二、OSI参考模型

70年代以来，国外一些主要计算机生产厂家先后推出了各自的网络体系结构，但它们都属于专用的。

为使不同计算机厂家的计算机能够互相通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，有必要建立一个国际范围的网络体系结构标准。

国际标准化组织ISO 于1981年正式推荐了一个网络系统结构－－－－七层参考模型，叫做开放系统互连模型(Open System Interconnection，OSI)。由于这个标准模型的建立,使得各种计算机网络向它靠拢, 大大推动了网络通信的发展。


图1

OSI 参考模型将整个网络通信的功能划分为七个层次，见图1。它们由低到高分别是物理层(PH)、链路层(DL)、网络层(N)、传输层(T)、会议层(S)、表示层(P)、应用层(A)。每层完成一定的功能，每层都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持。第四层到第七层主要负责互操作性，而一层到三层则用于创造两个网络设备间的物理连接。

OSI参考模型对各个层次的划分遵循下列原则：

1、网中各结点都有相同的层次，相同的层次具有同样的功能；

2、同一结点内相邻层之间通过接口通信；

3、每一层使用下层提供的服务,并向其上层提供服务；

4、不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。

根据以上原则，ISO制定了开放系统参考模型OSI RM。

第一层:物理层：
这一层负责在计算机之间传递数据位，它为在物理媒体上传输的位流建立规则，这一层定义电缆如何连接到网卡上，以及需要用何种传送技术在电缆上发送数据；同时还定义了位同步及检查。这一层表示了用户的软件与硬件之间的实际连接。它实际上与任何协议都不相干，但它定义了数据链路层所使用的访问方法。

物理层是OSI参考模型的最低层，向下直接与物理传输介质相连接。物理层协议是各种网络设备进行互连时必须遵守的低层协议。设立物理层的目的是实现两个网络物理设备之间的二进制比特流的透明传输，对数据链路层屏蔽物理传输介质的特性，以便对高层协议有最大的透明性。

ISO对OSI参考模型中的物理层做了如下定义：

物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。物理连接可以通过中继系统，允许进行全双工或半双工的二进制比特流的传输。物理层的数据服务单元是比特，它可以通过同步或异步的方式进行传输。

从以上定义中可以看出，物理层主要特点是：

1、物理层主要负责在物理连接上传输二进制比特流；

2、物理层提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能与规程的特性。

在几种常用的物理层标准中，通常将具有一定数据处理能力和具有发送、接收数据能力的设备叫做数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment)，而把介于DTE与传输介质之间的设备称做DCE（Data Circuitterminating Equipment）。DCE在DTE与传输介质之间提供信号变换和编码功能，并负责建立、维护和释放物理连接。

DTE可以是一台计算机，也可以是一台I/O设备。而DCE典型的设备是与电话线路连接的调制解调器。DCE虽然处在通信环境中，但它和DTE均属于用户设施。用户环境只包括DTE。

在物理层通信过程中，DCE一方面要将DTE传送的数据，按比特流顺序逐位发往传输介质，同时也需要将从传输介质接收到的比特流顺序传送给DTE。因此在DTE与DCE之间，既有数据信息传输，也应有控制信息传输，这就需要高度协调地工作，需要制定DTE与DCE接口标准，而这些标准就是我们所说的物理接口标准。

物理层标准与物理接口标准是有区别的。OSI参考模型中物理层标准化工作要比数据链路层、网络层等高层慢。其原因有两点，一是与物理层涉及具体的物理设备、传输介质与通信手段的复杂性有关；另一个更重要的原因是在ISO提出OSI参考模型之前，许多属于物理层的模型和协议就已经提出，并在某些领域已形成相当的工业生产规模和广泛的应用。这些模型、协议没有严格遵循分层的方法与原则，也没有像OSI那样分为服务定义与协议的规则说明。在现实情况下，要想把已有物理层模型和协议统一到OSI物理层服务定义与协议说明的框架之下难度很大。关于物理层标准，目前已经提出了关于物理层服务定义的方案，但仍处于理论研究阶段。物理接口标准定义了物理层与物理传输介质之间的边界与接口。最常用的物理接口标准是EIA-232-D、EIA RS-449与CCITT X.21。