计算机网络安全基础(第5版)
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1.1 网络参考模型

在各种类型计算机之间进行信息传递是比较困难和麻烦的。20世纪80年代初期,国际标准化组织(ISO)认识到,需要一个网络模式来帮助厂商实现网络间的相互操作,于是在 1984 年发表了著名的开放系统互连(OSI)参考模型。这种模式是学习网络技术的最好的工具。

1.1.1 分层通信

在OSI参考模型中,将整个通信功能划分为7个层次。每一层的目的是向相邻的上一层提供服务,并且屏蔽服务实现的细节。模型设计成多层,像是在与另一台计算机对等层通信。实际上,通信是在同一计算机的相邻层之间进行的。7 个层次自上到下分布,并具有不同的功能,每一层都按照一组协议来实现某些网络功能。7 个层次之间的问题相对独立,而且易于分开解决,也无需过多地依赖于外部信息。

(1)应用层

应用层是 OSI 参考模型的最高层。它是应用进程访问网络服务的窗口。这一层直接为网络用户或应用程序提供各种各样的网络服务,它是计算机网络与最终用户间的界面。应用层提供的网络服务包括文件服务、打印服务、报文服务、目录服务、网络管理以及数据库服务等。

(2)表示层

表示层保证了通信设备之间的互操作性。该层的功能使得两台内部数据表示结构都不同的计算机(例如,一台设备使用某种编码,而另一台设备却使用另一种编码)能实现通信。它提供了一种对不同控制码、字符集和图形字符等的解释,而这种解释是使两台设备都能以相同方式理解相同的传输内容所必需的。表示层还负责为安全性引入的数据提供加密与解密,以及为提高传输效率提供必需的数据压缩及解压缩等功能。

(3)会话层

会话层是网络对话控制器,它建立、维护和同步通信设备之间的交互操作,保证每次会话都正常关闭而不会突然断开,使用户被挂起在一旁。会话层建立和验证用户之间的连接,包括口令和登录确认;它也控制数据的交换,决定以何种顺序将对话单元传送到传输层,以及在传输过程的哪一点需要接收端的确认。

(4)传输层

传输层负责整个消息从信源到信宿(端到端)的传递过程,同时保证整个消息无差错、按顺序地到达目的地,并在信源和信宿的层次上进行差错控制和流量控制。

(5)网络层

网络层负责数据包经过多条链路,由信源到信宿的传递过程,并保证每个数据包能够成功和有效率地从出发点到达目的地。为实现端到端的传递,网络层提供了两种服务:线路交换和路由选择。线路交换是在物理链路之间建立临时的连接,每个数据包都通过这个临时链路进行传输;路由选择是选择数据包传输的最佳路径。在这种情况下,每个数据包都可以通过不同的路由到达目的地,然后在目的地重新按照原始顺序组装起来。

(6)数据链路层

数据链路层从网络层接收数据,并加上有意义的比特位形成报文头和尾部(用来携带地址和其他控制信息)。这些附加信息的数据单元称为帧。数据链路层负责将数据帧无差错地从一个站点送到下一个相邻站点,即通过数据链路层协议在物理链路上实现可靠的数据的传输。

(7)物理层

物理层是 OSI 参考模型的最低层,它建立在物理通信介质的基础上,作为系统和通信介质的接口,用来实现数据链路实体间透明的比特(bit)流传输。为建立、维持和拆除物理连接,物理层规定了传输介质的机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。

在上述7层中,上5层一般由软件实现,而下面的两层是由硬件和软件共同实现的。

1.1.2 信息格式

信息在各层间的格式变化如图1-l所示。

图1-1 信息在各层之间的传递

在图1-1中,系统B的第n层(n<7)是如何知道系统A的第n层所做的处理呢?第n层将其请求作为控制信息,放在传送信息前面、被称为“头”的里面,当对方的第 n 层读到该头时,便可还原信息。