OSI体系结构

前言

我们知道，虽然OSI协议的实现太过于复杂，几乎没有厂商可以生产出符合该协议的通信产品，但OSI七层模型的体系结构，概念十分清晰，理论也很完整。本文就OSI体系结构来进行介绍和对比。

国际标准化组织除了定义了OSI参考模型外，还开发了实现7个功能层次的各种协议和服务标准，这些协议和服务统称为“OSI协议”。OSI协议是一些已有的协议和OSI新开发的协议的混合体。例如，大部分物理层和数据链路层协议采用的是现有的协议，而数据链路层以上的是由该组织自行起草的。产生OSI协议的目的是提出能满足所有组网需求的国际标准，但到目前为止，实现情况距离这一目标还非常遥远。

虽然OSI协议集缺乏商业动力，但OSI/RM作为网络系统的知识框架，对于学习和理解网络标准还是十分有用的。和其他的协议集一样，OSI协议是实现某些功能过程的描述和说明。每一个OSI协议都详细的规定了特定层次的功能特性。 OSI协议集如下图所示：

下面我们来分别说明7个功能层次的各种协议与各层的功能：

在物理层中，OSI采用了各种现有的协议，其中有RS-232、RS-449、X.21、V.35、ISDN，以及FDDI、IEEE 802.3、IEEE 802.4和IEEE 802.5的物理层协议。

物理层（Physical Layer）是OSI模型中最低的一层，位于OSI参考模型的最底层，它直接面向实际承担数据传输的物理媒体（即通信通道），物理层的传输单位为比特（bit），即一个二进制位（0或1）。实际的比特传输必须依赖于传输设备和物理媒体。但是需要注意的一点是，物理层并不是指具体的物理设备，也不是指用来传输信息的物理媒体，指的是传输原始比特流的物理连接。

物理层规定：激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的可靠的物理媒体。简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。通俗的讲，现有的计算机网络中的硬件设备和传输媒体种类繁多，通信手段也有多种方式。物理层的作用就是尽可能地屏蔽掉传输过程中存在的这些差异。同时也规范了传输媒体的相关特性，如： （1）机械特性（接线器的形状、尺寸、引脚数目、排列等） （2）电气特性（物理媒体的电压范围等） （3）功能特性（电平变化的意义等）

敲黑板！：屏蔽指的是减小传输过程中各传输介质所带来的差异，是减小，而非消除。传输信息的物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等，不在物理层协议之内。因此也有一种说法，称物理媒体为第0层。

下面我们通过一个简单的例子来说明数据通信系统的模型问题。

如上图所示，数据通信系统大致可划分为三部分，即源系统（发送方）、传输系统（传输网络）、目的系统（接收方）。

源系统一般包括如下两部分：

源点：源点设备产生要传输的数据。源点又称为源站、信源。

发送器：通常，源点产生的数字比特流需要经过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。典型的发送器就是调制器，当然了，现如今绝大多数计算机使用内置的调制解调器（包含调制器、解调器），用户在计算机外部看不到调制解调器。

目的系统一般也包含两部分：

接收器：信息从源点产生，经由发送器编码后发送。接收器则用于传输系统中传送来的信息，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。典型的接收器就是解调器，它将模拟信号解调，还原出发送端产生的比特流。

终点：接收器将模拟信号解调为目的设备能够识别处理的比特流后，终点设备便从接收器获取经解调后的信息，并将信息输出。终点又称为目的站、信宿。 下面我们介绍几个常用的术语： 信息：如语音、文字、图像、视频等，都是信息。 数据：使用特定的方式表示的信息，通常是有意义的符号序列。这种信息的表示可用计算机或其他机器或人产生。 信号：数据的电气或电磁表现。

根据信号中代表信息的参数的取值方式不同，信号又可以分为两类： 模拟信号（连续信号）：代表信息的参数的取值是连续的。 数字信号（离散信号）：代表信息的参数的取值是离散的。

信道（channel）与电路并不是等同的概念。信道一般用来表示向某一方向传送信息的媒体，因此，一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。 模拟信道的带宽

模拟信道的带宽如上图所示，信道带宽为W=f2-f1 。f1是信道能够通过的最低频率，f2是信道能够通过的最高频率，二者都是由信道的物理特性决定的。为使信号在传输的过程中的失真小一些，信道要有足够的带宽。

数字信道是一种离散信道，它只能传送去离散值的数字信号。信道带宽决定了信道中能不失真地传输脉冲序列的