OSI参考模型在网络系统中的应用浅析-阿里云开发者社区

OSI参考模型在网络系统中的应用浅析

2017-11-14 1250

简介：

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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SLIP、PPP、X.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 、ARP、RARP、ICMP。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VLAN，VLAN 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TCP、UDP。TCP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 FTP、Telnet、DHCP、POP、SMTP、HTTP。在这一层中FTP、SMTP、POP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