OSI7层模型

1.什么是OSI模型?

  开放系统互连(OSI)模型是国际标准化组织创建的概念模型,它使各种通信系统能够使用标准协议进行通信。简单而言,OSI为保证不同计算机系统能够相互通信提供了标准。

  人们可以将OSI模型视为一种通用计算机网络语言。它基于将通信系统分为七个抽象层的概念,每个抽象层堆叠在最后一层。根据这一概念,通信系统分成七个抽象层,逐层堆叠而成。

  OSI 模型的每一层负责处理特定作业并与其上下层进行通信。DDoS攻击的目标是特定的网络连接层;应用程序层攻击的目标第7层,协议层攻击的目标第3层和第4层。

 

2.为什么OSI模型至关重要?

  虽然现代Internet并未严格采用OSI模型(更倾向于采用较简单的Internet协议套件),但OSI模型对于解决网络问题仍然很有帮助。无论是某位无法使用笔记本电脑上网的用户,还是为数千名用户提供服务的网站,OSI模型都能帮助分解问题并找到问题根源。如果可以将问题范围缩小到模型的某个特定层,就能避免许多不必要的工作。

 

3.OSI模型的七层结构分别是什么?

  OSI 模型的七个抽象层定义如下(自上而下):

  7.应用程序层

  这是唯一直接接触用户数据的层。软件应用程序(如Web浏览器和电子邮件客户端)依靠应用程序层发起通信。但需要明确的是,客户端软件应用程序不属于应用程序层;相反,应用程序层负责协议和数据操作,软件依靠上述操作向用户呈现有效数据。应用程序层协议包括HTTP和SMTP(简单邮件传输协议是支持开展电子邮件通信的协议之一)。

  6.表示层

  这一层主要负责准备数据,以便应用程序层进行使用;换言之,第6层用于确保数据可供应用程序使用。表示层负责完成数据转换、加密和压缩。

  两台相互通信的设备可能使用不同的编码方法,因此第6层负责将传入数据转换为接收设备应用程序层可以理解的语法。

  如果设备通过加密连接进行通信,则第6层负责发送端加密和接收端解密,以便向应用程序层呈现非加密可读数据。

  最后,表示层还负责压缩从应用程序层接收的数据,然后将数据传递到第5层。这有助于尽量减少要传输的数据量,从而提高通信速度和效率。

  5.会话层

  这一层负责打开和关闭两个设备之间的通信。通信打开与关闭之间的时间称为会话。会话层用于确保会话保持打开的时长足以传输所有交换数据,而后立即关闭会话以避免浪费资源。

  会话层还负责同步数据传输与检查点。例如,如果传输一个100MB的文件,会话层可以每5MB设置一个检查点。如果在传输了52MB后连接断开或崩溃,可以从最后一个检查点恢复会话,也就是只需再传输50MB数据。若未设置检查点,则必须从头开始传输整个文件

  4.传输层

  第4层负责两个设备间的端到端通信。包括从会话层提取数据,将数据分解为多个区块(称为数据段),然后再发送到第3层。接收设备传输层负责重组数据段,确保数据可供会话层使用。

  传输层还负责进行流量控制和错误控制。流量控制用于确定最佳传输速度,避免采用快速连接的发送方压垮采用慢速连接的接收方。传输层通过确保接收数据的完整性(如果不完整,则请求重新传输)来对接收端进行错误控制。

  3.网络层

  网络层负责促进两个不同网络之间的数据传输。如果两个通信设备位于同一网络,则不需要使用网络层。网络层在发送设备上将传输层发出的数据段分解更小的单元(称为数据包),再在接收设备上重组这些数据包。网络层还要确定数据到达目的地所需的最佳物理路径;人们将此称为路由。

  2.数据链路层

  数据链路层与网络层十分相似,但数据链路层用于促进“同一”网络上两个设备之间的数据传输。数据链路层从网络层提取数据包并将数据包分解成更小的部分(称为帧)。与网络层一样,数据链路层也负责网络内部通信流量控制和错误控制(传输层仅负责网络间通信流量控制和错误控制)。

  1.物理层

  这一层包括参与数据传输的物理设备,如电缆和交换机。同时还负责将数据转换为位流,也就是由1和0构成的字符串。另外,两台设备的物理层必须达成信号约定,以便区分两台设备的字符串1和0。

 

4.数据在OSI模型中如何流动

  为通过网络将人类可读信息从一台设备传输到另一台设备,必须在发送设备沿OSI模型的七层结构向下传输数据,然后在接收端沿七层结构向上传输数据。

  库珀先生想给帕尔梅女士发一封电子邮件。库珀先生在笔记本电脑的电子邮件应用程序中编写邮件,然后点击“发送”。电子邮件应用程序将电子邮件传递到应用程序层,应用程序层选取协议(SMTP),再将数据传递到表示层。接着,表示层压缩数据,再将数据传递到会话层,由会话层初始化通信会话。

  而后,数据将到达发送方的传输层,在传输层进行分段,再在网络层将这些数据段分解为数据包,然后在数据链路层进一步分解为帧。随后,数据链路层将这些帧传输到物理层,物理层将数据转换为位流1和0,最后通过物理介质(如电缆)发送数据。

  帕尔梅女士的计算机通过物理介质(如她的WiFi)接收位流后,数据将沿其设备的同一系列层级流动,但顺序刚好相反。首先,物理层将位流从1和0转换为帧,传递到数据链路层。然后,数据链路层将帧重组为数据包,供网络层使用。接着,网络层将数据包重组为数据段供传输层使用,传输层再将数据段重组为数据片段。

  随后,数据将流入收件方的会话层,会话层将数据传递到表示层并结束通信会话。表示层解压数据并将原始数据传递到应用程序层。应用程序层将人类可读数据传递到帕尔梅女士的电子邮件软件,这样她就能在笔记本电脑屏幕上阅读库珀先生的电子邮件了。

作者:小家电维修

相见有时,后会无期。

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