网络模型

一、OSI七层模型

1、简介

OSI模型，即开放式通信系统互联参考模型，是国家标准化(ISO)提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。ISO为了更好的使网络应用更为普及，推出了OSI参考模型。其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。
OSI参考模型定义了开放系统的层次结构和各层所提供的服务。OSI参考模型的一个成功之处在于，它清晰地分开了服务、接口和协议这3个容易混淆的概念。服务描述了每一层的功能，接口定义了某层提供的服务如何被高层访问，而协议是每一层功能的实现方法。通过区分这些抽象概念，OSI参考模型将功能定义与实现细节区分开来，概括性高，使它具有普遍的适应能力。

2、OSI七层模型的划分

OSI参考模型是具有7个层次的框架，自底向上的7个层次分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
每一层实现各自的功能和协议，并完成与相邻层的接口通信。OSI的服务定义详细说明了各层所提供的服务。某一层的服务就是该层及其下各层的一种能力，它通过接口提供给更高一层。各层所提供的服务与这些服务是怎么实现的无关。

OSI七层模型.png

3、各层功能的定义

• OSI模型上层（会话层，表示层，应用层）处理用户接口、数据格式、应用访问。
• OSI模型下层（物理层，数据链路层，网络层，传输层）处理数据在网络介质中的传送。

3.1、应用层

OSI参考模型中最靠近用户的一层，是为计算机用户提供应用接口，也为用户直接提供各种网络服务。我们常见应用层的网络服务协议有：HTTP，HTTPS，FTP，POP3、SMTP等。

3.2、表示层

协商数据交换格式。简单来说就是编码、加密解密、压缩。
相当于公司中老板的助理。

3.3、会话层

会话层就是负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话。该层的通信由不同设备中的应用程序之间的服务请求和响应组成。

3.4、传输层

传输层建立了主机端到端的链接，传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。我们通常说的，TCP UDP就是在这一层。端口号既是这里的“端”。
在这一层，数据的单位称为数据段。

3.5、网络层

本层通过IP寻址来建立两个节点之间的连接，为源端的运输层送来的分组，选择合适的路由和交换节点，正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。就是通常说的IP层。这一层就是我们经常说的IP协议层。IP协议是Internet的基础。
在这一层，数据的单位称为数据包。网络层主要设备：路由器。

3.6、数据链路层

数据链路层是为网络层提供服务，在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。
该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流程控制、数据的检错、重发等。
在这一层，数据的单位称为帧。相当于邮局中的装拆箱工人。
常见的链路层设备是：二层交换机、网桥。

3.7、物理层

将数据转换为可通过物理介质传送的电子信号。
在这一层，数据的单位称为比特(bit)。
常见的物理层设备是：中继器、集线器。

4、数据封装过程

• 封装：
  应用层：发送数据---------表示层：数据格式转换，加密，压缩等----------会话层：建立连接-----------传输层：差错校验，流量控制，TCP/UDP传输，添加端口号信息（源端口，目标端口）+数据------------网络层：分组，数据包（IP地址+数据）--------数据链路层：帧（帧头（帧头包含Mac地址）+帧数据）------------物理层：比特流（0,1）
• 解封装：
  物理层：比特流（0,1）---------数据链路层：帧（帧头（帧头包含Mac地址）+帧数据）--------网络层：分组，数据包（IP地址+数据）-------传输层：差错校验，流量控制等；UDP/TCP(传送和接收端口信息+数据)---------会话层：建立连接-----------表示层：数据格式转换，解密，解压缩等-----------应用层：接收的数据

5、OSI模型优点

• 分工合作，责任明确。性质相似的工作划分在同一层，性质不同的工作则划分到不同层，这样每一层的功能都是明确的，每一层都有其负责的工作范围，一旦出现问题，很容易找到问题所在的层，仅对此层加以改善即可。
• 对等交谈。计算机通过网络进行通信时，按照对等交谈的原则，即同一层找同层，通过各对等层的协议来进行通信，比如，两个对等的网络层使用网络协议通信。
• 逐层处理，层层负责。在OSI中，两个实体通信必须涉及下一层，只有相邻层之间可以通信，下层向上层提供服务，上层通过接口调用下层的服务，层间不能有越级调用关系，每层功能的实现都是在下层提供服务的基础上完成的。即每一层都是利用下层提供的服务来完成本层功能，并在此基础上为上层提供进一步的服务。

二、TCP/IP四层模型

1、简介

OSI参考模型只是一个在制定标准时使用的一个概念性框架。而TCP/IP模型则是当前网络协议的一个具体实现。TCP/IP是"transmission Control Protocol/Internet Protocol"的简写，中文译名为传输控制协议/互联网络协议。它规范了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。

2、TCP/IP四层模型的划分

下面是OSI模型与TCP/IP模型的对比图：

TCP/IP模型.png

3、各层功能的定义

3.1、应用层

负责程序之间的数据沟通，将所有与应用层相关的功能都整合为一。应用层常用知名协议HTTP超文本传输协议、Telnet网络远程访问协议、TFTP简单文件传输协议、FTP文件传输协议、SMTP简单邮件传输协议，SNMP简单网络管理协议，NFS网络文件协议，DNS协议，同时可以自己定义协议。

3.2、传输层

提供从源到目的主机之间的传输服务，面向连接的传输控制协议（TCP），无连接的用户数据协议（UDP）。

3.3、网络层

主要提供地址管理，和路由选择，TCP/IP协议族中，网络层协议包括IP协议（网际协议）、ICMP （Internet控制报文协议），IGMP （Internet 组管理协议）。

3.4、网络接口层

主要参与IP分组时建立和网络介质的物理连接，实现传输。