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一个动画看懂网络原理之数据在OSI模型各层的传递过程(网络篇)

归档日期:07-16       文本归类:高速数据传输      文章编辑:爱尚语录

  小伙伴们大家好!昨天发一篇文章,有不少朋友留言。有的朋友说专业术语多,有的朋友说英文一堆看不懂,有的朋友说解读的还不够详细。我在这里给大家道歉了。因为朋友们的专业都不一样,对网络知识掌握的情况不一样,所以解读的尺度我还是得好好考虑一下。如果解读的不够细致,欢迎各位留言提问;如果解读的不够专业,请各位大牛不吝留言赐教。谢谢各位小伙伴!

  赶快进入正题,今天要给大家介绍的是一个动画看懂网络原理之数据在OSI参考模型各层的传递过程。

  OSI(Open System Interconnect),中文翻译即开放式系统互联,通常在教学过程中被称作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,自底而上,从第一层到第七层分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层,即ISO开放系统互连参考模型。在这一框架下,进一步详细规定了每一层的功能,从而实现开放系统环境中的互连互通性、互操作性和应用的可移植性。

  我们把第七层至第一层的每一层首字母取出,编成一句话,用来记忆这七层,这句话是:All People Seem To Need Data Process。

  物理层是OSI参考模型的最底层,它利用传输介质为其上层数据链路层提供物理连接。它主要关心的是通过物理链路从一个节点向另一个节点传送比特流(bit),物理链路可能是铜缆、光纤、无线或其他的通讯媒介。它关心的问题有:多少伏电压代表1?多少伏电压代表0?时钟速率是多少?采用全双工、半双工还是单工通信?

  数据链路层是为其上层网络层提供服务,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(Data frame)。

  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。

  网络层是为其上层传输层提供服务,传送的协议数据单元称为数据包(Packet)或分组。该层的主要作用是解决如何使数据包通过各结点传送的问题,即通过路径选择算法(路由)将数据包送到目的地。另外,为避免通信子网中出现过多的数据包而造成的网络阻塞,需要对流入的数据包数量进行控制(拥塞控制)。当数据包要跨越多个通信子网才能到达目的地时,还要解决网际互连的问题。

  传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠的、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(data segment)或报文(Message)。

  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(会话),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。

  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。

  应用层是OSI参考模型的最高层,是用户与网络的接口。该层通过应用程序来完成网络用户的应用需求,如文件传输、收发电子邮件等。

  通过上面的介绍,大家应该能看出来,一个完整的通信过程,实际上就是数据在OSI参考模型中的封装与解封装的过程。

  如上图所示,在OSI参考模型中,当一台主机需要传送用户的数据(DATA)时,数据首先通过应用层接口进入应用层。在应用层,用户的数据被加上应用层的报头(Application Header,AH),形成应用层协议数据单元(Protocol Data Unit,PDU),然后被递交到下一层表示层。

  表示层并不关心应用层的数据格式,而是把整个应用层递交的数据包看成是一个整体进行封装,即加上表示层的报头(Presentation Header,PH),递交到会话层。

  同样,会话层、传输层、网络层和数据链路层也都要分别给上层递交下来的数据加上自己的报头。它们是:会话层报头(Session Header,SH)、传输层报头(Transport Header,TH)、网络层报头(Network Header,NH)和数据链路层报头(Data link Header,DH)。其中,数据链路层还要给网络层递交的数据加上数据链路层报尾(Data link Termination,DT)形成最终的一帧数据。

  当一帧数据通过物理层传送到目标主机的物理层时,该主机的物理层把它递交到上层数据链路层。数据链路层负责去掉数据帧的帧头部DH和尾部DT(同时还进行数据校验)。如果数据没有出错,则递交到其上层网络层。

  同理,网络层、传输层、会话层、表示层和应用层也要做类似的工作。最终,原始数据被递交到目标主机的相应的应用程序中。

  由于OSI参考模型各层功能上重复较多,事实上其已被TCP/IP四层模型淘汰,并没有被大规模使用。

  好了,东西交待完了,觉得还行的可以关注我,欢迎转发、收藏。各位小伙伴提出的问题,我会在后期一点点补上来。谢谢大家!

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