开放系统互联模型（OSI）

---

本文概述：

• OSI模型组成
• 各层在网络中的作用（对传输数据的处理及运送）
• 一些通信设备在网络中的作用（路由器、交换机）

---

百度解释：OSI模型（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）

OSI 7层模型描述的是计算机之间的通信方式。是一个网络互联模型。TCP/IP参考于OSI模型(把5~7层表示为应用层)。

---

OSI 各层及定义

第7层 应用层(Application)

• 定义：为用户和应用提供网络服务。
• 服务、协议（TCP/IP五层下）：客户机-服务器模式（HTTP、FTP、SSH、e-mail）、端到端模式即P2P模式（网络电话）。
• 例子：当我们发送邮件时候，该层从电子邮件中提取出数据，对其处理后放到网络上。
• 对数据的处理（TCP/IP五层下）：添加TCP头。

第6层 表示层(Presentation)

• 服务：为应用层提供对数据同一格式的服务。

第5层 会话层(Session)

• 服务：在不同主机之间建立联系。

第4层 传输层(Transport)

• 定义：从会话层接受大块数据，并将其准备好以便放在网上进行传输。是客户程序和服务器程序之间的联络，是TCP/IP协议族的核心部分。
• 服务：进程间通信、端口号。
• 协议：用户数据报协议（UDP）、传输控制协议（TCP）。
• 对数据的处理：添加IP头。

第3层 网络层(Network)

• 服务：负责源到目的地（计算机到计算机或主机到主机）的消息发送（所添加的头文件声明了地址）。路由IP分组。
• 协议：IPv4、IPv6。
• 对数据的处理：添加LLC头，帧校验序列(FCS)尾。

第2层 数据链路层(Data Link)

• 服务：标识第3层用到的协议，源/目的地的硬件地址（也称作媒体访问控制地址(MAC)）。分组已经完成，可以在网络上进行传输。以太网的交换和桥接操作在这一层进行。
• 协议：TCP/IP协议族没有定义该层任何协议。
• 对数据的处理：添加MAC头，FCS尾。

第1层 物理层(Physical)

• 服务：将分组转换成可以在网络上传输的二进制信号。或者说，将接收到的 位 转换成用于传输的电磁信号。
• 具体物质：电缆、光纤、无线通信的频段。

---

OSI 各层的应用

层间通信

应用层（5~7层）：数据遵循传输控制协议（TCP）在数据头部添加TCP头。
传输层（4层）：TCP在每一段前面添加 IP头，表示数据发送还是接收（涉及端口号待解决）。 PDU称为 段（TCP段）。
网络层（3层）：在段前面添加 LLC头（内容包含源地址和目标地址。且在末尾添加 帧校验(FCS:Frame Check Sequence)， 作为检验传输中的数据完整性的控制位（涉及传输中发生错误丢弃 帧 ）。 PDU称为 分组（或数据报）。路由IP分组发生在这层。
数据链路层（2层） ： 在分组前添加 MAC头 标示第3层所用到的协议、源/目的地的硬件地址（也称作媒体访问控制（MAC）地址）。（疑问：此层是否再次添加FCS，其格式如何）。PDU称为 帧。
网络层（1层）： 将 帧 转换成用于传输的电磁信号，传送至运输媒介。

---

通信设备在OSI中的作用

路由器与交换机

还是先放上百度的解释：路由器 。
概述：路由器(Router)是 网关设备 ，连接多个逻辑上分开的网络，数据在网络中传输依靠路由器的 路由功能 ，路由器具有判断 网络地址 和选择 IP路径 的功能。
交换机。
概述：为接入交换机(Switch)的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。

通信设备	工作层次	转发依据	主要功能
路由器	网络层	TTL ，IP 头 (网络地址)	连接局域网或接入互联网(寻路)
交换机	数据链路层	MAC头(物理地址)	组建局域网(转发数据)

交换机是连接一个局域网内的设备的，路由器是连接不同网络的设备。

一些说明：

• 现在多层交换机已普及。
• 工作层次不代表单一层。路由器含有1、2、3层；交换机含有1、2层。
• 转发依据中，路由器可能还含有上文所说LLC头。且两种设备在转发依据时因还有分组（帧）尾部的FCS校验。

通过因特网通信

各层PDU

调制解调器

调制解调器（Modem），俗称“猫”，是一种计算机硬件。

• 调制，就是把数字信号(计算机中的"0" "1")转换成电话线上传输的模拟信号。
• 解调，即把模拟信号转换成数字信号。

合称调制解调器。它在发送端通过调制将数字信号转换为模拟信号，在接收端通过解调再将模拟信号转换为数字信号。

一些说明：物理层的通信为节点对节点的，节点交换的是电磁信号。数据在物理层中，PDU称为 位 ，位 不能直接发送到传输媒介（有线和无线），因此，物理层负责将 位 转换成电磁信号。然后信号传送至传输媒介。

---

本节参考资料：
路由器和交换机的不同之处有哪些？ - 李卿的回答 - 知乎
路由器和交换机的不同之处有哪些？ - 冯若航的回答 - 知乎
路由器和交换机的不同之处有哪些？ - 知乎用户的回答 - 知乎
什么是路由器什么是猫？ - FN的平底锅 - 百度

---

本文参考书籍：

• 计算机科学导论
• 思科网络技术图解[人民邮电出版社]

---

本文仅作概括总结，如有疑问、错误欢迎讨论！