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网络基础OSI参考模型各层功能

在OSI参考模型中，采用了分层的结构技术，并将OSI划分为7层。同时分层模型都必须遵守的分层原则。OSI参考模型各层功能介绍如下。

1．物理层（PhysicalLayer）

物理层是OSI参考模型的最低层，它建立在传输介质基础上，利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。在物理层所传输数据的单位是比特，该层定义了通信设备与传输线接口硬件的电气、机械以及功能和过程的特性。物理层定义了传输通道上的电气信号以及二进制位是如何转换成电流、光信号或者其他物理形式。串行线路是物理层的一个实例。

在OSI参考模型中，低层直接为上层提供服务，所以当数据链路层发出请求：在两个数据链路实体间要建立物理连接时，物理层应能立即为它们建立相应的物理连接。当物理连接不再需要时，物理层将立即拆除。

物理层的主要功能是在物理介质上传输二进制数据比特流；提供为建立、维护和拆除物理连接所需要的机械、电气和规程方面的特性。

2．数据链路层（datalinklayer）

数据链路层的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传输。数据链路层完成的是网络中相邻结点之间可靠的数据通信。

为了保证数据的可靠传输，发送方把用户数据封装成帧，并按顺序传送各帧。由于物理线路的不可靠，因此发送方发出的数据帧有可能在线路上发生出错或丢失（所谓丢失实际上是数据帧的帧头或帧尾出错），从而导致接收方不能正确接收到数据帧。为了保证能让接收方对接收到的数据进行正确性判断，发送方为每个数据块计算出CRC（循环冗余检验）并加入到帧中，这样接收方就可以通过重新计算CRC来判断数据接收的正确性。一旦接收方发现接收到的数据有错，则发送方必须重传这一帧数据。然而，相同帧的多次传送也可能使接收方收到重复帧。例如，接收方给发送方的确认帧被破坏后，发送方也会重传上一帧，此时接收方就可能接收到重复帧。数据链路层必需解决由于帧的损坏、丢失和重复所带来的问题。

数据链路层要解决的另一个问题是防止高速发送方的数据把低速接收方“淹没”。因此需要某种信息流量控制机制使发送方得知接收方当前还有多少缓存空间。为了控制的方便，流量控制常常和差错处理一同实现。

3．网络层（NetworkLayer）

网络层的主要功能是完成网络中主机间的报文传输，其关键问题之一是使用数据链路层的服务将每个报文从源端传输到目的端。

数据在网络层被转换为数据分组，然后通过路径选择、流量、差错、顺序、进/出路由等控制，将数据从物理连接的一端传送到另一端，并负责点到点之间通信联系的建立、维护和结束。

网络层通过执行路由算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径，不要执行拥塞控制与网络互连等功能，是OSI参考模型中最复杂的一层。

在广域网中，这包括产生从源端到目的端的路由，并要求这条路径经过尽可能少的IMP。如果在子网中同时出现过多的报文，子网可能形成拥塞，必须加以避免，此类控制也属于网络层的内容。

当报文不得不跨越两个或多个网络时，又会产生很多新问题。例如，第二个网络的寻址方法可能不同于第一个网络；第二个网络也可能因为第一个网络的报文太长而无法接收；两个网络使用的协议也可能不同。网络层必须解决这些问题，使异构网络能够互连。在单个局域网中，网络层是冗余的，因为报文是直接从一台计算机传送到另一台计算机的，因此网络层所要做的工作很少。

4．传输层（TransportLayer）

传输层的主要功能是为两个端系统（源站和目标站）的会话层之间建立一条传输连接，可靠、透明地传送报文，执行端一端差错控制、顺序和流量控制、管理多路复用等。本层提供建立、维护和拆除传送连接的功能，并保证网络连接的质量。它向高层屏蔽了下层数据通信的细节，因而是OSI网络参考模型中最需要的一层。

传输层要决定对会话层用户，最终对网络用户，提供什么样的服务。最好的传输连接是一条无差错的、按顺序传送数据的管道，即传输层连接是真正端到端的。换言之，源端机上的某进程，利用报文头和控制报文与目标机上的对等进程进行对话。在传输层下面的各层中，协议是每台机器与它的直接相邻机器之间（主机-IMP、IMP-IMP）的协议，而不是最终的源端机和目标机之间（主机-主机）的协议。在它们中间，可能还隔着多个IMP。即1至3层的协议是点到点的协议，而4至7层的协议是端到端的协议。

由于绝大多数主机都支持多用户操作，因而机器上有多道程序，这意味着多条连接将进出于这些主机，因此需要以某种方式区别报文属于哪条连接。识别这些连接的信息可以放入传输层的报文头中。除了将几个报文流多路复用到一条通道上，传输层还必须管理跨网连接的建立和拆除。这就需要某种命名机制，使机器内的进程能够讲明它希望交谈的对象。另外，还需要有一种机制来调节信息流，使高速主机不会过快地向低速主机