國際標準組織ISO在1983年推出OSI的網(wǎng)絡體系結構，在OSI中雖然沒有制定出具體的標準是什么，也缺乏實際應用的依據(jù)，但其給出了在制定網(wǎng)絡體系標準時需要解決的問題以及解決相關向題的方法或基本技術參考.因此，OSI-RM網(wǎng)絡體系結構被認為是關于計算機網(wǎng)絡的一個概念性框架，是對計算機網(wǎng)絡體系結構的高度概括和完整描述。OSI作為國際標準的網(wǎng)絡體系結構對推動網(wǎng)絡的發(fā)展具有重大的歷史意義.盡管當今流行Internet網(wǎng)絡，其基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡體系結構也只是一個工業(yè)標準或事實上的標準而已。
1. OSI的分層思想
首先，分析OSI是如何解決異質(zhì)網(wǎng)絡互聯(lián)的間題。在眾多不同的網(wǎng)絡體系中，國際標準化組織ISO采用了化復雜為簡單的結構化分層思想，即將復雜的網(wǎng)絡按功能分出網(wǎng)絡層次，并一一解析相應層次應具備的功能。其分層思想如下。
(1)每一層要有明確的功能界限，并嚴格建立在其下層之上。
(2)每一層除實現(xiàn)本層功能外，還要為上層提供一定的服務.
(3)下層為上層提供服務的細節(jié)或?qū)崿F(xiàn)方式要與上層無關。
(4)同層之間要有相互兼容的通信規(guī)則或約定。
根據(jù)OSI的分層思想，一個完整的計算機網(wǎng)絡體系結構應由兩部分組成，即“網(wǎng)絡層次模型”和各層擁有的“網(wǎng)絡通信協(xié)議”。
網(wǎng)絡層次模型:它明確定義了各層功能的界限，以及相鄰層次間的接口及服務方法。
網(wǎng)絡通信協(xié)議:規(guī)定了同層次之間通信時建立的規(guī)則或約定。
【舉例】一個現(xiàn)實生活中的實例—“電報傳輸過程”的分層應用，見圖3-1。
OSI這種網(wǎng)絡分層思想，對于分析與解決日常工作中遇到的問題，如何化復雜為簡單等起到了很好的指導意義。
2. OSI的層次模型
OSI層次模型，依據(jù)網(wǎng)絡通信功能劃分為7個層次，由低到高依次為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。如圖3-2所示，它約定了開放系統(tǒng)的互連、互通和互操作的基本框架。
網(wǎng)絡通信協(xié)議要素:網(wǎng)絡通信協(xié)議一般包含以下3個方面的要素。
(1)語法:規(guī)定了通信數(shù)據(jù)和控制信息的結構與格式.如通信時采用何種數(shù)據(jù)格式、編碼及信號電平等。
(2)語義:確定雙方的通信控制.如規(guī)定了需要發(fā)出何種控制信息、完成何種控制動作以及做出何種應答，并確定用于協(xié)調(diào)和差錯處理的控制信息。
(3)時序:指出通信雙方信息交互的順序.如事件順序、速度匹配。
協(xié)議數(shù)據(jù)單元(Protocol Data Unit, PDU) ;是指對等層次之間傳遞的數(shù)據(jù)單位。
OSI分為七層，每層都有自己的PDU,即物理層的PDU是數(shù)據(jù)位(bit)，數(shù)據(jù)鏈路層的
PDU是數(shù)據(jù)頓(frame)，網(wǎng)絡層的PDU是數(shù)據(jù)包(packet)，傳輸層的PDU是分組數(shù)據(jù)報(segment)，其他更高層次的PDU是均可稱為報文(message),
1)第一層:物理層(Physical Layer)
物理層直接與通信媒體相連，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢斫涌趯印Ｔ搶訛樯蠈印矓?shù)據(jù)鏈路層)提供透明的比特流(bit stream)傳輸服務，傳輸數(shù)據(jù)的基本單位為比特(bit)。
物理層的功能:為數(shù)據(jù)端設備提供傳送數(shù)據(jù)的通路，實現(xiàn)比特流的傳輸。物理層定義的主要內(nèi)容如下。
(1)機械特性:指明接口所用接線器的形狀、尺寸、引線數(shù)目和排列等.
(2)電氣特性:指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍.
(3)功能特性:指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義.
(4)規(guī)程特性:指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序，具體指利用信號線進行bit流傳輸?shù)囊唤M操作規(guī)程，如物理連接的建立，同步的控制等。
2)第二層:數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link Layer)
數(shù)據(jù)鏈路層是面向相鄰節(jié)點之間的通信。
在物理層已經(jīng)為終端設備或相鄰節(jié)點間的數(shù)據(jù)通信提供了必要的傳輸通道和物理連接，但這一物理通道并不可靠。因為在物理層上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)難免受到各種因素影響而產(chǎn)生差錯或丟失數(shù)據(jù)。為了保證可靠地傳輸數(shù)據(jù)，必須在其上層進行相應的通信控制。也就是說，物理層的每次通信都要在上層建立好通信鏈路后才能傳送比特流，數(shù)據(jù)傳輸完畢，上層還要拆除通信鏈路.這種由上層建起來的數(shù)據(jù)收與發(fā)關系叫做數(shù)據(jù)鏈路.鏈路層的功能:主要負責數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和拆除，并在相鄰節(jié)點到節(jié)點的數(shù)據(jù)鏈路上，通過差錯控制提供數(shù)據(jù)幀(frame)在信道上無差錯的傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層定義的主要內(nèi)容如下。
(1)組幀:數(shù)據(jù)幀的封裝，在上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元的前端加上本層協(xié)議頭控制信息，末端加上結束控制信息。
(2)物理尋址:給出數(shù)據(jù)從一個節(jié)點傳送到下一節(jié)點的尋址方法。
(3)流量控制或差錯控制等定義。
3)第三層:網(wǎng)絡層(Network Layer)
網(wǎng)絡層是計算機網(wǎng)絡中通信子網(wǎng)的最高層.該層更關心的是通信子網(wǎng)的通信控制，所以又稱之為通信子網(wǎng)層.該層將本地主機傳輸層傳送下來的數(shù)據(jù)單元打包后，經(jīng)由通信子網(wǎng)傳送，最終交付給目的主機的網(wǎng)絡層.網(wǎng)絡層的功能:在兩個終端系統(tǒng)之間實現(xiàn)主機到主機的數(shù)據(jù)傳送。
網(wǎng)絡層定義的主要內(nèi)容如下.
(1)服務:提供如面向連接或面向無連接等服務方式。
(2)邏輯尋址:指出數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡一端主機傳送到網(wǎng)絡另一端主機的尋址方法。
(3)路由選擇:根據(jù)一定原則和算法選出一條通向目的主機的最佳路徑。
4)第四層:傳輸層(Transport Layer)
傳輸層向上層屏蔽了下層的數(shù)據(jù)通信細節(jié)，該層負責總體的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)控制。傳輸層的功能:在兩個終端系統(tǒng)之間實現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)傳送。傳輸層定義的主要內(nèi)容如下。
(1)進程尋址:定義不同應用進程之間的尋址方法。
(2)數(shù)據(jù)的分組與重組。
(3)連接管理:有連接傳輸或無連接傳輸。
(4)差錯控制和流量控制等。
5)第五層:會話層(Session Layer)
會話層是在傳輸層提供的端到端服務的基礎上，為兩端會話實體間建立和維持一個會話，并使會話獲得同步。
會話層的功能:提供一個面向進程的會話服務，并為會話活動提供有效的控制和管理。
6)第六層:表示層(Presentation Layer)
表示層處理的是OSI中兩端主機系統(tǒng)之間的信息表示問題，通過抽象的方法來定義一種數(shù)據(jù)類型或數(shù)據(jù)結構，并使用這種抽象的數(shù)據(jù)結構在兩端系統(tǒng)之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)類型和編碼的轉(zhuǎn)換。
表示層的功能:數(shù)據(jù)編碼，數(shù)據(jù)壓縮，數(shù)據(jù)加密等工作。
7)第七層:應用層(Application Layer)
應用層是計算機網(wǎng)絡與終端用戶的接口，也是最高層，由各種應用程序構成。不同的應用程序可滿足用戶各種不同的需求。網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報文直接由各種應用程序產(chǎn)生。應用層的功能:提供應用進程間所需要的交換數(shù)據(jù)，以及實現(xiàn)遠程操作或進程代理等基本功能。
3. OSI-RM綜述
(1) ISO-RM的最高層為應用層，面向用戶提供應用級的服務;最低層為物理層，負責連接通信媒體實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。低三層可看作是面向數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂茖?屬于通信子網(wǎng))，主要負責解決有關通信控制和通信尋址等問題，高三層可看作是面向數(shù)據(jù)處理的應用層(屬于資源子網(wǎng))，主要負責解決應用進程間的數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理等問題;傳輸層在OSI/RM中起到承上啟下的作用，作為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的接口，負責總體的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)控制，確保兩端通信系統(tǒng)實現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)傳送。由此可見，傳輸層是整個網(wǎng)絡體系結構的關鍵層。
(2)上層與下層之間的聯(lián)系是通過各層之間的服務訪問點來實現(xiàn)的;上層通過下層的服務訪問點向下層發(fā)出服務請求，下層通過本層的服務訪問點向上層提供服務。
(3)只有兩端通信系統(tǒng)(主機)才擁有網(wǎng)絡的全部七層結構。在兩端系統(tǒng)通過網(wǎng)絡通信時，除物理層有直接的通信連接之外，其他各對等層之間均不存在直接的通信連接，在對等層之間傳送數(shù)據(jù)單元均是通過本層的通信協(xié)議控制來實現(xiàn)的，所以稱之為虛擬通信，只有物理層的數(shù)據(jù)傳送才是真正意義上的物理通信。
(4)當數(shù)據(jù)傳輸需要通過通信子網(wǎng)傳輸時，負責轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的中間節(jié)點設備最多涉及低三層或低兩層的應用。