TCP/IP 網絡精講：OSI七層模型（第二課）

內容簡介

1、前言

2、第1部份第2課：互聯網的創建，OSI7層模型

3、第1部份第3課預告：OSI第1層，連接你的機器

前言

PS：昨天做了課程大綱以后，發現這個坑挖得有點大。不過既然挖了，豈有不跳之理。男子漢1言既出，就甚么馬也難追了。

今天我們就來學習： 《OSI7層模型》

昨天說到，目前全球有18億網民，互聯網的范圍已是超乎想象般宏大。

那末問題來了：

我們怎樣實現在這么多的機器之間通訊呢？

怎樣能夠不在這數據的迷宮里失去方向呢？

我們1起來學習，以期找到問題的答案。

首先我們來理解互聯網是怎樣創建的，和使用甚么規范來很好地組織這么多信息。

第1部份第2課：互聯網的創建，OSI7層模型

假想1下，假設你可以在任什么時候候通訊，和任何人通訊，豈不是很棒。這就是互聯網的初衷。

平時，當我們身處1個10人小組，會感到表達自己的觀點有點困難。如果是100人，就更困難。假設有1000人，那幾近就聽不到你說話了。但是互聯網就是要向不可能挑戰，要能夠做到：在任什么時候刻，同時和任何人通訊。固然了，要到達這個目的，必須要建立1個復雜的通訊系統，使得各臺機器之間能夠相互對話。

但是這樣的1個通訊模型如何構建呢？

我們可以從最熟習的通訊方式開始理解。

來盤點1下1般的通訊方式吧：

• 說話

• 打電話

• 郵件

• 飛鴿傳書 →_→

• 等等

接下來，讓我們試著來理解，在這些通訊方式中，有哪些基本要素是我們通訊活動所必不可少的。

說話的方式，我們需要：

• 說話者

• 聽話者

• 傳聲媒介（空氣）

打電話的方式，跟說話是類似的，除我們還需要1個在說話和電子學之間的中介。實際上，我們要把說話的聲音轉成電信號，電信號通過電話線等傳播介質到達接收者那1端，然后轉為聲音被聽見。在這里有1個信息的封裝。 

我們可以舉郵件的例子來看1下這個封裝信息的系統，在郵件收發時我們需要：

• 寄件人

• 收件人

• 傳播介質（信）

• 容器（信封）

• 中介（郵局）
  

是否是漸漸能理解我們通訊需要甚么條件了。

問題又來了：

我們對電腦也能這樣利用嗎？

怎樣才能讓大家可以同時發出訊息呢？

我們能夠即時和地球另外一真個某人通訊嗎？  

接下來我們就看1下網絡的先驅者們如何把人類通訊的原理“利用”到電腦的通訊中。

他們把所有研究的成果重組，創建了1個標準，所有連到互聯網的人都要遵照，這個標準就是：OSI7層模型。  

OSI7層模型，聽上去是否是很帥？這個標準誕生在1984年，只比我早了3年誕生（不謹慎暴露了自己的年齡 →_→）。

聰明的讀者或許注意到了，這個標準比互聯網的出現晚了很久。 

緣由很簡單：OSI7層模型是在人們有了很多機器之間通訊的經驗以后才能夠誕生的。因此這個標準不但能夠適用于現有的通訊，也適用于將來的通訊及其可能的演進。它的目的是使通訊標準化，以保證機器最大化的演進潛力和協同工作能力。

聽起來很不錯，但是到底OSI7層模型是甚么啊？

OSI7層模型是1個標準，規定了機器（主要是電腦）之間如何通訊。因此假設你想要讓你的洗碗機和洗衣機通訊的話，就需要遵從OSI模型，或最少從OSI模型取得啟發。這意味著需要遵從分層的通訊方式。

這里的層又是甚么呢？

OSI模型是1個分層的模型，就是說它分為幾個部份，每部份稱為1層，每層扮演固定的角色，就像下圖所看到的：

OSI7層模型

上圖中，我們可以看到OSI有7層，每層名字都不1樣。

為何是7層，不是14層或250層？

還記得之條件到的嗎？我們知道要通訊，需要有固定數目的組分，比如 發送者，接收者，語言，等等。網絡的先驅者們設計了用于構建通訊系統的主要元素，他們發現數目定為7最適合。因此OSI的每層都有特定的分工，這7層合起來就能夠使1臺機器和另外一臺通訊。

下面我們來看1下這7層各自的細節。

第1層或物理層

• 名字： 物理層

• 作用：為通訊提供傳播媒介

• 輔助作用：沒有

• 相干裝備：集線器（也就是常說的Hub）

第2層或數據鏈路層

• 名字： 數據鏈路層

• 作用：使局域網中的機器相互連接

• 輔助作用：偵測傳輸毛病

• 相干裝備：交換機（也就是常說的Switch）

第3層或網絡層

• 名字： 網絡層

• 作用：使各個網絡相互連接

• 輔助作用：分割傳輸的數據包

• 相干裝備：路由器（也就是常說的Router）

第4層或傳輸層

• 名字： 傳輸層

• 作用：管理利用程序的連接

• 輔助作用：保證連接的有效建立

• 相干裝備：沒有

第5層或會話層

• 我們不在意！

是的，你沒有看錯：我們不在意第5層。

在第4層以上的，除第7層，我們都不在意。固然了，我也有些夸大。但是第5層和第6層不在本課程斟酌范圍以內。

緣由很簡單：

OSI7層模型是1個理論模型，今天的互聯網使用的實際模型是TCP/IP模型，而后者不使用OSI的第5層和第6層，因此我們疏忽它們。

好，我想你應當理解了。固然了，第7層我們需要斟酌。其實正是為了這第7層上的利用程序我們才大費周章，構建這個模型。是的，第7層就是老總，就得服侍著，就是這么任性 →_→

第7層或利用層：

• 名字： 利用層

• 作用：沒有

• 輔助作用：沒有

• 相干裝備：代理（也就是常說的Proxy）

甚么？第7層居然沒有作用！那“服侍”它干嗎？說白了，這1層就是展現我們構建通訊架構所要服務的所有利用程序。

因此，第7層我們也不多做研究，而是把重心放在提供服務和引導數據傳遞的第1⑷層。其實，還有1種說法是把1⑷層合稱為“網絡層”。由于正是這4層負責引導數據從1臺機器傳遞到另外一臺機器，以供機器上的屬于第7層的利用程序使用。

在深入理解這4層之前，很有必要提1下使用OSI模型的兩個原則：

1. 每層都是相對獨立的

2. 每層只能和相鄰的層通訊

“每層都是相對獨立的”：

其所產生的影響是某1層所用的信息不能被另外一層使用。例如，對某些有1定網絡知識的讀者來講，應當知道IP地址是屬于第3層的，就不能被另外的層所使用。

這樣規定的好處是可以方便通訊方式的變革。

想象1下，今天你使用互聯網，雖然你可能其實不了解它的原理，但實際上你使用的是第3層的IPv4（Internet Protocol Version 4，第4代互聯網協議）這個協議。未來，我們將從IPv4演進到IPv6（第6代互聯網協議，相比第4代的32位地址空間，可以到達128位地址空間）。這時候，假設我們除第3層之外，在另外一些層中也用到了IPv4，那我們除要改第3層的協議，我們也要改其他凡是用到IPv4協議的層，就會很麻煩。

保持各層的相對獨立性可使得我們更換1層所關聯的協議時，無需更改其他的層。

“每層只能和相鄰的層通訊”：

為了理解這個原則，我們必須了解機器是怎樣利用OSI模型來通訊的。

想象以下場景：

你坐在電腦前，打開你的閱讀器。你在閱讀器的地址欄里輸入1個網址，那個網站就出現了。

雖然你其實不知情，但其實你就在使用OSI模型。

大體來講，位于OSI第7層的利用程序（此處是閱讀器），與第1⑷層（合稱“網絡層”）對話，以便這4層把機器上的利用程序所要的信息從遠真個機器上（比如google.com的服務器）傳輸過來。

在1個傳輸進程中，我們會逾越OSI模型的各層，從上到下。

因而可知，多虧了第2個原則，我們能保證在信息的傳輸進程中，OSI模型的各層都會被逾越，也就保證每層的作用都能得到實現。固然了，差不多是這樣。由于實際上對互聯網，OSI模型是1個理論模型，第7層實際上是跳過5，6層而直接和底下4層通訊的。所以是 7 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1 。

好了，今天的課程就到這里。

總結1下需要記住的知識點：

• OSI7層模型是1個規范，其規定了機器之間如何通訊

• OSI模型是1個理論模型，互聯網實際使用的是TCP/IP模型

• OSI模型有7層

• 每層都有1個特定的作用

• 第1⑷層合稱為“網絡層”

• 每層相對獨立
  

• 每層只能和相鄰的層通訊

• 當傳輸數據時，我們從OSI的最上層遍歷到最下層，在另外一個機器那里，曾是相反的方向，從最下層到最上層

第1部份第3課預告：OSI第1層，連接你的機器

現在你應當對OSI7層模型有了1個大體的了解。

下1課，我們就深入其中，學習OSI第1層（物理層）的細節。

明天見啦！

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