开放式系统互连(OSI)模型的实际意义
0 前言
开放式系统互连(OSI,Open Systems Interconnection)模型,由国际标准化组织(ISO)在1984年提出,目的是为了促进不同厂商生产的网络设备之间的互操作性。
定义了一种在层之间进行协议实现的网络框架,控制从一层传递到下一层。在概念上将计算机网络架构分7层,按照逻辑顺序进行。
用户角度:
- 较低层处理电信号、二进制数据块及这些数据在网络中的路由
- 较高层涵盖网络请求和响应、数据的表示及网络协议
OSI模型最初被构想为构建网络系统的标准架构,并且今天许多流行的网络技术都反映了OSI的分层设计。
tcp/ip
先有协议栈,才有参考模型。TCP/IP协议栈是在OSI参考模型之前就已经存在的,并且是先有协议栈,然后才有了参考模型。TCP/IP协议栈和OSI参考模型之间的关系可以这样理解:
1. TCP/IP协议栈历史
TCP/IP协议栈起源于1970s,由美国国防部高级研究计划局(DARPA)开发,用于支持ARPANET(互联网的前身)。
随ARPANET发展,TCP/IP协议栈逐渐成为互联网核心协议,1983年成为ARPANET标准协议。
1982年,TCP/IP协议栈被正式标准化,成为互联网的基础协议。
2. OSI参考模型的历史
- 起源:OSI参考模型由国际标准化组织(ISO)在1984年提出,目的是为了提供一个通用的网络通信框架,促进不同厂商设备之间的互操作性。
- 发展:OSI参考模型虽然提出了一个理想的网络通信框架,但由于TCP/IP协议栈已经在互联网中广泛应用,OSI模型并没有完全取代TCP/IP协议栈。
3. TCP/IP协议栈与OSI参考模型的关系
层次对应:尽管TCP/IP协议栈和OSI参考模型在层次划分上有所不同,但它们之间存在一定的对应关系。
- 应用层:对应OSI模型的应用层、表示层和会话层。
- 传输层:对应OSI模型的传输层。
- 网络层:对应OSI模型的网络层。
- 网络接口层:对应OSI模型的数据链路层和物理层。
实际应用:在实际应用中,TCP/IP协议栈更为广泛使用,而OSI参考模型更多地用于教学和理论研究,帮助理解网络通信的各个层次和功能。
总结
TCP/IP协议栈是在OSI参考模型之前就已经存在的,并且是先有协议栈,然后才有了参考模型。TCP/IP协议栈在互联网中得到了广泛应用,而OSI参考模型则提供了一个通用的网络通信框架,帮助理解和设计网络系统。尽管两者在层次划分上有所不同,但它们之间存在一定的对应关系,共同促进了网络通信技术的发展。
1 物理层(Physical Layer)
OSI模型的物理层负责将数字数据位从发送(源)设备的物理层通过网络通信介质传输到接收(目的)设备的物理层。
物理层的技术包括以太网电缆和集线器。此外,集线器和其他中继器是标准网络设备,功能位于物理层,连接器也是如此。
在物理层,数据使用物理介质支持的信号类型进行传输:电压、无线电频率或红外或普通光的脉冲。
2 数据链路层(Data Link Layer)
在从物理层获取数据时,数据链路层检查物理传输错误,并将位打包成数据帧。数据链路层还管理物理寻址方案,例如以太网网络的MAC地址,控制网络设备对物理介质的访问。
由于数据链路层是OSI模型中最复杂的层次,通常被分为两个部分:
- 介质访问控制子层
- 逻辑链路控制子层
3 网络层
网络层在数据链路层之上添加了路由的概念。当数据到达网络层时,会检查每个帧中包含的源地址和目的地址,以确定数据是否到达最终目的地。如果数据到达最终目的地,本层将数据格式化为传递到传输层的数据包。否则,网络层会更新目的地址,并将帧推送到较低的层次。
为支持路由,网络层维护了诸如IP地址之类的逻辑地址,用于网络上的设备。网络层还管理这些逻辑地址与物理地址之间的映射。在IPv4网络中,通过地址解析协议(ARP)来完成这种映射;IPv6使用邻居发现协议(NDP)。
4 传输层
在网络连接中传递数据。TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)是该层最常见的网络协议示例。不同的传输协议可以支持一系列可选功能,包括错误恢复、流量控制和重传支持。
5 会话层
管理启动和拆除网络连接的事件序列和流程。支持可以动态创建和在各个网络上运行的多种类型的连接。
6 表示层
OSI模型中功能最简单的部分。处理消息数据的语法处理,如格式转换和加密/解密,以支持位于其上方的应用层。
7 应用层
为最终用户应用程序提供网络服务。网络服务是与用户数据一起工作的协议。例如,在Web浏览器应用程序中,应用层协议HTTP将发送和接收Web页面内容所需的数据打包。这个第7层提供数据给(并从)表示层获取数据。
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作者简介:魔都架构师,多家大厂后端一线研发经验,在分布式系统设计、数据平台架构和AI应用开发等领域都有丰富实践经验。
各大技术社区头部专家博主。具有丰富的引领团队经验,深厚业务架构和解决方案的积累。
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▪ 车联网核心平台-物联网连接平台、长连基础设施建设,万级在线连接、日吞吐十万请求的场景,直面高并发、高可用挑战,接触到Netty在长连领域的场景
▪ 大数据平台架构设计及优化
▪ LLM Agent应用开发
▪ 区块链应用开发
▪ 大数据开发挖掘经验
▪ 推荐系统项目
目前主攻市级软件项目设计、构建服务全社会的应用系统。
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