OSI每一层的功能

文章目录

      • 5 网络基础知识储备
        • 5.1 OSI七层模式
          • 5.1.1 什么是网络
          • 5.1.2 网络类型
          • 5.1.3 网络设备简介
          • 5.1.4 OSI七层模式
          • 5.1.5 TCP/IP四层模型
          • 小结
        • 5.2 TCP/IP协议栈
        • 5.3 描述TCP协议状态机及三次握手四次挥手过程
        • 5.4 loopback网卡功能
        • 5.5 描述数据包封装解封装过程
        • 5.6 端口号的作用及常用的协议端口号有哪些
        • 5.7 IP模块
        • 5.8 基础路由和交换技术

5 网络基础知识储备

5.1 OSI七层模式

5.1.1 什么是网络
  1. 从小方面来说:两台PC通过网线连接起来就形成了一个最简单的局域网,这也是一个网络
  2. 从大方面来说:就像我们的英特网一样,通过数不清的终端设备,网络设备,服务器,各种软件以及共同协议组合起来
5.1.2 网络类型
  1. 局域网:(Local Area Network,LAN)是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组
  2. 广域网:(Wide Area Network,WAN)是指一种跨地区的数据通讯网络,通常包含一个国家或地区
5.1.3 网络设备简介
  1. 终端:就像我们的手机、电脑一样,能够介入网络
  2. 网络设备:顾名思义,就是连接网络的设备。
  • 就像TP-LINK一样(家用),性能好一点的,就像交换机、路由器、防火墙 等(企业)
  1. 服务器:为用户提供服务的设备
  • WEB服务器、游戏服务器、邮件服务器等
  1. 软件:就像电脑装的那些QQ、迅雷看看、office 等,还有就是手机上的APP
  2. 协议:双方必须共同遵守的一组约定。如怎么样建立连接、怎么样互相识别 等
  • 比如我电脑用的是TCP/IP协议栈,你电脑用的是另一个协议栈,这是我俩就不能通信
5.1.4 OSI七层模式

背景概述

  • 为什么需要OSI参考模型(参考标准)

在网络开始发展的时候,各个厂商各自为营,生产出许多不同的网络,但是相互之间不兼容,为了解决这个问题,ISO提出了OSI模型

网络行业的标准化理论:OSI模型

实际模型:TCP/IP四层模型

  • 什么是OSI 参考模型

OSI(open system interconnection)开放系统互联

使用分层的体系结构来赋予每一层不同的功能,层与层之间又通过端口来进行联系

    • 优点:
    • 允许多厂家共同发展网络标准化组件
    • 允许不同类型的网络硬件和软件相互通信
    • 防止其中某层的变化影响到其他层,避免牵制到整个模型
OSI参考模型 作用 例子 功能
应用层 通过应用程序或某些服务来完成网络用户的应用需求 软件:QQ、微信、PPS、迅雷看看、office、游戏客户端
服务:http、https、telnet、ftp、pop3(接收)、smtp(发送)
文件传输,文件管理,电子邮件的信息处理——apdu
表示层 定义了数据的格式以及数据加密、压缩,负责在不同的数据格式之间进行转换操作,以实现不同计算机系统之间的信息交换 文档格式:doc、ppt、xls、pdf
视频格式:avi、mkv、rmvb、MP4
图片格式:jpg、gif、png
压缩算法:7z
加密算法:md5、des、aes
确保一个系统的应用层发送的消息可以被另一个系统的应用层读取,编码转换,数据解析,管理数据的解密和加密,最小单位——ppdu
会话层 负责建立、管理和终止应用程序之间的会话,以及会话之间的区分 访问百度网址时建立了一个会话:我要访问百度,给我建立链接 负责在网络中的两节点建立,维持和终止通信,在一层协议中,可以解决节点连接的协调和管理问题。包括通信连接的建立,保持会话过程通信连接的畅通,两节点之间的对话,决定通信是否被终端一斤通信终端是决定从何处重新发送,最小单位——spdu
传输层 为用户提供数据可靠(TCP)或者不可靠传输(UDP)(负责建立和终止会话) 可靠传输:下载东西时,网络断了,链接也就断,网络恢复,恢复下载,不用从头开始
不可靠传输:需要重新下载
定义一些传输数据的协议和端口。传输协议同时进行流量控制,或是根据接收方接收数据的快慢程度,规定适当的发送速率,解决传输效率及能力的问题——tpdu
网络层 提供三层逻辑寻址,通过路由器实现数据转发 路由 控制子网的运行,如逻辑编址,分组传输,路由选择最小单位——分组(包)报文
数据链路层 提供二层物理寻址,通过交换机实现数据转发 MAC、交换机 主要是对物理层传输的比特流包装,检测保证数据传输的可靠性,将物理层接收的数据进行MAC(媒体访问控制)地址的封装和解封装,也可以简单的理解为物理寻址。交换机就处在这一层,最小的传输单位——帧
物理层 用于提供通信截止、接口标准 RJ45、RJ11 定义物理设备的标准,主要对物理连接方式,电气特性,机械特性等制定统一标准,传输比特流,因此最小的传输单位——位(比特流)
  • IP地址一般用于不同局域网通信,MAC地址用于同一局域网通信
  • 路由器根据IP信息进行数据转发,交换机根据MAC信息进行数据转发
5.1.5 TCP/IP四层模型

背景概述

  • TCP/IP协议栈,美国国防部60年代开发的通信标准,是目前网络技术的事实标准,OSI是目前的理论标准
OSI七层模型 TCP/IP四层模型 区分
应用层 应用层
表示层
会话层
传输层 传输层 通过端口号区分上层
网络层 网络层 通过协议号区分上层
数据链路层 网络接入层 通过type字段区分上层
物理层

OSI每一层的功能_第1张图片

  1. 链路层,有时也称作数据链路层或网络接口层,通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆(或其他任何传输媒介)的物理接口细节。

  2. 网络层,有时也称作互联网层,处理分组在网络中的活动,例如分组的选路。在TCP/IP协议族中,网络层协议包括 IP协议(网际协议),ICMP协议(Internet互联网控制报文协议),以及IGMP协议(Internet组管理协议)。

3 ) 运输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在 TCP / IP协议族中,有两个互不相同的传输协议:TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)。

  • TCP为两台主机提供高可靠性的数据通信。它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分成合适的小块交给下面的网络层,确认接收到的分组,设置发送最后确认分组的超时时钟等。由于运输层提供了高可靠性的端到端的通信,因此应用层可以忽略所有这些细节。而另一方面,U D P则为应用层提供一种非常简单的服务。它只是把称作数据报的分组从一台主机发送到另一台主机,但并不保证该数据报能到达另一端。任何必需的可靠性必须由应用层来提供。

4 ) 应用层负责处理特定的应用程序细节。几乎各种不同的 TCP / IP实现都会提供下面这些通用的应用程序:

  • Telnet 远程登录
  • FTP 文件传输协议
  • SMTP 简单邮件传送协议
  • SNMP 简单网络管理协议

OSI每一层的功能_第2张图片

小结
  • 端口号:在4层通过端口号用来区分上层(应用层)使用的是哪一个服务
  • 协议号:区分上层(传输层)使用哪一个协议
  • type字段:标识上层(网络层)使用的哪种协议
  • OSI模型

OSI每一层的功能_第3张图片

  • OSI模型和TCP/IP对比图

OSI每一层的功能_第4张图片

  • 各层协议
    • 应用层
      • 运行在TCP协议上的协议:
        • HTTP(Hypertext Transfer Protocol,超文本传输协议),主要用于普通浏览
        • HTTPS(Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer, or HTTP over SSL,安全超文本传输协议),HTTP协议的安全版本
        • FTP(File Transfer Protocol,文件传输协议),由名知义,用于文件传输
        • POP3(Post Office Protocol, version 3,邮局协议),收邮件用
        • SMTP(Simple Mail Transfer Protocol,简单邮件传输协议),用来发送电子邮件
        • TELNET(Teletype over the Network,网络电传),通过一个终端(terminal)登陆到网络
        • SSH(Secure Shell,用于替代安全性差的TELNET),用于加密安全登陆用
      • 运行在UDP协议上的协议:
        • BOOTP(Boot Protocol,启动协议),应用于无盘设备
        • NTP(Network Time Protocol,网络时间协议),用于网络同步
        • DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议),动态配置IP地址
      • 其他
        • DNS(Domain Name Service,域名服务),用于完成地址查找,邮件转发等工作(运行在TCP和UDP协议上)
        • ECHO(Echo Protocol,回绕协议),用于查错及测量应答时间(运行在TCP和UDP协议上)
        • SNMP(Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议),用于网络信息的收集和网络管理
        • ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议),用于动态解析以太网硬件的地址
    • 传输层
      • 用户数据报协议UDP
      • 传输控制协议TCP
    • 网络层
    • 网络接口层
  • 各网络体系结构协议
网络体系结构 协议 主要用途
TCP/IP IP、ICMP、TCP、UDP、HTTP、TELNET、SNMP、SMTP 互联网、局域网
IPX/SPX(NetWare) IPX、SPX、NPC 个人电脑局域网
AppleTalk DDP、RTMP、AEP、ATP、ZIP 苹果公司现有产品的局域网
DECnet DPR、NSP、SCP 前DEC小型机
OSI FTAM、MOTIS、VT、CMIS/CMIP、CLNP、CONP -
XNS IDP、SPP、PEP 施乐公司网络

5.2 TCP/IP协议栈

TCP/IP协议栈

5.3 描述TCP协议状态机及三次握手四次挥手过程

TCP协议状态机及三次握手四次挥手过程

5.4 loopback网卡功能

loopback网卡功能

5.5 描述数据包封装解封装过程

数据包封装解封装过程

5.6 端口号的作用及常用的协议端口号有哪些

端口号的作用及常用的协议端口号

5.7 IP模块

IP模块

5.8 基础路由和交换技术

基础路由和交换技术

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