第三章开放系统互连参考模型资料讲解
OSI参考模型详解
osi参考模型详解
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。
模型优点
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。 模型中数据传输图示
开放系统互连参考模型
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。
3.OSI开放系统互连参考模型
三、OSI模型的层次结构
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
APDU PPDU SPDU Segment Packet Frame
Bit
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
段 包 帧 比特
每一层利用下一层提供的服务与对等层通信 每一层使用自己的协议
三、OSI模型的层次结构
HTTP、Telnet、FTP 、TFTP、SNMP、DN、 SMTP、X-Windows …
传输层
TCP、UDP、RTP
网络层
IP、ICMP、ARP、RARP
网络接口层
以太网、令牌环、 FDDI、X.25、帧中继、
RS-232、v.35
TCP/IP模型
五、延伸知识：TCP/IP模型
OSI参考模型与TCP参考模型的比较（1）
谢谢
31
相同点：
（1） 这两种模型都基于独立的协议栈的概念，强调网络技 术独立性和端对端确认。 （2） 都采用分层的方法，每层建立在下层提供的服务基础 上，并为上层提供服务，且层的功能大体相同。
不同点：
（1） 分层模型不同。TCP/IP模型比较简单。 （2） OSI模型有3个主要明确概念：服务、接口、协议。而 TCP/IP参考模型在三者的区别上不是很清楚。 通信模式。
三、OSI模型的层次结构
表示层
表示层主要完成某些特定的功能。同时，表示层为 应用层(或用户进程)提供服务，该服务可以解释所交换数 据的意义，进行正文压缩及各种变换，以便用户使用， 如代码转换、格式变换等。 表示层的功能： (1) 对数据编码格式进行转换。 (2) 数据压缩与恢复。 (3) 建立数据交换格式。 (4) 数据的安全与保密。
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。
OSI开放系统互连参考模型具体说明
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。
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。
七个层次划分原则ISO为了更好的使网络应用更为普及，就推出了OSI参考模型。
其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。
这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。
提供各种网络服务功能的计算机网络系统是非常复杂的。
根据分而治之的原则，ISO将整个通信功能划分为七个层次，划分原则是：（1）网路中各结点都有相同的层次；（2）不同结点的同等层具有相同的功能；（3）同一结点内相邻层之间通过接口通信；（4）每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；（5）不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。
七个层次内容其内容如下：第7层应用层：OSI中的最高层。
为特定类型的网络应用提供了访问OSI环境的手段。
开放系统互联基本参考模型
开放系统互联基本参考模型哎呀，今天咱们来聊聊开放系统互联基本参考模型，听起来很高大上的样子，其实说白了，就是个帮助不同设备、不同系统互相沟通的架子。
想象一下，你的手机、电脑、平板，还有那些智能家居设备，都是一群小朋友，想在一起玩，却因为说不同的语言，搞得鸡飞狗跳。
这个参考模型就像是一个翻译官，把这些小家伙的心声传递过去，大家好好交流，互相理解。
这开放系统互联基本参考模型，通常叫做OSI模型，分成七层，就像一个七层的蛋糕，吃起来层次丰富。
最底下那层是物理层，嘿，就是说数据在网络上跑的时候，电信号、光信号这些家伙在打架。
往上一层是数据链路层，负责把数据打包，确保这些信号在传输过程中不会走失，就像妈妈在包饺子，得包得严严实实，确保不会漏。
再往上就是网络层，这一层聪明了，它负责决定数据怎么走，像个交通警察，指挥信号在网络上畅通无阻。
然后是传输层，这层可厉害了，它要确保信息准确无误地送到目的地，就像快递小哥，今天送你个快递，明天送我个包裹，得确认谁收谁送。
接下来是会话层，哇，这个层次就像是聊天的小组，负责在不同设备之间建立和管理会话，确保大家在同一个频道上畅谈。
第六层是表示层，嘿嘿，负责翻译和格式转换，确保信息在不同系统之间流通无阻，像是一个文化交流大使，促进大家的理解与沟通。
最后到了应用层，这层就是为人们服务的，简单来说，就是咱们用的各种软件和应用，比如网页浏览器、电子邮件等，用户通过这一层直接与系统互动，就像是小朋友们围在一起开心地玩耍。
每一层都各司其职，缺一不可，大家齐心协力，才能让信息在网络上顺利传递。
有没有觉得这OSI模型其实就像是生活中的一个团队合作的好例子呢？每个人都有自己的角色，各自发挥所长，才能把事情做得更好。
就好比咱们组团去吃火锅，每个人负责一份食材，最后一锅火锅才会丰富多彩。
用网络语言来说，就是“你中有我，我中有你”。
想象一下，假如没有这个模型，设备之间就像一群小孩在操场上打架，根本听不懂对方在说什么。
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。
开放系统互联（OSI）模型
开放系统互联（OSI）模型开放系统互联（OSI）模型开放系统互联（OSI）模型是由国际标准化组织（ISO）于1984年提出的⼀种标准参考模型，是⼀种关于由不同供应商提供的不同设备和应⽤软件之间的⽹络通信的概念性框架结构。
它被公认为是计算机通信和 internet ⽹络通信的⼀种基本结构模型。
OSI 七层参考模型中的ISO协议（ISO Protocols）当今使⽤的⼤多数⽹络通信协议都是基于 OSI 模型结构。
OSI 模型将通信处理过程定义为七层，并将⽹络计算机间的移动信息任务划分为七个更⼩的、更易管理的任务组。
各个任务或任务组被分配到 ISO 参考模型各层。
各层相对独⽴（self-contained），从⽽使得分配到各层的任务能够独⽴实现。
这样当其中⼀层提供的某解决⽅案更新时，它不会影响其它层。
每⼀层使⽤下层提供的服务，并向上层提供服务。
物理层（physical layer）是OSI的第⼀层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础OSI采纳了各种现成的协议，其中有RS-232、RS-449、X.21、V.35、ISDN、以及FDDI、IEEE802.3、IEEE802.4、和IEEE802.5的物理层协议主要功能是完成相邻结点之间原始⽐特流传输物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除，⽽提供具有机械的，电⼦的，功能的和规范的特性。
简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。
物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。
为数据端设备提供传送数据通路、传输数据数据通路可以是⼀个物理媒体，也可以是多个物理媒体连接⽽成。
⼀次完整的数据传输，包括激活物理连接，传送数据，终⽌物理连接。
所谓激活，就是不管有多少物理媒体参与，都要在通信的两个数据终端设备间连接起来，形成⼀条通路。
传输数据，物理层要形成适合数据传输需要的实体，为数据传送服务。
⼀是要保证数据能在其上正确通过，⼆是要提供⾜够的带宽（带宽是指每秒钟内能通过的⽐特（BIT）数），以减少信道上的拥塞。
开放系统互联参考模型
（３）功能特性
规定了接口信号的来源、作用以及其它 信号之间的关系。
（４）规程特性
规定了使用交换电路进行数据交换的控 制步骤，这些控制步骤的应用使得比特流传 输得以完成。
4.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ开放系统互联参考模型
注意： 1、运行在物理层的设备有：网卡、集线器等。
主要有寻址、建立连接、流量控制、崩溃 恢复和多路利用等服务。
4.2开放系统互联参考模型
• 传输层的协议分类 • 传输层的功能是要弥补从网络层获得的服务和拟
向传输服务用户提供的服务之间的差距,它所担心 的是提高服务质量,包括优化成本。 • 运输层的功能按级别划分，OSI定义了五种协议 级别，即级别0（简单级）、级别1（基本差错恢 复级）、级别2（多路复用级）、级别3（差错恢 复和多路 复用级）和级别4（差错检测和恢复 级）。服务质量划分的较高的网络，仅需要较简 单的协议级别；反之，服务质量划分的较低的网 络，仅需要较复杂的协议级别。 • 传输层的两个著名协议是TCP和UDP 。
4.2开放系统互联参考模型
数据链路层的主要功能 ：
数据链路层最基本的服务是将源机网络 层来的数据可靠的传输到相邻节点的目标机 网络层。为达到这一目的，数据链路层必须 具备一系列相应的功能，它们主要有：如何 将数据组合成数据块，在数据链路层中将这 种数据块称为帧，帧是数据链路层的传送单 位；如何控制帧在物理信道上的传输， 包括 如何处理传输差错，如何调节发送速率以使 之与接收方相匹配；在两个网路实体之间提 供数据链路通路的建立、维持和释放管理。
4.2开放系统互联参考模型
• 4.2.5其他各层简介 1．会话层
会话层在运输层提供的服务上，加强了会话管理、同步 和活动管理等功能。
简述开放系统互连基本参考模型 -回复
简述开放系统互连基本参考模型-回复开放系统互连基本参考模型（Open System Interconnection Basic Reference Model，简称OSI模型）是国际标准化组织（ISO）针对计算机网络通信协议进行标准化的参考模型。
它将计算机网络通信分为7个层次，每个层次的功能和任务都不同，但它们共同工作以实现端到端通信的目标。
以下是对OSI模型的逐步解释。
1. 物理层（Physical Layer）：物理层是OSI模型的第一层，它主要关注的是物理介质的传输，如光纤、电缆和无线信号。
该层的主要任务是将数据转换为适用于传输的二进制信号，并在发送和接收之间提供适当的接口。
物理层负责传输数据的比特流。
2. 数据链路层（Data Link Layer）：数据链路层是OSI模型的第二层，它主要通过物理连接将数据转换为帧的形式。
该层负责检测和纠正传输过程中可能发生的错误，并通过帧同步技术来管理数据的传输。
数据链路层的功能包括分帧、差错检测、流量控制和可靠传输。
3. 网络层（Network Layer）：网络层是OSI模型的第三层，主要关注的是数据包的传输。
该层负责路由选择、逻辑寻址、拥塞控制和流量控制。
网络层通过将数据包分组添加源和目的地的地址信息，并对数据包进行通信路径选择来实现端到端的数据传输。
4. 传输层（Transport Layer）：传输层是OSI模型的第四层，它主要提供端到端的可靠数据传输服务。
该层负责数据包的分段和重组，并通过使用连接导向的协议来确保数据的可靠传输。
传输层的两个主要协议是传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
5. 会话层（Session Layer）：会话层是OSI模型的第五层，它主要管理应用程序之间的对话和会话。
该层负责建立、管理和终止会话，并提供数据同步和错误恢复功能。
会话层为应用程序之间的通信提供了可靠的机制。
6. 表示层（Presentation Layer）：表示层是OSI模型的第六层，它主要负责数据的表示和加密。
开放系统互连参考模型七层协议
在OSI/RM模型中，协议和服务是两个非常重要的不同 概念。控制两个（N）层对等实体进行通信的规则的集合 称为（N）协议；两个（N）层实体间的通信在（N）协议 的控制下，能够使（N）层向上一层提供服务，这种服务 就称为（N）服务，接受（N）服务的（N）层服务用户是 （N＋1）层实体。 上述关于协议和服务的基本概念及相互关系如图所示
数据报式Socket是一种面向无连接的Socket，针对 面向无连接的UDP服务应用。
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常用的Socket编程函数
• Socket( )——建立连接 • Listen( )——监听是否有服务请求 • Accept( )——连接端口的服务请求 • Send( )和recv( )——面向连接的Socket数据传输 • Sendto( )和 Recvfrom( )——面向无连接的Socket数
(2) 介 质 访 问 控 制 （ MAC ， Media Access Contral）层
(3) 物理层
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3.2 OSI参考模型
24
（一）、OSI/RM模型将整个网络分成七层结构， 由低层到高层依次是：
物数网 传会表 应 理据络 输话示 用 层链层 层层层 层
路 层
25
application layer presentation layer session layer transport layer network layer
10
11
四、数据单元
（1）协议数据单元（PDU） 在对等实体之间所传送的数据叫作协议数据单元， 由两部分组成：协议控制信息（PCI）和用户数据 （2）接口数据单元 （IDU） 相邻两层实体间传送的信息叫作接口数据单元，也 由两部分组成：接口控制信息（ICI）和接口数据 （3）服务数据单元 （SDU） 是一种已经在O S I层间进行过转换并删除了其中的 控制信息和转换指令的协议数据单元。
第3章第1讲OSI参考模型
物理接口特性
• (1)机械特性：规定了DTE、DCE接口界面的接插 件(插头和插座)的形状和尺寸，插针或插孔的数目 及其排列，固定或锁定装置等。 • (2)电气特性：规定了在物理连接传输二进制比特 流时线路上信号电平高低，驱动器与接收器的阻抗 及阻抗匹配、传输速率与接口线距离限制等。 • (3) 功能特性：规定了DTE、DCE间各条接口信号 线的功能分配和确切定义，信号线按功能一般分为： 数据线、控制线、定时线和地线等几类。 • (4) 规程特性：定义了利用信号线进行二进制比特 流传输的一组操作关系和时序。
第五层：会话层(Session layer)
• 在会话层及以上的高层次中，数 据传送的单位不再另外命名，统 称为报文。会话层不参与具体的 传输，它提供包括访问验证和会 话管理在内的建立和维护应用之 间通信的机制。如服务器验证户 登录便是由会话层完成的。
第六层：表示层(Presentation layer)
请求发送与接收指示带证实与响应服务
请求发送与接收指示不带证实与响应服务
3.2 物理层与物理接口协议
• 物理层主要功能就是为它的服务用户 （即数据链路层的实体）在具体的物 理媒体上提供发送或接收比特流的能 力，包括：物理连接的建立与拆除， 物理层屏蔽了物理设备和传输媒体的 差异。 • 物理层的协议（规程）与具体的物理 设备、传输媒体及通信手段有关。
表3-1 RS232 常用引脚功能定义
D25脚 2 3 4 5 6 7 8 20 22 D9脚 3 2 7 8 6 5 1 4 9 脚名称 TXD RXD RTS CTS DSR DG DCD DTR RI 功能 发送 接收 请求发送 清除发送 数据设备准备好 信号地 载波检测 数据终端准备好 振铃指示 方向 DTE->DCE DTE<-DCE DTE->DCE DTE<-DCE DTE<-DCE DTE-DCE DTE<-DCE DTE->DCE DTE<-DCE
osi参考模型（开放系统互连参考模型）
osi参考模型（开放系统互连参考模型）⾃互联⽹诞⽣以来，随着⽹络飞速发展，⽤户迫切要求能在不同体系结构的⽹络空间交换信息，使得不同的⽹络能够互联起来。
国际化标准组织（International Organization for Standardization，即ISO）从1977年开始研究这个问题，并于1979年提出了⼀个互联的标准框架，即著名的开放系统互连参考模型（Open System Interconnection /Reference Model，OSI/RM），简称OSI模型。
开放系统互连参考模型分为七层，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、应⽤层。
下⾯给⼤家简单介绍⼀下各层的概念及功能：1.物理层 物理层位于osi参考模型的最底层，为数据链路层实体提供建⽴、传输、释放所必须的物理连接，并且提供透明的⽐特流传输。
连接可以是全双⼯或者半双⼯；传输⽅式可以是异步传输或者同步传输；传输单位是⽐特。
物理层通过各类协议定义了⽹络的四种特性：机械特性、电⽓特性、功能特性、规程特性 机械特性：规定接⼝的外形、⼤⼩、引脚数和排列、固定位置 电⽓特性：规定接⼝电缆上各条线路出现的电压范围 功能特性：指明某条线上出现某⼀电平的电压表⽰何种意义 规程特性：指明各种可能事件出现的顺序2.数据链路层 数据链路层将原始的传输线路转变成⼀条逻辑的传输线路，实现实体间⼆进制信息块的正确传输，为⽹络层提供可靠的数据信息。
数据链路可以理解为数据的通道，是物理链路加上必要的通信协议⽽组成的逻辑链路，具有流量控制功能。
数据链路层的数据单位是帧。
数据链路层功能： 链路连接的建⽴、拆除和分离：数据传输所依赖的介质是长期的，但传输数据的实体间的连接是有⽣存期的。
在连接⽣存期内，收发两端可以进⾏不等的⼀次或者多次数据通 信，每次通信都要经过建⽴通信联络、数据通信、拆除通信联络这三个过程。
帧定界和帧同步：数据链路层的数据传输单元是帧，由于数据链路层的协议不同，帧的长短和界⾯也不同，所以必须对帧进⾏定界和同步。
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所谓链路就是数据传输中任何两个相邻结点间的点到点的 物理线路。数据帧通常是由网卡（NIC）产生：上一层的协议数 据单元（数据包）传递到NIC后，NIC通过添加头部和尾部将数 据打包（封装成帧），如图所示；然后数据帧沿着链路再传送 至目的结点。
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第三章 开放系统互连参考模型
3.2 物理层协议 2. 物理层协议（标准）的内容 物理层接口协议实际上是（数据终端设备）DTE和（数据
通信设备）DCE或其它通信设备之间的一组约定，主要解决网 络结点与物理信道如何连接的问题。
(1) 机械特性 规定物理连接器的规格尺寸、插针或插孔的数量和排列情
况、相应通信介质的参数和特性等。例如，PC机上的COM1和 COM2接口称为RS-232接口，使用的是典型的物理层协议RS232C和RS-232D。（这两种接口标准基本是等同的）
OSI的参考模型分层的原则：是将相似的功能集中在同一层 内，功能差别较大时则分层处理，每层只对相邻的上、下层定 义接口。
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第三章 开放系统互连参考模型
（一）OSI参考模型的结构及功能划分
OSI参考模型
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第三章 开放系统互连参考模型
(1) 物理层 物理层是OSI参考模型的最低层，它利用传输介质为数据 链路层提供物理连接。为此，该层定义了物理链路的建立、维 护和拆除有关的机械、电气、功能和规程特性。机械方面规定 连接器的类型、尺寸，插脚的数目及所使用的电缆类型等；电 气方面则规定网络上所传输信号的电气范围（多大的电压表示1， 多大的范围表示0）以及信号的编码方法等；功能方面则规定每 个引脚代表的是什么意义；规程方面规定在相邻两个节点之间 传送电气信号时的工作顺序。除此之外，物理层还规定通信信 道上信号的传输速率等。
为数据线、控制线、定时线和接地线等。
(4) 规程特性 规程特性定义DTE和DCE通过接口连接时，各信号线进行二进 制位流传输的一组操作规程（动作序列），如，怎样建立、维持和 拆除物理连接，全双工还是半双工操作等等。
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3.3 数据链路层 1. 数据链路层的功能 数据链路层是OSI参考模型的第二层，该层解决两个相邻
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第三章 开放系统互连参考模型
4、网络互连目的 （1）扩大网络用户之间资源共享和信息传输的范 围。 （2）提高网络的使用效率和网络管理能力。 （3）使不同网络中的节点互连互通。
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5、网络互连、互通与互操作
互连 (Interconnection)：是指在两个网络之间 至少存在一条物理连接线路，它为两个网络之间的逻 辑连接提供物理基础。如果两个网络的通信协议相互 兼容，则两网络之间就能进行数据交换。
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3.2 物理层协议
1. 物理层的功能
物理层是OSI参考模型的最低层，其任务就是为它的上一 层提供一个传输数据的物理连接。在这一层，数据仅作为原始 的比特流（bit流）进行处理。
该层规定了网络设备之间的物理接口特性及通信规则，即， 规定了为建立、维护和拆除物理链路（通信结点之间的物理路 径）所需的机械、电气、功能和规程特性。其作用是确保比特 流在物理信道上传输。
（2）TCP/IP一开始就考虑到了异种网的互连问题，并将互连 网协议作为TCP/IP的重要组成部分。而ISO只考虑到用一种统 一标准的公用数据网将各种不同的系统互连在一起，根本未想 到异种网的存在，这是OSI/RM的一大缺点。
（3） OSI模型有3个主要明确概念：服务、接口、协议。而 TCP/IP参考模型最初没有明确区分这三者。这是OSI模型最大的贡 献。
(1) 数据链路的管理 和物理层相似，数据链路层要负责建立、维持和释放数据链路 的连接。（包括同步、站址确认、收发关系的确定、最终一次传输 的表示等。）
在局域网中，数据链路层又被划分为逻辑链路控制子层（LLC）
和介质访问控制子层（MAC）。
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3.3 数据链路层 1. 数据链路层的功能 （2） 帧同步功能 为了使传输中发生差错后只将出错的
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3.1 OSI参考模型 OSI参考模型中的数据传输过程
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TCP/IP参考模型简介
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OSI参考模型和TCP/IP参考模型的比较：
（1）TCP/IP虽然也分层，但其层次之间的调用关系不像OSI 那样严格。在OSI参考模型中，两个N层实体之间的通信必须经 过（N—1）层。但TCP/IP可以越级调用更低层提供的服务。这 样做可以减少一些不必要的开销，提高了数据传输的效率。
在OSI参考模型中，不同主机对等层之间按相应协议进 行通信，同一主机不同层之间通过接口进行通信。除了最低 层的物理层是通过传输介质进行物理数据传输外，其他对等 层之间的通信均为逻辑通信。在这个模型中，每一层将上层 传递过来的通信数据加上若干控制位后再传递给下一层，最 终由物理层传递到对方物理层，再逐级上传，从而实现对等 层之间的逻辑通信。
互通(Intercommunication)：是指互连的两个网 络之间沟通逻辑连接并可进行数据交换。
互操作(Interoperability)：是指网络中不同计算 机系统之间具有访问对方资源的能力。互操作是在互 通的基础上实现的。
互连、互通与互操作三个概念是不同的，它们表示 不同层次的涵义。但三者之间又有密切关系：互连是基 础，互通是手段，互操作是目的。
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3.3 数据链路层 1. 数据链路层的功能 数据帧首部和尾部含有对等数据链路进程需要使用的协议信
息。头部的信息包括发送结点和接收结点的地址（MAC地址） 等。校验和、头、尾部分一般由发送设备的硬件实现，数据链路 层不必考虑其实现方法。
数据链路层不关心数据包中包含什么信息，而仅是将其传递 到网络中的下一结点。数据链路层的主要功能概括如下：
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3.2 物理层协议
☆ 建议使用25针连接器(DB-25)。 ☆ 在DTE一侧采用孔式插座形式，DCE一侧采用针式插头形式， 并对连接器的尺寸、针或孔芯的排列位置等都作了确切的规定， 如图所示：
（a）DB-25
（b）DB-9RSຫໍສະໝຸດ 232C或D规定的连接器的机械特性
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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法能够明确的从物理 层收到比特流中对其进行识别，也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。
一个系统是开放的，是指它可以与世界上任何地方的遵守 相同标准的其他任何系统通信。
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（一）OSI参考模型的结构及功能划分 OSI参考模型提供了概念性和功能性结构。该模型将开放
系统的通信功能划分为七个层次。各层协议细节的研究是各自 独立进行的。这样一旦导入新技术或提出新的业务要求时，就 可以把由通信功能扩充、变更所带来的影响限制在直接相关的 层内，而不必改动全部协议。
(5) 会话层 会话层主要功能是管理和协调不同主机上各种进 程之间的通信（对话），即负责建立、管理和终止应用程序之间 的会话。会话层得名的原因是它很类似于两个实体间的会话概念。 例如，一个交互的用户会话以登录到计算机开始，以注销结束。
(6) 表示层 表示层处理流经结点的数据编码的表示方式问题， 以保证一个系统应用层发出的信息可被另一系统的应用层读出。 如果必要，该层可提供一种标准表示形式，用于将计算机内部的 多种数据表示格式转换成网络通信中采用的标准表示形式。数据 压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。
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(2) 数据链路层 数据链路层是为网络层提供服务的，解决两个相邻结点之 间的通信问题，传送的协议数据单元称为数据帧。数据帧中包 含物理地址（又称MAC地址）、控制码、数据及校验码等信息。 该层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可 靠的物理链路转换成对网络层来说无差错的数据链路。此外， 数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率，即进行流量控 制，以防止接收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓 冲器溢出及线路阻塞。
(4) 传输层 传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和 透明的数据传输服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。该 层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，使高层用户看到的只是在 两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、 可靠的数据通路。传输层传送的协议数据单元称为段或报文。
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第三章 开放系统互连参考模型
第三章 开放系统互连参考模型
本章主要内容 3.1 OSI参考模型 3.2 物理层协议 3.3 数据链路层协议 3.4 网络层协议 3.5 传输层及高层协议 3.6 OSI参考模型与现场总线通信模型 3.7 网络互连设备与相应层次
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第三章 开放系统互连参考模型
3.1 网络互连 1、网络互连的基本概念 网络互连是指利用相应的技术和设备将多个网络
第三章 开放系统互连参考模型
3.2 物理层协议 (2) 电气特性 电气特性规定了在链路上传输二进制比特流有关的电路特
性，如信号电压的高低、阻抗匹配、传输速率和距离限制等， 通常包括发送器和接收器的电气特性以及与互连电缆相关的有 关规则等。
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3.2 物理层协议 (3) 功能特性 功能特性规定各信号线的功能或作用。信号线按功能可分
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（4）TCP/IP一开始就向用户同时提供可靠服务和不可靠服 务，而OSI在开始时只考虑到向用户提供可靠服务。相对说来， TCP/IP更侧重于考虑提高网络传输的效率，而OSI参考模型更 侧重于考虑网络传输的可靠性。