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OSI七層網路架構
1. 簡介
為了解決各種電腦系統的通信問題,所有電腦廠商必須 採用一些共同的習慣,並由國際標準組織 (international standard organization, ISO)制定出一套準則或 規約,稱之為通 信協定 (communication protocol)。國際 標準組織於 1977 年成 立一委員會發展通信網路協定, 稱為開放式系統連結 (open system interconnection , OSI) 參考模式。「開放式系統」係指 任何系統若依 OSI 模式 的話,彼此即具備了互通資料的功能 了。OSI僅是一個 參考性的通信架構 (architecture),並沒有規 定系統間通 信連線的實際細節,而是提供一組觀念及功能架 構,讓 各家廠商據以發展各自的協定方法。
國際標準組織在 1977 年第九十七技術委員會 (TC 97) 下,成立了開放式連接委員會,才有 1983 年 開放式系統連結 (OSI) 成為國際標準組織的實現。OSI 委員會早期的工作主要 在探討開放式環境 (open environment) 的概念,其次是發展一 個明確的架構, 以便描述與連結此環境中的組成份子。由於 電腦系統 提供許多功能給使用者,故需要一個以上的協定才 能 達到這項目的,同時也定義不同協定間彼此如何交談 的方 式,以支援各終端使用者 (end user)。這些規約 可稱為網路架 構 (network architecture) 或電腦通信架 構。不論所使用的名稱 為何,大部份系統均採用層級 協定 (layered protocol) 來完成 的,其中每一層負責通 信過程中的某些功能。
OSI七層網路架構
開放系統連結由下至上的七層模型
Layer名稱
功 能 與 說 明
Layer序
Application Layer
應用層
應用程式,如電子郵件系統,資料庫管理系統。
Layer-7
Presentation Layer
出席層
資料的壓縮還原、網路安全、檔案傳送。
Layer-6
Session Layer
會談層
網路管理、密碼辨識、簽到簽退、網路監控。
Layer-5
Transport Layer
傳輸層
資料傳輸錯誤的偵測和復原,資料封包的 重行排列。
Layer-4
Network Layer
網路層
定義虛擬電路的建立、維持和終止,封包交換的路由選擇、擁塞控制等。
Layer-3
Data Link Layer
資料連結層
定義把傳輸資料分裝成資料封包的規範, 檢查資料傳輸中是否有錯誤發生,執行資料傳送中的流量控制及鏈路管理。
Layer-2
Physical Layer
實體層
定義實際傳輸資料的硬體設備的規範,像是纜線規格、接頭尺寸、信號電壓、資料傳輸時序等等。
Layer-1
OSI的相關標準及特色
OSI七層架構所提供的服務可以大略分成兩個部分:網路服務(一至三層)及應用取向的服務(四至七層)。其中第一層及第二層採用現存之標準,而位於其上的各層,則完全是從紙上作業開始,規劃出未來網路連接時各種軟硬體產品應涵蓋的功能及界面標準。各層協定所執行的功能,係用來服務上一層之呼叫,通信時採用同層通信模式(Peer-to-Peer),每一層只跟對方同一層交換訊息。
OSI採用以下幾個原則作為設立各層次結構之依據:
不要分出太多的層,以免增加描述和整合各層的困難度。
將本質和目的差異很大的功能,設立在不同的層。
將一些類似或具高度關連的功能設立在同一層。
各層之功能應具有獨立性,如此一來,若某層之協定改變時也不致影響其他的層次。
層與層之間界線的選擇,應能讓介面之間的資料流量減到最小。
OSI傳輸資料所形成的封包稱為PDU(Protocol data unit), 每一層的實體在PDU上加上自己的資料,以構成終端系統的訊息格式。(註81)加在每一層的部分資料,如下所列:
應用層:加入終點位址資料
表現層:加入程式碼資料
交談層:加入通訊連線資料
傳輸層:加入檢查碼檔頭
網路層:加入封包數量及序號資料
資料鏈結層:加入封包檢查追蹤資料
實體層:轉換資料並傳送之
OSI主要有下列幾項特色:
為世界性的開放系統標準:OSI是由國際標準組織ISO所訂,為達成開放系統互連的目標,以促進世界共容性的標準。它目前為全世界所認同遵守,且通常是作為其它協定建立時的參考模式。
嚴謹地定義了結構化、階層化的網路模型:OSI有完整的七層架構,並嚴格遵守。架構較特別的是資料表現層,可以解決通信功能以外的資料互通性。
功能描述完整:OSI敘述了每一層的工作及任務,整個傳輸架構的定義十分清晰詳盡。
能容納既有的網路系統:OSI模式幫助各式軟體能夠在多種平台上執行,並推廣開放式的網路互連,能容納既有的網路標準及系統。
可支援非常大的網路:OSI定義了可變長度的位址,因此可應用於大型的網路架構而無位址耗盡之虞。
具有標準測試的程序:OSI具有嚴謹的符合性測試及互通性測試程序,使得依據OSI開發出來的協定更具有可信度與可行性。
參考資料