TCP/IP四层模型和OSI七层参考模型

TCP/IP四层模型

• TCP/IP是一组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇。
• TCP/IP通讯协议采用了5层的层次，每一层都称呼它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。

物理层
负责光/电信号的传递方式；比如现在以太网通用的网线（双绞线）、早期以太网采用的是同轴电缆（现在主要用于有线电视）、光纤，现在的WiFi无线网使用电磁波都属于物理层的概念；物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等；集线器（Hub）工作在物理层。

数据链路层
负责设备之间的数据帧的传送和识别；例如网卡设备的驱动、帧同步（就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始）、冲突检测（如果检测到冲突就自动重发）、数据帧差错校验工作；有以太网、令牌环网、无线LAN等标准；交换机（Switch）工作在数据链路层。

网络层
负责地址管理和路由选择；例如在IP协议中，通过IP地址来标记一台主机，并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路（路由）；路由器（Router）工作在网络层。

传输层
负责两台主机之间的数据传输；如传输控制协议（TCP），能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机。

应用层
负责应用程序间的沟通；如简单的电子邮件传输协议（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程控制协议（Telnet）等；我们的网络编程主要就是针对应用层。

• 物理层我们考虑的比较少，因此很多时候也可以称为TCP/IP四层模型。

• 一般而言：

  • 对于一台主机，它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容；
  • 对于一台路由器，它实现了从网络层到物理层；
  • 对于一台交换机，它实现了从数据链路层到物理层；
  • 对于集线器，它只实现了物理层；
    但这并不是绝对的，很多交换机也实现了网络层的转发；很多路由器也实现了部分传输层的内容（比如端口转发）；

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OSI七层参考模型

OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型 ，是一个逻辑上的定义，一个规范，它把网络从逻辑上分为了7层。每一层都有相关、相对应的物理设备，比如路由器，交换机。OSI 七层模型是一种框架性的设计方法 ，建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题，其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来，通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯。

• 模型优点
  建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来：服务说明某一层为上一层提供一些什么功能，接口说明上一层如何使用下层的服务，而协议涉及如何实现本层的服务；这样各层之间具有很强的独立性，互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的，只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。网络七层的划分也是为了使网络的不同功能模块（不同层次）分担起不同的职责，从而带来如下好处： 　　
  （1）减轻问题的复杂程度，一旦网络发生故障，可迅速定位故障所处层次，便于查找和纠错； 　　
  （2）在各层分别定义标准接口，使具备相同对等层的不同网络设备能实现互操作，各层之间则相对独立，一种高层协议可放在多种低层协议上运行； 　　
  （3）能有效刺激网络技术革新，因为每次更新都可以在小范围内进行，不需对整个网络动大手术； 　　
  （4） 便于研究和教学。

• 1.物理层：主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流（就是由1、0转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换）。这一层的数据叫做比特。

• 2.数据链路层：定义了如何让格式化数据以进行传输，以及如何让控制对物理介质的访问。这一层通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。

• 3.网络层：在位于不同地理位置的网络中的两个主机系统之间提供连接和路径选择。Internet的发展使得从世界各站点访问信息的用户数大大增加，而网络层正是管理这种连接的层。

• 4.传输层：定义了一些传输数据的协议和端口号（WWW端口80等），如：TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据），UDP（用户数据报协议，与TCP特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据，如QQ聊天数据就是通过这种方式传输的）。 主要是将从下层接收的数据进行分段和传输，到达目的地址后再进行重组。常常把这一层数据叫做段。

• 5.会话层：通过传输层（端口号：传输端口与接收端口）建立数据传输的通路。主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名）

• 6.表示层：可确保一个系统的应用层所发送的信息可以被另一个系统的应用层读取。例如，PC程序与另一台计算机进行通信，其中一台计算机使用扩展二一十进制交换码（EBCDIC），而另一台则使用美国信息交换标准码（ASCII）来表示相同的字符。如有必要，表示层会通过使用一种通格式来实现多种数据格式之间的转换。

• 7.应用层： 是最靠近用户的OSI层。这一层为用户的应用程序（例如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供网络服务。

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