《CCNA學習指南：Cisco網絡裝置互連（ICND1）（第4版）》——2.3節OSI參考模型

本節書摘來自異步社群《ccna學習指南：cisco網絡裝置互連（icnd1）（第4版）》一書中的第2章，第2.3節osi參考模型，作者【美】anthony sequeira，更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視

2.3　osi參考模型

ccna學習指南：cisco網絡裝置互連（icnd1）（第4版）

osi 參考模型是目前采用的主要網絡通信模型。區域網路（lan）、城域網（man）和廣域網（wan）的初期發展過程在很多方面呈現混沌無序的狀态。20世紀80年代，網絡數量和規模均呈現出巨大的增長。由于公司紛紛意識到運用網絡技術可以節約資金并提高工作效率，它們開始增設網絡并随新型網絡技術和産品的湧現迅速擴充現有網絡。

新型網絡技術和産品的湧現迅速使現有網絡擴充。及至20世紀80年代中期，企業開始面臨過去做出的種種擴充所帶來的困境。使用不同規範和實作方法的網絡彼此開展通信變得越來越困難。公司意識到自身急需擺脫專有網絡系統（公司自行開發、擁有并控制的系統）。

注意：在計算機行業，專有與開放對立。“專有”是指一家公司或一小部分公司控制技術的整體使用情況。“開放”則意味着公衆可以免費使用技術。

為了解決網絡不相容和互相無法通信的問題，iso研究了不同的網絡方案。鑒于本項研究的結果，iso建立了一個模型，幫助供應商建立與其他網絡相容并可以與其他網絡互相操作的網絡。

osi參考模型于1984年釋出，是iso建立的一種可描述體系。它為供應商們提供了一套标準，以確定全世界各公司開發的不同類型的網絡技術之間具有更好的相容性和互操作性。雖然還有許多其他模型，但如今大部分網絡供應商選擇将自身産品與osi參考模型關聯，這一點在教育訓練客戶使用自身産品時表現尤為突出。osi模型被視為教導使用者通過網絡發送和接收資料時使用的最佳工具。

極具諷刺意味的是，osi模型提出初期，無論導師還是學員均對此唏噓不已。然而，一旦使用得當，該模型将被切實證明為傳授和學習網絡知識的最佳途徑。支援理由之一在于，osi模型可以使我們專心處理這項極為複雜的主題。再次使用房屋建築作為類比，這相當于專注于電力系統，而非水管和架構體系。

osi參考模型包含七層，如圖2-1所示，每一層表示一項特定的網絡功能。對網絡功能進行這種分離即稱分層。osi參考模型定義了每層的網絡功能。更重要的是，osi參考模型有助于了解資訊是如何通過網絡傳輸的。此外，osi參考模型還對資料從應用程式（例如，電子表格）經過網絡媒體傳輸到另一台計算機中的應用程式的方式進行了描述，即便發送人和接收人通過不同的網絡媒體連接配接也不受影響。

将網絡分為七層可以實作以下優勢。

降低複雜度：将網絡通信拆分為多個簡單的小主題。

實作接口标準化：實作網絡元件标準化，允許多供應商開發和支援。

促進子產品化設計：允許不同類型的網絡硬體和軟體彼此通信。

確定技術互操作性：防止在一層中做出的更改對其他各層造成影響，進而加速開發過程。

加速發展：在不影響其他元件也不必重寫整個協定的情況下，對各元件提供有效的更新和改進。

簡化教學過程：将網絡通信拆分為多個小組成部分，進而簡化學習過程。不錯，我知道目前讓大家相信這一點可能有些困難！

注意：重要的是記住osi模型的七層結構。在這方面共有兩種常見的記憶技巧。自上而下檢視模型，可以使用“所有人好像都需要資料處理”這種當下流行的助記方法。或者，如果願意，也可以自下而上，使用“請勿丢掉香腸比薩”方法。

在osi參考模型中，計算機間互通資訊實施被拆分為七項技術。

osi的每一層均包含一組程式執行相應功能，進而使資料能夠通過網絡從源位置傳輸到目标位置。以下幾節簡要介紹了osi參考模型的各層。

2.3.1　第7層：應用層

應用層是最接近網絡最終使用者的osi層。該層用于向使用者的應用提供網絡服務。該層與osi的其他各層不同，它不向任何其他osi層提供服務，而是隻為osi參考模型外的應用提供服務。該應用層建立目标通信對象的可用性，并在錯誤恢複和資料完整性控制方面進行同步并達成一緻。該層運作的服務示例包括超文本傳輸協定（http）和簡單郵件傳輸協定（smtp）。大家可能知道，上述兩項服務可以分别用于實作web浏覽器和電子郵件應用功能。該層的命名十分恰當，是以可以輕易地記住它的功能。

2.3.2　第6層：表示層

表示層用于確定一個系統應用層發出的資訊可被另一個系統的應用層讀取。例如，某個裝置使用網絡應用與另一個裝置通信，其中一個裝置使用擴充的二—十進制交換碼（ebcdic）表示字元，而另一個裝置則使用美國國家資訊交換标準碼（ascii）表示相同的字元。如有必要，表示層可能會使用一種通用格式來實作多種資料格式之間的轉換。記憶該層功能的簡便方法是将其視作使用其應用層可以了解的格式表示資料。

2.3.3　第5層：會話層

會話層用于建立、管理及終止兩個通信主機之間的會話。它向表示層提供服務。會話層還可同步兩台主機表示層之間的對話，并管理它們之間的資料交換。例如，web伺服器擁有許多使用者，是以在給定的時間内會同時打開許多通信程序。是以，跟蹤哪個使用者使用哪條路徑進行通信就很重要。除了會話規定外，會話層還規定了有效的資料傳輸，服務類以及會話層、表示層和應用層問題的異常報告。有會話層負責管理會話，記憶過程勢必會再度簡化。

2.3.4　第4層：傳輸層

傳輸層用于對發送主機系統中的資料進行分段，然後在接收主機的系統上将資料重組為資料流。例如，大型企業的商業使用者常常需要将大檔案從現場位置轉移到公司站點。由于檔案的可靠傳輸非常重要，是以傳輸層會把大檔案分成較小的資料段，這樣可以降低發生傳輸問題的風險。

傳輸層與會話層之間的邊界可被視為應用協定與資料流協定之間的邊界。而應用層、表示層和會話層均與應用問題密切相關，下面四層均與資料傳輸問題有關。下面四層正是思科網絡工程師創收的源泉。 傳輸層試圖提供一項資料傳輸服務，以避免上面各層傳輸實施詳細資訊。具體來說，傳輸層關注的重點是兩台主機間的傳輸可靠性等問題。在提供通信服務期間，傳輸層會建立、維護及妥善終止虛拟電路。傳輸錯誤檢測和恢複以及資訊流控制可提供可靠的服務。

在傳輸層開始設定尋址，尋址對于實作網絡功能至關重要。雖然應用層、表示層和會話層與網絡尋址毫無關系，但自傳輸層開始情況将截然不同。例如，在傳輸層上，端口号可用于确定資料将發往哪項特定的網絡服務。您将在第9章“tcp/ip傳輸層”中學習有關端口号及其用法的詳細資訊。由于傳輸層對于我們十分重要且本身非常複雜，我們将用一整章介紹這個問題。

2.3.5　第3層：網絡層

網絡層給位于不同地理位置的網絡中的兩個主機系統之間提供連接配接和路徑選擇。網際網路的發展增加了從全球各個站點通路資訊的使用者數量，網絡層正是負責管理這一連接配接。思考一下公共網際網路的這些方面，我想我們可以将之視為最繁忙的層之一！網絡層采用的尋址機制稱為ip尋址。此尋址機制是用于将資料從一個裝置定向到另一個裝置，甚至從一個裝置定向到多個裝置的關鍵元件。第8章“ip位址和子網”和第20章“ipv6簡介”将對ip位址進行更加詳細的介紹。

2.3.6　第2層：資料鍊路層

資料鍊路層定義了如何格式化用于傳輸的資料，以及如何控制對網絡的通路。此層負責定義裝置如何通過常見媒體彼此通信，包括裝置間尋址和控制信令。資料鍊路層上的尋址稱作媒體通路控制（mac）尋址。第3章“lan和以太網”将對此尋址機制進行更加詳細的介紹。

2.3.7　第1層：實體層

實體層定義了電子、機械、過程和功能規範，用于激活、維護和終止終端系統間的實體鍊路。電平、電壓變化計時、實體資料速率、最大傳輸距離、實體連接配接器等特征和其他類似屬性均通過實體層規範定義。我曾在第1章中說過，當我的父親建造這些房子時，少不得要聘請一名電工，而電工一定喜歡這一層。

注意：按層的編号掌握osi模型也很重要。例如，明确網絡層往往簡稱為第3層，而資料鍊路層則叫做第2層，依此類推。