Question

OSI 各层的主要功能

Answer 1

物理层处于OSI参考模型的最低层。物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，一遍透明地传送“比特流”。它负责在计算机之间传递数据位，为在物理媒体上传输比特流创建规则。 该层定义电缆如何连接到网卡上 ，以及需要用何种传送技术在电缆上发送数据，定义其上层（数据链路层）所使用的访问方法。

因此我们可以发现物理层的主要特点：
1.主要复测在物理连接上传输二进制比特流
2.提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能与规程的特性。

通常将具有一定数据处理及发送、接收能力的设备称为 数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE） ，而把介于DTE与传输介质之间的设备称为 数据电路终接设备（Data Circuit-Terminating Equipment，DCE） 。DCE在DTE与传输介质之间提供信号转换和编码功能，并负责建立、维护和释放物理连接。

DTE可以是一台计算机，也可以是一台I/O设备，典型的DTE设备就是电话线路连接的调制解调器。

因为DCE是介于DTE与传输介质之间的，在通信过程中，DCE一方面将DTE的数据传送给传输介质，另一方面要需要将从传输介质接收到的比特流顺序传送给DTE，因此，DCE要有数据信息的传输，又需要控制信息的传输，需要高度协调地工作，因此需要制定DTE与DCE的借口标准，这些标准就是 物理接口标准 。

物理接口标准定义了物理层与物理传输介质之间的边界与接口。物理接口的四个特性是：机械特性、电气特性、功能特性与规程特性。

机械特性： 物理层的机械特性规定了物理连接时所使用可插连接器的形状和尺寸，连接器中引脚的数量与排列情况等。
电气特性： 规定了在物理连接上传输二进制比特流时线路上信号水平的高低、阻抗及阻抗匹配、传输速率与距离限制。
功能特性： 规定物理接口上各条信号线的功能分配和确切定义。物理接口信号线一般分为：数据线、控制线、定时线和地线。
规程特性： 定义了信号线进行二进制比特流传输时的一组操作过程，包括各信号线的工作规则和时序。

它把来自物理层的原始数据打包成帧。 帧是放置数据的、逻辑的、结构化的包。 数据链路层负责帧在计算机之间的无差错传递。

网络层定义网络层实体通信用的协议，它确定从源结点沿着网络到目的结点的路由选择，并处理相关的控制问题，如交换、路由和对数据包阻塞的控制。

数据链路层协议是相邻直接连结点间的通信协议，它不能解决数据经过通信子网中多个转接结点的通信问题。设置网络层的主要目的就是要为报文分组以最佳路径通过通信子网达到目的主机提供服务，而网络用户不必关心网络的拓扑结构与所使用的通信介质。

网络层主要的任务包含4个方面：
1.网络连接建立与管理。将逐段的数据链路组织起来，通过复用物理链路，为分组提供逻辑通道（虚电路或数据报），建立主机到主机间的网络连接。
2.路径选择与中继。
3.网络连接与重置，报告不可恢复的错误。
4.流量控制及阻塞控制。

网络层数据传输的通道是逻辑通道，即虚电路；网络层的信息传输单位是分组，上一层数据链路层是什么还记得吗？没有错，帧。

传输层的任务是向用户提供可靠的、透明的、端到端（End to End）的数据传输，以及差错控制和流量控制机制。

所谓 端到端 是相对 链接 而言的。OSI参考模型的四 _{七层属于端到端方式，而一} 三层属于链接方式。就像打电话的两个人，两个人不用关心信号是如何一段一段传递，他们直接与对方交流，就像端到端；而提供电话服务的公司，则需要考虑如何接受你的语音信号，如何通过中继让另一个人接到你的通话请求并建立和维系这段通话。

传输层的另一个重要功能是流量控制，本层的流量控制是通信主机端到端之间的，与其它层的流量的控制有着明显不同。

就像会话层的名字一样，会话层建立、管理和终止应用程序进程之间的会话和数据交换。这种会话关系是由两个或多个表示层实体之间的对话构成的。

会话层与传输层有着明显的区别。传输层协议负责建立 和维护端到端的逻辑连接，服务比较简单，目的是提供可靠的传输服务。

表示层包含了处理网络应用程序数据格式的协议。表示层位于应用层的下面和表示层的上面，从应用层获得数据并格式化以供通信网络使用。

表示层服务有三个重要概念：语法转换、表示上下文和表示服务原语。在上一篇中介绍过，可以按字面粗略领略到意思。

应用层是最终用户应用程序访问网络的地方，是OSI参考模型的最高层，它为用户的应用程序提供网络服务。

数据的封装与传输
1.数据封装： 为实现对等层之间的通信，当数据需要通过网络从一个结点传送到另一个结点前，必须在数据的头部和尾部加入特定的协议头和协议尾。这种增加数据头部和尾部的过程称为数据打包或数据封装。

2.数据拆包： 在数据到达接收结点的对等层后，接收方将反向识别、提取和除去发送方对等层所增加的数据头部和尾部。接收方这种去除数据头部和尾部的过程叫数据拆包或数据解封。

OSI模型到这里就告一段落了，OSI模型是如此完美，刚接触我也感觉这种逐层“翻译”传递，每一层只做自己的事情，相互独立互不干扰，最终将信息转化为01比特流，实现了物理层面的识别，也让信息得以传输。然而后来才知道，OSI模型是只存在教科书中的，并没有得到推广；我不禁想问，既然如此完美，为何得不到推广呢?原来是这样的，第一个原因是生不逢时，当OSI模型提出的时候，TCP/IP的四层模型已经逐渐推广开来，并且因为OSI的七层模型过于详细，过于完美，导致一些方面无法实现，考虑到诸多因素，最终使得OSI模型仅仅存在于教科书中。