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網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)：理解OSI網(wǎng)絡(luò)分層

云知道

在上一次課程里我們介紹了子網(wǎng)的概念和子網(wǎng)的劃分 ?，F(xiàn)在該談到OSI（開放系統(tǒng)互連）參考模型了 。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧具有重要的意義 。但是，還沒有重要到你應(yīng)該首先學習的程度 。許多所謂的網(wǎng)絡(luò)課程都是從教你記住OSI模型中的每一個層的名字和這個模型中包含的每一個協(xié)議開始的 。這樣做是不必要的 。甚至第5層和第6層是完全可以忽略的 。
國際標準組織（ISO）制定了OSI模型 。這個模型把網(wǎng)絡(luò)通信的工作分為7層 。1至4層被認為是低層，這些層與數(shù)據(jù)移動密切相關(guān) 。5至7層是高層，包含應(yīng)用程序級的數(shù)據(jù) 。每一層負責一項具體的工作，然后把數(shù)據(jù)傳送到下一層 。
物理層（也即OSI模型中的第一層）在課堂上經(jīng)常是被忽略的 。它看起來似乎很簡單 。但是，這一層的某些方面有時需要非凡留意 。物理層實際上就是布線、光纖、網(wǎng)卡和其它用來把兩臺網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備連接在一起的東西 。甚至一個信鴿也可以被認為是一個1層設(shè)備（參見RFC 1149） 。網(wǎng)絡(luò)故障的排除經(jīng)常涉及到1層問題 。我們不能忘記用五類線在整個一層樓進行連接的傳奇故事 。由于辦公室的椅子經(jīng)常從電纜線上壓過，導致網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的情況 。遺憾的是，這種故障是很常見的，而且排除這種故障需要耗費很長時間 。
第2層是以太網(wǎng)等協(xié)議 。請記住，我們要使這個問題簡單一些 。第2層中最重要的是你應(yīng)該理解網(wǎng)橋是什么 。交換機可以看成網(wǎng)橋，人們現(xiàn)在都這樣稱呼它 。網(wǎng)橋都在2層工作，僅關(guān)注以太網(wǎng)上的MAC地址 。假如你在談?wù)撚嘘P(guān)MAC地址、交換機或者網(wǎng)卡和驅(qū)動程序，你就是在第2層的范疇 。集線器屬于第1層的領(lǐng)域，因為它們只是電子設(shè)備，沒有2層的知識 。第2層的相關(guān)問題在本網(wǎng)絡(luò)講座中有自己的一部分，因此現(xiàn)在先不具體討論這個問題的細節(jié) 。現(xiàn)在只需要知道第2層把數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換成二進制位供1層處理就可以了 。
在往下講之間，你應(yīng)該回過頭來重新閱讀一下上面的內(nèi)容，因為經(jīng)驗不足的網(wǎng)絡(luò)治理員經(jīng)?；煜?層和3層的區(qū)別 。
假如你在談?wù)撘粋€IP地址，那么你是在處理第3層的問題，這是“數(shù)據(jù)包”問題，而不是第2層的“幀” 。IP是第3層問題的一部分，此外還有一些路由協(xié)議和地址解析協(xié)議（ARP） 。有關(guān)路由的一切事情都在第3層處理 。地址解析和路由是3層的重要目的 。
第4層是處理信息的傳輸層 。第4層的數(shù)據(jù)單元也稱作數(shù)據(jù)包（packets） 。但是，當你談?wù)揟CP等具體的協(xié)議時又有非凡的叫法，TCP的數(shù)據(jù)單元稱為段（segments）而UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)單元稱為“數(shù)據(jù)報（datagrams）” 。這個層負責獲取全部信息，因此，它必須跟蹤數(shù)據(jù)單元碎片、亂序到達的數(shù)據(jù)包和其它在傳輸過程中可能發(fā)生的危險 。理解第4層的另一種方法是，第4層提供端對端的通信治理 。像TCP等一些協(xié)議非常善于保證通信的可靠性 。有些協(xié)議并不在乎一些數(shù)據(jù)包是否丟失，UDP協(xié)議就是一個主要例子 。
現(xiàn)在快要到7層了，我們很想知道第5層和第6層有些什么功能 ?？梢哉f，它們都是沒有用的 。
有一些應(yīng)用程序和協(xié)議在5層和6層 。但是，對于理解網(wǎng)絡(luò)問題來說，談?wù)撨@些問題沒有任何益處 。請大家注重，第7層是“一切” 。7層也稱作“應(yīng)用層”，是專門用于應(yīng)用程序的 。假如你的程序需要一種具體格式的數(shù)據(jù)，你可以發(fā)明一些你希望能夠把數(shù)據(jù)發(fā)送到目的地的格式，并且創(chuàng)建一個第7層協(xié)議 。SMTP、DNS和FTP都是7層協(xié)議 。
學習OSI模型中最重要的事情是它實際代表什么意思 。
假如你是一個網(wǎng)絡(luò)上的操作系統(tǒng) 。在1層和2層工作的網(wǎng)卡將通知你什么時候有數(shù)據(jù)到達 。驅(qū)動程序處理2層幀的出口，通過它你可以得到一個發(fā)亮和閃光的3層數(shù)據(jù)包（希望是如此） 。作為操作系統(tǒng)，你將調(diào)用一些常用的應(yīng)用程序處理3層數(shù)據(jù) 。假如這個數(shù)據(jù)是從下面發(fā)上來的，你知道那是發(fā)給你的數(shù)據(jù)包，或者那是一個廣播數(shù)據(jù)包（除非你同時也是一個路由器，不過，暫時不用擔心這個問題） 。假如你決定保留這個數(shù)據(jù)包，你將打開它，并且取出4層數(shù)據(jù)包 。假如它是TCP協(xié)議，這個TCP子系統(tǒng)將被調(diào)用并打開這個數(shù)據(jù)包，然后把這個7層數(shù)據(jù)發(fā)送給在目標端口等待的應(yīng)用程序 。這個過程就結(jié)束了 。

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