 TCP也许就会接收到3个不同的1400字节的段。 并且，接收段可能按照和发送不同的顺序接收， 所以它需要记录接收的段，并将它们重组为 4200字节的段。然后将数据送给上一层。
②电气特性
电气特性规定了在物理信道上传输比特流时信 号电平的大小、数据的编码方式、阻抗匹配、 传输速率和传输距离限制等。如：在使用RS232C接口且传输距离不大于15m时，最大传 输速率为19.2Kbps。
③功能特性
物理层的功能特性定义了物理接口上各条信号 线的功能分配和确切定义。物理接口信号线一 般分为：数据线、控制线、定时线和地线。
OSI模型
OSI七层模型OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型，是一个逻辑上的定义，一个规范，它把网络从逻辑上分为了7层。
每一层都有相关、相对应的物理设备，比如路由器，交换机。
OSI 七层模型是一种框架性的设计方法，建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题，其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输。
它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来，通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯。
建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。
它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来：服务说明某一层为上一层提供一些什么功能，接口说明上一层如何使用下层的服务，而协议涉及如何实现本层的服务；这样各层之间具有很强的独立性，互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的，只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。
网络七层的划分也是为了使网络的不同功能模块（不同层次）分担起不同的职责，从而带来如下好处：●减轻问题的复杂程度，一旦网络发生故障，可迅速定位故障所处层次，便于查找和纠错；●在各层分别定义标准接口，使具备相同对等层的不同网络设备能实现互操作，各层之间则相对独立，一种高层协议可放在多种低层协议上运行；●能有效刺激网络技术革新，因为每次更新都可以在小范围内进行，不需对整个网络动大手术；●便于研究和教学。
物理层（Physical Layer）O S I 模型的最低层或第一层，该层包括物理连网媒介，如电缆连线连接器。
物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。
在你的桌面P C 上插入网络接口卡，你就建立了计算机连网的基础。
换言之，你提供了一个物理层。
尽管物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率。
网络物理问题，如电线断开，将影响物理层。
开放系统互联参考模型
4.2开放系统互联参考模型
• 4.2.4传输层 OSI七层模型中的物理层、数据链路
层和网络层是面向网络通信的低三层协议。 传输层负责端到端的通信，既是七层模型 中负责数据通信的最高层，又是面向网络 通信的低三层和面向信息处里的高三层之 间的中间层。传输层位于网络层之上、会 话层之下，它利用网络层子系统提供给它 的服务去开发本层的功能，并实现本层对 会话层的服务。
4.2开放系统互联参考模型
（4）链路管理功能 链路管理功能主要用于面向连接的服务。在链路 两端的节点要进行通信前，必须首先确认对方已 处于就绪状态，并交换一些必要的 信息以对帧序 号初始化，然后才能建立连接。在传输过程中则 要维持该连接。如果出现差错，需要重新初始化， 重新自动建立连接。传输完毕后则要释放连接。 数据 链路层连接的建立，维持和释放就称做链路 管理。 在多个站点共享同一物理信道的情况下（例 如在局域网中），如何在要求通信的站点间分配 和管理信道也属于数据层链路管理的范畴。
4.2开放系统互联参考模型
(1) 帧同步功能
为了使传输中发生差错后只将出错的有限数 据进行重发,数据链路层将比特流组织成以帧为单 位传送。帧的组织结构必须设计成使接收方能够 明确的从物理层收到比特流中对其进行识别，即 能从比特流中区分出帧的起始与终止，这就是帧 同步要解决的问题。由于网络传输中很难保证计 时的正确和一致，所以不能采用依靠时间间隔关 系来确定一帧的起始与终止的方法。
径的可能性。网络节点在收到一个分组后后，要确定向下 一节点传送的路径，这就是路由选择。
要进行路由选择就得有路由算法，路由选择的算法很 多，概括起来可以分为静态路由算法和动态路由算法两大 类。静态路由选择算法也叫做非自适应路由选择算法，其 特点是简单和开销较小，但不能及时适应网络状态的变化； 动态路由选择算法也称为自适应路由选择算法，其特点是 能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开 销也比较大。
开放系统互联参考模型
《计算机网络与云计算》
主讲：杜煜 duyu@
第2单元 计算机网络体系结构
2.2 开放系统互联参考模型
开放系统互连参考模型(OSI/RM)
为了实现不同厂家生产的计算机系统之间以及不同网络之间的数据 通信，国际标准化组织ISO对各类计算机网络体系结构进行了研究， 并于1981年正式公布了一个网络体系结构模型作为国际标准，称为开 放系统互连参考模型(OSI/RM)，也称为ISO/OSI。 “开放”表示任何两个遵守OSI/RM的系统都可以进行互连，当一个 系统能按OSI/RM与另一个系统进行通信时，就称该系统为开放系统。
会话层协议
传输层协议
网络层 3-2接口 数据链路层 2-1接口 物理层
网络层协议 数据链路层协议
物理层协议
物理传输信道
物理传输信道
系统B
应用层 7-6接口 表示层 6-5接口 会话层 5-4接口 传输层 4-3接口 网络层 3-2接口 数据链路层 2-1接口 物理层
《计算机网络与云计算》 杜煜
No.7
➢为上层提供端到端(最终用户到最终用户)的透明的、可靠的数据传输服务。所 谓透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。
《计算机网络与云计算》 杜煜
No.5
OSI各层的功能概述（三）
第5层：会话层(Session Layer)
➢为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能，并提供会话管理服务。
第6层：表示层(Presentation Layer)
➢为应用层提供信息表示方式的服务，如数据格式的变换、文本压缩、加密技术 等。
第7层：应用层(Application Layer)
➢为网络用户或应用程序提供各种服务，如文件传输、电子邮件(E-mail)、分布 式数据库、网络管理等。
开放系统互连参考模型
开放系统互连参考模型L问题的提出为了使不同类型的计算机或终端能互连，以便相互通信和资源共享。
1977年，ISO提出开放系统互连参考模型(OSI-RM)2.OSI-RM的概念将通信全过程的所有功能分成若干层，每一层对应有一些功能，完成每一层功能时应遵照相应的协议一功能模型,协议模型。
概念：开放系统一一是指在与其他系统通信时，遵守OSl标准要求的系统。
换句话说，开放系统是能遵循OSI-RM实现互连的计算机系统。
3.OSI-RM的分层构造OSI-RM分7层，自下而上分别是：①第一层一一物理层②第二层一一数据链路层③第三层一一网络层④第四层一一运输层⑤第五层一一会话层⑥第六层一一表示层⑦第七层一一应用层4.各层功能概述（第1-3层）（1）物理层（数据信息传送单位：比特流）功能：物理层提供用于建立、保持和断开物理连接的机械的、电气的、功能的和规程的手段，简而言之，物理层提供有关同步和全双工比特流在物理媒介上的传输手段。
协议：RS232C,RS449∕422∕423,V.24,V.28,乂.20和兀21等。
讨论：（a）物理层并不是物理媒介本身（b）物理层无控制信息，不开展差错控制，即不保证无差错传输。
（2）数据链路层（数据信息传送单位：帧）功能：数据链路的建立、维持和拆掉差错控制流量控制等协议：基本型传输控制规程高级数据链路控制规程(HDLC)(3)网络层(数据信息传送单位：分组)功能：网络连接的建立、拆掉数据交换路由选择流量控制协议：X.25分组级协议(4)网络层运输层传送数据的基本单位是报文。
主要功能：端到端的顺序控制、流量控制、差错控制及监视服务质量。
(5)会话层会话层提供诸如会话建立时会话双方资格的核实和验证，由哪一方支付通信费用，及对话方向的交替管理、故障点定位和恢复等各种服务。
会话层及以上各层中，数据的传送单位一般都称为报文,但与运输层的报文有本质的不同。
(6)表示层提供数据的表示方法。
功能：代码转换数据格式转换数据加密与解密数据压缩与恢复(7)应用层直接面向用户以满足不同用户的不同要求，是利用网络资源唯一想用户进程直接提供服务的一层。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
OSI七层模型工作原理
开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect 简称OSI）是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互连参考模型，为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架。
它从低到高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
其中前三层主要与网络应用相关，负责对用户数据进行编码等操作。
后四层主要是负责网络通讯，负责将用户的数据传递到目的地。
在通讯的过程中，各层所负责的情各不相同，也不会互相干扰，但会协同一起工作，最终完成整个通讯过程，将数据正确的交到对方电脑中。
其各层功能如下：
1.物理层的主要功能是利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。
传输单位为比特（bit），即一个二进制位（0或1）。
这些比特的传输必须依赖于传输设备和物理线缆等媒介。
典型设备有中继器，集线器、网线、HUB。
2.数据链路层负责建立和管理节点间的链路。
该层的主要功能是：通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。
数据链路层主要有四个功能：
（1）协商：两端设备连接上线缆之后，设备默认是不知道对端使用的是什么协议的，会
通过数据链路层发送协商包来确认对端是否与自己的协议一致；
（2）流量控制
（3）差错控制：当数据封装到数据链路层时，会作一个校验，然后再传到对端，对
端接收下来之后，也会作一个校验，以确认数据传递过来的时候是一个正常的数据。
（4）物理寻址：在数据链路层中，有很多种二层的协议中都有地址，比如以太网的mac地址，Frame-Relay的DLCI等等。
其典型设备有网卡，网桥，交换机。
3.网络层是通信子网的最高一层。
它在下两层的基础上向资源子网提供服务。
其主要任务是：通过路由选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。
该层控制数据链路层与传输层之间的信息转发，建立、维持和终止网络的连接。
具体地说，数据链路层的数据在这一层被转换为数据包，然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制，将信息从一个网络设备传送到另一个网络设备。
其主要设备有路由器，防火墙、多层交换机。
4.传输层是是通信子网和资源子网的接口和桥梁，起到承上启下的作用。
该层的主要任务是：向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输。
传输层的作用是向高层屏蔽下层数据通信的细节，即向用户透明地传送报文。
传输层提供会话层和网络层之间的传输服务，这种服务从会话层获得数据，并在必要时，对数据进行分割。
然后，传输层将数据传递到网络层，并确保数据能正确无误地传送到网络层。
因此，传输层负责提供两节点之间数据的可靠传送，当两节点的联系确定之后，传输层则负责监督工作。
其主要工作设备是进程和端口。
5.会话层是用户应用程序和网络之间的接口，主要任务是：向两个实体的表示层提供建立和使用连接的方法。
将不同实体之间的表示层的连接称为会话。
因此会话层的任务就是组织和协调两个会话进程之间的通信，并对数据交换进行管理。
会话层，主要功能是用来管理会话，细分为三大功能：
（1）建立连接。
A、B两台电脑要通讯，首先必须建立一条他们之间的连接，osi会话层
会完成这个步骤。
（2）保持连接。
连接建立后，当、B通讯完了。
A、B之间的连接不会立刻断开，osi会话层会将建立好了的连接维持一段时间不中断，当A、B下次还要通讯时，可以直接使用之前
建立好的那条连接；
（3）断开连接。
一般一条连接有一个维持时间，当这条连接的维持时间到了后，osi会
话层会将该连接自动断开。
而且A或者B重启、关机、手动执行断开连接的操作之后， osi 会话层也会将A、B之间的连接断开。
会话层其主要设备建立会话，SESSION认证、断点续传。
表示层对来自应用层的命令和数据进行解释，对各种语法赋予相应的含义，并按照一定的格式传送给会话层。
其主要功能是“处理用户信息的表示问题，如编码、数据格式转换和加密解密”等。
其主要工作设备为编码方式，图像编解码、URL字段传输编码。
7.应用层是计算机用户，以及各种应用程序和网络之间的接口，其功能是直接向用户提供服务，完成用户希望在网络上完成的各种工作。
它在其他6层工作的基础上，负责完成网络中应用程序与网络操作系统之间的联系，建立与结束使用者之间的联系，并完成网络用户提出的各种网络服务及应用所需的监督、管理和服务等各种协议。
此外，该层还负责协调各个应用程序间的工作。
应用层为用户提供的服务和协议有：文件服务、目录服务、文件传输服务（FTP）、远程登录服务（Telnet）、电子邮件服务（E-mail）、打印服务、安全服务、网络管理服务、数据库服务等。
上述的各种网络服务由该层的不同应用协议和程序完成，不同的网络操作系统之间在功能、界面、实现技术、对硬件的支持、安全可靠性以及具有的各种应用程序接口等各个方面的差异是很大的。
其主要工作设备为应用程序，如FTP，SMTP，HTTP。
8.补充
由于OSI是一个理想的模型，因此一般网络系统只涉及其中的几层，很少有系统能够具有所有的7层，并完全遵循它的规定。
在7层模型中，
每一层都提供一个特殊的网络功能。
从网络功能的角度观察：下面4层（物理层、数据链层、网络层和传输层）主要提供数据传输和交换功能，即以节点到节点之间的通信为主；第4层作为上下两部分的桥梁，是整个网络体系结构中最关键的部分；而上3层（会话层、表示层和应用层）则以提供用户与应用程序之间的信息和数据处理功能为主。
简言之后4层主要完成通信子网的功能，前3层主要完成资源子网的功能。
建立OSI参考模型的目的和作用
建立OSI参考模型的目的除了创建通信设备之间的物理通道之外，还规划了各层之间的功能，并为标准化组织和生产厂家制定了协议的原则。
这些规定使得每一层都具有一定的功能。
从理论上讲，在任何一层上符合OSI标准的产品都可以被其他符合标准的产品所取代。
因此，OSI参考模型的基本作用如下：
OSI的分层逻辑体系结构使得人们可以深刻地理解各层协议所应解决的问题，并明确各个协议在网络体系结构中所占据的位置。
OSI参考模型的每一层在功能上与其他层有着明显的区别，从而使得网络系统可以按功能划分。
这样，网络或通信产品就不必面面俱到。
例如，当某个产品只需完成某一方面的功能时，它可以只考虑并遵循所涉及层的标准。
OSI参考模型有助于分析和了解每一种比较复杂的协议。