一、简介

7层是指OSI七层协议模型，主要是：应用层（Application）、表示层（Presentation）、会话层（Session）、传输层（Transport）、网络层（Network）、数据链路层（Data Link）、物理层（Physical）。

在TCP/IP协议中将应用层、表示层、会话层合并为应用层又将数据链路层、物理层合并为网络接口层所以为四层结构

常说的五层模型只是OSI和TCP/IP的综合，并没有将数据链路层和物理层合并，实际应用还是TCP/IP的四层结构

 

引用一行网上的数据交互图

二、各层详解

1.物理层

简介：

OSI模型中最低的一层，位于OSI参考模型的最底层，它直接面向实际承担数据传输的物理媒体（即通信通道），物理层的传输单位为比特（bit），即一个二进制位（0或1）。实际的比特传输必须依赖于传输设备和物理媒体。但是需要注意的一点是，物理层并不是指具体的物理设备，也不是指用来传输信息的物理媒体，指的是传输原始比特流的物理连接。对于数字应用来说，我们只需要两种物理信号来分别表示0和1，比如用高电压表示1，低电压表示0，就构成了简单的物理层协议

1.1主要任务：

确定与传输媒体的接口的一些特性，即 机械特性、电气特性、功能特性、过程特性　　　　

　　　　机械特性：接口形状、大小、引线数量等，通俗讲也就是网线的水晶头的设计等一些规定

　　　　电气特性：规定电压范围（-5V~+5V）等  在网线中传输时所用的电压范围

　　　　过程特性：也称规程特性 规定建立连接时各个相关部件的工作步骤

1.2三种信息传输的方式

　　信道一般表示向一个方向传送信息的媒体，所以平常说的通信线路往往包含一条发送信息的信道和一条接受信息的信道

　　1）单工通信：也就是单向通信，只能有一个方向的通信而没有反方向的交互，例：生活中的无线广播、有线广播等

　　2）半双工通信：也就是能双向通信，但是不能同时通信，一方在发送数据，另一方必须接受数据，等待对方发完，然后自己才能发，例如，电视里面军方的对讲机，都是只有等待一方说完话，另外一方才能说话。

　　3）全双工通信：相对于半双工通信来讲，就是能同时通信且双向，例如，电话。

 

1.3信道复用技术

复用：通信线路的架设费用较高，需要尽可能地充分使用每个信道的容量，尽可能不重复建设通信线路；把一个物理信道按一定的机制划分为多个互不干扰互不影响的逻辑信道，每个逻辑信道各自为一个通信过程服务，每个逻辑信道均占用物理信道的一部分通信容量。通过下图，就可以很容易知道什么是复用，就是同时公用一条信道来进行传输信息。信道复用技术：频分复用、时分复用、统计时分复用、波分复用,

(1)频分复用　

用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带(这个是一个范围，例如下图)所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）,采用频带传输技术的模拟通信系统，如：广播电视系统、有线电视系统、载波电话通信、调频立体声广播系统等；为避免相邻子频带之间的相互串扰影响，一般在两个相邻的子频带之间流出一部分空白频带（保护频带）频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用

(2)时分复用

按时间轮流分配带宽资源给不同的用户，每个用户只在分配的时间里使用线路传输数据。 通俗来讲：就是每个用户都有自己的时间段来传输数据，没到自己时间就需要等待，直到属于自己的传输时间段的到来，周期性的周转

应用：电话、ATM等；

特点：在信道中，每个资源都有先后顺序，并且不会乱，一直是按照一定的顺序传输数据。

优点：不存在保护频带，对频带利用率高

　缺点：计算机数据的突发性质，用户对分配的子信道的利用率不高，因为不知道什么时候通道就会发送数据，可能别的通道都不发数据，就一个通道需要发送，但也还是要等待一定的时间，即使信道是空的。

（3）波分复用

　波分复用就是光的频分复用，在光通信领域，人们习惯按波长而不是按频率来命名。因此，所谓的波分复用（WDM，Wavelength Division Multiplexing）其本质上也是频分复用而已，主要应用光纤

（4）码分复用(CDM)
常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。

码分复用CDM（Code Division Multiplexing）是各用户使用经过特殊挑选的不同码型，在同样的时间使用同样的频带进行通信，但彼此不会造成干扰。

这些码有个特殊的数学性质，那就是每个码自己的自相关函数的值很高，而不同码之间的互相关函数的值很小，暂且理解求相关函数的值为一种数学运算

这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
 

数据链路层

数据链路层位于第二层主要是在物理层提供的服务基础上向网络层提供服务，工作在数据链路层的设备与组件主要有网卡、网桥和交换机。

主要功能：

1.数据链路层的建立，维护与拆除

2.帧包装，帧传输，帧同步，数据链路层传输的数据单位为帧

3.物理层在传输过程中很容易受到环境干扰，进而产生错误但物理层无法察觉：1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1，因此数据链路层负责起“差错监测”的工作。并采用重传的方法进行帧的差错恢复

4.流量控制确保中间传输设备的稳定及收发双方传输速率的匹配。

 

帧的封装过程：

　数据链路层就是在ip数据报的前面和末尾加了一个首部和尾部来代表ip数据包的开始和结束，首部和尾部都是由8位二进制数表示的，可以一样也可以不一样。

透明传输

     有一个这样的问题， 在ip数据包中如果有一个跟帧尾部一样的8位二进制数，则会提前结束接受数据包，这样数据就被破坏了。

解决：通过在特殊字符前面增加一个转义字符 ESC， 就可以解决上面所遇到的问题，在接收端，将数据包中所有ESC的字符删除，遇到两个ESC的，就删除第一个，这样一开始传输的时候有ESC转义字符，接受完就没了，所以说的是透明传输

数据链路层的基本协议：

1.点对点协议

　用于帧的封装，点对点协议修改了S L I P协议中的所有缺陷。　现在全世界使用的最多的数据链路层协议就是点对点协议PPP(Point to Point Protocol)，我们大多数用户使用的拨号电话线接入因特网时，一般使用的就是PPP协议

PPP协议的特点　

·　　　（1）接收方每接收一个帧，就进行差错检测（CRC）检验，检验正确，就收下，否则就丢弃，它是不可靠传输，所以这就是简单的原因

　　　 （2）多种网络层协议：数据链路层的上一层就是网络层，所以它同时支持多种网络层协议的运行

　　　 （3）多种类型链路：比如，串行的、并行的，（串行：一个比特一个比特发送，只需要一条线路，并行：一次性传输n个比特，所以需要n条线路，所以叫并行）同步的、异步的（同步：以稳定的比特流

　　　　　　　　　　　　的形式传输  异步：以字节为独立的传输单位，字节跟字节之间的时间间隔不确定，但字节中的每个比特仍是同步的。），低速或高速、电或光，等不同类型的链路都能支持

　　　（4）透明传输

　　　　检测连接状态：检测点跟点之间的连接状态，也就是在PC机和ISP之间的线路。

　　　　最大传送单位：PPP协议帧有最大的传送单元，发送的分组不能超过这个最大长度

　　　　网络层地址协商：使通信的两个网络层实体能够通过协商知道或能够配置彼此的网络层地址，通俗的讲，就是在分配IP地址时，就现需要这个协商才能解决

2. CSMA/CD协议(广播协议)

该协议工作在数据链路层的广播信道，什么是广播信道？ 就是一对多的通信，局域网使用的就是广播信道。例如一台PC机发送数据给另一台PC机，在同一个局域网中的计算机都能接收到该数据，这就像广播一样，所以这种就叫做广播信道。