OSI七层模型

Posted 2020-11-27 simon7s

在讲解osi七层模型之前，先认识一下网络

---

认识网络：（一个家庭的网络）

当我们家庭想要接网线时，运营商的人会在离你最近的一个站点，拉一根光纤到你家。然后光纤插到调制解调器(俗称的猫)的一端，猫的另一端连接我们的路由器。于是我们的路由器就具有连接外网的功能了。我们的台式机通过网线和路由器相连，我们的智能手机等其他的移动终端通过路由器的WIFI和外网相连。我们分配的IP地址是路由器通过DHCP分配的，分配的是内网IP，然后路由器再通过NAT地址转换方式使我们和外网互通。

这里为什么需要调制解调器呢？（宽带猫）

光纤传送的是光信号，而我们网线传送的是电信号，所以需要调制解调器将电信号和光信号互转。目前在很多小区里面，直接每家都有一个网线的接口，这样就不用调至解调器了，这样确实方便了很多。如果想上网，直接跟小区物业交钱，就可以上网了。

---

计算机网络的七层模型（osi七层模型）

应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层，物理层。而计算机的五层协议体系结构是将应用层，表示层，会话层合并为应用层。

具体每一层的作用：

应用层:  应用层是开放系统的最高层,是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时,完成一系列业务处理所需的服务。主要的协议有http ftp

表示层：简单来说就是win系统想给QQ发短信给linux的QQ的规范标准，表示层会通过使用一种通格式来实现多种数据格式之间的转换。

会话层：主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求。

运输层：主要的协议有tcp和udp，tcp将数据封装成用户数据报或者说是报文，然后分段传输，udp将数据封装成用户数据报直接传输。运输层向它上面的应用层提供端到端通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层。传输层对收到的报文进行差错检测。

网络层：主要的协议有ip，主要是将报文封装成ip数据报。

数据链路层：ip数据报封装成帧，传给物理层。

物理层：主要是将比特或者说是0和1转化为强弱电流，然后到接受方在将强弱电流转化为01.主要定义光纤的接口，网线的接口。

一个设备工作在哪一层，关键看它工作时利用哪一层的数据头部信息。网桥工作时，是以MAC头部来决定转发端口的，因此显然它是数据链路层的设备。
具体说:
物理层：网卡，网线，集线器，中继器，调制解调器

数据链路层：网桥，交换机

网络层：路由器

网关工作在第四层传输层及其以上

集线器是物理层设备,采用广播的形式来传输信息。

交换机就是用来进行报文交换的机器。多为链路层设备(二层交换机)，能够进行地址学习，采用存储转发的形式来交换报文.。

路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的近路，能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络系统畅通率。

数据传输过程：

OSI分层的优点

1、简化了相关的网络操作；
2、提供即插即用的兼容性和不同厂商之间的接口标准；
3、使各个厂商能够设计初具备互操作性的网络设备，加快数据通信网络发展；
4、防止一个区域网络的变化移向另一个区域的网络，因此，每一个区域的网络能单独快速升级；
5、把复杂的网络问题分解为小的简单问题，易于学习和操作。

---

交换机和路由器的区别

       交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在则广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。
使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照MAC地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。
交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps＝20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。
        总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

       从过滤网络流量的角度来看，路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络物理层，从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。例如，一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段，只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包，路由器都会重新计算其校验值，并写入新的物理地址。因此，使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。但是，对于那些结构复杂的网络，使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。