【计算机网络】计算机网络 OSI 参考模型 ( 计算机网络分层结构 | OSI 七层参考模型 | 应用层 | 表示层 | 会话层 | 传输层 | 网络层 | 数据链路层 | 物理层 )

一、计算机网络分层结构

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计算机网络分层结构 :

① OSI $7$ 层参考模型 : 该模型是 ISO 标准化组织制定的 法定标准 ;
( 该参考模型 , 理论上成功 , 市场实践失败 )

② TCP / IP $4$ 层参考模型 : 实际使用的 事实标准 ; 美国国防部 提出的 ;
( 市场竞争成功 )

③ $5$ 层体系结构 : 学习时使用的模型 ;

二、OSI 七层参考模型

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OSI 七层参考模型 : 由高到低 如下

• 应用层 : 加上 / 删除 应用层 首部 ;
• 表示层 : 加上 / 删除 表示层 首部 ;
• 会话层 : 加上 / 删除 会话层 首部 ;

上面的层级属于 资源子网 , 负责数据处理 ;

• 传输层 : 资源子网 与 数据子网的接口 ; 加上 / 删除 传输层 首部 ;

下面的层级属于通信子网 , 负责数据通信 ;

• 网络层 : 加上 / 删除 网络层 首部 ;
• 数据链路层 : 加上 / 删除 会话层 首部 ; 同时又加上 / 删除 了 数据链路层 尾部信息 ;
• 物理层 : 不添加任何信息 , 直接传输上面数据链路层封装好的信息 ;

速记方法 ( 双击 ) ( 物联网淑惠试用 )

通信双方的 主机 涉及到全部 七层 模型 ;

中间的 路由器 , 只涉及 网络层 , 数据链路层 , 物理层 , 三层 ;

三、应用层

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"应用层" 概念 : 应用层是 用户 与 网络的界面 , 所有能 与用户交互 , 并 产生网络流量的程序 , 称为应用层 ;

"应用层" 服务协议 :

• FTP 文件传输协议
• SMTP 邮件传输协议
• HTTP 超文本传输协议

四、表示层

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"表示层" 概念 : 处理 两个通信系统 中交换信息的 表示方式 , 通常用于处理 语法 和 语义 ;

• "通信系统 " 可以理解成一台 网络设备 ;

"表示层" 功能 :

• ① 数据格式转换 : 将二进制数据转为 图片 , 文本 , 音视频 ;
• ② 数据加密解密 : 用户登录 , 将密码加密传输 ;
• ③ 数据压缩恢复 : 如 直播场景 , 推流时 先将图片压缩成 H.264 格式 , 观看时 将 H.264 格式转为 图像展示 ;

表示层 不是单独的层次 , 实际使用时 , 被 规划到了 应用层中 ; 表示层 没有单独的协议 ;

五、会话层

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"会话" 概念 : 向 表示层实体 或 用户进程 提供 建立连接的服务 , 并在该建立的连接上 , 有序地 传输数据 , 上述整个过程称为 “会话” , 又称为 “建立同步 ( SYN )” ;

会话层 功能 :

• ① 会话管理 : 建立 , 管理 , 终止 会话 ;

• ② 校验同步 : 在数据中插入 校验点 , 在通信失效时 , 从 校验点 继续恢复通信 , 使数据同步 ; 如 大文件的 断点续传 功能 ;

会话层 主要协议 : ( 仅作了解 )

• ADSP 协议
• ASP 协议

六、传输层

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"传输层" 概念 : 负责 两个 主机进程 间通信 , 是 “端到端” 通信 , 传输单位是 报文段 , 用户数据报 ;

资源子网 与 通信子网 :

① 资源与通信接口 : “传输层” 是 资源子网 ( 应用层 , 表示层 , 会话层 ) 与 通信子网 ( 网络层 , 数据链路层 , 物理层 ) 之间的接口层 ;

② “端到端” 通信 : 资源子网 的 $3$ 层是 端到端 的通信 ; 端到端 通信 是指两个进程之间的通信 , 每个进程都有一个端口号 , 因此称为 端到端 通信 ;

③ “点到点” 通信 : 通信子网 的 $3$ 层是 点到点 的通信 ; 两个主机通信时 , 经过的中间系统 , 如路由器 , 交换机等 , 只涉及 网络层 , 数据链路层 , 物理层 , 不涉及到资源子网的 $3$ 层 ;

"传输层" 功能 :

① 数据传输 : 可靠传输 ( TCP ) , 不可靠传输 ( UDP )

② 差错控制 : 如果传输出错 , 重发 , 或纠错 ;

③ 流量控制 : 发送方 与 接收方 同步 ;

④ 复用 : 发送数据时 , 多个 应用进程 , 同时使用 下一层 运输层 的服务 ;

⑤ 分用 : 接收数据时 , 运输层将接收到的信息 , 根据 端口号 , 分别交给 不同的 应用进程 使用 ;

七、网络层

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"网络层" 概念 : 将 分组 从 源端 传递到 目的端 , 为 分组交换网 上 不同主机 提供 通信服务 ;

"网络层" 数据传输单位 : 数据报 ;

"数据报" 与 “分组” : 当数据过长时 , 就会将 数据报 切割成小的 分组 , 增加传输的灵活性 ;

"网络层" 功能 :

① 路由选择 : 主机间通信时 , 选择网络上 路由器的 最佳路径 ;

② 流量控制 : 限制发送端速度 , 协调 发送端 接收端 的数据流量 ;

③ 差错控制 : 分组数据校验 , 尽量纠错 , 确保数据的正确性 ;

④ 拥塞控制 : 如果所有的节点 都 来不及接收分组 , 需要丢弃大量分组 , 此时 网络处于拥塞状态 , 此时 需要采取一定的措施 , 缓解这种拥塞状态 ; 与 流量控制不同的是 该机制是 整体地控制 , 不单单是限制发送端速度 ,

"网络层" 协议 :

• IP
• IPX
• ICMP
• IGMP
• ARP
• RARP
• OSPF

八、数据链路层

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"数据链路层" 概念 : 将 网络层 传递下来的 数据报 组装成 帧 ;

"数据链路层" 数据传出单位 : 帧 ;

"数据链路层" 功能 :

① 成帧 : 定义 帧 开始 和 结束 标识 ;

② 差错控制 : 针对 帧错误 ( 检错 ) , 位错误 ( 纠错 ) , 进行处理 ;

③ 流量控制 : 发送方 和 接收方 速度协调 , 防止 接收方 缓存不足 , 导致数据丢弃 ;

④ 访问控制 : 控制 主机 对于 信道 的 访问 控制 ; 如 广播网络 , 同时只有一个设备能发送信息 , 谁发送 , 由数据链路层控制 ;

"数据链路层" 协议 :

• SDLC
• HDLC
• PPP
• STP

九、物理层

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"物理层" 概念 : 在 物理媒体 上实现 比特流 透明传输 ;

• 透明传输 : 不管数据的内容 , 直接在链路上传输 ;

"物理层" 数据传输单位 : 比特 ( bit ) ;

"物理层" 功能 :

① 定义接口特性 : 传输介质 , 网络接口引脚 等 ;

② 定义传输模式 : 单工 ( 单向传输 ) , 半双工 ( 不同时 双向传输 ) , 全双工 ( 同时双向传输 ) ;

③ 定义传输速率 : 网络的带宽 , 百兆网 , 千兆网 ;

④ 比特同步 : 使用同步时钟 , 保证发送接收比特同步 ;

⑤ 比特编码 : 规定 电压 与 比特 的关系 , 曼彻斯特编码 , 差分曼彻斯特编码 等 ;

"物理层" 协议 :

• 802.3
• Rj45