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OSI参考模型中各层的主要功能如下。
1．物理层（Physical Layer）
传输信息离不开物理介质，如双纽线和同轴电缆等，但物理介质并不在OSI的7层之内，有人把物理介质当作OSI的第零层。物理层的任务就是为它的上一层提供物理连接，以及规定通信节点之间的机械和电气等特性，如规定电缆和接头的类型、传送信号的电压等。在这一层，数据作为原始的比特（bit）流传输。本层的典型设备是Hub（集线器）。
2．数据链路层（Data Link Layer）
数据链路层负责在两个相邻结点间的线路上，无差错的传送以帧为单位的数据。每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。数据链路层要负责建立、维持和释放数据链路的连接。在传送数据时，如果接收方检测到所传数据中有差错，就要通知发送方重发这一帧。本层的典型设备是Switch（交换机）。
3．网络层（Network Layer）
在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送到目标主机。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，包头中含有逻辑地址信息—源主机和目标主机的网络地址。本层的典型设备是Router（路由器）。
如图7所示，主机A发送的数据先后经过节点1和节点4，最后到达主机B。相领两个节点之间的线路称为数据链路，比如主机A与节点1、节点1与节点4，以及节点4与主机B之间的线路都是数据链路。数据链路层负责数据链路上的数据传输。从主机A到主机B的整个路径称为路由，网络层负责选择合适的路由。
图7 从主机A到主机B的路由以及数据链路
4．传输层（Transport Layer）该层的任务是根据通信子网的特性最佳地利用网络资源，为两个端系统（也就是源主机和目标主机）的会话层提供建立、维护和取消传输连接的功能，以可靠方式或者不可靠方式传输数据。所谓可靠方式，是指保证把源主机发送的数据正确地送达目标主机；所谓不可靠方式，则是指不保证把源主机发送的数据正确地送达目标主机，数据有可能丢失，或出错。在这一层，信息的传送单位是报文。
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