OSI七层模型与TCP-IP协议

概述

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	RIP，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

上面表格中看上去TCP有五层，但其实只有四层，当中

1. 应用层：对应OSI中的应用层、表示层、会话层
2. 物理链路层：对应OSI中的数据链路层、物理层（也有叫网络接口层），包含ARP、RARP等协议

两种模型的关系

1. OSI引入了服务、接口、协议、分层的概念，TCP/IP借鉴了OSI的这些概念建立TCP/IP模型。
2. OSI先有模型，后有协议，先有标准，后进行实践；而TCP/IP则相反，先有协议和应用再提出了模型，且是参照的OSI模型
3. OSI是一种理论下的模型，而TCP/IP已被广泛使用

OSI七层模型介绍（自下往上）

• 物理层

  提供相邻节点间透明bit流传输，尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异

• 数据链路层

  负责建立和管理节点间的链路，在物理层提供的比特流的基础上，通过差错控制等方法，提供可靠的通过物理介质传输数据的方法

  该层通常又被分为两个子层

  • 介质访问控制(MAC)

  解决共享型网络中多用户对信道竞争的问题，完成网络介质的访问控制；

  • 逻辑链路控制(LLC)

  建立和维护网络连接，执行差错校验、流量控制和链路控制。

• 网络层

  通过路由选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。该层控制数据链路层与传输层之间的信息转发，建立、维持和终止网络的连接。

  一般地，数据链路层是解决同一网络内节点之间的通信，而网络层主要解决不同子网间的通信。

  实现网络层功能时，需要解决的主要问题如下：

  1. 寻址：数据链路层中使用的物理地址（如MAC地址）仅解决网络内部的寻址问题。在不同子网之间通信时，为了识别和找到网络中的设备，每一子网中的设备都会被分配一个唯一的地址。由于各子网使用的物理技术可能不同，因此这个地址应当是逻辑地址（如IP地址）。
  2. 交换：规定不同的信息交换方式。常见的交换技术有：线路交换技术和存储转发技术，后者又包括报文交换技术和分组交换技术。
  3. 路由算法：当源节点和目的节点之间存在多条路径时，本层可以根据路由算法，通过网络为数据分组选择最佳路径，并将信息从最合适的路径由发送端传送到接收端。
  4. 连接服务：与数据链路层流量控制不同的是，前者控制的是网络相邻节点间的流量，后者控制的是从源节点到目的节点间的流量（局部流量）。其目的在于防止阻塞，并进行差错检测。

• 传输层

  OSI下3层的主要任务是数据通信，上3层的任务是数据处理。而传输层（Transport Layer）是OSI模型的第4层。因此该层是通信子网和资源子网的接口和桥梁，起到承上启下的作用。

  提供可靠的端到端的差错和流量控制

  主要功能：传输连接管理——“面向连接”和“面向无接连”，处理传输差错——提供可靠的“面向连接”和不太可靠的“面向无连接”的数据传输服务、差错控制和流量控制

• 会话层、表示层

• 应用层

  用户与网络，以及应用程序与网络间的直接接口，使得用户能够与网络进行交互式联系

简而言之，下3层主要完成通信子网的功能，上3层主要完成资源子网的功能，中间过渡。

TCP中各层传输单元说明

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IP层传输单位是IP分组，属于点到点的传输；TCP层传输单位是TCP段，属于端到端的传输

一些设备

• 物理层：网卡，网线，集线器（采用广播的形式来传输信息），中继器，调制解调器
• 数据链路层：网桥（以MAC头部来决定转发端口），交换机（进行报文交换，能够进行地址学习，采用存储转发的形式来交换报文）
• 网络层：路由器（连通不同的网络，选择信息传送的线路）
• 网关工作在第四层传输层及其以上

交换机和路由器的区别

1. 工作层次不同，交换机在数据链路层，路由器在网络层
2. 数据转发所依据的对象不同，交换机依赖mac地址，路由器依赖IP地址
3. 路由器提供了防火墙的服务，防止广播风暴，由交换机连接的网段仍属于同一个广播域

参考：

https://www.cnblogs.com/Robin-YB/p/6668762.html
https://www.cnblogs.com/jeanschen/p/3762475.html