OSI七层模型与TCP\IP协议

目录

一、分层思想

二、OSI参考模型 

三、TCP/IP参考模型 

 四、TCP/IP协议簇的组成

五、数据封装与解封装过程

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一、分层思想

• 1.为什么要分层

        很多不同的厂家生产各种型号的计算机，它们运行完全不同的操作系统，但 T C P / I P协议族允许它们互相进行通信。这一点很让人感到吃惊，因为它的作用已远远超出了起初的设想。T C P / I P起源于6 0年代末美国政府资助的一个分组交换网络研究项目，到 9 0年代已发展成为计算机之间最常应用的组网形式。它是一个真正的开放系统，因为协议族的定义及其多种实现可以不用花钱或花很少的钱就可以公开地得到。

• 2、层次划分的优点

        各层之间相互独立，每一层只实现一种相对独立的功能，使问题复杂程度降低，利于针对解决问题灵活性好，各层内部的操作不会影响其他层结构上可分割开，各层之间都可以采用最合适的技术来实现易于实现和维护，因为整个系统已被分解成相对独立的子系统。

二、OSI参考模型 

OSI七层划分为 ： 应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

1、应用层------ 网络服务与最终用户的一个接口（用户操作）

指定各种的应用协议，人机交互窗口，把人的语言输入到计算机中（qq聊天输入字符）

2、表示层------数据的表示、安全、压缩（人的语言翻译成计算机） 将接收到的数据翻译成二进制数据，并指定数据的存储格式、加密格式，解密等等工作，

3、会话层------建立、管理、中止会话  是否 允许 建立会话连接，建立了不同操作系统的之间的会话，通过一些协议去判断 符合 确定你的两个软件之间是否可以进行通信（两个微信之间进行通信）

4、传输层------ 定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验 将上层数据分片并加上端口号封装成数据段，或通过对报文头中的端口识别，实现网络中不同主机上的用户进程之间的数据通信。

（1）可靠传输---传递数据前必须事先建立连接，可靠性高，传输效率低------打电话（tcp） （2）不可靠传输-----数据可以直接发送，传输效率高，可靠性低-----短信（udp）

5、网络层------定义逻辑地址、实现不同网络之间的寻址，理论选择转发数据的最佳路径 将上层数据加上源和目的方的逻辑（IP）地址封装成数据包，实现数据从源端到目的端的传输 （分拣员，分拣到底数据走哪条路更快）

6、数据链路层--------建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能（交换机 网卡） 将上层数据加上源和目的方的物理(MAC）地址封装成数据帧，MAc地址是用来标识网卡的物理地址，建立数据链路;当发现数据错误时，可以重传数据帧。

7、物理层------建立、维护、断开物理连接 报文头部和上层数据信息都是由二进制数组成的，物理层将这些二进制数字组成的比特流转换成电信号在网络中传输。

层次模型	作用	数据单元	主要设备
应用层	网络服务与最终用户的一个接口	message
表示层	数据的表示、压缩、格式化、加密	message
会话层	建立、管理、中止会话	message
传输层	定义传输数据的协议端口号，以及流量和差错校验	数据段
网络层	进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择	数据包	路由器
数据链路层	建立逻辑连接，进行硬件地址寻址，差错校验等功能	数据帧	交换机
物理层	建立、维护、断开物理连接	比特流	网卡

户的 ，

网络层，

网络层及以下的通信为点到点通信（主机与主机），

传输层的通信为端到端（端口到端口）。

三、TCP/IP参考模型 

        另外一个著名的模型是 TCP/IP 模型。 TCP/IP 是传输控 制协议/ 网际协议（ Transmission Control Protocol/Internet Protocol）的简称 TCP/IP（ Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议 / 网际协议）是指能够在多个不 同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP 协议不仅仅指 的是TCP 和 IP 两个协议，而是指一个由 FTP 、 SMTP 、 TCP、 UDP 、 IP 等协议构成的协议簇， 只是因为在 TCP/IP协议中 TCP 协议和 IP 协议最具代表性，所以被称为 TCP/IP协议。

•  TCP/IP 5层模型（华为）从下往上依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层  

        OSI 参考模型与 TCP/IP 模型都采用了分层体系结构，将庞大而复杂的问题转化为着干个较小且易于处理的子问题。不同的是OSl 参考模型划分 7 层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，而TCP/IP 参考模型最多划分了 5 个层次，分别是物理层，数据链路层、网络层、传输层和应用层，将OSI 参考模型中的高三层合并为一层统称应用层。在层次结构上，两者都采用了分层体系结构，但是 TCP/IP 参考模型比OSI 参考模型更简化。

• 设备与层的对应关系：

 四、TCP/IP协议簇的组成

模型层	协议
物理层	IEEE802.3有线局域网（以太网） IEEE802.11无线局域网标准
数据链路层	Point-to-Point Protocol
网络层	IP 、ICMP、IGMP 、ARP 、RARP
传输层	TCP、UDP
应用层	HTTP、FTP、TFTP、SMTP、SNMP、DNS

1、物理层：

• IEEE802.3有线局域网（以太网）
• IEEE802.11无线局域网标准

2、数据链路层：

• 点对点协议（Point-to-Point Protocol） PPP协议是目前广域网上应用最广泛的协议之一，它的优点在于简单、具备用户验证能力、可以解决IP分配等。

3、网络层：

IP协议：（Internet Protocol，网际协议），而 IP 又由四个支撑协议 组成：

• ARP（地址解析协议）： 是根据IP地址获取物理mac地址的协议

• RARP（逆地址解析协议）： 是根据物理mac地址获取IP地址的协议

• ICMP（网际控制报文协议）：ping 网络连通性检测

• IGMP（网际组管理协议）：一个组播协议，该协议运行在主机和组播路由器之间

  单播：1对1发消息

  组播：只对一部分人发消息

  广播：对所有人发消息

4、传输层：

• TCP ：传输控制协议 可靠协议 （安全性高，速度慢）
• UDP：用户数据报协议 不可靠协议（安全性不高，速度快）

5、应用层：

• HTTP（超文本传输协议）：是一个简单的请求-响应协议，现在主要的场景是web服务，就是网页的传输，默认使用tcp的80端口。
• HTTPs：是以安全为目标的 HTTP 通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性，默认使用tcp的443端口 。
• FTP文件传输协议：FTP（file File Transfer Protocol）提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式，并允许文件具有存取权限，默认使用tcp的20，21端口。
• TFTP简单文件传输协议：是一个小而易于实现的文件传送协议，TFTP只支持文件传输，不支持交互，没有庞大的命令集。也没有目录列表功能，以及不能对用户进行身份鉴别，默认使用udp的69端口。
• SNMP简单网络管理协议：是专门设计用于在 IP 网络管理网络节点（服务器、工作站、路由器、交换机及HUBS等）的一种标准协议，默认使用udp的161端口。
• SMTP简单邮件传输协议：一组用于从源地址到目的地址传送邮件的规则，并且控制信件的中转方式，用于邮件的发送，默认使用tcp的25端口。
• POP3邮局协议版本3：用于邮件的接收，默认使用tcp的110端口。
• telnet远程登陆协议：一种字符模式的终端服务，可以使用户通过网络进入远程主机或网络设备，然后对远程主机或设备进行操作，默认使用tcp的23端口。
• ssh安全的远程登陆协议，默认使用tcp的22端口。
• DNS 域名解析系统：将域名和IP地址相互映射，默认使用tcp和udp的53端口 。
• DHCP（动态主机配置协议）是一个局域网的网络协议。指的是由服务器控制一段IP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码，默认使用udp的67和68端口。

五、数据封装与解封装过程

1. 数据封装过程：应用层首先将数据分片（不可能将整个文件直接传输过去因为文件过大）

                                  传输层：接受上一层的分片数据，加入TCP头部地址变成数据段

                                 网络层：接收数据段加入IP头部分片成数据包

                                 数据链路层：接受数据包加入MAC头部变成数据帧

                                 物理层：接受数据帧变成bit流 

      2. 数据解封装过程：