网络协议模型基础

网络通信模型的意义

网络最早是军用的，网络的第一次问世于1949年美美国国防部高级研究计划署DARPA（Defence Advanced Research Projects Agency）的前身ARPAnet。世界第一台计算机（埃尼阿克）是1946诞生的，当时是美国军方用来解决大量军方数据，二战之后，军方不在满足一台计算机的单独使用，想把多台计算机连在一起能进行通信。

 　网络刚刚问世的时候，只有一个厂商生产的设备之间才能通信；这样也导致用户在选择的时候优先选择客户数量多的，同一个公司要么采用DECnet方案，要么采用IBM的解决方案，两厂商是无法相互通信的。

  　 20世纪70年代，为了解决这个问题，ISO（International Organization for Standardization，国际标准化组织）开发了IOS（Open Systems Interconnection）。OSI七层参考模型的目的是 帮助厂商上产可以相互通信的网络设备和软件，让不同厂商的网络能协同工作。
　　OSI模型是主要的网络架构和通信模型，描述了数据和网络信息如何通过网络介质从一台计算机的应用程序传输到另一台计算机的应用程序。
　　你需要完成一个项目，需要做什么呢？我们得思考，我们做这个得目的是什么？该如何分工各自完成？按照如何的顺序完成呢？最终这个项目分派给项目成员，再由项目成员完成各自的任务，相互独立而又相互合作；OSI参考模型指出了进行高效率通信所需要的全部步骤，并将这些步骤划分，称为层的逻辑组。

OSI参考模型

１.OSI模型的优点
　　（1）降低了复杂度，简化了整个体系；
　　（2）网络部分组成部分标准化，支持多厂商开发和支持；
　　（3）具有层次性，便于模块化设计：允许不同类型的网络硬件和软件相互通信；
　　（4）相互独立而又相互合作；

层名称	功能
应用层	为应用程序提供网络服务
表示层	数据格式化，加密解密
会话层	建立，维护，管理会话连接
传输层	建立，维护，管理端到端的连接
网络层	IP寻址以及路由选择
数据链路层	控制网络层与物理层通信
物理层	比特流传输

* 从上到下以此为七层模型

2.OSI每层功能粗略解释
（1）物理层
　 物理层的功能：发送和接受比特；
　物理层定义了传输轴线和端口，完成逻辑上的“0”和“1”；
　物理层实现了光电转化；
（2）数据链路层
　数据链路层使用了硬件地址(MAC)来保证被传输到LAN中的正确设备，同时还会将 网络层 的报文转化为比特，供物理层传输；
　在数据链路层中会将报文封装为帧格式，并根据数据链路层协议协议添加帧格式，封装为对应的帧格式（802.3 Ethernet_II等）；
　通过中数据帧携带的信息可以表示目的和来源，同时工作在数据链路层的设备可以进行过滤和转发。
（3）网络层
　　工作在网络层的协议有很多，如：IP、IPX、Appletalk等,其中我们最熟悉的就是IP了。网络层主要工作设备是路由器，路由器实现网络互连等。网络层的功能的是IP寻址，路由器选选择。
（4）传输层
　　传输层将数据分段重组为数据流，位于传输层的服务将来自上层应用的数据进行分段和重组，提供端到端的连接；TCP和UDP工作在此层。
（5）会话层（偏向软件，应用程序之间）
　　会话层负责在表示层之间的建立、管理和终止对话，以及对设备或节点之间的对话控制。
（6）表示层（连接主机与主机之间）
　　表示层向应用层提供数据，并负责数据转换、编码和解码工作以及加密解密数据。说白了就是一个数据转化器，提供编码和转化的功能，就像编译器，你的输入的代码需要转化为2进制代码，电脑才会懂，反之，你看到的也是由二进制转化过来的语言。
（7）应用层
　　应用层是应用程序（除了系统软件）和应用层协议的综合应用，应用层为应用程序提供网络端口，如：HTTP、Telnet、SMTP、DNS等，用户数据在此层产生。

这里是我对OSI７层模型的一些浅显见解：（发送方数据封装，上层依赖下层服务）
  用户使用应用程序（相关服务如DNS，HTTP等）产生数据，此时数据从应用层发送数据到物理层，过程就是打包礼物一样：数据从应用层到达表示层，在表示层将我们将我们经常所见的文字字符转化为机器语言（转化）（就像方言转化为普通话），根据上层数据携带以及相关服务看是否加密;会话建立两设备连接（两国家间隔着一条河，国王下达命令，需要沟通双方使者对话，这就是会话层）；

  会话层与传输层差别是很大：国王（会话层）对使者（传输层）说要与对面的国家商量（先建立会话连接），国王提出建立连接，此时使者开始着手准备与对面使者交流（建立传输连接，做能传输数据前的基础（TCP连接的准备SYN，端口连接））；对方与你对话达成双方约定（建立传输连接完成），使者给国王汇报（会话建立完成）。

  传输层做的就是端到端建立传输连接（建立桥梁，然后两国家的人、车开始往来，需要设立关卡，进行管理，桥梁承载等）流量控制，此时会在数据前加一个TCP/UDP报头，在其字段中会表明端口号；网络层就是找到该报文所要到达的网段（探子打探消息，怎么到达对方一个目的地在对方国家，就会利用一些关卡（DNS）的登记表以及探子获取对方大致位置以及最优路径），数据在这层会增加一个IP报头，在其数据字段中表明上层部门（传输层）；数据链路层收到数据后，找到目的的唯一MAC地，址转化为比特提供给物理层（探子根据对安插在对方国家的探子等找到目的地的门牌号，将信息给他），此层在数据前加一个帧格式，数据帧里会加上该帧的类型；物理层将数据进行光电转化，转化为数字信号传输走。

TCP/IP参考模型

TCP/IP模型诞生于20世纪70年代，TCP/IP取代了NCP（Network Control Protocal网络控制协议，）用于连接到ARPAnetde 网络。APPAnet是互联网的前身，DARPA分为ARPnet和MILNET，于１９９０解散。1982年各家大厂为了将原本百家争呜的网络架构统整为一，于是在ISO (国际 标准组织)和ITU (国际甫信联盟)登高一呼之下，创立了OSI (Open Systems Interconnection:开放式系统互连)这项网路标准规范，OSI所使用的通讯模型就称为「OSI参考模型」。同一时期，还有另一项标准，称之为TCP/IP参考模型，有别于OSI的发展方式，采用TCP/IP的大多为研究中心，当时，也有人持相反意见，认为TCP/IP主要为研究用途，不适合商务，随着被IEEE（电气电子工程师学会）不断补充实完善而逐渐获得广大认可并通用。
TCP/IP参考模型两个最重要的两个协议是TCP（Transmission Control Protocol）与IP（Internet Protocol）协议。

 应用层、会话层、传输层合并为应用层；数据链路层跟物理层合并为物理层。OSI七层模型与TCP/IP模型对应层功能差不多。

总结

1.PDU(Protocol Data Unit) 数据协议单元

  在OSI７层模型中习惯把每层的数据单元都称为“数据协议单元”，PDU是每层的单位，如：网络层的数据单元称为L3 PDU(L是层数)，表示层的数据单元称为L6 PDU ;
  在TCP/IP模型中

层名称	数据单元名称
物理层	比特 流（Bit）
数据链路层	数据 帧（Frame）
网络层	数据分组/数据 包（Packet）
传输层	数据 段（Segment）
应用层	Datagram

2.OSI七层模型的传输层提供了三种通信方式：单工、半双工、全双工。
3.我们后面学习基本上用的TCP/IP模型。