OSI参考模型在网络系统中的应用浅析

简介:
  2003年非典后期,曾参加过网络基础的培训,培训老师说他花费了三年的时间才弄清楚OSI七层模型在网络系统中的应用,至于如何应用的这个没有和我们谈起。我从毕业到现在参加工作6年的时间了,也没有真正理解这七层模型在网络系统中的应用,而今天我想简单的结合下物理设备及其协议在每层所处的角色和位置来介绍下七层模型在网络系统中的简单应用。
众所周知,OSI参考模型自底向上分为7层:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每一层都完成网络系统中对应的一系列功能。当接收数据时,数据是自下而上传输的,当发送数据时,数据是自上而下传输的。
  
物理层不是指具体的物理设备,也不是指承担信号传输的物理媒体,而是在物理媒体之上为数据链路层提供透明地传输比特流的物理连接。双绞线、同轴电缆、接线设备(如网卡等)、RJ-45接口、串口和并口等在网络中都是工作在物理层的。刚听说过OSI参考模型时,总有点懵懂的感觉,如果把在网络中所用的设备和协议对应的工作层来加以概述的话,容易比较理解。由于我们在实际的布线过层中一般常用双绞线这个媒介,简单的介绍下工作在物理层的双绞线在传输数据和距离有什么优势和劣势。局域网常用的有限介质双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。局域网中使用的传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤等。与其他传输介质相比,双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输率等方面均受到一定限制,但价格较为低廉。虽然双绞线主要是用来传输模拟声音信息的,但同样适用于数字信号的传输,特别适用于较短距离的信息传输,在传输期间,信号的衰减比较大,并且会发生波形畸变。采用双绞线的局域网的带宽取决于所用导线的质量、长度及传输技术。
  任何网络中数据链路层都是必不可少的,相对于高层而言,此层所有的服务协议都比较成熟。数据链路层可使用的协议SLIPPPPX.25和帧中继等。常见的集线器和低档的交换机等网络设备、MODEM之类的拨号设备都是工作在数据链路层的。现在的集线器在单位的使用中比较少了,因为低档的交换机价格相对便宜,速率比集线器高,又能处理冲突域,所以中小型企业普遍使用的是二层交换机。
在具有开放性的网络中,数据终端设备(如网关、路由器)都要配置网络层的功能,网关、路由器、三层交换机都是工作在网络层。网络层协议有IP ARPRARPICMP。至于路由器和三层交换机,想必大家都是比较熟悉的,因为我们负责一个单位的局域网,是少不了路由器的,有的核心还需要三层交换机的。说到网络层,让我们简单分析下路由器和三层交换机的使用性能。有的单位为了安全还划分了子网,有的单位划分了VLANVLAN 之间的通信必须通过路由器来实现实现。但是传统路由器也难以胜任VLAN之间的通信任务,因为相对于局域网的网络流量来说,传统的普通路由器的路由能力特弱。如果采用传统的路由器,虽然可以隔离广播,但是性能又得不到保障。而三层交换机的性能非常高,既有三层路由的功能,又具有二层交换的网络速度。二层交换是基于MAC寻址,三层交换则是转发基于第三层地址的业务流。除了必要的路由决定过程外,大部分数据转发过程由二层交换处理,提高了数据包转发的效率。三层交换机通过使用硬件交换机构实现了IP 的路由功能,其优化的路由软件使得路由过程效率提高,解决了传统路由器软件路由的速度问题。因此可以说,三层交换机具有“路由器的功能、交换机的性能”。网络层协议中的ARP协议是大家所熟悉的,在以太网中,网络设备是通过物理地址(MAC)表示的,而数据在发送过程中,我们只能知道目标的IP地址,由于不知目标物理地址,因此数据无法直接发送到对方,这样我们就采用了ARP协议机制。
  传输层既是7层模型中负责数据通信的最高层,又是面向网络通信的低3层和面向信息处理的最高3层之间的中间层,解决的是数据在网络之间的传输质量问题。传输层的协议有TCPUDPTCP协议大家都是比较熟悉的协议,局域网中为了方便主机间的通信和相互访问,我们在Internet 协议Tcp/Ip属性中设置IP地址。TCP是互联网中的传输层协议,使用3次握手协议建立连接。会话层、表示层和应用层构成开放系统互联参考模型的高3 层,面对应用进程提供分布处理、会话管理、信息表示,恢复最后的差错等。 电子邮件和文件传输等工作在应用层。 应用层协议有 FTPTelnetDHCPPOPSMTPHTTP。在这一层中FTPSMTPPOP等协议得到了充分应用。  
限于篇幅的需要,OSI模型知识的深刻性,我想用在网络中所使用的协议和物理设备来阐述7层模型的使用性感觉有点力不从心。一个我对这7层模型理解不够深刻,不能用实践和这些理论结合在一起形象化的去表达OSI模型在网络系统中的应用。二个我接触的网络实践性只限于我们单位所使用的物理设备和协议,知识面不够宽广,格局特小,不能够完美的表达出我对OSI模型在网络系统中的应用。由于我们在实际的工作中,主要面对的物理设备和协议,一般只是在低3层,高3层的接触面比较少,所以我主要把重点放在了低三层上,如有博友对此理解深刻,请对此进行解析。
 

 

本文转自 

jiangxuezhi2009 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/jiangxuezhi/247834 ,如需转载请自行联系原作者

相关文章
|
17天前
|
人工智能 监控 安全
NTP网络子钟的技术架构与行业应用解析
在数字化与智能化时代,时间同步精度至关重要。西安同步电子科技有限公司专注时间频率领域,以“同步天下”品牌提供可靠解决方案。其明星产品SYN6109型NTP网络子钟基于网络时间协议,实现高精度时间同步,广泛应用于考场、医院、智慧场景等领域。公司坚持技术创新,产品通过权威认证,未来将结合5G、物联网等技术推动行业进步,引领精准时间管理新时代。
|
1月前
|
域名解析 网络协议 安全
计算机网络TCP/IP四层模型
本文介绍了TCP/IP模型的四层结构及其与OSI模型的对比。网络接口层负责物理网络接口,处理MAC地址和帧传输;网络层管理IP地址和路由选择,确保数据包准确送达;传输层提供端到端通信,支持可靠(TCP)或不可靠(UDP)传输;应用层直接面向用户,提供如HTTP、FTP等服务。此外,还详细描述了数据封装与解封装过程,以及两模型在层次划分上的差异。
282 13
|
1月前
|
网络协议 中间件 网络安全
计算机网络OSI七层模型
OSI模型分为七层,各层功能明确:物理层传输比特流,数据链路层负责帧传输,网络层处理数据包路由,传输层确保端到端可靠传输,会话层管理会话,表示层负责数据格式转换与加密,应用层提供网络服务。数据在传输中经过封装与解封装过程。OSI模型优点包括标准化、模块化和互操作性,但也存在复杂性高、效率较低及实用性不足的问题,在实际中TCP/IP模型更常用。
208 10
|
17天前
|
机器学习/深度学习 算法 测试技术
图神经网络在信息检索重排序中的应用:原理、架构与Python代码解析
本文探讨了基于图的重排序方法在信息检索领域的应用与前景。传统两阶段检索架构中,初始检索速度快但结果可能含噪声,重排序阶段通过强大语言模型提升精度,但仍面临复杂需求挑战
53 0
图神经网络在信息检索重排序中的应用:原理、架构与Python代码解析
|
22天前
|
机器学习/深度学习 搜索推荐 PyTorch
基于昇腾用PyTorch实现CTR模型DIN(Deep interest Netwok)网络
本文详细讲解了如何在昇腾平台上使用PyTorch训练推荐系统中的经典模型DIN(Deep Interest Network)。主要内容包括:DIN网络的创新点与架构剖析、Activation Unit和Attention模块的实现、Amazon-book数据集的介绍与预处理、模型训练过程定义及性能评估。通过实战演示,利用Amazon-book数据集训练DIN模型,最终评估其点击率预测性能。文中还提供了代码示例,帮助读者更好地理解每个步骤的实现细节。
|
9天前
|
人工智能 安全 网络安全
网络安全厂商F5推出AI Gateway,化解大模型应用风险
网络安全厂商F5推出AI Gateway,化解大模型应用风险
22 0
|
2月前
|
网络协议 安全 网络性能优化
OSI 七层模型详解
本文介绍了 OSI 七层模型各层的功能与常见协议。物理层负责比特流传输,涉及信号编码与接口标准;数据链路层组织帧并实现差错控制;网络层处理路由与寻址;传输层提供端到端数据传输服务;会话层管理会话连接;表示层处理数据编码与加密;应用层直接为用户提供服务。文中还列举了各层的典型协议,如 IP、TCP、HTTP 等,详细解析其作用与应用场景。
492 3
|
6月前
|
网络协议 安全 网络安全
探索网络模型与协议:从OSI到HTTPs的原理解析
OSI七层网络模型和TCP/IP四层模型是理解和设计计算机网络的框架。OSI模型包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层,而TCP/IP模型则简化为链路层、网络层、传输层和 HTTPS协议基于HTTP并通过TLS/SSL加密数据,确保安全传输。其连接过程涉及TCP三次握手、SSL证书验证、对称密钥交换等步骤,以保障通信的安全性和完整性。数字信封技术使用非对称加密和数字证书确保数据的机密性和身份认证。 浏览器通过Https访问网站的过程包括输入网址、DNS解析、建立TCP连接、发送HTTPS请求、接收响应、验证证书和解析网页内容等步骤,确保用户与服务器之间的安全通信。
390 3
|
8月前
|
网络协议 数据安全/隐私保护 网络架构
|
7月前
|
存储 网络协议 安全
30 道初级网络工程师面试题,涵盖 OSI 模型、TCP/IP 协议栈、IP 地址、子网掩码、VLAN、STP、DHCP、DNS、防火墙、NAT、VPN 等基础知识和技术,帮助小白们充分准备面试,顺利踏入职场
本文精选了 30 道初级网络工程师面试题,涵盖 OSI 模型、TCP/IP 协议栈、IP 地址、子网掩码、VLAN、STP、DHCP、DNS、防火墙、NAT、VPN 等基础知识和技术,帮助小白们充分准备面试,顺利踏入职场。
730 2