為什么需要OSI七層模型？

在20世紀70年代，部分企業為了降低成本、提高生產效率而引入了當時最新開發出的以太網技術和TCP協議等。但當時使用的網絡協議主要有IBM公司的SNA、Apple公司的AppleTalk、Novell 公司的 NetWare、美國 DEC公司的 DECnet等。它們使用的網絡硬件也因不同的生產廠商而大相徑庭，因此出現了不同網絡之間不能互聯以及擴容困難的問題。

為了解決這一問題，使得任何廠商生產的網絡硬件之間都能夠互聯互通，

從1977年開始，ISO(國際標準化組織)與CCITT(國際電報電話咨詢委員會，現在的ITU-T)逐步展開了制定異種網絡系統結構標準的工作，當時完成的標準化的協議簇稱為OSI(Open Systems Interconnection，開放系統互聯)。

到了1983年，兩大標準組織在該問題上達成一致，制定了稱為 OSI基本參考模型(Basic Reference Model for Open Systems Interconnection，OSI參考模型或OSI模型)的分層網絡模型。

使用分層結構模型具有以下優點。

• ① 根據網絡實際處理過程，按功能分類，從而便于理解和掌握。
• ② 能夠定義標準接口，使不同廠商制造的硬件之間可以互聯。
• ③ 工程師在設計與研發網絡硬件時，可以把思維限定在一定范圍內。例如，物理層工程師研發更高速的光纖，應用層開發者優化瀏覽器體驗，彼此互不干擾。這種模塊化推動了網絡技術的快速迭代，5G 通信的提速就受益于物理層與傳輸層的獨立升級。
• ④ 當某層內部發生變化時，不會給其他層帶來影響。

一句話就是：OSI 七層模型（Open Systems Interconnection Reference Model，開放系統互連參考模型）是由國際標準化組織（ISO）提出的網絡通信框架，它通過將網絡通信過程分層標準化，解決了早期網絡通信中存在的兼容性、復雜性和互操作性等核心問題。

OSI七層模型具體是什么？

Layer7：應用層（Application Layer）

核心功能：直接為用戶應用程序提供網絡服務接口，是用戶與網絡的 “直接交互層”。

關鍵協議與服務：

• 常用協議：HTTP（網頁訪問）、FTP（文件傳輸）、SMTP（郵件發送）、POP3（郵件接收）、DNS（域名解析，將 “www.baidu.com” 轉換為 IP 地址）、Telnet（遠程登錄）等。
• 功能：接收用戶請求（如點擊網頁鏈接），將請求轉換為網絡能識別的格式并傳遞給下層，同時將下層傳來的響應數據轉換為用戶可理解的形式（如網頁內容、下載的文件）。

典型應用：瀏覽器（調用 HTTP 協議）、郵件客戶端（調用 SMTP/POP3）、文件傳輸工具（調用 FTP）。

Layer6：表示層（Presentation Layer）

核心功能：處理數據的格式轉換和加密解密，確保發送方和接收方能理解彼此的數據格式。

關鍵技術：

• 數據格式轉換：將應用層的數據轉換為 “網絡通用格式”（如將不同文字編碼（ASCII、UTF-8）統一轉換，或將圖片格式（JPG、PNG）壓縮后傳輸）。
• 加密與解密：對敏感數據進行加密（如 HTTPS 中的 SSL/TLS 加密），防止傳輸過程中被竊取。
• 壓縮與解壓縮：減少數據體積（如 ZIP 壓縮），提高傳輸效率。

舉例：當你用瀏覽器訪問 HTTPS 網站時，表示層會對網頁數據加密，接收方則解密后再顯示；發送中文消息時，會將文字轉換為網絡通用的 UTF-8 編碼，確保接收方正確顯示。

Layer5：會話層（Session Layer）

核心功能： 負責建立、管理和終止兩個設備之間的會話連接，確保通信雙方 “對話” 的有序進行。
關鍵技術：

• 會話建立：通過驗證身份（如輸入密碼）建立連接。
• 會話管理：控制數據傳輸的順序（如劃分通信階段，先傳輸請求再傳輸響應）、同步通信（如插入 “同步點”，若傳輸中斷可從同步點恢復，避免重傳全部數據）。
• 會話終止：通信結束后釋放資源，避免無效連接占用資源。

舉例：在線聊天時，會話層負責建立聊天連接，確保消息按發送順序顯示，關閉窗口時終止會話。

Layer4：傳輸層 （Transport Layer）

核心功能： 提供端到端的可靠數據傳輸，確保數據從源設備的應用程序準確傳輸到目標設備的應用程序。
關鍵技術：

• 端口號： 標識設備上的具體應用程序（如 HTTP 用 80 端口，HTTPS 用 443 端口），實現 “一臺設備上多個應用同時通信”。
  傳輸協議：
• TCP（傳輸控制協議）： 提供 “可靠傳輸”，通過三次握手建立連接、確認機制（收到數據后返回確認信息）、重傳機制（丟失數據重新發送）、流量控制（避免接收方過載），適合文件傳輸、網頁加載等需要準確性的場景。
• UDP（用戶數據報協議）： 提供 “高效傳輸”，無連接、無確認，速度快但可能丟包，適合視頻通話、游戲等對實時性要求高的場景。

典型設備：操作系統中的傳輸層協議模塊（如 Windows 的 TCP/IP 協議棧）。

Layer3：網絡層（Network Layer）

核心功能： 實現跨網絡的數據包傳輸，解決 “不同局域網之間如何通信” 的問題。
關鍵技術：
IP 地址： 為網絡中的設備分配邏輯地址（如 IPv4 的192.168.1.1），用于跨網絡定位設備（類似 “郵政編碼 + 街道地址”）。
路由選擇： 通過路由協議（如 OSPF、RIP）生成路由表，選擇從源網絡到目標網絡的最優路徑。
數據包轉發：路由器（Router）根據 IP 地址和路由表，將數據包從一個網絡轉發到另一個網絡。
路由器、三層交換機（具備部分網絡層功能）。
舉例：當局域網內的電腦訪問互聯網時，網絡層通過 IP 地址確定目標服務器的網絡位置，路由器根據路由表選擇傳輸路徑。

Layer2：數據鏈路層（Data-link Layer）

**核心功能：**在物理層傳輸的基礎上，確保同一鏈路內的數據可靠傳輸，并管理相鄰設備間的連接。
核心任務：

• 將物理層的原始信號封裝成 “幀”（Frame），并添加幀頭和幀尾（包含校驗信息）。
• 通過MAC 地址（設備的物理地址，全球唯一，如00:1A:2B:3C:4D:5E）識別同一鏈路內的設備，實現 “點到點” 的數據傳輸。
• 錯誤檢測與糾正：通過幀尾的校驗碼（如 CRC 循環冗余校驗）檢測數據傳輸錯誤，丟棄錯誤幀并請求重傳。

典型設備：交換機（Switch）、網卡（負責 MAC 地址處理）。
子層劃分：
LLC 子層（邏輯鏈路控制）：負責與上層（網絡層）交互，處理幀的復用和解復用。
MAC 子層（介質訪問控制）：負責 MAC 地址管理和介質訪問（如以太網的 CSMA/CD 協議，解決多設備同時傳輸的沖突問題）。

Layer1：物理層（Physical Layer）與數據沒有直接的聯系，

核心功能：負責將數據轉換為物理信號（如電信號、光信號），并通過物理介質（如網線、光纖、無線電磁波）傳輸。
關鍵技術：定義物理接口規范（如網線的 RJ45 接口、光纖的 LC 接口）、信號傳輸方式（如電壓高低、頻率）、傳輸速率（如 100Mbps、10Gbps）、傳輸介質類型（銅纜、光纖、無線電波）。
典型設備：網卡的物理接口、網線、光纖、集線器（Hub）。
舉例：當電腦發送數據時，物理層將二進制數據（0 和 1）轉換為網線中的電信號，接收方則將電信號還原為二進制數據。

后續會繼續詳細補充…