冷月手撕408之计算机网络(4)-体系结构与参考模型

体系结构与参考模型中，重点掌握OSI 和 TCP/IP参考模型，和他们的区别。常以选择题出现。

主要的重点冷月做出了标识，知识点如下图（pdf版或xmind源文件请关注公众号：学长冷月，回复计算机网络）。

体系结构与参考模型.png

计算机网络的体系结构

在具体学习参考模型每一层的功能的时候，首先要搞清楚层次设计的典范，和每一层设计的原则。

体系结构的含义

简单来说，体系结构的含义就是各层及其协议的集合。比如OSI参考模型分为七层的设计，从数据链路层到应用层中，每一层都包含大量的协议。简单来说，计算机网络的体系结构就是包括这7层和这7层中所有的协议。

计算机网络中的协议

协议就是指规则的集合。控制两个（及两个以上）对等实体进行通讯的规则的集合。我们知道计算机网络最重要的两个功能就是数据通讯和资源共享，那么现在的网络设备多种多样，怎么样才能统一他们的通讯标准呢？这就诞生了协议的制定，所以协议就是规则的集合。

计算机网络中的接口

接口是指相邻两层间交换信息的连接点。

计算机网络中的服务

在一个层次参考模型中，下层为紧邻的上层提供的功能调用。注意：一定是下层为上层提供服务；上层为下层提供接口。
服务可以分为三类：

1. 面向连接服务/无面向连接服务 （例如TCP和UDP）
2. 可靠服务/不可靠服务 (例如FTP和DNS)
3. 有应答服务/无应答服务(例如ping命令)

OSI参考模型

OSI参考模型是ISO组织在1985年研究的网络互联模型。是现在计算机网络中最经典的参考模型，但是在市场中并没有得到大量的使用。因为OSI模型制定的过程中主要偏向于学术和理论研究而对市场使用的切合度比较低。所有最后OSI最终并没有成为广为使用的标准模型，但是OSI模型还是我们需要理解并掌握。
该体系结构标准定义了网络互联的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层），如下图所示：

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物理层

在物理层，数据主要的传输单位是比特。
主要的研究内容是电路接口（机械特性）、功能特性（引脚的高低电平）、规程特性（事件的发生顺序）、电气特性（传输信号的意义，如二进制定义）

数据链路层

在数据链路层，数据主要的传输单位是帧。
主要的功能有：封装成帧、透明传输、差错控制、流量控制、传输管理。
经典协议：PPP协议

网络层

在网络层，数据主要的传输单位是数据报。
主要的功能有：路由选择、规划IP地址、流量控制、差错控制、拥塞控制
经典协议：IP、ICMP、IGMP、ARP

传输层

在传输层，数据主要的传输单位是用户数据报（UDP）和报文段（TCP）。
主要的功能有：流量控制、差错控制
经典协议：TCP、UDP

会话层

会话层主要的功能是利用传输层端到端的服务，来在网络设备之间建立连接并有序地传输数据。并建立同步信息。

表示层

表示层主要是定义数据的编码格式、是否进行数据压缩、加密/解密等操作。

应用层

表示层主要是定义数据的编码格式、是否进行数据压缩、加密/解密等操作。

TCP/IP模型

与OSI参考模型不同，TCP/IP模型只采用了四层的分层结构。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等协议构成的协议栈， 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。如下图所示：

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在TCP/IP模型中，应用层、表示层和会话层统一变成了应用层，而数据链路层和物理层统一变成了网络接口层。

其中每一层都有很多的协议，来构成了TCP/IP的协议栈，如下图所示：

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注意：
在OSI参考模型中，网络层提供了无连接和面向连接的服务、传输层只提供面向连接的服务；而在TCP/IP参考模型中，网络层只提供无连接的服务，而传输层提供无连接和面向连接的服务。

总结

本文简单的讲解了计算机网络参考模型，OSI参考模型和TCP/IP参考模型，大家不用死记硬背每一层到底是什么、到底有多少协议。只需要在之后具体学到那个知识点后，再回过头来看看体系结构，相信大家会有豁然开朗的感觉。

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