OSI模型与TCP\IP协议

目录

一、分层

1.1 分层原因

1.2 OSI七层模型

二、TCP/IP

2.1 TCP/IP协议族的组成

模型层

物理层

网络层

传输层：

应用层

三、数据封装过程

 五、PDU协议数据定义

六、设备与各层对应关系

七、各层间通信

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一、分层

1.1 分层原因

易于实现和标准化各层独立，就可以把大问题分割成多个小问题，利于实现；

灵活性好：如果某一层发生变化，只要接口不变，不会影响其他层；

分层后，用户只关心用到的应用层，其他层用户可以复用；

各层之间相互独立：高层不需要知道底层的功能是采取硬件来实现的，只需要知道通过底层的接口来获得所需要的服务。

1.2 OSI七层模型

层次划分：应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层，物理层

各层次功能

应用层	网络服务与最终用户的一个接口（用户操作）
表示层	建立、管理、中止会话
会话层	数据的表示、安全、压缩（人的语言翻译成计算机）
传输层	定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验
网络层	进行逻辑地址、实现不同网络之间的寻址，理论选择转发数据的最佳路径
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）
物理层	建立、维护、断开物理连接

网络层及以下的通信为点对点通信

网络层，数据链路层，物理层（面向硬件）

传输层的通信为端到端通信（承上启下）

应用层，表示层，会话层为高三层（面向用户）

端到端是传输层，点到点是网络

应用层	为应用程序提供服务	FTP、SMTP、HTTP、DNS
表示层	数据格式转换，数据加密	CSS、HTML、GIF
会话层	建立、维护和管理会话	HTTP、SSH、SMTP、FTP
传输层	建立、维护和管理端到端的连接，控制数据传输的方式	TCP/UDP
网络层	数据传输线路选择，IP地址及路由选择	IP/ICMP
数据链路层	提供介质访问和链路管理	ARP/RARP/MAC
物理层	以二进制形式在物理媒介上传输数据	DSL

二、TCP/IP

TCP/IP 4层模型（思科）

TCP/IP 5层模型（华为）

OSI参考模型与TCP/IP模型都采用了分层体系结构。。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。

2.1 TCP/IP协议族的组成

       1） TCP/IP协议是Internet最基本的协议,其中应用层的主要协议有HTTP、FTP、SMTP、TFTP、SNMP、DNS等，是用来接收来自传输层的数据或者按不同应用要求与方式将数据传输至传输层；

       2） 传输层的主要协议有UDP、TCP，是使用者使用平台和计算机信息网内部数据结合的通道，可以实现数据传输与数据共享，TCP利用重传技术，追求数据传输安全性，UDP追求数据传输效率，其中HTTP、FTP、属于TCP协议，而TFTP、SNMP、DNS属于UDP协议；

       3） 网络层的主要协议有ICMP（连通性诊断）、IP、IGMP（组播），ARP（IP地址到mac地址的映射）、RARP（mac地址到IP地址的映射）；

       4)   数据链路层和物理层由底层网络定义

模型层

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

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：

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。

网络层

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

1）ARP（地址解析协议）： 是根据IP地址获取物理mac地址的协议

2）RARP（逆地址解析协议）： 是根据物理mac地址获取IP地址的协议

3）ICMP（网际控制报文协议）：ping 网络连通性检测

4）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

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）

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（当当买书，铁路网http）

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ssh

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 ip地址 dns udp tcp 程序 

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。分配ip地址

三、数据封装过程

 1）当软件进程的数据送到应用层时，应用层为数据加上本层的控制报头后，将其组织成应用层的数     据服务单元，然后向下传输到传输层；

2）传输层收到数据后，加上本层的TCP头部构成数据段，传输层将数据段送到网络层；

3）网络层将收到的数据段加上IP头部，构成数据包，再将数据包送到数据链路层；

4）数据链路层收到数据包，加上MAC头部信息，构成数据链路层的数据帧，送至物理层；

5）物理层将以比特流的方式通过传输介质传输出去

4、数据解封过程

1） 当物理层传输的比特流到达目的节点时，从物理层依次上传，先由物理层传输到数据链路层；

2）数据链路层收到数据服务单元后，拆掉MAC头部，就是所谓的报头，上传至网络层；

3）网络层收到后将数据服务单元的IP头部脱掉，上传至传输层；

4）传输层再将数据拆掉TCP头部后传输至应用层，再恢复为原有数据。

 五、PDU协议数据定义

应用层	上层数据
传输层	TCP头部 / 上层数据	数据段
网络层	IP头部 / TCP头部 / 上层数据	数据包
数据链路层	MAC头部 / IP头部 / TCP 头部 / 上层数据	数据帧
物理层		比特流

物理层的 PDU是数据位 bit

数据链路层的 PDU是数据帧 frame

网络层的PDU是数据包 packet

传输层的 PDU是数据段 segment

其他更高层次的PDU是消息 message

应用层 首先将数据分片（ 不可能将整个文件直接传输过去文件过大等因素） 数据

传输层： 接收上一层的分片数据，加入tcp头部地址 变成数据段，（传输层功能）

网络层：接收数据段加入 ip头部 变成 数据包

数据链路层： 接收数据包 加入 MAC 头部 变成 数据帧

物理层：接收数据帧，变成bit流

六、设备与各层对应关系

应用层	计算机
传输层	防火墙
网络层	路由器
数据链路层	交换机
物理层	网卡

七、各层间通信