2018-03-20关于网络参考模型及层次

OSI参考模型

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OSI参考模型是ISO的建议,它是为了使各层上的协议国际标准化而发展起来的。OSI参考模型全称是开放系统互连参考模型(Open System Interconnection Reference Model)。这一参考模型共分为七层:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层,如图1所示。

物理层(Physical Layer)主要是处理机械的、电气的和过程的接口,以及物理层下的物理传输介质等。

数据链路层(Data Link Layer)的任务是加强物理层的功能,使其对网络层显示为一条无错的线路。

网络层(Network Layer)确定分组从源端到目的端的路由选择。路由可以选用网络中固定的静态路由表,也可以在每一次会话时决定,还可以根据当前的网络负载状况,灵活地为每一个分组分别决定。

传输层(Transport Layer)从会话层接收数据,并传输给网络层,同时确保到达目的端的各段信息正确无误,而且使会话层不受硬件变化的影响。通常,会话层每请求建立一个传输连接,传输层就会为其创建一个独立的网络连接。但如果传输连接需要一个较高的吞吐量,传输层也可以为其创建多个网络连接,让数据在这些网络连接上分流,以提高吞吐量。而另一方面,如果创建或维持一个独立的网络连接不合算,传输层也可将几个传输连接复用到同一个网络连接上,以降低费用。除了多路复用,传输层还需要解决跨网络连接的建立和拆除,并具有流量控制机制。

会话层(Session Layer)允许不同机器上的用户之间建立会话关系,既可以进行类似传输层的普通数据传输,也可以被用于远程登录到分时系统或在两台机器间传递文件。

表示层(Presentation Layer)用于完成一些特定的功能,这些功能由于经常被请求,因此人们希望有通用的解决办法,而不是由每个用户各自实现。

应用层(Application Layer)中包含了大量人们普遍需要的协议。不同的文件系统有不同的文件命名原则和不同的文本行表示方法等,不同的系统之间传输文件还有各种不兼容问题,这些都将由应用层来处理。此外,应用层还有虚拟终端、电子邮件和新闻组等各种通用和专用的功能。

TCP/IP参考模型

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TCP/IP参考模型是首先由ARPANET所使用的网络体系结构。这个体系结构在它的两个主要协议出现以后被称为TCP/IP参考模型(TCP/IP Reference Model)。这一网络协议共分为四层:网络访问层、互联网层、传输层和应用层,如图2所示。

网络访问层(Network Access Layer)在TCP/IP参考模型中并没有详细描述,只是指出主机必须使用某种协议与网络相连。

互联网层(Internet Layer)是整个体系结构的关键部分,其功能是使主机可以把分组发往任何网络,并使分组独立地传向目标。这些分组可能经由不同的网络,到达的顺序和发送的顺序也可能不同。高层如果需要顺序收发,那么就必须自行处理对分组的排序。互联网层使用因特网协议(IP,Internet Protocol)。TCP/IP参考模型的互联网层和OSI参考模型的网络层在功能上非常相似。

传输层(Tramsport Layer)使源端和目的端机器上的对等实体可以进行会话。在这一层定义了两个端到端的协议:传输控制协议(TCP,Transmission Control Protocol)和用户数据报协议(UDP,User Datagram Protocol)。TCP是面向连接的协议,它提供可靠的报文传输和对上层应用的连接服务。为此,除了基本的数据传输外,它还有可靠性保证、流量控制、多路复用、优先权和安全性控制等功能。UDP是面向无连接的不可靠传输的协议,主要用于不需要TCP的排序和流量控制等功能的应用程序。

应用层(Application Layer)包含所有的高层协议,包括:虚拟终端协议(TELNET,TELecommunications NETwork)、文件传输协议(FTP,File Transfer Protocol)、电子邮件传输协议(SMTP,Simple Mail Transfer Protocol)、域名服务(DNS,Domain Name Service)、网上新闻传输协议(NNTP,Net News Transfer Protocol)和超文本传送协议(HTTP,HyperText Transfer Protocol)等。TELNET允许一台机器上的用户登录到远程机器上,并进行工作;FTP提供有效地将文件从一台机器上移到另一台机器上的方法;SMTP用于电子邮件的收发;DNS用于把主机名映射到网络地址;NNTP用于新闻的发布、检索和获取;HTTP用于在WWW上获取主页。

层次

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TCP/IP协议不是TCP和IP这两个协议的合称,而是指因特网整个TCP/IP协议族。

从协议分层模型方面来讲,TCP/IP由四个层次组成:网络接口层、网络层、传输层、应用层。

TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型,OSI(Open System Interconnect)是传统的开放式系统互连参考模型,是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是:物理层、数据链路层(网络接口层)、网络层(网络层)、传输层(传输层)、会话层、表示层和应用层(应用层)。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。由于ARPANET的设计者注重的是网络互联,允许通信子网(网络接口层)采用已有的或是将来有的各种协议,所以这个层次中没有提供专门的协议。实际上,TCP/IP协议可以通过网络接口层连接到任何网络上,例如X.25交换网或IEEE802局域网。

注意tcp本身不具有数据传输中噪音导致的错误检测功能,但是有实现超时的错误重传功能;

TCP/IP OSI
应用层 应用层 表示层 会话层
主机到主机层(TCP)(又称传输层) 传输层
网络层(IP)(又称互联层) 网络层
网络接口层(又称链路层) 数据链路层 物理层

网络接口层

物理层是定义物理介质的各种特性:

1、机械特性;

2、电子特性;

3、功能特性;

4、规程特性。

数据链路层是负责接收IP数据包并通过网络发送,或者从网络上接收物理帧,抽出IP数据包,交给IP层。

ARP是正向地址解析协议,通过已知的IP,寻找对应主机的MAC地址。

RARP是反向地址解析协议,通过MAC地址确定IP地址。比如无盘工作站还有DHCP服务。

常见的接口层协议有:

Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame relay、HDLC、PPP ATM等。

网络层

负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。

  1. 处理来自传输层的分组发送请求,收到请求后,将分组装入IP数据报,填充报头,选择去往信宿机的路径,然后将数据报发往适当的网络接口。

  2. 处理输入数据报:首先检查其合法性,然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机,则去掉报头,将剩下部分交给适当的传输协议;假如该数据报尚未到达信宿,则转发该数据报。

  3. 处理路径、流控、拥塞等问题。

网络层包括:IP(Internet Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol)

控制报文协议、ARP(Address Resolution Protocol)地址转换协议、RARP(Reverse ARP)反向地址转换协议。

IP是网络层的核心,通过路由选择将下一条IP封装后交给接口层。IP数据报是无连接服务。

ICMP是网络层的补充,可以回送报文。用来检测网络是否通畅。

Ping命令就是发送ICMP的echo包,通过回送的echo relay进行网络测试。

传输层

提供应用程序间的通信。其功能包括:一、格式化信息流;二、提供可靠传输。为实现后者,传输层协议规定接收端必须发回确认,并且假如分组丢失,必须重新发送,即耳熟能详的“三次握手”过程,从而提供可靠的数据传输。

传输层协议主要是:传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)和用户数据报协议UDP(User Datagram protocol)。

应用层

向用户提供一组常用的应用程序,比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。

应用层协议主要包括如下几个:FTP、TELNET、DNS、SMTP、NFS、HTTP。

FTP(File Transfer Protocol)是文件传输协议,一般上传下载用FTP服务,数据端口是20H,控制端口是21H。

Telnet服务是用户远程登录服务,使用23H端口,使用明码传送,保密性差、简单方便。

DNS(Domain Name Service)是域名解析服务,提供域名到IP地址之间的转换,使用端口53。

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)是简单邮件传输协议,用来控制信件的发送、中转,使用端口25。

NFS(Network File System)是网络文件系统,用于网络中不同主机间的文件共享。

HTTP(Hypertext Transfer Protocol)是超文本传输协议,用于实现互联网中的WWW服务,使用端口80。

OSI中的层 功能 TCP/IP协议族
应用层 文件传输,电子邮件,文件服务,虚拟终端 TFTP,HTTP,SNMP,FTP,SMTP,DNS,Telnet 等等
表示层 数据格式化,代码转换,数据加密 没有协议
会话层 解除或建立与别的接点的联系 没有协议
传输层 提供端对端的接口 TCP,UDP
网络层 为数据包选择路由 IP,ICMP,OSPF,EIGRP,IGMP
数据链路层 传输有地址的帧以及错误检测功能 SLIP,CSLIP,PPP,MTU
物理层 以二进制数据形式在物理媒体上传输数据 ISO2110,IEEE802,IEEE802.2

网络层中的协议主要有IP,ICMP,IGMP等,由于它包含了IP协议模块,所以它是所有基于TCP/IP协议网络的核心。在网络层中,IP模块完成大部分功能。ICMP和IGMP以及其他支持IP的协议帮助IP完成特定的任务,如传输差错控制信息以及主机/路由器之间的控制电文等。网络层掌管着网络中主机间的信息传输。

传输层上的主要协议是TCP和UDP。正如网络层控制着主机之间的数据传递,传输层控制着那些将要进入网络层的数据。两个协议就是它管理这些数据的两种方式:TCP是一个基于连接的协议;UDP则是面向无连接服务的管理方式的协议。

参考百度百科https://baike.baidu.com/item/TCP%2FIP%E5%8D%8F%E8%AE%AE/212915?fr=aladdin&fromid=214077&fromtitle=tcp%2Fip

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