OSI七层参考模型
定义
（Open System Interconnect） 开放式系统互联 【定义数据的标准封装】
是国际标准化组织（ISO）制定的一个用于计算机或通讯系统间互联的标准体系。它是一个七层的、抽象的模型体，不仅包括一系列抽象的术语或概念，也包括具体的协议。
ISO 就是 Internationalization Standard Organization（国际标准组织）
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。
OSI七层参考模型
控制层面 ——应用层、表示层、会话层
数据层面 ——传输层、网络层、数据链路层、物理层
按照协议来划分层次，而不是按照设备划分层次
交换机是多层设备
| OSI七层模型 | 功能 | 常见协议或标准 | 单位PDU |
|---|---|---|---|
| 应用层 | 面向应用程序，提供人机交互，将人类抽象语言进行编码，提供应用程序间通信 | HTTP、FTP、SMTP | |
| 表示层 | 将逻辑语言转换成二进制语言，处理数据格式、数据加密等 | Telnet、Rlogi、SNMP、Gopher | |
| 会话层 | 针对传输的每一种数据（流量）管理（建立、维持、终止）一条虚拟链接 （防止不同类型的数据相互影响） | RPC、SQL、NFS | |
| 传输层 | 区分不同流量、定义数据的传输方式，建立主机端到端的连接 | TCP、UDP | Segment 报文段/用户数据报 |
| 网络层 | 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 (IP寻址和路由选择) | IP、ICMP、RIP、IGMP | Packet 数据包 |
| 数据链路层 | 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（提供介质访问、链路管理等） | ARP、RARP | Frame 帧 |
| 物理层 | 以二进制数据形式在物理媒体上传输数据（比特流传输） | IEEE 802.3/802.2 | bit 比特 |
- 应用层的信息分组称为 报文
- 会话层不参与数据传输，却对数据传输进行管理。
- 五层协议体系结构：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层
- 广播风暴产生于网络层，可用路由器抑制广播风暴
- PPP协议是链路层协议
- TCP/IP是四层的体系结构：应用层、传输层、网络层、网络接口层
数据单元（data unit）指许多信息单元。常用的数据单元有服务数据单元（SDU）、协议数据单元（PDU）。
SDU是在同一机器上的两层之间传送信息。PDU是发送机器上每层的信息发送到接收机器上的相应层（同等层间交流用的）。
- PDU 协议数据单元（Protocol Data Unit），也就是每层的数据单位。
数据在产生的过程中，经过OSI参考模型的每一层处理时，都会在最前面封装上该层相对应的数据，而这一层封装上去的内容，就是“协议数据单元“，也就是PDU。 - 数据的分段传输： 传输较大数据时按照MTU值进行分段传输。
MTU： 最大传输单元，默认为1500字节，可以修改（但不建议）
物理层
物理层是 OSI 参考模型的最低层，它的任务是为它的上一层(数据链路层)提供一个物理连接，
以便透明地传送比特流，即经过实际电路传送后的比特流没有发生变化，物理层好像是透明的，
对其中的传送内容不会有任何影响，任意的比特流都可以在这个电路上传送。
1.在物理层工作的设备有网线、光纤、网卡等。单位是比特bit。
2.单位换算：
8bit=1Byte
1024B=1KB
1024KB=1MB
1024MB=1GB
1024GB=1TB
1024TB=1PB
3.网线/双绞线线序：
T568a 线序：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕
T568b 线序：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕
4.网线的用途分类：
1.交叉线：一端为A线序，一端为B线序。同种设备间使用
2.直通线：两端都是A或者B线序。不通设备间使用
数据链路层
链路是指两个相邻节点间的传输线路，是物理连接，数据链路表示传输数据的链路，是逻辑连接。数据链路层把物理层提供的可能出错的链路(物理连接)改造成为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的链路。数据链路层将传送的数据组织成的数据链路协议数据单元称为数据帧。在 OSI 参考模型中，数据链路层位于第二层，局域网的标准将数据链路层分为两个子层：逻辑链路控制子层(LLC)与介质访问控制子层(MAC)。数据链路层的主要功能是将网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧。
数据帧结构：
1.帧头内容：目标MAC、源MAC、类型，共14个字节。
类型的作用：识别上层协议，为上层提供服务。
类型不同取值的含义(0x表示16进制)：
0x0800:表示上层为IP协议
0x0806:表示上层为ARP协议
MAC地址：也叫物理地址，是全球唯一。长度48位、6个字节。
2.上三层数据：最大传输单元(MTU值)为1500字节。包含上层IP包头、TCP/UDP头、要发送的数据。(下面讲到网络层时，会详细介绍)
3.帧尾：帧校验序列。（4个字节）
FCS 作用是把帧头的所有字段提取出来,经过计算得出一个值存入,接收方收到数据再把帧头提取出来,通过计算得出一个新的FCS值,做一个比较,一样的,表示数据完整，不一样则丢弃。
网络层
网络层是 OSI 参考模型中的第三层，它传送的数据单元是数据“分组”。它的任务是在数据链路层提供的两个相邻节点之间的数据帧的传送基础上，选择合适的路由与交换节点，使从源节点传输层得到的数据能准确无误、高效地到达目的节点，并交付给目的节点的传输层，主要功能是路由选择、阻塞控制、网络互联。网络层提供了虚电路服务(网络层向传输层提供的一种使所有分组按顺序到达目的端系统的可靠的数据传送方式，是一种面向连接的服务)和数据报服务(数据报服务一般仅由数据报交换网来提供，端系统的网络层同网络节点的网络层之间均按照数据报方式交换数据，是一种面向无连接的服务)。
网络层传输的数据单位是包，到数据到网络层时，会给数据前添加IP包头，详细内容如下:
版本：占用4个比特。作用是为了表示在此IP包里，用的是IPv4版本还是IPv6版本。0100为IPv4版本，0110为IPv6版本。
首部长度：占用4个比特。用来标识本ip数据包的包头长度。
取值：基本包头（20字节）+可选项(0-40字节)=20-60字节
假如，首部长度是20个字节，换算成二进制为：10100 这是5个二进制数，首部长度只能用4个比特，所以规定首部长度的最小单位是4字节，1个单位就是4字节。这里的取值表示有几个单位。例如取值是5，则表示有5个单位，那么5*4=20个字节。最后算出首部长度是20个字节。说简单点，这里的取值是几，就用几乘以4，得出的结果就是首部长度的大小(字节)。
优先级与服务类型：占用8个比特。标识此ip数据包是否需要优先发送
总长度：占用16个比特。ip数据包包头加数据的总长度，超过1500字节就要进行分段
取值：基本包头（20字节）+可选项(0-40字节)+数据
标识符：发送端随机生成的，标识同一个报文分段后的编号，以此判断是否为同一个包
标志：此数据是否经过分段。第一个比特位保留，未使用；第二个比特位表示是否分段，0表示进行了分段(源数据未超过1500字节)，1表示未分段；第三个比特位表示是否为最后一段分段
段偏移量：表示此数据段距离初始位置的值
TTL：time to live 生存时间。数据包初始发送时有一个生存时间，每经过一个路由器TTL会减1，当TTL为0时，丢弃该数据包
协议号：识别上层(同层)协议号。值为1表示为同层的ICMP协议；6为TCP协议；17为UDP协议
| 取值 | 所表示的协议 |
|---|---|
| 1 | ICMP |
| 6 | TCP |
| 17 | UDP |
首部校验和：校验数据包头部在传输中是否出错。
传输层
在 OSI 参考模型中的第四层，第一、二、三层是面向通信的通常称为通信子网，第五、六、七层面向应用的通常称为资源子网，负责端到端的可靠传输，实现数据通信中通信子网向资源子网的过渡，传输层传输信息的单位称为报文，负责总体数据的传输和控制。这一层主要定义了两个传输协议，TCP 以及 UDP 协议。
会话层
在 OSI 参考模型的第五层，负责在网络中的两个节点之间建立和维持通信。会话层的功能包括：建立通信链接和保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。
表示层
在 OSI 参考模型的第六层，表示层中数据将按照网络能理解的方案进行格式转化，管理数据的解密与加密，还对图片和文件格式信息进行解码和编码。表示层提供两类服务：相互通信的应用进程间交换信息的表示方法与表示连接服务。
应用层
在 OSI 参考模型的最高层：负责对软件提供接口以使程序能享用网络服务。应用层提供的服务包括文件传输、文件管理以及电子邮件的信息处理。
①物理层
建立、维护、断开物理连接。（由底层网络定义协议）以比特流传输，不可靠传输
O S I 模型的最低层或第一层，该层包括物理连网媒介，如电缆连线连接器。物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。
主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流（就是由1、0转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换）。这一层的数据叫做比特。
物理层的任务就是为它的上一层提供一个物理连接，以及它们的机械、电气、功能和过程特性。如规定使用电缆和接头的类型、传送信号的电压等。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是bit比特。
②数据链路层
建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能。（由底层网络定义协议） 传输数据链路帧、数据可靠传输
将比特组合成字节进而组合成帧，用MAC地址访问介质，错误发现但不能纠正。
数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。
定义了如何让格式化数据以进行传输，以及如何让控制对物理介质的访问。这一层通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。
OSI模型的第二层，它控制网络层与物理层之间的通信。它的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传递。为了保证传输，从网络层接收到的数据被分割成特定的可被物理层传输的帧。帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始数据，还包括发送方和接收方的物理地址以及检错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。 如果在传送数据时，接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发送方重发这一帧。
数据链路层: 在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
③网络层
进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择。 分组传输，路由器的选择与转发
协议有：ICMP IGMP IP（IPV4 IPV6） ARP RARP等。
在位于不同地理位置的网络中的两个主机系统之间提供连接和路径选择。Internet的发展使得从世界各站点访问信息的用户数大大增加，而网络层正是管理这种连接的层。
O S I 模型的第三层，其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。
网络层通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中节点A 到另一个网络中节点B 的最佳路径。
网络层负责在源机器和目标机器之间建立它们所使用的路由。这一层本身没有任何错误检测和修正机制，因此，网络层必须依赖于端端之间的由D L L提供的可靠传输服务。
④传输层
定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验。 传输数据段，建立主机端到端连接和数据传输
协议有：TCP UDP等，数据包一旦离开网卡即进入网络传输层。
定义了一些传输数据的协议和端口号（WWW端口80等），如：TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据），UDP（用户数据报协议，与TCP特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据）。
O S I 模型中最重要的一层。传输协议同时进行流量控制或是基于接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率
⑤会话层
建立、管理、终止会话，对应主机进程，指本地主机与远程主机正在进行的会话。
通过传输层（端口号：传输端口与接收端口）建立数据传输的通路。主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名）。
负责在网络中的两节点之间建立、维持和终止通信。 会话层的功能包括：建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。
⑥表示层
数据的表示、安全、压缩。可确保一个系统的应用层所发送的信息可以被另一个系统的应用层读取。
应用程序和网络之间的翻译官，在表示层，数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。
表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理。
公开密钥密码体系：加密算法以及公钥都是公开的。其中公钥加密数据，私密来解密。
⑦应用层
应用层是最靠近用户的OSI层。这一层为用户的应用程序（例如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供网络服务，也就是提供应用的接口。
协议有：HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP等。
协议的对应关系
传输层
区分不同流量
- 端口号port id : 1-65535
- 静态端口：1-1023（注明端口范围）
- 动态端口：1024-65535
定义数据的传输方式：
TCP:传输控制协议-面向连接的可靠的传输层协议（保证可靠：确认、重传）
三次握手、四次挥手保证面向连接
相关设备
物理层：网卡，网线，集线器，中继器，调制解调器
数据链路层：网桥，交换机
网络层：路由器
- OSI与TCP/IP模型区别：
- 1.OSI 模型数据封装必须具有完整的封装； TCP/IP 模型支持跨层封装
- 2.OSI 一般用于理论研究； TCP/IP 一般用于工业生产
- 3.OSI 支持多种网络层协议；TCP/IP 仅仅支持 IP 协议栈（IPV4、IPV6）
（注：可能有部分内容参考于其他博主，仅用于个人学习。）