网络基础1-OSI参考模型

 

什么是计算机网络？

计算机网络定义：将地理位置不同的终端系统通过网络设备和传输介质，实现网络通信和资源共享。

终端系统：可以连接到网络中的终端设备。比如手机，电脑，平板等。

网络设备：连接网络的物理实体。比如集线器，交换机，路由器防火墙设备等。

传输介质：光，电，电磁波。比如常用的网线(双绞线)，近几年普及的光纤，以及无线通信的电磁波等。

资源共享：比如百度百科是百度存储在他们的服务器中，所有人都可以通过上网来查询访问，这就实现资源的共享。

网络的本质/网络的最根本目的是什么？

数据传输。

为什么需要网络，是因为大家可以利用网络来传输数据，网络是一个传输信息的载体。就像交通网，道路是基础，有了道路车辆才可以通信，人和货物才能才能交流。这里道路可以类比网络，人和货物就是网络中传送的数据。

OSI参考模型

什么是OSI？

为了解决网络设备之间的兼容性问题，帮助各个厂商生产出可兼容的网络设备。ISO组织在1984年提出了OSI参考模型。目的是希望通过这样一个统一的标准，实现网络的互联互通，而不再有设备和厂家的区分。

OSI和ISO是什么关系？

ISO是一个国际化标准组织，全称是International Organization for Standardization。

OSI是参考模型--开发式系统互联。全称是Open System Interconnection。

开放式(open): 不区分设备。不管是手机，还是电脑还是其他的终端。

系统(system):统一的标准，所以不区分系统。不管是Windows，Mac，还是Linux。

互联(interconnection)：互联互通。实现网络通信，资源共享。

之所以是参考模型是因为该标准在制定的时候，市场上的大量通信设备已经默认按照TCP/IP网络模型互联互通了，所以现在实际应用中的通信设备，基本上是按照TCP/IP的模型实现的，但是OSI参考模型对于理解网络很有帮助，所以学习网络必须学习OSI参考模型。

 

OSI参考模型

层次	英文缩写	解释说明
应用层	Application Layer	提供人机交互的方式。
表示层	Presention Layer	用户数据处理。如压缩也解压，加密和解密，编码和解码。
会话层	Session Layer	会话的建立，维护和终止，会话隔离。
传输层	Transportion Layer	提供逻辑上的端到端通信。
网络层	Network Layer	寻址和路由选择，逻辑地址IP。
数据链路层	DataLink Layer	提供介质访问，链路管理等，物理地址。LLC，MAC。
物理层	Physical Layer	标准的电器规格，实现bit流传输。

就上面的描述，下面做一个简单的解释：

会话层，表示层，应用层一般称为高层，负责主机之间的数据传输，因为和人有关，所以处理一些与人相关的应用数据和信息。

网路层，数据链路层和物理层，一般称为低层或者底层，因为主要是一些协议处理，路由选择，硬件交互等工作。

具体的以微信发消息为例：

应用层：

比如微信需要提供用户可以理解和操作的界面、对话框、功能按钮等。等待用户输入或者操作之后给予响应并将结果以人能理解的方式呈现出来。

表示层：

将用户的数据进行处理，为了安全需要加密和解密，为了节省宽带和提高利用率需要压缩和解压缩，为了变成人机识别的信息需要编码和解码，比如将用户的数据转换成ASCII码，或者ASCII码转化成文字，视频，图片等。

会话层：

比如你微信中有张三，李四，王五，并且正在和这三个人聊天，那么相当于和这三个人建立了三个会话，张三的消息不会发到李四的对话框，发给李四的消息也不会发到王五的微信上，这个就是不同的会话实现的。并且这些会话相互独立，互不干扰，这就是会话隔离。

传输层：

区别不同的应用程序的。主要用端口号区分，范围是1-65535，常见的端口号有21：ftp，22：ssh，23：telnet，80：http等。这里主要用的两种协议是TCP和UDP。

网络层：

主要是提供路由选择，路由器就是位于这一层。主要是逻辑地址IP的寻址。

数据链路层：

提供物理地址的寻址，MAC地址。又分为LLC和MAC两个逻辑子层。LLC逻辑链路控制子层，MAC介质访问控制子层。

物理层：提供统一的电气标准。这样网口就具有了统一的规格，所以只要是网线插上网口，就可以实现数据收发。机器只能识别0和1，所以一般用高电平表示1，低电平表示0。

假设要发给张三的微信消息为 你好，那么下面的上层数据就是 你好，通过这七层参考模型，先从本机的微信编辑框获取数据并处理，将报文层层封装后发出，张三的手机接受到报文后再层层解析，最终呈现在微信对话框中的就是消息  你好。具体过程参考下面两个流程图（图片来自网络）：

你好  通过微信对话框接收，并将报文层层封装后从物理网口发出过程：

从物理端口收到数据后，经过层层解析，显示到微信对话框的消息 你好

 

下面是另外一篇参考文章，里面的是一些官方或者书籍上的解释，为防止链接失效，原文贴上，可对比参考学习：

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_38131333/article/details/81533192

 

一、图形描述

(1)OSI七层模型

(2)TCP/IP五层模型的协议

（3）数据封装

不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段（segment），在网络层叫做数据报（datagram），在链路层叫做帧（frame）加上MAC头，加完后再加上一个FCS校验组成数据帧，就封装完成了，然后在物理层通过Bit来传输。发到传输介质上，到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部，最后将应用层数据交给应用程序处理。

二、TCP/UDP协议

TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复 用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说，它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道，然后再进行数据发送；而UDP则不为IP提供可靠性、 流控或差错恢复功能。一般来说，TCP对应的是可靠性要求高的应用，而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。TCP支持的应用协议主要 有：Telnet、FTP、SMTP等；UDP支持的应用层协议主要有：NFS（网络文件系统）、SNMP（简单网络管理协议）、DNS（主域名称系 统）、TFTP（通用文件传输协议）等.
TCP/IP协议与低层的数据链路层和物理层无关，这也是TCP/IP的重要特点

三、OSI的基本概念
OSI是Open System Interconnect的缩写，意为开放式系统互联。
OSI七层参考模型的各个层次的划分遵循下列原则：
1、同一层中的各网络节点都有相同的层次结构，具有同样的功能。
2、同一节点内相邻层之间通过接口（可以是逻辑接口）进行通信。
3、七层结构中的每一层使用下一层提供的服务，并且向其上层提供服务。
4、不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。

第一层：物理层（PhysicalLayer)
规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。具体地讲，机械 特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等；电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率 距离限制等；功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义，即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能；规程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组 操作规程，是指在物理连接的建立、维护、交换信息是，DTE和DCE双放在各电路上的动作系列。在这一层，数据的单位称为比特（bit）。属于物理层定义的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。

第二层：数据链路层（DataLinkLayer）
在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层，数据的单位称为帧（frame）。数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。

第三层：网络层
在 计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点， 确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。如 果你在谈论一个IP地址，那么你是在处理第3层的问题，这是“数据包”问题，而不是第2层的“帧”。IP是第3层问题的一部分，此外还有一些路由协议和地 址解析协议（ARP）。有关路由的一切事情都在这第3层处理。地址解析和路由是3层的重要目的。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。

第四层：处理信息的传输层
第4层的数据单元也称作数据包（packets）。但是，当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法，TCP的数据单元称为段 （segments）而UDP协议的数据单元称为“数据报（datagrams）”。这个层负责获取全部信息，因此，它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的 数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。第4层为上层提供端到端（最终用户到最终用户）的透明的、可靠的数据传输服务。所为透明的传输是指在通信过程中 传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

第五层：会话层
这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，而是统称为报文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。

第六层：表示层
这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩， 加密和解密等工作都由表示层负责。

第七层：应用层

应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

除了层的数量之外，开放式系统互联（OSI）模型与TCP/IP协议有什么区别？

开放式系统互联模型是一个参考标准，解释协议相互之间应该如何相互作用。TCP/IP协议是美国国防部发明的，是让互联网成为了目前这个样子的标准之一。开放式系统互联模型中没有清楚地描绘TCP/IP协议，但是在解释TCP/IP协议时很容易想到开放式系统互联模型。两者的主要区别如下：

TCP/IP协议中的应用层处理开放式系统互联模型中的第五层、第六层和第七层的功能。

TCP/IP协议中的传输层并不能总是保证在传输层可靠地传输数据包，而开放式系统互联模型可以做到。TCP/IP协议还提供一项名为UDP（用户数据报协议）的选择。UDP不能保证可靠的数据包传输。

TCP/IP协议

TCP(Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说，它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道，然后再进行数据发送；而UDP则不为IP提供可靠性、流控或差错恢复功能。一般来说，TCP对应的是可靠性要求高的应用，而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。

TCP支持的应用协议主要有：Telnet、FTP、SMTP等；UDP支持的应用层协议主要有：NFS（网络文件系统）、SNMP（简单网络管理协议）、DNS（主域名称系统）、TFTP（通用文件传输协议）等。

TCP/IP协议与低层的数据链路层和物理层无关，这也是TCP/IP的重要特点。

OSI是Open System Interconnect的缩写，意为开放式系统互联。