3.1 OSI 网络分层模型

本章以及后面的章节里,“L7”、“L4”、“二层”和“三层”类似的术语频繁出现,有必要提前解释一下。

上面的术语来源于广泛所知的 OSI 网络七层模型。OSI 模型由国际标准化组织(ISO)在 20 世纪 80 年代提出的一个理论模型,目标是为网络通信提供一个通用的参考标准,不同厂商生产的硬件和软件能够无缝地互相操作。

如表 3-1 所示,OSI 模型将网络通信划分为七个独立的层次,每一层负责特定的网络功能。笔者按照从上到下的顺序,介绍各个网络分层名称及功能,供读者参考。

表 3-1 OSI 网络七层模型

层级名称含义
7应用层(Application Layer)应用层是 OSI 模型的顶层,直接与用户的应用程序交互,提供网络服务如电子邮件、文件传输、网页浏览等。常见的应用层协议有 HTTP、FTP、SMTP 等。
6表示层(Presentation Layer)表示层负责数据的格式化和转换,确保发送方和接收方能够理解彼此传输的数据格式。它还处理数据的加密、解密和压缩等操作。
5会话层(Session Layer)会话层管理应用程序之间的会话或连接,负责建立、维护和终止通信会话。它还提供会话恢复功能,使得通信中断后可以从上次中断的位置继续传输。
4传输层(Transport Layer)传输层负责端到端的数据传输管理,提供可靠的传输服务,如数据分段、重组、流量控制和错误校正等。常见的传输层协议有 TCP 和 UDP。
3网络层(Network Layer)网络层负责不同网络之间的数据路由和转发。它使用 IP 地址来确定数据包的传输路径,并确保数据能够从源设备传输到目的设备,即使它们位于不同的网络中。
2数据链路层(Data Link Layer)数据链路层负责节点之间的数据传输,提供错误检测和纠正功能。它确保数据帧能够在同一局域网(LAN)内可靠传输。数据链路层使用 MAC(Media Access Control,介质访问控制)地址来标识网络上的设备。
1物理层(Physical Layer)物理层是 OSI 模型的第一层,负责实际的硬件传输,如电缆、光纤、开关和集线器等。它处理二进制数据(即 bit)在物理介质上的传输,包括信号的电气/光学特性、传输速率和传输模式等。

一般来说,数据链路层的数据单元被称为“帧”(Frames),网络层的数据单元为称为“数据包”(Packets),传输层的数据单元被称为“数据段”(Segments),应用层数据单元被称为“数据”(Data)。为了简化表述,笔者并不严格区分这些术语,本书绝大部分内容中会用“数据包”泛指以上数据单元。

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