简谈以太网(一)：OSI模型与TCP/IP协议

一、OSI模型

OSI模型（Open System Interconnection Model）是由国际标准化组织提出的一种概念模型，其目的是视图将各类计算机在世界各地的互联为网络标准化。定义在ISO/IEC 7498-1，因为改模型将通信系统中的数据流划分为七层，该模型也常被称为OSI七层模型。

如图1，OSI将计算机网络系统自上而下划分为7层，分别为应用层应用层（Application Layer）、表现层（Presentation Layer）、会议层（Session Layer）、传输层（Transport Layer）、网络层（Network Layer）、数据链路层（Data Link Layer）、物理层（Physical Layer）。

图1. OSI 七层模型 

第7层 应用层(Application Layer)：

为应用软件，网络服务提供接口，以设置与最终用户或者另一应用软件之间通信。常见的协议有：HTTP、HTTPS、 FTP、 TFTP、 SMTP、 SNMP 、DNS、 TELNET、 SSH、POP3 、DHCP等。

第6层 表现层(Presentation Layer)：

也称之为表示层，数据的表示、安全、压缩，即把数据转换为能与接受者的系统格式兼容并适合传输的格式。常见的格式有JPEG、ASCII、EBCDIC、加密格式等。

第5层 会议层(Session Layer)：

也称之为会话层，建立、管理、终止会话，负责在数据传输中设置和维护计算机网络中两台计算机之间的通信连接。

第4层 传输层(Transport Layer)：

定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验，将传输表头（TH）加至资料以形成分组。传输表头包含了所使用的协议等发送信息，常见的协议有：TCP、UDP等。

第3层 网络层(Network Layer)：

网络层进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择和转寄，将网络表头（NH）加至数据包，以形成分组。网络表头包含了网络资料,常见的协议有：ICMP、IGMP、IP(IPV4 IPV6)

第2层 数据链路层(Data Link Layer)：

数据链路层负责网络寻址、错误侦测和改错。通俗的讲，主要是对光电磁信号的定义。

数据链路层又分为两个子层：逻辑链路控制（logical link control，LLC）子层和介质访问控制（Media access control，MAC）子层。

第1层 物理层(Physical Layer)：

物理层用于在局域网上发送数据帧（Data Frame），它负责管理电脑通信设备和网络媒体之间物理连接的建立、维护和断开。

二、TCP/IP协议族

TCP/IP协议族(TCP/IP Protocol Suite，或TCP/IP Protocols)简称TCP/IP，实际是指互联网协议套件（Internet Protocol Suite，缩写IPS）以及整个网络传输协议家族。因为该协议家族的两个核心协议：TCP（传输控制协议）和IP（网际协议），为该家族中最早通过的标准而被称之为TCP/IP协议簇，为网际网络的基础通信提供了架构。

TCP/IP提供了点对点链接的机制，将资料应该如何封装、寻址、传输、路由以及在目的地如何接收，都加以标准化(如图3)。它将软件通信过程抽象化为四个抽象层，采取协议堆栈的方式，分别实现出不同通信协议。协议族下的各种协议，依其功能不同，分别归属到这四个层次结构之中，即应用层、运输层、网络层和链路层（如图2），常视为是简化的七层OSI模型。

图2. TCP/IP 协议族的四个层次

链路层有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。

网络层有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。在T C P / I P协议族中，网络层协议包括I P协议，I C M P协议，以及I G M P协议。

运输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在T C P / I P协议族中，有两个互不相同的传输协议： T C P（传输控制协议）和U D P（用户数据报协议）。

应用层负责处理特定的应用程序细节。

图3. TCP/IP 点对点传输示意

OSI七层模型与TCP/IP协议的对应关系可归纳如下图4所示。

                                               图4.OSI模型与TCP/IP协议的对应关系