OSI网络层次模型

        OSI是开放系统互联通信参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model）的缩写，是国际标准化组织（ISO）制定的通信协议参考模型。该模型将计算机网络通信体系结构划分为七个抽象层，每个层次负责不同的功能，以此实现交互式通信。OSI模型的七个层次分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

        物理层：该层主要处理物理连接、接口及传输媒介等具体细节，确保在不同物理媒介下有效地传输比特。

        数据链路层：该层主要使用网络协议将数据传输,负责物理层到网络层之间的通讯。这层通常由设备驱动程序和硬件组成，并通过物理地址，而不是IP地址进行通信。

        网络层：该层负责确定数据的最佳路径以及路由选择，使它能在众多可能的路径中选择最优路径。

        传输层：该层负责提供可靠的端到端、错误检测和加强Error Correction（纠错）。

        会话层：该层负责在网络中建立会话、管理会话并在会话结束时关闭会话。

        表示层：该层对特定的数据格式进行转换，确保应用层可读可用，并为复杂数据类型提供标准格式。

        应用层：该层提供各种应用程序，如电子邮件、远程登录等，允许用户在网络上进行信息交换。

        七层模型旨在标准化计算机网络中的通信协议，使不同厂商间的设备能够互相兼容，并促进信息的顺畅交流。虽然七层模型在很多方面已被TCP/IP模型所替代，但它仍是计算机网络技术工程师需要熟练掌握的基础知识。

        TCP/IP模型是另一个网络协议的参考模型，它是互联网所使用的网络协议栈的基础。它包括四个层次：网络接口层（网卡驱动）、网络层（IP协议）、传输层（TCP和UDP协议）和应用层（HTTP、FTP、SMTP等）。

        与OSI模型相比，TCP/IP模型的层次少且具有更加实际的应用。其中，网络接口层负责底层网络访问和数据包处理；网络层提供了IP协议，将数据分组并传送到目标地址；传输层负责建立虚拟连接，并提供可靠的数据传输；应用层提供了众多的协议和服务，如电子邮件、文件传输、远程登录等。

        虽然TCP/IP模型与OSI七层模型有所不同，但它们之间有一定的关系。TCP/IP模型中的应用层、传输层和网络层可以被认为是OSI模型中的应用层、传输层和网络层的组合。两种模型共同强调了协议分层的重要性，这种分层的设计可以优化网络通信并提高网络的可靠性和可维护性。

OSI模型层次	技术原理和作用
物理层	最底层的层次，它负责处理传输媒介的物理连接、接口和传输细节，并将数据转换为电信号或光信号，以便在物理媒介（如铜缆或光纤）上进行传输。具体来说，物理层的技术原理和作用如下： 编码技术：物理层负责将数据编码成电信号或光信号，从而在传输媒介上进行传输。物理层使用各种编码技术，如CDMA、TDMA和FDMA等，以及模拟调制和数字调制技术。这些技术可以将数字数据转换为模拟信号或数字信号，从而在物理媒介上传输。 调制技术：物理层使用调制技术将数字信号转换为电信号或光信号。调制技术将数字信号进行幅度、频率或相位调制，使其在传输媒介上能够传输。常用的调制技术包括AM、FM、PM、FSK、ASK、BPSK和QPSK等。 传输媒介：物理层使用各种物理媒介，如双绞线、同轴电缆、光纤，以及无线媒介（如无线电波和红外线）等，来传输数据。它还定义了传输媒介的电气和机械特性，如传输速率、传输距离、传输方式、传输带宽、信号幅度、电气特性和阻抗匹配等。 链路管理：物理层负责管理链路，包括建立、维护和释放链路。链路管理也包括重发丢失的数据包、检测误码以及管理缓冲区等。 网络拓扑：物理层还定义了网络拓扑结构，如总线、环形、星形、网格和树形等，以及如何连接和管理计算机和其他设备。
链路层	位于物理层之上、网络层之下的一个通信层次，它处理的是节点与节点之间的数据链路连接。链路层的主要作用是将数据帧从一个网络节点发送到另一个网络节点，同时确保数据在物理层上的传输和数据帧在网络传输中的收发过程中不受损。         链路层的技术原理和作用如下： 帧封装：链路层会将从网络层接收到的IP数据报封装成帧，添加目标物理地址和源物理地址并形成数据帧，交给物理层进行传输。这样就可以实现不同计算机之间的物理通信。 MAC地址：链路层使用MAC地址来标识物理网络上的唯一设备。MAC地址是由厂商分配的唯一的48位二进制数，用于标识网卡的硬件地址。链路层使用MAC地址寻址和识别网络节点，从而确保数据帧传输到正确的目标设备而不是其他设备。 数据帧的传输和接收：链路层的另外一项重要任务是确保数据帧在发送端和接收端之间的可靠传输。链路层通常使用分组校验码（CRC）等技术检验数据帧的完整性，如果数据帧发生错误，链路层会请求重新发送。 网络拓扑结构：链路层还定义了网络拓扑结构，如总线、环形、星形、网格和树形等，以及如何连接和管理计算机和其他设备。
网络层	负责处理在多个网络中数据的传输、路由和寻址。网络层的作用是为不同的计算机网络之间提供透明的互联，以便实现全球网络的连接。         网络层的技术原理和作用如下： IP寻址：网络层使用IP地址对网络设备进行寻址。IP地址可以标识在网络中唯一的设备，这样当网络设备进行通信时，就可以依据IP地址找到其它设备。 数据包分组和路由：网络层定义了数据包的分组和路由原则，以保证数据包能够在不同的网络间传输，同时保证传输的效率和可靠性。在传输数据时，网络层会将数据分成若干个数据包，使用路由器中的路由表和网络拓扑结构，实现对数据包的路由选择和转发，保证数据包在网络中可靠传输。 Internet控制报文协议（ICMP）：网络层通过ICMP协议提供网络差错控制机制，以便在发生网络错误时，通过控制报文通知源节点。例如，当数据包不能传输、路由表中没有匹配的目标地址或网络连接失效时，网络层将使用ICMP协议发送错误消息给网络中的源节点。 网络拓扑结构：网络层还定义了网络拓扑结构，如总线、环形、星形、网格和树形等。
传输层	提供了端到端的可靠数据传输和错误恢复机制。传输层的主要作用是将应用层的数据转换成网络层的数据进行传输，并对数据进行分段、错误检测、纠错等处理，同时通过控制数据传输的流量和拥塞，保证网络拥塞控制和流量控制。         传输层的技术原理和作用如下： 特点：传输层采用分段的方式，将数据段按照TCP或UDP协议进行分段，以便在网络中传输。传输层的数据分段可以根据数据量大小和网络状况进行处理，从而实现流量控制和拥塞控制。 可靠数据传输：传输层确保数据可靠传输，采用不同的机制，如错误检测和纠错机制。错误检测可以使用校验和检验、循环冗余校验等；纠错则使用反馈机制来纠正接收方检测到的错误。 主机端口：传输层使用主机端口来表示进程或应用程序，以便在传输层中区分不同的应用。使用TCP和UDP协议对传输层数据进行处理时，每个协议都使用独立的端口号来标识不同的应用程序。 流量控制：传输层采用流量控制来控制数据传输，确保数据流量不超过网络容量的承载能力。流量控制机制可以通过在传输层引入滑动窗口等技术来实现。 拥塞控制：传输层还采用拥塞控制来避免网络拥塞，防止传输的数据包拥堵在网络中，引起数据包丢失或延迟。传输层的拥塞控制机制可以通过TCP协议中引入的拥塞窗口等技术来实现。
会话层	会话层的主要作用是确保网络中的两个节点之间建立会话，并在会话期间提供数据传输和控制。         会话层的技术原理和作用如下：（在TCP/IP模型中没有独立的会话层，而是与表示层一起合并成了一个传输层的子层） 建立和终止会话：会话层负责会话的建立和终止。节点在进行数据交互前，首先需要建立会话来确定传输数据的规则、格式和控制信息，并在会话结束后终止会话。 会话标识：会话层使用会话标识符（Session Identifier）标识会话，并进行管理和控制。这样可以在会话过程中识别不同的会话，同时控制多个会话并存的情况。 会话控制：会话层也负责协调节点之间的会话控制信息交换，包括数据发送和控制，错误处理和重传等。会话层可以保证数据在网络中的传输，从而实现可靠的数据通信。 会话管理：会话层对会话的管理包括持久化和恢复等功能，这样可以保证在会话恢复后，继续进行数据交换的工作。
表示层	定义数据在网络中的格式、编码和解码方式，以确保在不同计算机之间传递的数据能够被正确理解和解释，从而实现应用程序之间的通信。         表示层的技术原理和作用如下： 数据编码：表示层负责对数据进行编码和解码，以确保数据格式得以保留。数据编码和解码可以确保在不同计算机之间传递的数据格式得以实现。 数据压缩：表示层还可以对网络传输中的数据进行压缩，以减小不必要的数据传输。数据压缩可以大大提高网络传输的效率。 数据加密：表示层还可以对传输中的数据进行加密，以确保数据在传输过程中不被攻击者窃取或篡改。数据加密可以帮助确保数据传输的安全性。（例如https和SSL就是表示层数据加密的典型例子） 数据格式化：表示层在数据网络传输过程中还会对数据进行格式化，以确保不同计算机间传递的数据格式与类型得以兼容。
应用层	是用户直接使用的网络服务的接口。应用层为用户和网络之间提供了数据传输的接口，使用户可以使用各种网络服务应用程序进行通信和交互。         应用层的技术原理和作用如下： 应用程序：应用层的最大功能是提供多种应用程序，包括电子邮件、文件传输、远程登录、Web服务和流媒体，以帮助用户获取和共享网络资源。 协议：应用层定义传输协议，包括HTTP、FTP、SMTP等，定义了应用程序之间的通信规则和内容格式。通过这些协议，应用程序可以有效地通信和交互。 网络管理：应用层还负责网络管理，包括DNS服务、远程命令、网络监视和诊断工具等，这些功能可以帮助用户管理和维护网络。