计算机网络参考模型

Posted 2020-10-19 孤独的毛毛虫

 

     在上一章中我们已经了解了计算机网络的基本概念，知道了什么是计算机网络。但在计算机网络中有2个重要的参考模型始终是绕不过去的，那就是OSI 参考模型和TCP/IP参考模型，计算机网络中的各种服务都是通过这2个模型进行搭建的，下面就通过我的笔记揭开它们的神秘面纱（部分内容参考园中大神poll的笔记总结整理，如有错误欢迎各位博友批评指正）

 

OSI 参考模型

       OSI（open system interconnected，OS）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。

        1.物理层（physical layer）的主要功能:是完成相邻节点之间原始比特流的传输物理层的设计主要涉及物理接口的机械电气功能和过程特性，以及物理层接口连接的传输介质等问题。

       2.数据链路层（data link layer）:负责将上层数据封装成固定格式的帧

       3.网络层(network layer）的主要功能:是实现数据从源端到目的端的传输

       4.传输层（transport layer）的主要功能:是实现网络中不同主机上用户进程之间的数据通信。

传输层要决定对会话层用户（最终的网络用户）提供什么样的服务。因此我们把1-3层的协议称为点对点的协议，而把4-7层的协议叫做端对端协议

       5.会话层（session layer）:允许不同机器上的用户之间建立会话关系。管理会话控制令牌管理（token management）数据中插入同步点

       6.表示层（presentation  layer ）:表示层以下各层只关心从源端机到目标机可靠地传输比特，而表示层关心的是所传输的语法和语义。用一种大家一致选定的标准方法对数据进行编码。同时，也能提供压缩解压、加密解密。

       7.应用层（application layer）:应用层能与应用程序界面沟通，以达到展示给用户的目的。在此常见的协议有:HTTP，HTTPS，FTP，TELNET，SSH，SMTP，POP3等。

 

   

 

 

TCP/IP参考模型

 

         TCP/IP(transmission control /Internet protocol   传输控制协议/网络互联协议）早期的TCP/IP模型是一个四层结构网络接口层网络层传输层应用层后期5层结构将网络接口层分为物理层和数据链路层

            1.物理层和数据链路层

            2.网络层TCP/IP协议定义了网络互联协议（Internet  protocol， IP ）而IP由4个支撑协议组 ARP （地址解析协议）  RARP(逆地址解析协议）  ICMP（网际控制报文协议）   IGMP（网际组管协议）

            3.传输层TCP(传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）   TCP 协议传输更加稳定可靠，UDP协议传输效率更高

            4.应用层

 

 

 

         通过前面的笔记，我们已经知道了OSI和TCP/IP参考模型的概念，但小明用自己电脑向小红发了一封email，那这封email在网络中又是怎么传输的呢，那就要靠数据的封装与解封了。

 

数据封装和解封过程

 

      1.数据封装过程

           1.1.应用层在应用层数据被翻译为---二进制编码数据传输层上层数据被分割成小的数据段，并未每个数据段后的数据封装TCP报文头部在TCP头部有一个关键的字段信息----端口号，它用于标识上层的协议或应用程序，确保上层应用数据的正常通信

          1.2.网络层上层数据被封装上新的报文头部------IP头部IP头部有一个关键字段信息---IP地址，由一组32位2进制组成，用于标识网络的逻辑地址

          1.3.数据链路层上层数据被封装一个MAC头部，其内部有一个关键字段信息-------MAC地址

          1.4.物理层封装的信息都是2进制组成的，在物理层，将这些2进制数字组成的比特流转换成电信号在网络中传输

 PDU （Protocol data unit）协议数据单元同层之间的传递数据单位

        2.数据解封过程

            物理层电信号转换成2进制，并将数据送至数据链路层查看mac地址，若吻合就将mac头部拆掉，并将数据传入上一层，不吻合数据将被丢弃网络层核实IP地址应用层将2进制数据解码还原

 

                     常见硬件设备与五层模型的对应关系

 

       3.网络中对等通信原理

            3.1.对等层（peer layers）通信原理：1.只有双方是对等层次的会话才可能使用相同的类型的协议，彼此才能听的懂，才能有共同语言。

            3.2.在网络体系中，每一层都是独立完成自己的工作，其他层是不干预的，不了解的。

 

       4.网络中数据通信原理

            在网络连接和数据传输流程方面，发送端是自上而下（从高到低），接收端是从下而上（从低到高）进行的，也就是数据通信原理相同。

            通信会话方面，双方都必须是逻辑上的对等层次，也就是对等通信原理相同。

                         网络通信原理

   5.扩展内容

        OSI/RM对各个层次的划分遵循下列原则

       5.1.同一层中的各个网络节点都有相同的层次结构，具有同样的功能

       5.2.同一节点内相邻层之间通过接口（可以是逻辑接口）进行通信

       5.3.七层结构中的每一层使用下一层提供的服务，并向其上层提供服务

       5.4.不同节点的同等层按照协议实现对等通信

      5.5.网络设备（不包括计算机主机）间自身通信仅需要低三层，用来构建数据通信的网络平台。网络平台构建好后，用户应用数据就可以利用这个平台进行各种网络应用通信，但所有的网络应用通信都需要经过网络体系结构中的所有层次，其中最上面4层用来为用户的网络应用通信提供各种服务支持，构建数据通信平台。