1.3.2 OSI参考模型
世界上第一个网络体系结构是1974年由IBM公司提出的SNA，以后其他公司也相继提出了自己的体系结构，如Digital公司的DNA和美国国防部的TCP/IP等，多种网络体系结构并存。其结果是若采用IBM的结构，只能选用IBM的产品，而且只能与同种结构的网络互连。
为了实现不同厂家生产的计算机系统之间、不同的网络之间的数据通信，就必须遵循相同的网络体系结构，否则计算机网络的规模就无法扩大。为此，国际标准化组织（ISO）于1977年成立了一个委员会，在现有网络的基础上，提出了不局限于具体机型、操作系统和公司规范的网络体系结构，称为开放系统互连模型（Open System Interconnection，OSI），一般称为ISO/OSI参考模型。该模型并没有提供一个可以具体实现的方法，只是描述了一些概念，用来协调通信标准的制定。因此，OSI参考模型并不是具体的标准，而是一个在制定标准时所使用的概念性框架。这也是“参考”二字的含义。
ISO将整个通信功能划分为7个层次，如图1-10所示，从低到高分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。层次划分的原则如下。
（1）网络中各结点都有相应的层次。
（2）同等层具有相同的功能。
（3）相邻层之间通过接口通信。
（4）每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。
（5）按照协议实现对等层之间的通信。
图1-10 OSI参考模型的结构及原理
OSI参考模型的7个层次由高到低的具体内容如下。
第7层（应用层）是OSI的最高一层。应用层确定不同计算机进程（运行中的程序）之间通信的性质，以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作，而且还要作为进程的用户代理，来完成一些进行信息交换所必需的功能。
第6层（表示层）主要用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式。它包括数据格式交换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。
第5层（会话层）又被称为会晤层，负责在应用之间建立并维护通信会话，如建立、管理和拆除会话进程。这一层的服务包括设置连接方式是单工、全双工还是半双工，虽然在传输层中也有类似的功能。
第4层（传输层）也叫作运输层，负责常规数据的面向连接方式和无连接方式的传送。本层也可以提供全双工或半双工、流量控制和错误恢复服务（单工、半双工、全双工、面向连接和无连接等概念，在本书的第2章中会有详细介绍）。
第3层（网络层）通过寻址来建立两个结点之间的连接，通过互连网络来路由和中继数据。
第2层（数据链路层）将数据分帧，并进行流量、差错等控制。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址机制。
第1层（物理层）处于OSI参考模型的最底层。物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便传送二进制比特流。
总体上，OSI参考模型的低三层可看作是传输控制层，负责有关通信子网的工作，解决网络中的通信问题；高三层为应用控制层，负责有关资源子网的工作，解决应用进程的通信问题；传输层为通信子网和资源子网的接口，起到连接传输和应用的作用。最高层为应用层，面向用户提供应用的服务；最低层为物理层，连接通信介质实现数据传输。层与层之间的联系是通过各层之间的“接口”来进行的，上层通过接口向下层请求服务，下层通过接口向上层提供服务。因此，有时候用术语“协议栈”来表示网络中各层协议的总和，它形象地反映了一个网络中文件传输的过程：由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。
两个计算机通过网络进行通信时，除了物理层之外，其余各对等层之间均不存在直接的通信关系，而是通过各对等层的协议来进行通信，如两个对等的网络层使用网络层协议通信。只有两个物理层之间才通过媒体进行真正的数据通信，如图1-11所示。
图1-11 OSI参考模型的协议管理
对于各层中传输的数据单位，在传输层的数据叫段（Segment），网络层叫包（Package），数据链路层叫帧（Frame）。这些单位统称为协议数据单元（PDU）。
虽然OSI参考模型制定的理想目标，是让全世界的计算机网络都遵循这个统一的标准，然后所有的计算机应能很方便地进行互连和交换数据了。然而到了20世纪90年代初，虽然整套的OSI国际标准都已经制定出来了，但此时Internet已覆盖了全世界相当大的范围，因此没有什么厂家愿意转去生产出符合OSI标准的产品。最终，OSI只获得了一定的研究上的成果，但市场化方面却遭受了失败。
OSI标准市场化失败的原因是多方面的。比如，标准的制定者们缺乏实际经验，制定的协议实现起来过于复杂，运行效率低，而且层次的划分合理性不够，一些功能在多个层次中重复出现。同时，标准制定的时间太久，失去了先机。
尽管如此，OSI标准仍然是一种非常好的计算机网络体系结构模型，特别适合用于网络的学习。OSI参考模型定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系以及各层所包括的可能的任务，作为一个框架来协调和组织各层所提供的服务，人们可以很容易地讨论和学习协议的规范细节。OSI每层利用紧邻的下层服务，让人更容易记住各层的功能。OSI参考模型的层间的标准接口方便了工程模块化，有利于创建良好的互连环境。总体上，OSI参考模型体现出的分层等思想，降低了计算机网络体系结构的复杂度，使网络应用设计中的程序更容易修改，产品开发的速度更快。从这些方面讲，OSI是一个定义良好的协议规范集，在计算机网络教学、研究活动中是不可缺少的。