OSI七层模型和TCP/IP

Posted 2020-10-23

OSI七层模型

    OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型 ，是一个逻辑上的定义，

一个规范，它把网络从逻辑上分为了7层。每一层都有相关、相对应的物理设备，比如路由器，交换机。

    OSI七层模型是一种框架性的设计方法，建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题，其最主要

的功能就是帮助不同类型的主机实现数据传输。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来，通过七个层次化的

结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯。

OSI七层参考模型的各个层次的划分遵循下列原则：

1、同一层中的各网络节点都有相同的层次结构，具有同样的功能。

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。

3、七层结构中的每一层使用下一层提供的服务，并且向其上层提供服务。

4、不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。

各层简介：

    【1】物理层：主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是

传输比特流（就是由1、0转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换），这一层

的数据叫做比特。

    【2】数据链路层：负责物理传输的准备。在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制

提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层

的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层，数据的单位称为帧（frame）。数据链路层协

议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。MAC地址和交换机在这一层。

    【3】网络层：在 计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络

层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点， 确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包

头，其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。如 果你在谈论一个IP地址，那么你是在处理第3层的问题，这是

“数据包”问题，而不是第2层的“帧”。IP是第3层问题的一部分，此外还有一些路由协议和地 址解析协议（ARP）。有关路由的一

切事情都在这第3层处理。地址解析和路由是3层的重要目的。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。在这一层，数据的单位

称为数据包（packet）。网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。负责管理网络地址、定位设备、决定路由，路由器工作在

这层。包括用户数据包，路由更新包。

    【4】传输层：OSI中最重要的一层，负责分割组合数据，实现端到端的逻辑连接。第4层的数据单元也称作数据包（packets）。

但是，当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法，TCP的数据单元称为段 （segments）而UDP协议的数据单元称为“数据报

（datagrams）”。这个层负责获取全部信息，因此，它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的 数据包和其它在传输过程中可能发生的危

险。第4层为上层提供端到端（最终用户到最终用户）的透明的、可靠的数据传输服务。所为透明的传输是指在通信过程中 传输层对上

层屏蔽了通信传输系统的具体细节。传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

    【5】会话层：负责在网络中两个节点间建立、维护、控制会话，区分不同的会话，以及提供单工、半双工、全双工3三种通信

模式服务。通过传输层（端口号：传输端口与接收端口）建立数据传输的通路，主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备

之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名）。NFS、X Windows、RPC都在这一层。

    【6】表示层：可确保一个系统的应用层所发送的信息可以被另一个系统的应用层读取。例如，PC程序与另一台计算机进行通信，

其中一台计算机使用扩展二一十进制交换码（EBCDIC），而另一台则使用美国信息交换标准码（ASCII）来表示相同的字符。如有必要，

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。这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于

某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩， 加密

和解密等工作都由表示层负责。

    【7】应用层： 是最靠近用户的OSI层，这一层为用户的操作系统或应用程序（例如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供网络

服务。。应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

TCP/IP模型：

它与应用层的关系如下：

TCP/IP模型：

是最基本的Internet协议，有网络层的IP和传输层的TCP构成。指TCP/IP协议簇。

分为四层，每一层都呼叫他的下一层所提供的网络来实现自己的需求。

1、网络接口层负责底层的传输，常见协议有Ethernet 802.3 、Token Ring 802.5、X.25等。

2、网络层负责不同计算机之间的通信

3、传输层负责应用程序间的通信，主要包括格式化信息流，提供可靠地传输等。

4、应用层倾向于向用户提供服务，如电子邮件，远程登录等。

属于TCP/IP协议簇的所有协议都位于该模型的上面三层。

开放式系统互联（OSI）模型与TCP/IP协议有什么区别？

开放式系统互联模型是一个参考标准，解释协议相互之间应该如何相互作用。TCP/IP协议是美国国防部发明的，是让互联网成为了目前这

个样子的标准之一。开放式系统互联模型中没有清楚地描绘TCP/IP协议，但是在解释TCP/IP协议时很容易想到开放式系统互联模型。两者

的主要区别如下：

TCP/IP协议中的应用层处理开放式系统互联模型中的第五层、第六层和第七层的功能。

TCP/IP协议中的传输层并不能总是保证在传输层可靠地传输数据包，而开放式系统互联模型可以做到。TCP/IP协议还提供一项名为UDP

（用户数据报协议）的选择。UDP不能保证可靠的数据包传输。