OSI七层模型和TCP/IP协议簇的介绍

Posted 2022-04-21 feng0919

一、OSI模型的理解

?国际标准化组织（International Standard Organization，ISO）于1984年颁布了开放系统互连（Open System Interconnection，OSI）参考模型

?OSI参考模型是一个开放式体系结构，它规定将网络分为七层，从下往上依次是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层

·每一层的功能如下：

1.物理层

    主要功能是建立、维护、断开物理连接。

    利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。尽可能屏蔽掉具体传输介质 和物理设备的差异。

     常见的物理层设备：网卡、光纤、RJ-45接头（常用5类网线）、集线器（HUB）

2.数据链路层

    主要功能是建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能。

    在物理层提供的比特流的基础上，通过差错控制、流量控制方法，使有差错的物理线路变为无差错的数据链路，即向网络层提供可靠的通过物理介质传输数据的方法。

    具体工作是：接收来自物理层的位流（比特流）形式的数据，通过差错控制等方法传到网络层；同样，也将来自上层的数据，封装成数据帧转发到物理层；并且，还负责处理接收端发回的确认帧的信息，以便提供可靠的数据传输。

     常见的数据链路层设备：交换机

3.网络层

    主要功能是进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择。

    主要任务是：数据链路层的数据在这一层被转换为数据包 ，然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制，将信息从一个网络设备传送到另一个网络设备。

    一般情况下，数据链路层是解决同一网络(局域网)内节点之间的通信，而网络层主要解决不同子网间的通信。

   常见的网络层设备：路由器

4.传输层

    主要功能是定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验

    要任务是：向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输

5.会话层

    主要功能是建立、管理、中止会话。

    组织和协调两个会话进程之间的通信，并对数据交换 进行管理。

    当建立会话时，用户必须提供他们想要连接的远程地址。

6.表示层

    主要功能是数据的表示、安全、压缩

    对来自应用层的命令和数据进行解释，对各种语法赋予相应的含义，并按照一定的格式传送给会话 层。

    主要功能是处理用户信息的表示问题，如编码、数据格式转换和加密解密等。

7.应用层

    主要功能是提供网络服务与最终用户的一个接口。

    应用层是计算机用户，以及各种应用程序和网络之间的接口，其功能是直接向用户提供服务，完成用户希望在网络上完成的各种工作。

    应用层为用户提供的服务和协议：文件传输服务（FTP）、远程登录服务（ssh）、网络管理服等。 上述的各种网络服务由该层的不同应用协议和程序完成。

    应用层的主要功能如下：

       1） 用户接口：应用层是用户与网络，以及应用程序与网络间的直接接口，使得用户能够与网络进行交互式联 系。

       2）实现各种服务：该层具有的各种应用程序可以完成和实现用户请求的各种服务。

二、OSI和TCP/IP之间的关系

    TCP/IP协议模型（Transmission Control Protocol/Internet Protocol），包含了一系列构成互联网基础的网络 协议，是Internet的核心协议，通过20多年的发展已日渐成熟，并被广泛应用于局域网和广域网中，目前已成 为一种国际标准。

    TCP/IP协议簇是一组不同层次上的多个协议的组合，该协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所 提供的协议来完成自己的需求，与OSI的七层模型相对应。

    尽管通常称该协议族为TCP/IP，但TCP和IP只是其中的两种协议而已（该协议族的另一个名字是Internet协议族 (Internet Protocol Suite)）

三、数据的封装和解封装过程

数据格式：

TCP数据信息：TCP头部+实际数据 (TCP头包括源和目标主机端口号、顺序号、确认号、校验字等）

IP数据包：IP头部+TCP数据信息（IP头包括源和目标主机IP地址、类型、生存期等）

数据帧：帧头+IP数据包+帧尾 （帧头包括源和目标主机MAC初步地址及类型，帧尾是校验字）

数据的封装与解封装： 封装：数据要通过网络进行传输，要从高层一层一层的向下传送，如果一个主机要传送 数据到别的主机，先把数据装到一个特殊协议报头中，这个过程叫-----封装。 解封装：上述的逆向过程

当数据以TCP/IP协议传输时的封装过程如下图：

四、两台设备的通信过程

    一台设备与另一台设备的通信，应用层提供访问的服务（如文件传输服务ftp），传输层根据服务来选择定义端口号和协议（ftp的21号端口），网络层把数据转化成数据包，数据链路层转化成数据帧，通过物理层转化成比特流在通讯介质之间传递数据。

    同过交换机时，交换机把获取的比特流数据解封装MAC头部，找到目标地址，在把数据进行封装，发送到下一个设备。

    通过路由器时，路由器通过IP头部就行寻址，包头的逻辑地址选路。