OSI模型详解

开放系统互连（OSI）是一个框架和逻辑模型，它通过将网络通信的不同组成部分分解成不同的层，概述了应用程序和网络系统如何相互通信。它由国际标准化组织（ISO）于1984年制定。

OSI 模型由七层组成，工程师可以通过分析每一层来了解网络系统内部的运行状况，并识别或解决网络问题。需要注意的是，OSI 模型更偏向理论模型，并非每一层都会被实际应用。这与 TCP/IP 模型不同，后者更偏向于工程师的实际应用，通常只包含四层。第五层和第六层被整合到应用层，数据链路层也被整合到物理​​层。

OSI 模型通常从顶层向下描述，即最终用户与底层交互的各个部分，其定义如下：

7. 应用层- OSI 模型的顶层，即用户与信息交互的界面，例如浏览器（例如：Firefox、Brave）、电子邮件 Outlook、虚拟终端等。

6. 表示层- 该层确保客户端应用层发送的数据被转换为服务器应用层可以理解的格式。当用户与应用层交互时，应用层会将信息发送到表示层，数据在表示层进行格式化、转换、加密和解密。数据转换、加密和压缩是该层的主要功能。例如，如果用户想要上传视频到 YouTube，他们必须使用特定的格式，例如 mp4。

5. 会话层- 这一层处理通信，在两台计算机之间创建会话。当您访问一个网站时，您的计算机会与您尝试访问以获取数据的服务器创建一个会话；当您退出网站时，该会话即终止。您可以将其理解为给朋友打电话。当您的朋友接听您的电话时，双方之间就建立了一个会话；当您的朋友结束通话时，该会话即终止。

4. 传输层- 该层接收来自会话层的数据，并将数据拆分为更小的段，其中包含附加的标头信息，例如目标端口号、源端口号和序列号。

这些数据段创建完成后，会被发送到网络层。传输层必须确保接收到的数据比特与发送的数据比特完全一致，没有丢失或重复。如果传输层检测到损坏的数据段，它会尝试重新发送损坏的数据，或者从头开始重新发送，因为传输层可以跟踪数据段并重传失败的数据段。如果始终没有收到数据段，则连接超时并抛出错误。

正是这一层使得多个应用程序可以同时使用同一网络。当您与网站通信时，这一层决定了您将向网站发送多少信息以及网站将向您发送多少信息。

3. 网络层——路由器在这一层运行，你的IP地址也位于这一层。它查看传输层发送的数据段的内容，并添加更多头部信息，例如发送方的IP地址和接收方的IP地址，从而在这一层创建数据包。这一切都与IP地址和路由有关。

2. 数据链路层- 该层的目的是抽象化其他层对物理层及其硬件的关心，交换机就在该层运行。当数据包到达该层时，会在每个数据包中添加更多头部信息，例如 MAC 地址，并创建以太网帧。因此，在这一层，数据包被称为以太网帧。MAC 地址是网络接口卡 (NIC) 的物理地址，NIC 负责在接收端读取或销毁帧。

- 以太网帧结构简述

以太网数据链路层帧由七个主要部分组成，它是一个按特定顺序排列的结构化信息集合。帧有多种类型，我们将重点介绍以太网帧。前导码告诉接收网卡即将收到一个帧。前导码的最后一个字节是 SFD（起始帧定界符），它指示以太网帧的开始。SFD 之后是接收方的 MAC 地址，再之后是源 MAC 地址，即帧的来源地址。接下来是以太网类型字段，它描述了帧内容的协议。接下来是有效载荷，它是从高层传输的实际数据。最后是 FCS（帧校验序列），它用于帧的错误检查和完整性验证。

1. 物理层——最后一层是连接计算机的所有物理元件，例如电线、电缆、面板等。它负责通过通信信道传输原始数据比特。这一层的协议接收来自数据链路层的帧并生成比特。它通过网络电缆发送 1 和 0，这个过程称为调制，它使两端的设备能够根据使用的是铜线还是光纤来识别电荷是 1 还是 0。数据最终到达接收器，完成一个完整的七层通信循环。

每一层的协议：

应用：
用户在此级别处理的协议包括 HTTP、SMTP、POP3、IMAP4、TLS/SSL。

呈现方式：将数据格式化为用户可查看的格式。例如：JPEG、GIF、TIF、PNG、MIDI、ASCII、ANSI、SSL、TLS 等。

会话：建立和终止双方之间的连接。例如 NetBIOS、PPTP 等。

传输层：负责传输协议和错误处理，此层协议的数据单元称为段（segment）。例如 TCP、UDP、SCTP 等。

网络层：从数据包中读取IP地址，此层协议数据单元称为数据包。路由器、IP、IPSec等。

数据链路层：从数据包中读取 MAC 地址，此层协议数据单元称为帧。以太网、交换机、Wi-Fi、PPP、SLIP、令牌环网、ARCnet 等都属于此类。

物理连接方式：同轴电缆、光纤、无线网络、集线器