网络服务——解析OSI七层模型及各层工作原理

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一、OSI是什么？

OSI是Open System Interconnection的缩写，意为开放系统互联，1984年颁布的参考模型，是由国际标准化公司（ISO）制定，一个开放式体系结构，将网络分成七层。

二、OSI七层模型讲解

模型把网络通信的工作分为7层，它们由低到高分别是物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和应用层。
第一层到第三层属于低三层，负责创建网络通信连接的链路
第五层到第七层为高三层，具体负责端到端的数据通信
每一层都有自己负责的工作项目，然后把数据传到下一层。

1、七层结构的概念：

第一层物理层：是参考模型的最低层，为数据端设备提供传输数据的通路，传输数据的单位是“比特流”，主要设备：中继器、集线器等；
第二层数据链路层：在物理层的基础上，建立数据链路连接，将比特流转变为逻辑传输线路，传输的数据单位是“帧”，并具有差错校验和数据传输排序功能，主要设备：交换机等；
第三层网络层：就是管理连接方式和逻辑地址的选择，逻辑地址即IP地址，以数据包的形式传输，主要设备：路由器；
第四层传输层：用协议端口号服务进程，为用户提供可靠的服务端口，比如QQ/微信/网页等吧，并且进行流控，通俗的说把数据划分成几等分，及时网络中断，也可以保证数据不用重复重头上传，只需上传未成功部分，以数据段的性质传输，主要设备：防火墙；
第五层会话层：是两者服务之前需要建立一个连接，即会话层，并且管理、终止会话；
第六层表示层：定义传递信息的语法和语义，如代码转换、格式变换等，使不同的终端可以表示；
第七层应用层：是直接面向用户的程序或者服务。

2、了解数据的传输协议：

各层对应的传输数据段：
传输层–数据段
网络层–数据包
数据链路层–数据帧
物理层–比特流

三、OSI模型与TCP/IP模型的比较

TCP/IP模型实际上是OSI模型的一个浓缩版本，它只有四个层次：

四、TCP/IP协议族的组成：

1、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;
FTP文件传输协议：FTP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;
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。

2、传输层：

TCP:安全可靠的 ，传输之前会建立安全通道，相对来说效率没有UDP快 比如传输邮件;
UDP：非安全可靠，但是需要快速相应的服务，比如聊qq。

3、网络层：

IP：是主要的协议，其余四个（ICMP/IGMP/ARP/RARP）都是围绕这个展开的。

五、了解数据时如何封装和解封

1、封装的过程

• A主机传输数据到B主机
• 从应用层传输上层数据
• 封装tcp到传输层
• 封装IP头部到网络层
• 封装MAC头部到数据链路层
• 最终到物理层转封装成比特流
  具体如下图：
  

2、解封装的过程

• 数据链路层检查露出Mac的头部是否正确
• 正确之后解封MAC头部，到网络层
• IP头部是否正确，解封IP头部，到传输层
• TCP头部是否正确，解封TCP头部到应有层
• 应用层使用相应的服务传输数据
  具体如下图：