什麼是 OSI 模型？層級與功能

OSI（開放式系統互連）模型是用於理解網路通訊的框架。本指南將探討 OSI 模型的七個層級、其功能，以及它們如何互動以促進資料傳輸。

了解 OSI 模型在網路與疑難排解中的重要性。理解 OSI 模型對 IT 專業人員及任何參與網路管理的人而言都至關重要。

OSI 模型早於現代網際網路出現。它是國際標準組織（ISO）與網際網路工程任務組（IETF）合作的成果。這兩個合作團體於 1984 年發布該模型，於 1994 年重新定義，並於 2000 年再次檢視。它在隔離電腦網路問題方面仍然很有用，包括資安問題。

第七層：應用層

OSI 七層中的第一個是第七層，也就是應用層。在應用層中，人類與機器使用者會為存取網路服務的應用程式建立或輸入資料。

人機互動發生在人與圖形化使用者介面（GUI）或文字介面之間，並使用鍵盤、滑鼠與螢幕等人機介面（HMI）。然而，電子郵件用戶端與網頁瀏覽器等軟體本身並不屬於應用層的一部分。

資料通訊從應用層開始。互動始於應用程式存取網路服務之處。當使用者執行網路工作時，人或軟體會與應用程式或網路互動。在接收端機器的第七層，使用者——無論是人或軟體——會接收或傳輸資料檔案。

辦公軟體與網頁瀏覽器等應用程式會使用第七層的應用程式協定，在網路上傳送與接收資料。範例包括使用連接埠 80 的超文字傳輸協定（HTTP），以及使用連接埠 20 與 21 的檔案傳輸協定（FTP）。

第七層攻擊，也稱為分散式阻斷服務攻擊（DDoS），會利用由殭屍、受機器人控制的裝置所組成的殭屍網路，以大量網際網路流量淹沒伺服器，導致其因請求過載而當機。這些殭屍裝置可以是任何已連線的裝置，例如電腦或智慧家庭裝置。殭屍網路的規模曾包含數百萬到十億台裝置。

第六層：表示層

此層使用最適當的應用程式語法，將來自應用層的資料進行轉換。表示層會在傳送前加密資料，並在網路另一端的電腦上將其解密。它定義傳送端與接收端機器如何編碼、加密與壓縮資料。

接收端電腦會將其解壓縮、解密與解碼，以供接收端機器使用非人類可讀格式（NHRF），或供人類使用者使用人類可讀格式（HRF）。NHRF 是任何只有電腦能理解的語言，例如 Binary、C 與 Python。HRF 是任何人類能理解的語言。表示層會準備來自應用層的資料，並使其可透過工作階段層進行傳輸。

第五層：工作階段層

工作階段層會在網路通訊兩端的應用程式之間建立、同步、協調、維護及終止連線與對話。它會驗證網路兩端通訊參與者的身分。

第 5 層決定從對話另一端接收回應的等待時間或允許延遲。存在多種工作階段層協定，例如 X.225、RTCP 與 PPTP。它會決定並控制連接埠，例如用於網頁瀏覽的連接埠 80，以及任何電子郵件連接埠，例如 25、587 或 465。

第四層：傳輸層

傳輸層會在工作階段的傳送端，將工作階段層中的資料拆分為區段。它會在接收端將這些區段重新組裝為資料，以供工作階段層使用。第四層使用傳輸協定來傳送資料，包括傳輸控制協定（TCP）與使用者資料包協定（UDP）。

傳輸層會透過檢查接收端電腦是否正確收到資料來管理錯誤控制。如果未能無誤接收資料，接收端機器會再次請求。它會透過以符合接收裝置連線速度的速率傳送資料來管理流量控制。它決定要傳送多少資料、傳送到哪裡，以及以何種速率傳送。

TCP/IP 套件中的 TCP 是傳輸層的知名範例。它是一組協定或協定堆疊，當通訊要進入網路時，會選擇傳輸控制協定（TCP）連接埠號碼，以分類並組織跨網路的資料傳輸。

網路攻擊與 OSI 模型之間存在密切關係。雖然有些攻擊針對軟體與硬體，但許多威脅會鎖定 OSI 模型的不同層級。例如，DDoS 攻擊可針對 OSI 模型的第四層與第三層。

第三層：網路層

網路層會進一步將區段拆分為網路資料封包，並在工作階段的另一端重新組裝。它會透過找出跨越實體網路的最佳路徑來路由這些封包。網路層使用 IP 位址將封包路由至目的節點（電腦、裝置）。

第三層會將資料移入網路。它使用網路層協定，以網際網路協定（IP）位址的形式，將正確的網路位址資訊封裝到資料封包中。它會選擇網路路由，並將封包轉送至傳輸層。在此，TCP/IP 堆疊會套用用於路由的位址。

在另一個針對 OSI 模型的網路攻擊範例中，中間人攻擊（MitM）發生於第三層。在 MitM 攻擊中，攻擊者會攔截通訊並將自己插入資料對話的中間，在雙方都未察覺異常的情況下接收來自兩端的通訊。他們可以讀取訊息並讓其通過，或在傳送給預定接收者之前變更通訊內容。

第二層：資料連結層

資料連結層會在網路上兩個實體連接的裝置之間開始並結束連線。它會將封包拆分為訊框，並從來源電腦傳送到目的地。

程式的協定或資料連結層會在網路中的實體連結之間移入與移出資料。此層可確保資料流速不會讓傳送與接收電腦不堪負荷，以致產生位元傳輸錯誤。

資料連結層中有兩個子層。邏輯連結控制（LLC）層會識別網路協定、執行額外的錯誤檢查，並同步資料訊框，以處理多工、流量控制與確認，同時將任何傳送/接收（TX/RX）錯誤通知上層。

其下方是媒體存取控制層，該層使用機器的 MAC 位址來追蹤用於傳送或接收的硬體資料訊框。此層會組織每個資料訊框，標記起始與結束位元，並安排每個訊框何時可沿著實體層移動的時序。

第 1 層：實體層

實體層使用電氣、機械或程序介面來傳輸資料。此層會沿著網路將電腦位元從一個裝置傳送到另一個裝置。它決定如何建立與網路的實體連線，以及可預測的訊號如何在以電子、光學或無線電波方式移動時表示位元。

實體層會使用實體纜線，例如 RJ45 乙太網路纜線，或無線連線，例如 WiFi。實體層會以二進位碼的原始資料位元流（各種 0 與 1 的組合）進行傳輸，並管理位元率控制。

H2: 與 OSI 模型互通性的優勢與 OSI 模型的互通性可讓識別安全風險，以及分析在各 OSI 層運作的網路安全解決方案變得更加直接。該模型用於理解網路通訊的通用框架，使組織能夠識別並監控安全風險。透過將弱點與威脅對應至 OSI 各層，組織即可協調對安全風險的目標式評估、識別各層的攻擊向量，並測試及新增適當的解決方案與安全控制。

OSI 架構著重於對應至各個 OSI 層的特定控制項。遵循 OSI 模型所獲得的可視性，讓組織能夠研究各供應商解決方案在每一層所實作的控制項。當供應商依照單一互通性標準設計裝置時，市場便能在供應商與產品型號的選擇上看到優勢。標準化意味著客戶可以選擇任何供應商的產品，並預期其具備相容性。選擇會促使供應商更加努力競爭，並以更低的價格生產更好的產品。客戶可以擴展其對元件與裝置的使用，同時知道它們將可與其他品牌互通並向後相容。

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結論

OSI 模型的每一層都能以廠商中立的方式，協助組織理解跨網路的資料傳輸。OSI 模型有助於尋求安全風險可視性的組織，並提供一種簡單方式，將廠商解決方案與安全控制對應到各層，以評估這些解決方案。