第2章-OSI参考模型与TCP/IP模型

目录

1. 引入

2. OSI参考模型

2.1. 物理层

2.2. 数据链路层

2.3. 网络层

2.4. 传输层

2.5. 会话层

2.6. 表示层

2.7. 应用层

3. 数据的封装与解封装

4. TCP/IP模型

4.1. 背景引入

4.2. TCP/IP模型（4层）

4.3. 拓展

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1. 引入

        1）产生背景：客观网络的复杂性迫切要求有一个协议标准

        2）层次结构：分层体系结构；每一层的目的是向上一层提供服务，而上一层不需要知道下一层是如何实现服务的

        eg：董事长之间的通信过程

        3）相关概念

        功能与服务(接口)

        分层

        模块化或分而治之

        协议栈

        封装与解封装

        4）优点

        开放

        兼容性

        易学习

        降低成本

        故障排除

2. OSI参考模型

2.1. 物理层

        1）定义：OSI参考模型的最底层；单位：比特（Bit）

        2）功能：

        ① 透明地传送二进制比特流，即经过实际电路传送后的比特流没有发送变化。不负责关心比特流的实际意义和结构，只负责接收和传送比特流。

        ② 定义网络硬件的特性、标准，定义电压、接口、线缆标准、传输距离等。例子：RJ-45。

        3）物理层介质：同轴电缆、双绞线、光纤、无线

2.2. 数据链路层

        1）定义：OSI参考模型的第2层；单位：帧（Frame）

        2）功能：

        ① 编帧和识别帧：把比特流编为帧，并将帧解开传递给网络层；

        ② 数据链路的建立、维持和释放：通信的基本流程；

        ③ 差错检测：物理层无法识别错误，数据链路层要以帧的单位进行差错检测；

        ④ 寻址：MAC地址，源到目的；

2.3. 网络层

        1）定义：OSI参考模型的第3层；单位：数据包（Packet）

        2）功能：

        ① 编址：为每个节点分配标识(地址)；

        ② 路由选择：确定从源到目的的数据传递应该如何选择路由；

        ③ 拥塞控制：解决过多的数据包传输过程中而产生的拥塞、丢包延迟等；

        ④ 异种网络互连：跨越多个网段提供服务；

        异构网络 (Heterogeneous Network）

        将不同类型的网络，通过网关连接到核心网，最后连接到Internet网络上，最终融合成为一个整体；

        3）面向连接/无连接的服务

        ① 面向连接的服务：提供可靠的报文序列服务，发送方确信它发送的报文已经到达目的地，如果报文丢失，发送方重新发送。如，TCP协议。(场景：文件传输)

        ② 无连接的服务：两个实体之间的通信不需要事先建立好一个连接，资源尽力转发报文，不保证确切的服务质量。如UDP协议。(场景：视频通话)

        4）路由协议与可路由协议

        二者的关系：路由协议为可路由协议提供服务

        路由协议：用于在计算机网络中确定数据包的传输路径。它们负责决定数据包应该通过哪些路由器或交换机进行转发，以及如何到达目标地址。eg：RIP、OSPF、BGP。

        可路由协议：是指能够通过网络中的路由器进行路由选择的协议。这些协议使用网络层地址来确定数据包的传输路径。eg：IP、IPv4、IPv6。

2.4. 传输层

        1）定义：OSI参考模型的第4层；单位是段（Segment）

        2）功能：

        ① 传输：为会话层提供无差错的传送链路，保证两台设备传递的信息正确无误；

        ② 差错校验和重传：解决包在网络层传输可能出错的情况(-CSMA/CD)；

        ③ 流量控制：资源不足，降低流量；资源充足，提高流量；

        ④ 数据分段：将数据切割成较小的数据单元；

        ⑤ 创建端到端的连接：双方应用程序之间进行通信；

2.5. 会话层

        1）定义：OSI参考模型的第5层；数据单位：SPDU。

        2）功能：

        ① 提供会话服务：利用传输层提供的端到端服务，向表示层或会话层提供会话服务；

        ② 同步机制：区分同一应用程序的不同访问者，控制哪一方有权发送信息，哪一方有权必须接收信息；

        ③ 差错恢复：断点重传；

2.6. 表示层

        1）定义：OSI参考模型的第6层，数据单位：PPDU。

        2）功能：

        ① 表示信息：将应用层的信息"表示"成一种格式；(eg: QQ-微信)

        ② 加密和压缩：加密是对数据编码进行转换；压缩是减少信息的比特数，提高单位时间发送的信息量；

2.7. 应用层

        1）定义：OSI参考模型的第7层，直接与用户和应用程序打交道。数据单位：APDU。

        2）功能：

        ① 提供应用服务：负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务；如，文件传输、电子邮件等；

        ② 网络资源访问：应用层提供了访问网络资源的方式；如，DNS、HTTP；

3. 数据的封装与解封装

        1）封装：指网络节点将要传送的数据用特定的协议打包传送，会在原有数据之前加上封装头，某些协议还会在数据之后加上封装尾；

        2）解封装：将数据包进行拆解；

 4. TCP/IP模型

4.1. 背景引入

        1）OSI参考模型的缺点：

        ① 过于复杂，难以完全实现；

        ② 各层的功能有一定的重复性，效率底；

        2）客观的现实情况：OSI参考模型提出的时候，TCP/IP协议已经占据主导地位

        3）现实应用场景：4层（厂商）；5层（企业）

4.2. TCP/IP模型（4层）

        1）网络接口层

        定义：

        TCP/IP模型的第1层；

        (数据链路层+物理层) → 网络接口层；

        负责处理与传输介质相关的细节，为上层提供一致的网络接口，包括接口驱动等；

        协议：

        HDLC协议（高级数据链路控制）；

        PPP（点到点协议）；

        2）网络层

        定义：

        TCP/IP模型的第2层；

        使主机能够将信息发往任何网络并传送到正确的目标

        协议：

        IP协议（互联网协议）：用于在不同的网络之间进行数据传输；

        ICMP协议（互联网控制消息协议）：主要用于在互联网中传递错误消息和状态信息；

        IGMP协议（管理协议）：主要用于管理多播组；

        3）传输层

        定义：

        TCP/IP模型的第3层；

        为两台主机上的应用程序提供端到端的连接；

        协议：

        TCP是面向连接；

        UDP是无连接；

        4）应用层

        定义：

        TCP/IP模型的第4层；

        (应用层+表示层+会话层) → 应用层；

        提供接口以使程序能使用网络服务

        协议：

        HTTP（超文本传输协议）：是万维网的基础；

        Telnet（远程登陆）；

        FTP（文件传输协议）；

        TFTP（简单文件传输协议）；

        SMTP（简单邮件传输协议）；

        SNMP（简单网络管理协议）：网络设备监控和维护，支持安全管理、性能管理；

4.3. 拓展

        端口号：是用于标识应用程序或服务的数字。它是一个16位的二进制数，范围从0到65535。端口号通常与 IP 地址一起使用，用于在网络上定位和识别应用程序或服务。

        作用：是允许多个应用程序或服务在同一台计算机上运行，并使用同一个 IP 地址进行通信。

        命令：

netstat -ano 1