Eine detaillierte Einführung in das OSI-Referenzmodell für die Entwicklung von Computernetzwerken (1)

Ein Anfänger lernt Programmiertechniken, zeichnet auf, was er gelernt hat, und teilt es mit allen. Ich hoffe, jeder kann mich unterstützen.

1. Entwicklung von Computernetzwerken

1. Die Entwicklung des Computernetzwerks ist in die folgenden vier Phasen unterteilt:

• Verbindungsphase des Remote-Terminals
• Computernetzwerkstufe
• Verbindungsstufe des Computernetzwerks
• Informationsautobahnbühne
  

1.1 Verbindungsphase des Remote-Terminals

In der Verbindungsphase des Remote-Terminals verband ein Host zunächst mehrere Terminals und führte später die Kommunikationssteuerungsmaschine CCP ein, die für die Kommunikation zwischen dem Host und dem Terminal verantwortlich war. Während dieser Zeit war das repräsentative System: 1963 das in den Vereinigten Staaten verwendete Airline-Ticketing-System.

a. Zunächst ist ein Host mit mehreren Terminals verbunden.
b. Später wurde die CCP für die Kommunikationssteuerung eingeführt, und die CCP war für die Kommunikation zwischen dem Host und dem Terminal verantwortlich

1.2 Computernetzwerkphase

In der Computernetzwerkphase wurden zunächst mehrere Hosts direkt verbunden, und später wurden die CCPs miteinander verbunden, die für die direkte Kommunikation zwischen den Maschinen verantwortlich waren. Während dieser Zeit ist das System von Bedeutung Vertreter: ARPANET. ARPANETEs ist Internetder Vorgänger von heute . ARPA, die vom US-Verteidigungsministerium gegründete Agentur für fortgeschrittene Forschungsprojekte, hat viele Projekte wie Drohnen und Raumflugzeuge geleitet.

a. Zunächst sind mehrere Hosts direkt verbunden.

b. Später sind die CCPs miteinander verbunden und für die direkte Kommunikation zwischen den Maschinen verantwortlich

1.3 Verbindungsstufe des Computernetzwerks

In der Phase der Computernetzwerkverbindung ist es notwendig, das Problem des Chaos im Netzwerksystem in der vorherigen Phase zu lösen. In der Phase des Computernetzwerks gibt es keinen einheitlichen Industriestandard, und es ist schwierig, die von verschiedenen Unternehmen hergestellten Geräte zusammen zu verwenden. 1984 kündigte die Internationale Organisation für Normung den Open System Interconnection Mode (OSI) an und erklärte, dass durch die Installation des OSI-Standards Produkte verschiedener Unternehmen zusammen verwendet werden können.

OSI-Referenzmodell

1.4 Datenautobahn

In der Phase der Datenautobahn wurde die Informationsautobahn ursprünglich von den Vereinigten Staaten vorgeschlagen. Im September 1993 kündigte die US-Regierung die Umsetzung eines neuen High-Tech-Plans an: kurz NII.

2. OSI-Referenzmodell

1. OSI-Referenzmodell

• OSI参考模型Vorgeschlagen von der nationalen Normungsorganisation ISO, der Methode zur Lösung der Zusammenschaltung von Netzwerkgeräten.

• OSI是OSI/RMDie Abkürzung für "der vollständige Name" Open Systems Interconnection Reference Modelbedeutet das Referenzmodell für die offene Systemverbindung.

• 参考模型Dies bedeutet, dass das Modell kein Standard ist, der implementiert werden muss, aber gemäß den Anforderungen des Modells können Netzwerkgeräte, die von verschiedenen Unternehmen hergestellt werden, miteinander verbunden werden.

• Das OSI-Modell unterteilt die Arbeit der Netzwerkkommunikation in 7 Schichten
  

• Das Lösen von Problemen in Schichten ist eine wichtige Methode zum Arbeiten in der Netzwerkarchitektur. Da die gesamte Netzwerkfunktion sehr komplex ist, übernehmen Netzwerkdesigner den Kommunikationsprozess häufig je nach Funktion in viele kleine Verbindungen, und dann wird jede Verbindung zwischen verschiedenen Schichten implementiert. High-Level-Dienste verwenden Low-Level-Dienste. Die Schichten sind relativ unabhängig voneinander, tauschen jedoch nur Daten über den Service Access Point, nämlich SAP, aus.
  

• 资源子网Entspricht den oberen drei Schichten des OSI-Modells, einschließlich 会话层、表示层和应用层. Seine Funktion wird vom Betriebssystem des lokalen Computers und seinem Protokoll realisiert. 通信子网Entspricht den unteren drei Schichten des OSI-Modells, einschließlich 物理层、数据链路层和网络层. Netzwerkgeräte und Protokolle implementieren ihre Funktionen. Die vierte Transportschicht befindet sich auf dem lokalen Computer und ist für die Datenübertragung verantwortlich.

3. Detaillierte Erläuterung des OSI-Referenzmodells

1. Einführung des OSI-Modells

OSI ist die Abkürzung für Open System Interconnection, was Open System Interconnection bedeutet. Die Internationale Organisation für Normung (ISO) hat das OSI-Modell entwickelt, das die Standards für die Verbindung verschiedener Computer definiert und das Grundgerüst für den Entwurf und die Beschreibung der Computernetzwerkkommunikation darstellt. Das OSI-Modell unterteilt die Arbeit der Netzwerkkommunikation in 7 Schichten, nämlich die physikalische Schicht, die Datenverbindungsschicht, die Netzwerkschicht, die Transportschicht, die Sitzungsschicht, die Präsentationsschicht und die Anwendungsschicht.

OSIUrsprünge Im Dezember 1969 wurde das Paketvermittlungsnetz der Forschungsagentur für fortgeschrittene Programme des US-Verteidigungsministeriums ARPANETin Betrieb genommen, und die Entwicklung von Computernetzwerken ist seitdem in eine neue Ära eingetreten. ARPANETZu dieser Zeit gab es nur vier Knotenpunkte, nämlich das US-Verteidigungsministerium, die Atomic Energy Commission, das MIT und Kalifornien. Die Datenkommunikation zwischen diesen vier Computern reicht nicht aus, um Daten zu übertragen. Es ist auch erforderlich, einige im Voraus vereinbarte Regeln einzuhalten, die das Format des Datenaustauschs und damit verbundene Synchronisationsprobleme definieren.

ARPANTDie praktische Erfahrung zeigt, dass für ein sehr komplexes Computernetzwerk die Struktur am besten eine hierarchische Struktur annimmt. In OSI模型zwischen der Mittelschicht und peer - Kommunikation durchgeführt gleichen, und eine derartige Kommunikation ist nur logisch, ist wirkliche Kommunikation an der Unterseite - der physikalischen Schicht, wobei jede Schicht entspricht , um die Funktion zu vervollständigen, wird die nächste Schicht A Die Schicht bietet Dienste, um den komplexen Kommunikationsprozess in mehrere unabhängige, relativ einfach zu lösende Unterprobleme zu unterteilen.

OSI模型Teilen Sie die Arbeit der Netzwerkkommunikation in 7 Schichten ein, sie sind von niedrig bis hoch 物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和应用层.

• Die erste bis dritte Schicht gehören zu den unteren drei Schichten des OSI-Referenzmodells und sind für die Erstellung von Verbindungen für Netzwerkkommunikationsverbindungen verantwortlich.
• Die fünfte bis siebte Schicht sind die oberen drei Schichten des OSI-Referenzmodells, die speziell für die End-to-End-Datenkommunikation verantwortlich sind.
• Die vierte Schicht ist für die Verbindung von hohen und niedrigen Schichten verantwortlich.

Jede Schicht führt bestimmte Funktionen aus, jede Schicht stellt direkt Dienste für ihre obere Schicht bereit und alle Schichten unterstützen sich gegenseitig.

2. Funktionen, die dem OSI-Modell entsprechen

2.1 Der Name der von jeder OSI-Schicht übertragenen Informationen

OSI参考模型Die zwischen Peer-Layer-Protokollen ausgetauschten Informationseinheiten werden zusammenfassend als bezeichnet 协议数据单元PDU.
Die PDUs der Transportschicht und der folgenden Schichten haben auch ihre eigenen spezifischen Namen:

• Transportschicht-Datensegment (Segment)
• Netzwerkschicht-Paket (Paket)
• Datenverbindungsschicht-Datenrahmen (Rahmen)
• Physikalisches Schicht-Bit

2.2 Detaillierte Erläuterung der Funktionen jeder Schicht

2.2.1 Physikalische Schicht

Die physikalische Schicht ist die wichtigste und grundlegendste Schicht im OSI-Schichtstruktursystem. Sie basiert auf dem Übertragungsmedium und spielt die Rolle beim Herstellen, Aufrechterhalten und Abbrechen physikalischer Verbindungen 实现设备之间的物理接口. Die physikalische Schicht empfängt und sendet eine Reihe von Bitströmen, unabhängig von der Bedeutung und Struktur der Informationen.

Die physikalische Schicht enthält Bestimmungen, die die verschiedenen mechanischen, elektrischen und Funktionen von an das Netzwerk angeschlossenen Geräten beschreiben.
Insbesondere geben die mechanischen Eigenschaften die Größe, Anzahl der Pins und die Anordnung der für die Netzwerkverbindung erforderlichen Steckverbinder an; die elektrischen Eigenschaften geben die Größe des Signalpegels auf der Leitung, die Impedanzanpassung, Übertragungsrate, Entfernungsbegrenzung usw .; Funktionseigenschaften beziehen sich darauf, jedem Signal zuerst die genaue Signalbedeutung zuzuweisen, die die Funktion jeder Leitung zwischen DTE (Datenendgerät) und DCE (Datenkommunikationsgerät) definiert; Prozessmerkmale definieren die Verwendung von Signalleitungen Eine Reihe von Betriebsverfahren für die Bitstromübertragung bezieht sich auf die Reihe von Aktionen von DTE und DCE auf jeder Schaltung beim Herstellen, Aufrechterhalten und Austauschen physikalischer Verbindungen. Die Dateneinheit der physikalischen Schicht sind Bits.

Typische Ausrüstung Bitübertragungsschicht: 光纤、同轴电缆、双绞线、中继器和集线器.

2.2.2 Datenverbindungsschicht

Basierend auf dem von der physischen Schicht bereitgestellten Bitstromdienst dient er 比特信息封装成数据帧Framezum Herstellen, Zurückziehen, Identifizieren logischer Verbindungen und zum Verbindungsmultiplexen sowie zur Fehlerprüfung auf der physischen Schicht. Adressierung unter Verwendung der Hardwareadresse oder der physischen Adresse des empfangenden Systems. Stellen Sie eine Datenverbindung zwischen benachbarten Knoten her, stellen Sie eine fehlerfreie Übertragung von Datenrahmen auf dem Kanal durch Fehlersteuerung bereit und stellen Sie effektive Dienste für die darüber liegende Netzwerkschicht bereit.

Die Datenverbindungsschicht bietet eine zuverlässige Übertragung auf unzuverlässigen physischen Medien. Wirkung der Schicht , umfassend: 物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等.

Auf dieser Ebene wird die Dateneinheit als Frame bezeichnet.

Typische Datenverbindungsschichtvorrichtung: 二层交换机、网桥、网卡.

2.2.3 Netzwerkschicht

网络层Wird auch als 通信子网层Schnittstellenschicht zwischen Protokollen auf hoher Ebene bezeichnet 用于控制通信子网的操作，是通信子网与资源子网的接口. Zwei Computer, die in einem Computernetzwerk kommunizieren, können viele Datenverbindungen und auch viele Kommunikationssubnetze passieren. Die Aufgabe der Netzwerkschicht besteht darin, geeignete Routing- und Switching-Knoten zwischen Netzwerken auszuwählen, um die rechtzeitige Übertragung von Daten sicherzustellen. Die Netzwerkschicht entkapselt die von der Datenverbindungsschicht empfangenen Frames und extrahiert das Datenpaket. Das Paket wird mit dem Netzwerkschicht-Header gekapselt, der die Netzwerkadresse der Quell- und Zielstandortadressen der logischen Adressinformationen enthält.

Eine typische 路由器Gerätenetzwerkschicht: .

2.2.4 Transportschicht

传输层Im 网络层和会话层之间Wesentlichen ist es darauf aufgebaut 网络体系结构中高低层之间衔接的一个接口层. Verwenden Sie einen Adressierungsmechanismus, um eine bestimmte Anwendung (Portnummer) zu identifizieren. Die Transportschicht ist nicht nur eine separate Strukturschicht, sondern auch 是整个分层体系协议的核心ohne das gesamte Schichtprotokoll der Transportschicht nicht sinnvoll.

传输层的数据单元Ist 数据组织成的数据段（segment）verantwortlich für alle Informationsschicht zu erwerben, muss daher Spur von fragmentierten Dateneinheiten halten, Pakete und andere mögliche Gefahren bei der Übertragung Störung erreicht.

2.2.5 Sitzungsschicht

Die Sitzungsschicht kann auch aufgerufen werden 会晤层或对话层. Auf der hohen Ebene der Sitzungsschicht und darüber wird die Datenübertragungseinheit nicht mehr separat benannt und gemeinsam aufgerufen 报文. Die Sitzungsschicht nimmt nicht an der spezifischen Übertragung teil. Sie bietet Mechanismen zum Herstellen und Aufrechterhalten der Kommunikation zwischen Anwendungen, einschließlich Zugriffsüberprüfung und Sitzungsverwaltung. Der Server überprüft beispielsweise, ob die Benutzeranmeldung von der Sitzungsebene erfolgt.

Mit den von der Sitzungsschicht bereitgestellten Diensten können Anwendungen Sitzungen einrichten und verwalten sowie Sitzungen synchronisieren. Durch die Verwendung von Prüfpunkten in der Sitzungsschicht können Kommunikationssitzungen die Kommunikation von Prüfpunkten wieder aufnehmen, wenn die Kommunikation fehlschlägt. Diese Funktion ist äußerst wichtig für die Übertragung großer Dateien.

2.2.6 Präsentationsschicht

表示层Empfangen Sie für Dienste, die der oberen Schicht entsprechen, Dienste von der Konversationsschicht abwärts. Die Präsentationsschicht ist ein Dienst, der eine Präsentationsmethode für die zwischen Anwendungsprozessen übertragenen Informationen bereitstellt. Sie befasst sich nur mit der Syntax und Semantik der gesendeten Informationen. Die Präsentationsschicht muss hauptsächlich einige spezifische Funktionen erfüllen 有不同数据编码格式的转换，提供数据压缩、解压缩服务，对数据进行加密、解密. Beispielsweise wird die Anzeige des Bildformats vom Protokoll auf der Präsentationsebene unterstützt.

Die Präsentationsschicht bietet Dienste für die Anwendungsschicht, einschließlich Grammatikauswahl und Grammatikkonvertierung. Die Grammatikauswahl ist ein Mittel, um eine anfängliche Grammatik bereitzustellen und diese Auswahl später zu ändern. Die Grammatikkonvertierung umfasst die Codekonvertierung und Zeichensatzkonvertierung, die Änderung des Datenformats und die Anpassung an Datenstrukturoperationen.

2.2.7 Anwendungsschicht

网络应用层Es ist ein Fenster für die Kommunikation zwischen Benutzern und Benutzern 提供网络管理、文件传输、事务处理等服务. Es enthält mehrere unabhängige Universal Service Agreement-Module. 网络应用层Es ist die höchste OSI-Ebene und bietet ein spezielles Programm für die Kommunikation zwischen Netzwerkbenutzern.

Zusammenfassend wird das OSI-Modell detailliert vorgestellt. Durch das OSI-Modell können Informationen von der Softwareanwendung eines Computers zur Anwendung eines anderen übertragen werden. Die sieben Schichten von OSI verwenden verschiedene Steuerinformationen, um mit den entsprechenden Schichten anderer Computersysteme zu kommunizieren. Diese Steuernachrichten enthalten spezielle Anforderungen und Anweisungen, die zwischen den entsprechenden OSI-Schichten ausgetauscht werden. Kopf und Schwanz jeder Datenschicht sind zwei Grundformen, die Steuerinformationen enthalten. In einer gegebenen OSI-Schicht enthält der Datenteil der Informationseinheit den Header und das Tail sowie Daten aus allen oberen Schichten, was als Kapselung bezeichnet wird.