图解TCP/IP （1.协议标准与OSI模型）

什么是协议？

 协议是计算机与计算机之间通过网络实现通信时事先达成的一种“约定”。这种“约定”使那些由不同产商的设备、不同的CPU以及不同的操作系统组成的计算机之间，只要遵循相同的协议就能够实现通信。

协议

 互联网中常用的具有代表性协议有IP、TCP、HTTP等。而LAN(局域网)中常用的协议有IPX/SPX等。

 “计算机网络体系结构”将这些网络协议进行了系统的归纳。TCP/IP就是IP、TCP、HTTP等协议的集合。

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分组交换协议

 分组交换是指将大数据分割成一个个叫做包（packet）的较小单位进行传输的方法。这里所说的包，如同我们平常在邮局里见到的邮包。分组交换就是将大数据分装为一个个这样的邮包交给对方。

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 当人们邮寄包裹时，通常会填写一个寄件单贴到包裹上再交给邮局。寄件单上一般会有寄件人和收件人的详细地址。类似地，计算机通信也会在每一个分组中附加上源主机地址和目标主机地址送给通信线路。这些发送端地址、接收端地址以及分组序号写入的部分称为“报文首部”。

 一个较大的数据被分为多个分组时，为了标明是原始数据中的哪一部分，就有必要将分组的序号写入包中。接收端会根据这个序号，再将每个分组按照序号重新装配为原始数据。

 通信协议中，通常会规定报文首部应该写入哪些信息、应该如何处理这些信息。相互通信的每一台计算机则根据协议构造报文首部、读取首部内容等。为了双方能正确通信，分组的发送方和接受方有必要对报文首部和内容保持一致的定义和解释。

OSI参考模型

 为了解决协议一致性的问题，ISO制定了有个国际标准OSI,对通信系统就行了标准化。（没有得到普及，现在TCP/IP遵循的是IETF所推广的标准化协议）

 ISO在制定标准化OSI之前，剔除了作为通信协议涉及指标的OSI参考模型。这一模型将通信协议中必要的功能分成了7层。通过这些分层，使得比较复杂的网络协议更加简单化。

 在这一模型中，每个分层都接受由它下一层所提供的特定服务，并且负责为自己的上一层提供特定的服务。上下层之间进行交互时所遵循的约定叫做“接口”。同一层之间的交互所遵循的约定叫做“协议”。

 优势:协议分层就如同计算机软件中的模块化开发。OSI参考模型的建议是比较理想化的。它希望实现从第一层到第七层的所有模块，并将它们组合起来实现网络通信。分层可以将每个分层独立使用，即使系统中某些分层发生变化，也不会波及整个系统。因此，可以构造一个扩展性和灵活性都较强的系统。此外，通过分层能够细分通信功能，更易于单独实现每个分层的协议，并界定每个分层的具体责任和义务。

 劣势:过分模块化、使处理变得更加沉重以及每个模块都不得不实现相似的处理逻辑等问题。

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OSI参考模型中每个分层的作用

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• 应用层
   为应用程序提供服务并规定应用程序中通信相关的细节。包括文件传输、电子邮件、远程登录（虚拟终端）等协议。

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• 表示层
   将应用处理的信息转换为适合网络传输的格式，或将来自下一层的数据转换为上层能够处理的格式。因此它主要负责数据格式的转换。
   具体来说，就是将设备固有的数据格式转换为网络标准传输格式。不同设备对同一比特流解释的结果可能不同。因此，使它们保存一致是这一层的主要作用。

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• 会话层
   负责建立和断开通信连接（数据流动的逻辑通路），以及数据的分割等数据传输相关的管理。

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• 传输层
   起着可靠传输的作用。只在通信双方节点上进行处理，而无需在路由器上处理。

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• 网络层
   将数据传输到目标地址。目标地址可以是多个网络通过路由器连接而成的某一个地址。因此这一层主要负责寻址和路由选。
  
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• 数据链路层
   负责物理层面上互连的、节点之间的通信传输。例如与1个以太网相连的2个节点之间的通信。

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• 物理层
   负责0、1比特流（0、1序列）与电压的高低、光的闪灭之间的互换。