计算机网络基础知识OSI参考模型 vs TCP/IP模型1.何为OSI参考模型何用OSI七层模型又称开放系统互连参考模型是国际标准化组ISO指定的用于计算机或通信系统之间互联的标准体系。OSI七层模型存在的作用分层设计通过将复杂的网络通信过程分 解为几个更小的、更易于管理的层次每一层负责不同的功能。这种分层方法简化了设计和实现过程并允许独立地开发和改进每一层的技术。互操作性网络协议参考模型定义了每一层的功能和接口这有助于确保不同厂商生产的设备和软件可以无缝协作。只要遵守相同的标准不同设备之间就可以进行有效的通信。故障隔离当网络出现问题时分层模型可以帮助快速定位问题所在层次因为每一层都有明确的职责范围。这有助于简化故障诊断和修复过程。国际化标准许多网络协议参考模型如OSI七层模型和TCP/IP四层模型已经成为国际认可的标准这有助于推动全球范围内的技术一致性和兼容性。2.TCP/IP解释TCP/IPTransmission Control Protocol/Internet Protocol传输控制协议/网际协议是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇 只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性所以被称为TCP/IP协议。TCP/IP协议簇常见协议应用层HTTP FTP DNS SMTP传输层TCP UDP网络层IP IGMP ICMP OSPF数据链路层PPP Ethernet PPPoEHTTPHypertext Transfer Protocol超文本传输协议用来访问在网页服务器上的各种页面。FTPFile Transfer Protocol文件传输协议为文件传输提供了途径它允许数据从一台主机传送到另一台主机上。DNSDomain Name Service域名称解析服务用于实现从主机域名到IP地址之间的转换。SMTPSimple Mail Transfer Protocol简单邮件传输协议是一种用于发送电子邮件的网络协议。SMTP 是互联网上电子邮件传输的核心协议之一负责将邮件从发送方传递到接收方的邮件服务器。TCP Transmission Control Protocol传输控制协议 为应用程序提供可靠的面向连接的通信服务。目前许多流行的应用程序都使用TCP。UDPUser Datagram Protocol用户数据报协议提供了无连接通信且不对传送数据包进行可靠性的保证。IPInternet Protocol互联网协议将传输层的数据封装成数据包并完成源站点到目的站点的转发提供无连接的、不可靠的服务。IGMPInternet Group Management Protocol因特网组管理协议负责IP组播成员管理的协议。它用来在IP主机和与其直接相邻的组播路由器之间建立、维护组播组成员关系。ICMPInternet Control Message Protocol网际报文控制协议基于IP协议在网络中发送控制消息提供可能发生在通信环境中的各种问题反馈。通过这些信息使管理者可以对所发生的问题作出诊断然后采取适当的措施解决。OSPFOpen Shortest Path First是一种基于链路状态的内部网关协议用于自治系统内的动态路由计算和信息交换。PPPPoint-to-Point Protocol点对点协议一种点对点模式的数据链路层协议多用于广域网。Ethernet( 以太网协议 )一种多路访问广播型数据链路层协议是当前应用最为广泛的局域网技术。PPPoEPoint-to-Point Protocol over Ethernet以太网承载PPP协议PPPoE提供通过简单桥接访问设备接入设备把一个网络的多个主机连接到远程访问集中器的功能。常见的应用有家庭宽带拨号上网。3. 模型逐层详解自底向上物理层物理层的主要功能是透明地完成相邻节点之间原始比特流的传输。其中“透明”的意思是指物理层并不需要关心比特代表的具体含义而要考虑的是如何发送“0”和“1”以及接收端如何识别。物理层在传输介质上作为系统和通讯介质的接口为数据链路层提供服务。解决两个硬件之间的通信。数据链路层数据链路层负责在两个相邻节点之间的线路上无差错地传送以帧为单位的数据通过流量控制和差错控制将原始不可靠的物理层连接变成无差错的数据通道使之对网络层显现一条可靠的链路。网络层网络层是通讯子网的最高层其主要任务是在数据链路层服务的基础上实现整个通讯子网内的连接并通过网络连接交换网络服务数据单元packet。它主要解决数据传输单元分组在通信子网中的路由选择、拥塞控制和多个网络互连的问题。网络层建立网络连接为传输层提供服务。传输层传输层既是负责数据通讯的最高层又是面向网络通信的低三层物理层、数据链路层和网络层和面向信息处理的高三层会话层。表示层、应用层之间的中间层是资源子网和通信子网的桥梁其主要任务是为两台计算机的通信提供可靠的端到端的数据传输服务。会话层会话层利用传输层提供的端到端数据传输服务具体实施服务请求者与服务提供者之间的通信、组织和同步它们的会话活动并管理它们的数据交换过程。会话层提供服务通常需要经过建立连接、数据传输和释放连接三个阶段。会话层是最薄的一层常被省略。作用建立和管理应用程序之间的通信。表示层负责数据格式的转换将应用处理的信息转换为适合网络传输的格式或者将来自下一层的数据转换为上层能处理的格式。为了提高传输效率表示层可能会对数据进行编码和压缩。编码是将数据转换为适合网络传输的格式而压缩则是减少数据的体积以便更快地传输。当数据到达目的地时表示层会对其进行解压缩和解编码恢复原始数据。在某些情况下表示层还涉及数据的安全和加密以防止未经授权的访问和窃取。应用层作用是通过应用程序之间的交互完成特定的网络应用。应用层是直接面向用户的一层是计算机网络与最终用户之间的界面在实际应用中通常把会话层和表示层归入到应用层4. 数据通信的封装与解封装4.1 封装过程应用层原始数据被转换成二进制数据传输层二进制数据被分割成小的数据段并封装TCP头部 数据段TCP头部的关键信息–端口号网络层传输层传来的数据被封装上IP头部 数据包IP头部的关键信息–IP地址数据链路层网络层传来的数据被封装上MAC头部 数据帧MAC头部的关键信息–MAC地址物理层二进制数据组成的比特流转化为电信号在网络中传输 比特流4.2 解封装过程物理层将电信号转化为二进制数据并将其送至数据链路层数据链路层查看MAC地址地址是自己就拆掉MAC头部继续传输地址不是自己就丢弃数据网络层查看IP地址地址是自己就拆掉IP头部继续传输如果IP地址不是自己则会路由表查找去往该网段的下一跳地址。如果存在转发路径会为数据包添加一个新的二层帧头和帧尾部。传输层查看TCP头部判断应该传到哪里然后重组数据传输到应用层应用层二进制转化为原始数据协议数据单元PDU数据单元在每层都不一样在传输层为数据段、网络层为数据包、数据链路层为数据帧、物理层为比特流关键机制封装与解封装封装自顶向下发送端每经过一层就会在原始数据前加上该层的首部如 TCP 头部、IP 头部最后在数据链路层加上尾部。解封装自底向上接收端每经过一层剥离对应的首部最终将纯数据交付给应用层。总结OSI 七层模型划分精细属于理论参考模型常用于教学和排错分析。TCP/IP 四层模型精简实用是互联网事实上的工业落地标准。