OSI 参考模型

1. OSI 模型概述

OSI（Open Systems Interconnection）参考模型由 ISO 于 1984 年提出，将计算机网络的体系结构分为 7 层。

设计原则：

• 每层完成特定的功能
• 每层利用下层提供的服务，向上层提供服务
• 层与层之间通过接口通信
• 同层之间通过协议通信

2. 七层模型总览

3. 各层详细功能

物理层（第 1 层）

• 定义机械特性（接口形状、引脚数）
• 定义电气特性（电压范围、阻抗）
• 定义功能特性（各引脚含义）
• 定义规程特性（信号时序）
• 传输单位：比特
• 设备：集线器（Hub）、中继器（Repeater）

数据链路层（第 2 层）

• 帧封装：将网络层的数据封装成帧
• 差错控制：检测和纠正传输错误（CRC）
• 流量控制：控制发送速率（滑动窗口）
• 介质访问控制：解决共享信道的冲突（CSMA/CD）
• 传输单位：帧
• 设备：网桥（Bridge）、交换机（Switch）

网络层（第 3 层）

• 路由选择：选择从源到目的的最佳路径
• 逻辑寻址：使用 IP 地址标识主机
• 分组转发：将分组从输入端口转发到输出端口
• 拥塞控制：缓解网络拥塞
• 传输单位：分组/数据报
• 设备：路由器（Router）

传输层（第 4 层）

• 端到端通信：实现进程到进程的数据传输
• 流量控制：端到端的流量控制
• 差错控制：端到端的差错检测
• 复用/分用：多个应用共享一个网络连接
• 传输单位：段/报文段
• 协议：TCP（可靠）、UDP（不可靠）

会话层（第 5 层）

• 建立、管理和终止会话
• 提供同步点，用于故障恢复
• 提供检查点机制

表示层（第 6 层）

• 数据格式转换（编码转换）
• 数据加密/解密
• 数据压缩/解压

应用层（第 7 层）

• 为用户应用进程提供网络服务接口
• 典型协议：HTTP、FTP、SMTP、DNS、DHCP

4. 数据封装与解封装

发送端：
应用层数据 → [应用层首部+数据] → [表示层首部+...] → ... → [各层首部+数据] → 比特流

接收端：
比特流 → 帧 → 分组 → 段 → 数据（逐层去掉首部）

5. OSI 模型中的重要概念